DE69925657T2

DE69925657T2 - Zellularsystem, Mobilgerät, Basisstation und Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen eines optimalen Pfads

Info

Publication number: DE69925657T2
Application number: DE1999625657
Authority: DE
Inventors: Ohshima Yokohama-shi Manabu
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: CN1111988C; EP0940927B1; AU756272B2; JPH11251962A; CN1242655A; JP2937994B1; EP0940927A2; US6590888B1; DE69925657D1; AU1856399A; EP0940927A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein CDMA- (Codemultiplex-Vielfachzugriff) Mobilkommunikations- bzw. Zellularsystem und insbesondere ein CDMA-Mobilkommunikationssystem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen eines optimalen Pfads, ein Mobilgerät und eine Basisstation, die es ermöglichen, eine Pfadzeit gemäß dem maximalen Empfangspegel von Empfangsdaten zu bestimmen.
In einem digitalen Mobilkommunikationssystem (zellularen System), das CDMA verwendet, sind Rake-/Diversity-Empfangstechniken und Sendeleistungsregelungstechniken in Mehrwegeempfangs (Multipath Fading) umgebungen aufgrund des hohen Geheimhaltungsgrades, der Beständigkeit gegen Interferenz, der hohen Kommunikationskapazität und der hohen Kommunikationsqualität weit verbreitet verwendet worden.
Hierfür ist eine Empfangspfadzeitsuchtechnik wichtig. Die Suchgenauigkeit für die Empfangspfadzeit beeinflußt die Charakteristiken des Rake-/Diversity-Empfangsprozesses des CDMA-Zellularsystems wesentlich.
Nachstehend wird zunächst ein erster relevanter, in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8-340316 (Referenz 1) dargestellte Stand der Technik, eine herkömmliche Spreizspektrumempfangsvorrichtung beschrieben. 1 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen wesentlicher Abschnitte der Spreizspektrumempfangsvorrichtung. In 1 wird einer Frequenzumwandlungsschaltung 121 ein empfangenes Spreizspektrumsignal zugeführt. Die Frequenzumwandlungs schaltung 121 wandelt das Spreizspektrumsignal in ein Niederfrequenzsignal um. Das Niederfrequenzsignal wird einer ersten Multipliziereinheit 122 einer ersten inversen Spreizschaltung bzw. Entspreizungsschaltung zugeführt. Die erste Multipliziereinheit 122 multipliziert das Niederfrequenzsignal mit einem durch ein (später beschriebenes) Schieberegister 132 erzeugten Spreizcode P2. Ein Ausgangssignal der ersten Multipliziereinheit 122 wird einer Phasenvergleichsschaltung 124 zugeführt.
Die Phasenvergleichsschaltung 124 vergleicht die Phase des Ausgangssignals der ersten Multipliziereinheit 122 mit der Phase eines Ausgangssignals eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 130, der die Frequenz eines erzeugten Signals ändert. Ein Ausgangssignal der Spannungsvergleichsschaltung 124 wird einem Tiefpaßfilter (TPF) 126 zugeführt. Das Tiefpaßfilter (TPF) 126 glättet das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung 124. Ein Ausgangssignal des Tiefpaßfilters (TPF) 126 wird dem VCO 130 als Steuersignal zugeführt. Die erste Multipliziereinheit 122, die Phasenvergleichsschaltung 124, das Tiefpaßfilter 126, der VCO 130, eine Frequenzteiler- bzw. -untersetzungsschaltung 127, eine Spreizcodeerzeugungsschaltung 123 und das Schieberegister 132 bilden eine Phasensynchronisierschaltung (d.h. eine Phasenregelschleife PLL). Die PLL arbeitet derart, daß die Phasendifferenz zwischen zwei Eingangssignalen der Phasenvergleichsschaltung 124 null wird.
Das Ausgangssignal des VCO 130 wird nicht nur der Phasenvergleichsschaltung 124, sondern auch der Frequenzteilerschaltung 127 zugeführt. Die Frequenzteilerschaltung 127 untersetzt bzw. teilt die Frequenz des Ausgangssignals des VCO 130. Die Spreizcodeerzeugungsschaltung 123 erzeugt einen Spreizcode P0 entsprechend einem Ausgangssignal der Frequenzteilerschaltung 127. Außerdem erzeugt das Schieberegis ter 132 mehrere Spreizcodes P1 bis P4, deren Phasendifferenzen dem Spreizcode P0 entsprechen. Das Schieberegister 132 besteht z.B. aus einem vierstufigen Register. Der von der Spreizcodeerzeugungsschaltung 123 empfangene Spreizcode PO wird gemäß einem vom VCO 130 ausgegebenen Taktsignal von der ersten Registerstufe stufenweise zur vierten Registerstufe übertragen. Ein Ausgangssignal der ersten Registerstufe ist der Spreizcode P4. Die Ausgangssignale der zweiten bis vierten Registerstufen bilden die Spreizcodes P3, P2 bzw. P1. Die Spreizcodes P1, P2, P3 und P4 sind bezüglich des Spreizcodes P0 um vier Taktimpulse, drei Taktimpulse, zwei Taktimpulse bzw. einen Taktimpuls des Ausgangssignals des VCO 130 verzögert.
Die Spreizcodeerzeugungsschaltung 123 besteht z.B. aus einem Schieberegister und einem EXKLUSIV-ODER-Gatter. Die Spreizcodeerzeugungsschaltung 123 ist eine bekannte Schaltung, die eine M-Code-Sequenz entsprechend dem Taktsignal, d.h. dem Ausgangssignal des VCO 130, erzeugt. Die Spreizcodes P1, P2, P3 und P4 sind mit dem Ausgangssignal des VCO 130 synchronisiert. Die Spreizcodes P1, P2, P3 und P4 werden zweiten Entspreizungsschaltungen 133, 134, 135 bzw. 136 zugeführt. Die zweiten Entspreizungsschaltungen 133 bis 136 Entspreizen die Spreizspektrumcodes.
Ausgangssignale der zweiten Entspreizungsschaltungen 133 bis 136 werden einer Pegelerfassungsschaltung 137 zugeführt. Die Pegelerfassungsschaltung 137 erfaßt die Pegel der Ausgangssignale der zweiten Entspreizungsschaltungen 133 bis 136 durch ein Hüllkurvenerfassungsverfahren und extrahiert Korrelationen zwischen den Spreizspektrumsignalen und Spreizcodes. Ausgangssignale der Pegelerfassungsschaltung 137 werden einer Entscheidungsschaltung 138 zugeführt. Die Entscheidungsschaltung 138 bestimmt ein Signal mit dem höchsten Pegel unter den Ausgangssignalen der zweiten Ent spreizungsschaltungen 133 bis 136. Ein Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung 138 wird einer Schaltschaltung 139 zugeführt. Die Schaltschaltung 139 wählt gemäß dem Entscheidungsergebnis der Entscheidungsschaltung 138 ein Signal mit dem höchsten Pegel unter den Ausgangssignalen der zweiten Entspreizungsschaltungen 133 bis 136 aus.
Ein Ausgangssignal der Schaltschaltung 139 wird einem Bandpaßfilter (BPF) 128 zugeführt. Das BPF 128 begrenzt das Frequenzband des Ausgangssignals der Schaltschaltung 139. Ein Ausgangssignal des BPF 128 wird einer Demodulationsschaltung 129 zugeführt. Die Demodulationsschaltung 129 demoduliert das Ausgangssignal des BPF 128. Die mehreren zweiten Entspreizungsschaltungen erfassen einen Pegel mit der größten Korrelation. Dadurch kann die Synchronisation von Spreizspektrumcodes sicher erfaßt und nachgesteuert werden.
Nachstehend wird ein zweiter relevanter, in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7-193525 (Referenz 2) dargestellter Stand der Technik beschrieben. Dieses zweite relevante Dokument des Stands der Technik betrifft ein herkömmliches Synchronisationsverfahren für ein Funkkommunikationsnetz, insbesondere für ein Funkkommunikationsnetz, bei dem jede Zwischenstelle unter Verwendung einer Frequenzsprung-Spreizspektrummodulations- (FH-CDMA) und eines Zeitmultiplex-Vielfachzugriff(TDMA)verfahrens ein synchrones Signal zu einem Übertragungszeitpunkt wiederholt, der einem Ultrarahmen fest zugewiesen ist. Gemäß diesem Verfahren werden die Empfangspegel synchroner Signale, die von einzelnen Zwischenstellen empfangen werden, hinsichtlich einzelner Ultrarahmen aufeinanderfolgend verglichen. Die Übertragungszeit mit dem maximalen Empfangspegel wird gespeichert. Im nächsten Ultrarahmen wird eine Operation, die dem synchronen Signal des im vorangehenden Ultrarahmen gespeicherten Übertragungszeitpunkts entspricht, für einzelne Ult rarahmen wiederholt. Daher kann eine angrenzende Zwischenstelle mit dem höchstem Empfangspegel ermittelt werden. Folglich kann ein Signal synchronisiert und stabil empfangen werden.
Nachstehend wird ein dritter relevanter, in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 9-261128 (Referenz 3) dargestellter Stand der Technik beschrieben. Dieses dritte relevante Dokment des Stands der Technik betrifft eine herkömmliche Synchronisationsvorrichtung, die in einem Spreizspektrumkommunikationsempfänger angeordnet und zur Verwendung mit einem digitalen Mobilkommunikationssystem geeignet ist. Die Synchronisationsvorrichtung weist auf: eine Verzögerungsregelschleife (DLL) zum synchronen Nachsteuern eines Pseudo-Rausch(PN)signals bezüglich Abtastdaten, die von einem A/D-Wandler empfangen werden, der ein Empfangssignal in ein Digitalsignal umwandelt, eine Sucheinheit zum Suchen eines Pfades, von dem ein Empfangssignal mit der maximalen Leistung erhalten wird, und einen Datendemodulationskorrelator zum Entspreizen und Demodulieren des Empfangssignal.
Die Sucheinheit weist auf: einen PN-Generator zum Erzeugen einer PN-Phase des PN-Signals, einen Suchkorrelator zum Korrelieren von Abtastdaten mit dem PN-Signal und zum Ausgeben von Korrelationswertdaten, einen Datenpuffer zum Speichern der Korrelationswertdaten, eine Pfadsucheinheit zum Suchen von Korrelationswertdaten eines Pfades mit der maximalen Leistung vom Datenpuffer und zum Ausgeben des PN-Pfades der gesuchten Korrelationswertdaten, eine Einrichtung zum Ausgeben der PN-Phase des von der Pfadsucheinheit empfangenen PN-Signals an die DLL-Schleife und an den Datendemodulationskorrelator und eine PN-Signalschalteinrichtung zum Schalten der PN-Phase des von der PN-Signalausgabeeinrichtung ausgegebenen PN-Signals auf die Phase des Pfades mit der maximalen Leistung, wobei die PN-Phase des an die DLL-Schleife ausgegebenen PN-Signals der Phase des Datendemodulations-PN-Signals gleicht, so daß die Phase des Datenpfades mit der maximalen Leistung immer beibehalten wird.
In einer derartigen Struktur wird mit einer Einrichtung zum Schalten der Phase des an die DLL-Schleife ausgegebenen PN-Signals auf die Phase eines Pfades mit der maximalen Leistung derart, daß die Phase des an die DLL-Schleife ausgegebenen PN-Signals mit der Phase des zu demodulierenden PN-Signals übereinstimmt oder unabhängig davon ist, wenn der Pegel eines durch die DLL-Schleife nachgesteuerten Pfades aufgrund von Signalschwund (Fading) abnimmt und die Synchronisation der DLL-Schleife verloren geht, bevor die Synchronisation der DLL-Schleife verloren geht die Phase des an die DLL-Schleife ausgegebenen PN-Signals auf die Phase eines anderen Pfades mit der höchsten Leistung geschaltet.
Als herkömmliche Pfadzeitsuchverfahren wird gemäß Referenz 1 das Ausgangssignal der zweiten Entspreizungsschaltung gemäß einem Ausgangssignal mit dem höchsten Korrelationswert ausgewählt. Gemäß Referenz 2 wird ein von einer benachbarten Station übertragenes Signal mit dem höchsten Empfangspegel permanent verfolgt. Gemäß Referenz 3 wird die Phase eines PN-Signals immer auf die Phase eines Pfades mit der maximalen Leistung geschaltet. Gemäß Referenz 3 wird durch die DLL-Schleife eine Korrelation einer vorgegebenen Anzahl von Chips in einer vorgegebenen Verzögerungszeit erhalten. Dann wird die Verzögerungszeit um einen vorgegebenen Wert (z.B. 1/2 Chip-Periode) wiederholt geändert. Ein Punkt mit der größten Korrelation wird als Empfangszeitposition betrachtet, bei der ein Signal empfangen wird. Dieses Verfahren wird als Suchverfahren mit gleitender Korrelationsberechnung bezeichnet.
In einem seriellen Such- und Erfassungsverfahren (SSA; Serial Search Acquisition), wie beispielsweise im Suchverfahren mit gleitender Korrelationsberechnung, wird jedoch, auch wenn der Empfangspegel eines Signals aufgrund einer Multipfad-Fading-Umgebung schwankt und schlechter wird, eine dem Empfangssignal entsprechende Empfangspfadzeit gesucht. Daher nimmt, weil der Empfangspfad fehlerhaft erfaßt wird, die Empfangsgenauigkeit ab.
Wenn die Qualität des Empfangszustands in der Multi-Pfad-Umgebung abnimmt und ein Empfangsfehler auftritt, werden, obwohl die Empfangsdaten und der Empfangspegel (Empfangssignalstärkeanzeige RSSI) schwanken, die Empfangsdaten entsprechend einer festgelegten Erfassungsbedingung demoduliert. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der eingerichteten Empfangsverfolgungs- bzw. -nachsteuerungstechnik herabgesetzt werden. Infolgedessen können Daten mit einer niedrigeren Fehlerrate nicht empfangen werden.
In der WO-9502262 wird ein Verfahren zum Zuweisen mehrerer Demodulationselemente zu einem Satz verfügbarer Signale beschrieben, wobei die mehreren Demodulationselemente in einem Empfänger angeordnet sind, wobei das Verfahren die Anzahl von Neuzuweisungen so steuert, daß übermäßige Daten während des Neuzuweisungsprozesses nicht verloren gehen.
In der GB-A-2313023 wird eine Rake-Finger-Synchronisiereinheit für eine Leistungsregelung und eine Verkehrskanaldecodierung in einem Funkempfänger beschrieben.
Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich des vorstehend beschriebenen Sachverhalts entwickelt. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zellularsystem, ein Mobilgerät, eine Basisstation und ein Verfahren zum Erfassen eines optimalen Pfads bereitzustellen, wobei eine Empfangspfadzeit mit Empfangsdaten mit einem großen Empfangspegel gesucht und Empfangsdaten entsprechend den Empfangspfaden korreliert und kombiniert werden. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, durch die eine aufgrund von Schwankungen eines Empfangspegels fehlerhafte Erfassung eines Empfangspfades vermieden werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, durch die auch in einer Multipfad-Fading-Umgebung ein Empfangssignal stabil und exakt erhalten werden kann.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen der Struktur eines Empfangssignalverarbeitungsabschnitts gemäß Referenz 1;
2 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen der Struktur einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen zellularen oder Mobilkommunikationssystems;
3 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen der Struktur einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfangsabschnitts;
4 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen der Struktur einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfangspfaderfassungsabschnitts;
5 zeigt ein Blockdiagramm der Struktur einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfangsabschnitts;
6 zeigt ein schematisches Diagramm zum Darstellen der Struktur einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfangsrahmens; und
7 zeigt ein Blockdiagramm der Struktur einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfangsabschnitts.
Erste Ausführungsform
2 zeigt ein Blockdiagramm der Struktur eines Mobilgeräts einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen digitalen CDMA-Mobiltelefon- bzw. -kommunikationssystems (zellularen Systems).
In einer zellularen Sende-/Empfangsvorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überträgt eine Antenne 101 ein durch einen Sendeverstärker verstärktes Uplink-HF-Signal. Außerdem empfängt die Antenne 101 ein von einer Basisstation übertragenes, breitbandiges gespreiztes Downlink-HF-Signal und führt das Empfangssignal einem Sende/Empfangsverstärkungsabschnitt (AMP) 102 zu. Der Sende/Empfangsverstärkungsabschnitt weist einen Sendeverstärker und einen rauscharmen Verstärker auf. Der Sendeverstärker verstärkt die Leistung des HF-Sendesignals. Der rauscharme Verstärker verstärkt das HF-Empfangssignal. Der Sende/Empfangsverstärkungsabschnitt 102 demultiplext das HF-Sendesignal und das HF-Empfangssignal. Ein Funkabschnitt (TRX) 103 wandelt das in digitaler Form vorliegende gespreizte Basisband-Sendesignal in ein Analogsignal um. Außerdem moduliert der Funkabschnitt 103 ein Eingangssignal durch ein orthogonales Modulationsverfahren in ein HF-Signal. Außerdem erfaßt der Funkabschnitt 102 sub-synchron das vom rauscharmen Empfangsverstärker erhaltene Signal, wandelt das erhaltene Signal in ein Digitalsignal um und führt das Digitalsignal einem Basisbandsignalverarbeitungsabschnitt (BB) 104 zu.
Der Basisbandsignalverarbeitungsabschnitt 104 führt einen Fehlerkorrektur-Codierprozeß, einen Rahmensegmentierungsprozeß, einen Datenmodulationsprozeß und einen Spreizmodulationsprozeß für die vom Funkabschnitt 103 empfangenen digitalen Daten aus. Der Basisbandsignalverarbeitungsab schnitt 104 führt das spreizmodulierte Signal dem Funkabschnitt 103 zu. Außerdem führt der Basisbandsignalverarbeitungsabschnitt 104 Basisbandverarbeitungen aus, z.B. einen Entspreizungsprozeß, einen Empfangspfadzeitsuchprozeß, einen Chip-Synchronisationsprozeß, einen Fehlerkorrektur-Decodierprozeß, einen Datendemultiplexprozeß, eine Diversity-Handover-Kombinierfunktion und eine Empfangspegelmeßfunktion für das Empfangssignal. Ein Steuerabschnitt (MS-CONT) 105 steuert das gesamte Mobilgerät, z.B. das Setzen einer Sendefrequenz und einer Empfangsfrequenz im Funkabschnitt 103. Ein Endgerätschnittstellenabschnitt (TERM-INT) 106 weist einen Audiowandler, z.B. einen Ohrhörer und einen Lautsprecher, und eine Eingabeeinrichtung für verschiedene Daten, z.B. eine Tastatur, auf. Außerdem dient der Endgerätschnittstellenabschnitt 106 als Schnittstelle zu einem Handapparat und einem Video-/Datenendgerät.
3 zeigt ein Blockdiagramm der Struktur eines im Basisbandsignalverarbeitungsabschnitt 104 angeordneten CDMA-RAKE-Empfängers.
In 3 demoduliert ein Empfangsabschnitt 11 des Funkabschnitts 103 ein Basisbandsignal. In 3 empfängt der Empfangsabschnitt 11 ein Spreizcode-HF-Signal, wandelt das Empfangssignal in ein Zwischenfrequenz(ZF)signal um und gibt ein demoduliertes Basisbandsignal aus. Das Basisbandsignal enthält aufgrund von Multipfad-Fading mehrere Spreizsignale. Das gespreizte Basisbandsignal wird Fingerschaltungen 12 bis 14 zugeführt. Die Fingerschaltungen 12 bis 14 extrahieren zu vorgegebenen Zeiten Empfangsdaten von den Multipfad-Signalen und geben die extrahierten Daten synchron an einen RAKE-Kombinierabschnitt 16 aus. Der RAKE-Kombinierabschnitt 16 kombiniert die durch die Fingerschaltungen 12 bis 14 extrahierten Empfangsdaten.
Die Fingerschaltungen 12 bis 14 multiplizieren jeweilige Spreizcodes, die verschiedene Phasen aufweisen, mit dem Eingangs-Basisbandsignal entsprechend einem dem Empfänger zugewiesenen Spreizcodemuster, um das Basisbandsignal invers zu spreizen bzw. zu entspreizen. Die Fingerschaltungen 12 bis 14 speichern entspreizte Signale für eine vorgegebene Zeitdauer, quadrieren die Amplituden der Signale und geben die erhaltenen Signale aus.
Eine Suchmaschinenschaltung 15 weist mehrere (z.B. 256) Entspreizungsschaltungen auf. Die Suchmaschinenschaltung 15 erfaßt einen Korrelationswert von Rahmensignalen, die entspreizt worden sind, erfaßt eine Pfadzeit eines Empfangspfades mit einem hohen Empfangspegel und gibt ein dem Empfangspfad entsprechendes Phasensignal an die Fingerschaltungen 12 bis 14 aus.
4 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen des Suchmaschinenabschnitts 15. Ein Empfangspegelmeßabschnitt 21 erfaßt den Pegel eines Empfangssignals, das dem vom Empfangsabschnitt 11 empfangenen Basisbandsignal entspricht. Vorzugsweise erfaßt der Empfangspegelmeßabschnitt 21 Pegel von Empfangssignalen für einen Rahmen, wie später beschrieben wird. Der Empfangspegelmeßabschnitt 21 vergleicht den erfaßten Pegel mit einem vorgegebenen Schwellenwert und gibt ein dem Vergleichsergebnis entsprechendes Befehlssignal an einen internen Speicher 25 aus, wie später beschrieben wird.
5 zeigt die Struktur eines Rahmens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Datensignal wird mit einem Spreizcode gespreizt, der aus mehreren Chips pro Bit besteht. Einem Rahmen sind 16 Schlitze zugewiesen. Jeder Schlitz besteht aus einem Pilotsignal PL, einem Sendeleistungssymbol TPC und Dateninformation DATEN. In dieser Ausführungsform werden Datensignale für jeden Rahmen ent spreizt. Dadurch wird eine den mehreren Pfaden entsprechende optimale Pfadzeit erfaßt.
In 4 multiplizieren Entspreizungsabschnitte 22₁ bis 22_n das Empfangs-Basisbandsignal mit Spreizcodes, die um 1/4-Chip-Periode verzögert sind, um das Basisbandsignal zu entspreizen. Die Entspreizungsabschnitte 22₁ bis 22_n geben die erhaltenen Daten an den internen Speicher 25 aus. Ein Peakwert wird anhand der Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Entspreizungsabschnitte 22₁ bis 22_n berechnet. Ein Ausgangssignal eines der Entspreizungsabschnitte 22₁ bis 22_n wird vom internen Speicher 25 ausgegeben. Ein Empfangspfadzeiterfassungsabschnitt 26 erfaßt einen dem Ausgangssignal des internen Speichers 25 entsprechenden Pfad und gibt ein dem Pfad entsprechendes Zeitsignal an die Fingerschaltungen 12 bis 14 aus.
Der interne Speicher 25 speichert Ausgangssignale der Entspreizungsabschnitte 22₁ bis 22_n für den aktuellen Rahmen #n. Außerdem speichert der interne Speicher 25 Ausgangssignale der Entspreizungsabschnitte 22₁ bis 22_n für mindestens den unmittelbar vorangehenden Rahmen #n-1. Der Empfangspegelmeßabschnitt 21 wählt Daten des aktuellen Rahmens oder Daten des unmittelbar vorangehenden Rahmens, die im internen Speicher 25 gespeichert sind, entsprechend dem Empfangspegel jedes Rahmens aus. Wenn also der Empfangspegel größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, wird, weil die Zuverlässigkeit des Korrelationswertes mit dem Spitzenwert hoch ist, der Korrelationswert des Rahmens ausgegeben. Wenn dagegen der Empfangspegel niedriger ist als der vorgegebene Schwellenwert, wird, weil die Zuverlässigkeit des Korrelationswertes mit dem Spitzenwert gering ist, der Korrelationswert des unmittelbar vorangehenden Rahmens ausgegeben. Der Empfangspfadzeiterfassungsabschnitt 26 führt den Fingerschaltungen Phasensignale zu, die der Phase eines Pfades mit einem Peak wert entsprechen, der dem vom internen Speicher 25 empfangenen Phasenwert entspricht.
6 zeigt einen Graphen zum Darstellen von Beispielen von Ausgangssignalen der Entspreizungsabschnitte 22₁ bis 22_n . In 6 stellt die x-Achse (horizontale Achse) eine Verzögerungszeitperiode eines Spreizcodes dar. Die y-Achse (vertikale Achse) stellt eine Korrelation dar. Die z-Achse stellt eine verstrichene Zeitdauer dar. Die x-y-Koordinate des Rahmens #n stellt Ausgangspegel von beispielsweise 256 Entspreizungsschaltungen dar, denen jeweils Spreizcodes mit Verzögerungszeiten von 1/4 Chip-Periode zugeführt werden. Es werden Korrelationswerte an einzelnen Verzögerungspunkten für einzelne Rahmen berechnet. Weil Spreizcodes mit leichten Verzögerungen zugeführt werden, wird der höchste Korrelationswert im ersten Peakwert erhalten. Aufgrund von Rayleigh-Fading-Multipfaden werden Wellenformen mit einem zweiten und einem dritten Peak erhalten. In 6 ist der erste Peak der höchste der drei Peaks. Der zweite Peak ist der zweithöchste der drei Peaks. Der dritte Peak ist der niedrigste der drei Peaks. Andererseits unterscheiden sich die Verzögerungszeiten der Peakwerte im Rahmen #n+1 von denjenigen des Rahmens #n. Außerdem ist der zweite Peak im Rahmen #n+1 der höchste der drei Peaks. Der erste Peak im Rahmen #n+1 ist der zweithöchste der drei Peaks. Die Korrelationswellenform des Rahmens #n+2 ist der Korrelationswellenform des Rahmens #n ähnlich.
Zusätzlich in dem Fall, dass eine Pfadschwankung auftritt, kann eine solche Situation auch dann auftreten, wenn ein Empfangssignal in einer Multipfad-Fading-Umgebung schwankt und die Empfangssignalqualität herabgesetzt ist. In der Ausführungsform wird entsprechend dem Pegel eines Empfangssignals ein Pfad mit Korrelationsdaten mit einer hohen Zuverlässigkeit akzeptiert. Wenn also der Empfangssignalpe gel niedriger ist als ein vorgegebener Schwellenwert, werden die Korrelationsdaten des Empfangssignals nicht verwendet. Statt dessen werden Korrelationsdaten eines Empfangssignals mit einem Pegel verwendet, der höher ist als der vorgegebene Schwellenwert. In 6 werden, weil die Pegel von Empfangssignalen in den Rahmen #n und #n+2 hoch sind und der Pegel eines Empfangssignals im Rahmen #n+1 niedrig ist, Korrelationsdaten im Rahmen #n+1 nicht verwendet, um zu entscheiden, ob ein Pfad akzeptiert wird. Statt dessen werden die Fingerschaltungen entsprechend Korrelationsdaten im vorangehenden Rahmen #n gesteuert. Der Pegel eines Empfangssignals kann durch den Speicherwert des Empfangspegels in der Pilotsymbolperiode angezeigt werden. Im RSSI-Verfahren kann ein anderer Anzeigewert verwendet werden.
Wenn die in 5 dargestellte Korrelationswellenform erhalten wird, wird, wenn der durch die in 4 dargestellte Empfangspegelmeßschaltung 21 bestimmte Empfangspegel im Rahmen #n höher ist als der vorgegebene Schwellenwert, ein Signal eines Entspreizungsabschnitts 22, der ein Empfangssignal mit einem Peak im Rahmen #n ausgibt, vom internen Speicher 25 ausgewählt. Ein dem Pfad mit einem Peak entsprechendes Zeitsignal wird an die Fingerschaltungen 12 bis 14 ausgegeben. Andererseits wird, wenn der Empfangspegel des Rahmens #n+1 niedriger ist als der vorgegebene Schwellenwert, der Entspreizungsfaktor des Entspreizungsabschnitts 22 dem Empfangspfadzeiterfassungsabschnitt 26 nicht zugeführt. Der Empfangspfadzeiterfassungsabschnitt 26 liest einen Peak von Multipfad-Komponenten von Signalen in der vorangehenden Meßperiode vom internen Speicher 25 aus und führt den Fingerschaltungen 12 bis 14 ein dem ausgewählten Pfad entsprechendes Zeitsignal zu.
Anschließend werden den Fingerschaltungen 12 bis 14 den (Multipfaden) entsprechende Zeitsignale zugeführt. Korrela toren der Fingerschaltungen 12 bis 14 geben Korrelationsdaten aus. Dadurch wird gemäß der Ausführungsform, weil Empfangspfade der Fingerschaltungen 12 bis 14 klar definiert sind, die Struktur einfach, ohne daß ein enges Zeitfenster verwendet werden muß. Die Information der Fingerschaltungen 12 bis 14 wird an den RAKE-Kombinierabschnitt 16 ausgegeben. Der RAKE-Kombinierabschnitt 16 addiert synchron Ausgangsdaten der Fingerschaltungen 12 bis 14.
Der Empfangspegelmeßabschnitt 21 mißt einen Empfangspegel eines Speicherwertes für jeden Chip in einem Rahmen. Alternativ kann der Empfangspegel basierend auf dem Verhältnis Eb/N0 gemessen werden, d.h. basierend auf dem Verhältnis zwischen der Empfangsleistung Eb (Hz) und der Rauschsignalleistung N0 (Hz).
Zweite Ausführungsform
Nachstehend wird unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zur Vereinfachung sind in 7 ähnliche Abschnitte wie in 4 durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet. Die in 7 dargestellte Struktur eines Empfangspegelmeßabschnitts 21 kann der in 4 dargestellten Struktur des Empfangspegelmeßabschnitts 21 gleichen. In der zweiten Ausführungsform trennt der Empfangspegelmeßabschnitt 21 jedoch ein Basisbandsignal in ein I- und ein Q-Signal, quadriert das I- und das Q-Signal, addiert die Ergebnisse, erfaßt einen Empfangsleistungspegel, vergleicht den Empfangsleistungspegel mit einem vorgegebenen Schwellenwert und bestimmt, ob der aktuelle Rahmen oder der unmittelbar vorangehende Rahmen dem Vergleichsergebnis entspricht.
Ein Spreizcodegenerator 31 einer CPU 27 erzeugt Spreizcodes mit Phasenverzögerungen von jeweils 1/4 Chip-Periode und führt die Spreizcodes einzelnen Entspreizungsabschnitten 22 zu. Die Entspreizungsabschnitte 22 multiplizieren das Basisbandsignal mit dem Spreizcode und speichern die Entspreizungsergebnisse in Signalspeicherabschnitten 28 der CPU 29. An diesem Punkt können Analogsignale in Digitalsignale umgewandelt werden. Außerdem werden von den Entspreizungsabschnitten 22 ausgegebene Korrelationssignale zwei Signalspeicherabschnitten zugeführt. Die beiden Signalspeicherabschnitte 28 halten also die Korrelationssignale abwechselnd rahmenweise. Wenn der Empfangsleistungspegel niedriger als ein vorgegebener Schwellenwert ist, kann verhindert werden, daß das Korrelationssignal in den Signalspeicherabschnitten 28 gespeichert wird. Wenn der Empfangsleistungspegel höher als der vorgegebene Schwellenwert ist, gibt ein Auswahlschalter 29 ein dem relevanten Rahmen entsprechendes Korrelationssignal aus.
Ein Pulsauswahlzeiterzeugungsabschnitt 30 wählt einen Pfad aus, der einem Korrelationssignal entsprechenden Peakabschnitt jedes in 6 dargestellten Rahmens entspricht, erzeugt eine dem Pfad entsprechende Pfadzeit und gibt die Zeit an die Fingerschaltungen 12 bis 14 aus.
In der Ausführungsform werden zwei Rahmen für Korrelationsrahmen berücksichtigt. Wenn drei oder mehr Rahmen berücksichtigt werden, kann, wenn den jeweiligen optimalen Rahmen entsprechende Ausgangssignale ausgewählt werden, ein geeigneter Pfad mit einem hohen Empfangspegel ausgewählt werden. Außerdem sind in der Ausführungsform drei Fingerschaltungen für drei Empfangspfade vorgesehen. Alternativ kann, wenn mehr Fingerschaltungen verwendet werden, die Vorrichtung in einem Stadtzentrumbereich auftretenden Signalschwund bzw. Fading der mehreren Pfade handhaben.
Außerdem wird, weil Prozesse der Vorrichtung durch die CPU 27 gesteuert werden, die Struktur der Vorrichtung einfach. Der Empfangspfadzeiterfassungsabschnitt kann in der CPU 27 angeordnet sein. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der Vorrichtung erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung kann auch auf eine Basisstation eines CDMA-Zellularsystems angewendet werden. Die vorliegende Erfindung kann auch auf ein Mobilgerät und eine Basisstation in einem W-CDMA-System oder in einem TD-CDMA-System angewendet werden, wobei entsprechend den mehreren Mobilgeräten mehrere Synchronisationsschaltungen erforderlich sind.
Erfindungsgemäß wird eine Empfangspfadzeit basierend auf Empfangsdaten mit einem großen Empfangspegel gesucht. Empfangsdaten werden entsprechend den Empfangspfaden korreliert und kombiniert. Dadurch kann eine aufgrund von Schwankungen eines Empfangspegels verursachte fehlerhafte Erfassung eines Empfangspfades vermieden werden. Dadurch kann ein Empfangssignal in einer Multipfad-Fading-Umgebung stabil und exakt erhalten werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung bezüglich einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt und beschrieben worden ist, ist für Fachleute ersichtlich, daß innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verschiedene Änderungen vorgenommen und Komponenten weggelassen oder hinzugefügt werden können.

Claims

Codemultiplex-Vielfachzugriff-, CDMA, Zellularsystem mit: mehreren Fingerschaltungen (12, 13, 14); und einem Suchmaschinenabschnitt (15) mit: einem Empfangspegelmeßabschnitt (21) zum Erfassen von Empfangspegeln für jeden Rahmen der Empfangssignale und Vergleichen der Empfangspegel mit einem vorgegebenen Schwellenwert; mehreren Entspreizungsabschnitten (22) zum Multiplizieren der Empfangssignale mit Spreizcodes; einem internen Speicher (25, 28) zum Speichern von von den mehreren Entspreizungsabschnitten (22) empfangenen Korrelationssignalen; und einem Empfangspfadzeiterzeugungsabschnitt (26, 30) zum Erfassen von Empfangspfaden von Ausgangssignalen des internen Speichers (25) und zum Erzeugen einer Pfadzeit; wobei der Empfangspegelmeßabschnitt (21) ferner dazu geeignet ist, den internen Speicher (25, 28) anzuweisen, das Korrelationssignal eines unmittelbar vorangehenden Rahmens an den Empfangspfadzeiterzeugungsabschnitt (26, 30) auszugeben, wenn die Empfangspegel der Empfangssignale in einem aktuellen Rahmen niedriger sind als der vorgegebene Schwellenwert.
System nach Anspruch 1, ferner mit einem RAKE-Kombinierabschnitt (16), wobei die mehreren Fingerschaltungen (12, 13, 14) dazu geeignet sind, die Empfangssignale zu entspreizen, die den durch den Suchmaschinenabschnitt (15) erfaßten Empfangspfaden entsprechen, und der RAKE-Kombinierabschnitt (16) dazu geeignet ist, Korrelationsausgangssignale der mehreren Fingerschaltungen (12, 13, 14) synchron zu addieren.
Tragbares Codemultiplex-Vielfachzugriff-, CDMA, Mobilgerät, mit: einem Demodulationsabschnitt zum Demodulieren von Empfangssignalen in Basisbandsignale; und einem Suchmaschinenabschnitt (15) zum Auswählen von Mehrfachpfaden entsprechenden Empfangspfaden, wobei der Suchmaschinenabschnitt aufweist: einen Empfangspegelmeßabschnitt (21) zum Erfassen von Empfangspegeln für jeden Rahmen der Empfangssignale und Vergleichen der Empfangspegel mit einem vorgegebenen Schwellenwert; mehrere Entspreizungsabschnitte (22) zum Multiplizieren der Empfangssignale mit Spreizcodes; einen internen Speicher (25, 28) zum Speichern von von den mehreren Entspreizungsabschnitten (22) empfangenen Korrelationssignalen; und einen Empfangspfadzeiterzeugungsabschnitt (26, 30) zum Erfassen von Empfangspfaden von Ausgangssignalen des internen Speichers (25, 28) und zum Erzeugen einer Pfadzeit; wobei der Empfangspegelmeßabschnitt (21) ferner dazu geeignet ist, den internen Speicher (25, 28) anzuweisen, das Korrelationssignal eines unmittelbar voran gehenden Rahmens an den Empfangspfadzeiterzeugungsabschnitt (26, 30) auszugeben, wenn die Empfangspegel der Empfangssignale in einem aktuellen Rahmen niedriger sind als der vorgegebene Schwellenwert.
Tragbares Mobilgerät nach Anspruch 3, ferner mit: mehreren Fingerschaltungen (12, 13, 14) und einem RAKE-Kombinierabschnitt (16); wobei die mehreren Fingerschaltungen (12, 13, 14) dazu geeignet sind, die Empfangssignale zu entspreizen, die den durch den Suchmaschinenabschnitt (15) erfaßten Empfangspfaden entsprechen, und der RAKE-Kombinierabschnitt (16) dazu geeignet ist, Korrelationsausgangssignale der mehreren Fingerschaltungen (12, 13, 14) synchron zu addieren.
Basisstation für ein Codemultiplex-Vielfachzugriff-, CDMA, Zellularsystem, mit: einer Antenne (101) zum Übertragen und Empfangen eines Signals zu/von einem tragbaren Mobilgerät; einem Funkabschnitt (103) zum Übertragen und Empfangen eines Signals zu/von der Antenne (101); und einem Basisbandabschnitt (104) zum Übertragen und Empfangen eines Signals zum/vom Funkabschnitt (103); wobei der Basisbandabschnitt (104) aufweist: mehrere Fingerschaltungen (12, 13, 14); einen RRKE-Kombinierabschnitt (16); und einen Suchmaschinenabschnitt (15) zum Erfassen von Empfangspfaden; wobei der Suchmaschinenabschnitt (15) aufweist: einen Empfangspegelmeßabschnitt (21) zum Erfassen von Empfangspegeln für jeden Rahmen der Empfangssignale und Vergleichen der Empfangspegel mit einem vorgegebenen Schwellenwert; mehrere Entspreizungsabschnitte (22) zum Multiplizieren der Empfangssignale mit Spreizcodes; einen internen Speicher (25, 28) zum Speichern von von den mehreren Entspreizungsabschnitten (22) empfangenen Korrelationssignalen; und einen Empfangspfadzeiterzeugungsabschnitt (26, 30) zum Erfassen von Empfangspfaden von Ausgangssignalen des internen Speichers (25, 28) und zum Erzeugen einer Pfadzeit; wobei der Empfangspegelmeßabschnitt (21) ferner dazu geeignet ist, den internen Speicher (25, 28) anzuweisen, das Korrelationssignal eines unmittelbar vorangehenden Rahmens an den Empfangspfadzeiterzeugungsabschnitt (26, 30) auszugeben, wenn die Empfangspegel der Empfangssignale in einem aktuellen Rahmen niedriger sind als der vorgegebene Schwellenwert.
Basisstation nach Anspruch 5, wobei die mehreren Fingerschaltungen (12, 13, 14) dazu geeignet sind, die Empfangssignale zu entsprechen, die den durch den Suchmaschinenabschnitt (15) erfaßten Empfangspfaden entsprechen, und der RAKE-Kombinierabschnitt (16) dazu geeignet ist, Korrelationsausgangssignale der mehreren Fingerschaltungen (12, 13, 14) synchron zu addieren.
Verfahren zum Erfassen eines optimalen Pfades für ein Codemultiplex-Vielfachzugriff-, CDMA, System, mit den Schritten: Berechnen von Korrelationswerten von Empfangssignalen in vorgegebenen Intervallen; Vergleichen der Korrelationswerte mit einem vorgegebenen Schwellenwert; Entscheiden, ob ein einer Peakposition des Korrelationswertes des aktuellen Empfangssignals oder des unmittelbar vorangehenden Empfangssignals entsprechender Empfangspfad ausgewählt wird, auf der Basis der Vergleichsergebnisse.