MXPA00000621A - Sistema superpuesto de dispersion directa de acceso multiple por division de codigo y metodo de operacion. - Google Patents

Abstract

Un sistema de comunicacion CDMA soporta transmisiones subyacentes y transmisiones superpuestas de dispersion directa tales que las transmisiones superpuestas son al menos parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes. Una estacion base soporta ambas transmisiones subyacentes y transmisiones superpuestas e incluye una interfaz con un centro de conmutacion movil, una unidad subyacente (206), una unidad superpuesta (204) y al menos una unidad de frecuencia de radio (RF) (212). La interfaz o interconexion recibe las comunicaciones que se pretende sean para una pluralidad de estaciones moviles servidas por la estacion base. Esas comunicaciones incluyen comunicaciones subyacentes que se pretende sean para las estaciones moviles (MS) que soportan transmisiones subyacentes y comunicaciones transmisiones superpuestas. La unidad subyacente (206) recibe la porcion subyacente de las comunicaciones y produce transmisiones subyacentes. La unidad superpuesta (204) recibe la porcion superpuesta de las comunicaciones y produce transmisiones superpuestas. A continuacion, Las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas son recibidas por al menos una unidad de RF y transmitidas via al menos una antena (214) a la pluralidad de MS. Cada MS recibe ambas transmisiones subyacentes y transmisiones superpuestas.

Description

SISTEMA SUPERPUESTO DE DISPERSIÓN DIRECTA DE ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGO Y MÉTODO DE OPERACIÓN ESPECIFICACIÓN ANTECEDENTES 1. Campo de la Invención La presente invención se relaciona de manera general con comunicaciones inalámbricas celulares y de manera' más particular con un sistema de comunicación inalámbrico celular de acceso múltiple por división de código (CDMA) que tiene un sistema subyacente y un sistema superpuesto de dispersión directa (DS) que ocupan un espectro común y' con un sistema superpuesto que opera al menos parcialmente de manera ortogonal al sistema subyacente. 2. Descripción de la Técnica Relacionada Se sabe de manera general que los sistemas de comunicación inalámbricos celulares incluyen una pluralidad de estaciones bases dispersas a través de una área geográfica de servicio. Cada una de las estaciones base incluye al menos una antena y un sistema de transmisión de la estación base (BTS) y proporciona un servicio inalámbrico dentro de una célula respectiva. Los BTS se acoplan a los controladores de la estación base (BSC) con cada BSC dando servicio a una pluralidad de BTS. Los BSC también se acoplan a un centro de conmutación móvil (MSC) el cual se interconecta a la Red de Telefonía Conectada Publica (PSTN) y otros MSC. Juntos, los BTS, BSC y el MSC forman una red inalámbrica la cual proporciona cobertura inalámbrica a estaciones móviles (MS) que operan dentro de un área de servicio respectiva. Los sistemas de comunicación inalámbricos operan de acuerdo a varios protocolos estándar. Un protocolo estándar particular en todo el mundo es el protocolo estándar CDMA. El CDMA es un sistema de espectro de dispersión de secuencia directa en el cual son transmitidas y recibidas simultáneamente señales de espectro extendido múltiples , sobre una banda de frecuencia común. En el sistema CDMA a cada estación móvil (MS) se le puede asignar un código de Walsh distinto, el cual identifica las señales transmitidas y recibidas de la MS . En un ejemplo de la operación subyacente, las señales del enlace de ida de un BTS a una primera MS son dispersadas con un primer código de Walsh y a continuación transmitidas a donde el proceso de transmisión incluye mezclar (dispersar) pseudorruido (PN) . De igual modo, las señales del enlace de ida transmitidas de los BTS a la segunda MS son dispersadas con el segundo código de Walsh y a continuación transmitidas, quizá de manera concurrente con las transmisiones de los BTS a la primera MS . La primera MS receptora recibe en su antena toda la energía transmitida por el BTS. Sin embargo, debido a que los canales del código de Walsh son ortogonales, después de la captación de la señal recibida con el primer código de Walsh, el captador produce toda al energía que se pretende sea para la primera MS, pero, debido a la pérdida de ortogonalidad, nada o solo una pequeña fracción de la energía que se pretende sea para la segunda, tercera, etc., MS . De igual modo, la segunda MS capta la señal del enlace de ida recibida con el segundo código de Walsh para recibir su energía de enlace de ida pretendida. Cada uno de los MS opera entonces sobre la energía de la señal captada para extraer los datos pretendidos para la MS respectiva. El número de usuarios acomodados sobre el enlace de ida es limitado por la interferencia intracelular debido a la pérdida de ortogonalidad, la interferencia intercélula y otras interferencias tales como las debidas al ruido térmico. En algunas aplicaciones especializadas (por ejemplo de acceso fijo) los canales del enlace de regreso pueden ser configurados de modo que los códigos de Walsh separen a los usuarios del enlace de reversa. Sin embargo, en el caso típico, el enlace de regreso es estrictamente limitado por la interferencia. En tales casos especiales donde las señales se configuran utilizando códigos de Walsh, la operación sobre el enlace de regreso de las MS para el BTS es similar a la * operación sobre el enlace de ida. Una pluralidad de MS transmite al BTS simultáneamente sobre el enlace de reverso con cada transmisión del enlace de reverso dispersa por un código de Walsh asignado respectivo. Un receptor de BTS recibe la señal del enlace de regreso y capta las posiciones de la señal de regreso con los códigos de Walsh esperado para extraer las señales recibidas de la primera, segunda, tercera, etc., MS . El BTS opera entonces sobre cada señal captada para extraer los datos enviados por la MS. Debido a que las señales que se pretenden sean para otros usuarios en el sistema CDMA pueden aparecer como ruido a otros usuarios para la perdida de ortogonalidad, debido a que son de otra célula o debido a que no son ortogonales, la capacidad del CDMA es limitada por la interferencia. El número de usuarios que pueden usar el mismo espectro y aún tiene un funcionamiento aceptable esta determinado por la potencia de interferencia total que generan todos los usuarios, tomados como un todo. De este modo, el número de usuarios que pueden ser soportados por cada BTS sobre cualquier espectro de frecuencia limitado. Para incrementar la capacidad de los sistemas CDMA, pueden agregarse estaciones base adicionales para incrementar el número de células dentro del área de servicio. Sin embargo, debido a que la carga con frecuencia se concentra en una área geográfica pequeña, aún con la adición de células, las células particulares pueden seguir estando sobrecargadas aún cuando las células vecinas estén ligeramente cargadas . De este modo, han sido propuestas soluciones para superar la sobrecarga de los sistemas CDMA. Una solución incluye asignar portadores múltiples dentro de una sola área de servicio, con cada uno de los portadores múltiples dando servicio a células superpuestas respectivas. En la operación de portadores múltiples, a cada portador se le asigna un segmento del espectro disponible que no se superpone a otro segmentos asignados del espectro variable. Algunas estaciones móviles son servidas sobre una de las frecuencias portadoras mientras que otras de las estaciones móviles son servidas sobre otra de las frecuencias portadoras. Otro método para mejorar la capacidad es desplegar portadores con anchos de banda más amplios.

Este sistema mejora la capacidad debido a las mejores características espectrales de los usuarios de banda ancha. Sin embargo, la interoperabilidad de los sistemas portadores básicos y los sistemas portadores de banda ancha sería . problemática debido a que surgiría la necesidad de desplegar ambos sistemas en el mismo espectro de frecuencia. Una solución particular que resuelve el aspecto de interoperabilidad es la superposición de dispersión directa (DS) donde opera un sistema superpuesto sobre- un sistema subyacente de modo que los sistemas superpuesto y subyacente comparten al menos parcialmente el espectro de frecuencia. En los sistemas CDMA que emplean transmisiones ortogonales, un elemento importante es un intento por mantener la ortogonalidad de las transmisiones. Sin embargo, hasta ahora, la preservación de la ortogonalidad no ha sido lograda en un sistema subyacente/superpuesto. De este modo, fue probado un beneficio mínimo teniendo un sistema superpuesto DS. De este modo, existe una necesidad en la técnica de un sistema CDMA subyacente/superpuesto en el cual se emplea la superposición pero en el cual un sistema superpuesto tiene efectos adversos mínimos sobre el sistema subyacente y viceversa.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Para superar los inconvenientes entre otros inconvenientes de los sistemas CDMA, se construyo el sistema de comunicación de acuerdo a la invención que soporta transmisiones subyacentes y superpuestas. Para incrementar la capacidad del sistema y para soportar la interoperabilidad con el sistema CDMA de banda más ancha pero para minimizar el impacto sobre el sistema, un sistema CDMA construido de acuerdo a la presente invención proporciona transmisiones superpuestas que son de al menos parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes soportadas por el sistema. En una construcción de una estación base de acuerdo a la presente invención para utilizarse en sistemas de comunicación inalámbricos CDMa, la estación base soporta transmisiones subyacentes y transmisiones superpuestas. En tal construcción, la estación base incluye una interferencia con un centro de conexión móvil, una unidad subyacente, una unidad superpuesta y al menos una unidad de frecuencia de radio (RF) . La interfaz o interconexión recibe las comunicaciones que se pretende sea para la pluralidad de estaciones móviles servidas por la estación base. Esas comunicaciones incluyen comunicaciones subyacentes que se pretende sea para las estaciones móviles (MS) que soportan transmisiones subyacentes y comunicaciones superpuestas que se pretende sean para las MS que soportan transmisiones superpuestas. La unidad subyacente recibe la porción subyacente de las comunicaciones y produce transmisiones subyacentes. La unidad superpuesta recibe la porción superpuesta de las comunicaciones y produce transmisiones susperpuestas . Entonces, las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas son recibidas por al menos una unidad de RF y transmitidas vía al menos una antena a la pluralidad de MS . Cada una de las MS reciben transmisiones subyacentes y transmisiones superpuestas. Sin embargo, aquellas MS que soportan las transmisiones subyacentes extraen las comunicaciones subyacentes pretendidas mientras que las MS que soportan transmisiones superpuestas extraen las comunicaciones superpuestas pretendidas. De acuerdo a la presente invención, la unidad subyacente y la unidad superpuesta producen las transmisiones superpuestas, de modo que sean al menos parcialmente ortogonales a las transmisiones superpuestas. La estación base también puede incluir una unidad de sincronización acoplada a la unidad subyacente y la unidad superpuesta que hace que las transmisiones superpuestas sean sincronizadas de manera substancial con las transmisiones subyacentes. El nivel de ortogonalidad se determina en base a la construcción y operación particular de la estación base. En una modalidad, las transmisiones superpuestas son parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes. En otra modalidad, las transmisiones superpuestas son substancialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes. En ambos casos la relación de señal a ruido proporcionada es significativamente mejor que la obtenida de la transmisión superpuesta no ortogonal. En la construcción de transmisiones superpuestas, una secuencia de pseudorruido de las transmisiones superpuestas puede ser perforada por una secuencia de pseudorruido de las transmisiones subyacentes para producir una porción de la ortogonalidad. La ortogonalidad adicional se obtiene seleccionando un código de Walsh para las transmisiones superpuestas que son ortogonales a los códigos de Walsh de las transmisiones subyacentes. Las transmisiones superpuestas pueden entonces ser dispersadas con una secuencia de pseudorruido subyacente para producir una porción de la ortogonalidad. En una construcción típica, las transmisiones superpuestas poseen una velocidad de microcircuito integrado que es un múltiplo entero de una velocidad de microcircuito integrado de las transmisiones subyacentes.

En tal caso, pueden generarse la sincronización entre las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas . En otras construcciones de un sistema de comunicaciones inalámbricos CDMA de acuerdo a la presente invención, las transmisiones superpuestas son transmitidas desde una primera estación base y las transmisiones subyacentes son transmitidas desde otra estación base. En tal caso, la unidad de sincronización proporciona las restricciones de sincronización necesarias que son utilizadas por la unidad subyacente y la unidad superpuesta para producir las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas. Además, otros aspectos de la presente invención serán evidentes con referencia adicional a los dibujos y la especificación siguiente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Una mejor comprensión de la invención puede obtenerse cuando se considere la siguiente descripción detallada de la modalidad preferida en conjunto con los siguientes dibujos,, en los cuales: La Figura ÍA es el diagrama de un sistema que ilustra un sistema celular CDMA que tiene un sistema subyacente y un sistema superpuesto DS que opera al menos parcialmente de manera ortogonal al sistema subyacente; La Figura IB es el diagrama de un sistema que ilustra una modalidad alternativa de un sistema celular CDMA en el cual una célula superpuesta se extiende más allá de los límites de una célula subyacente servida respectivamente; La Figura 1C es el diagrama de un sistema que ilustra otra modalidad de un sistema celular CDMA en el cual las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas son proporcionadas por estaciones base separadas; La Figura ID ilustra un espectro de frecuencia ocupado por un sistema de comunicación que soporta portadores adyacentes múltiples; La Figura 1E ilustra un espectro de frecuencia ocupado por un sistema de comunicación que tiene portadores subyacentes múltiples y un solo portador superpuesto; La Figura 2A es un diagrama de bloques el cual ilustra, de manera general, la construcción de una porción de una estación base de acuerdo a la presente invención, la cual soporta tanto a un sistema subyacente como a un sistema superpuesto; La Figura 2B es un diagrama de bloques, el cual ilustra de manera general, la construcción de una estación base (o estaciones base múltiples) de acuerdo a la presente invención, el cual soporta tanto un sistema subyacente como un sistema superpuesto; La Figura 3 es un diagrama el cual ilustra operaciones de acuerdo a la presente invención en señales de datos de dispersión con códigos de Walsh y secuencias de pseudorruido (PN) ; La Figuras 4 ilustra el diagrama de construcción de un receptor de inclinación de acuerdo a la presente invención; Las Figuras 5 y 6 son diagramas que ilustran las operaciones de procesamiento de señales de acuerdo a la presente invención; La Figura 7 es un diagrama que ilustra la forma en la cual la secuencia PN subyacente es perforada en las transmisiones superpuestas para producir la ortogonalidad parcial de las transmisiones superpuestas en el sistema subyacente; La Figura 8 es un diagrama de bloques que ilustra un transmisor superpuesto construido de acuerdo a la presente invención; La Figura 9 es un diagrama de bloques que ilustra un transmisor subyacente construida de acuerdo a la presente invención; La Figura 10 es un diagrama de bloques que ilustra una unidad de sincronización construida de acuerdo a la presente invención; La Figura 11 es un diagrama que ilustra la construcción de un receptor de inclinación de acuerdo a la presente invención, el cual opera para recibir transmisiones del sistema superpuesto; y Las Figuras 12 y 13 son diagramas que ilustran el funcionamiento de los canales CDMA que operan de acuerdo a la presente invención en comparación de los canales CDMA que operan sin los beneficios de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS La Figura ÍA ilustra un sistema de comunicación inalámbricos 100 construido de acuerdo a la presente invención, que proporciona servicio inalámbrico dentro de un área de servicio respectiva. En la modalidad ilustrada, el sistema de comunicación inalámbrica 100 de acuerdo al estándar de acceso múltiple por división de código (CDMA) , el cual puede ser el estándar CDMA TIA/EIA/IS95, y que ha sido modificado para cumplir con las enseñanzas de la presente invención. Los principios de la presente invención también se aplican a otros sistemas de comunicación inalámbricos CDMA que operan de acuerdo a otros estándares, también, en las cuales un sistema superpuesto de dispersión directa (DS) incrementa la capacidad del sistema de comunicación inalámbrico 100. El sistema de comunicación inalámbrico 100 incluye un centro de conexión móvil (MSC) 102, controladores de estación base (BSC) 104 y 106, y una pluralidad de estaciones base 108-114, cada una de las cuales incluyen una antena y un subsistema transceptor de estación base (BTS) . El MSC 102 se acopla al sistema de comunicación inalámbrico 100 a la PSTN 116. El sistema de comunicación inalámbrico sirve las llamadas entre un teléfono 118 conectado a la PSTN 116, por ejemplo, y cualesquiera de una pluralidad de estaciones móviles (MS) 130, 132, 134, 136 y 138 que operan dentro del área de servicio. El sistema de comunicación inalámbrica 100 también sirve llamadas entre la pluralidad de MS 130, 132, 136 y 138. Los BTS 108 y 110 se acoplan al BSC 104 mientras que los BTS 112 y 114 se acoplan al BSC 106. Los BTS 108-114 están construidos de modo que soportan transmisiones subyacentes y transmisiones superpuestas. Sin embargo, de acuerdo a la presente invención, las transmisiones superpuestas proporcionadas por los BTS 108-114 son al menos parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes. En esta operación, las transmisiones superpuestas por lo tanto no aparecen completamente como ruido a las transmisiones subyacentes aún cuando ocupen un espectro de frecuencia común. De este modo, las transmisiones superpuestas cuando son transmitidas de acuerdo a la presente invención incrementan la capacidad de un sistema en comparación con los sistemas superpuestos no ortogonales. La ortogonalidad entre las transmisiones superpuestas y las transmisiones subyacentes requieren que las transmisiones superpuestas y subyacentes sean sincronizadas substancialmente con respec-to a otras durante la transmisión. Las transmisiones sobre el enlace de ida (es decir, transmisiones de BTS a MS) emanan de un BTS particular y pueden ser sincronizadas con respecto a otras utilizando técnicas disponibles. Sin embargo, las transmisiones del enlace de regreso (es decir, de un MS a BTS) de un sistema CDMA típicamente no son sincronizadas puesto que emanan separadas del MS individuales. Por esta razón, las discusiones contenidas aquí son principalmente aplicables a enlaces de ida de sistema CDMA. Sin embargo, los conceptos discutidos aquí podrían ser aplicados a transmisiones de enlace de regreso si fuesen igualmente satisfechas las restricciones de temporización. Los BTS 108 soportan transmisiones subyacentes en las células 120a y transmisiones superpuestas en la célula 120B. De igual modo, los BTS 110, 112, 114 proporcionan transmisiones subyacentes en las células 122A, 124A y 126A, respectivamente, y transmisiones superpuestas en las células 122B, 124B y 126B, respectivamente. De acuerdo a la presente invención, las transmisiones superpuestas y transmitidas por cualquiera de los BTS 108-114 son al menos parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes transmitidas por los BTS 108-114. De este modo, los servicios subyacentes y superpuestos son proporcionados por cada BTS. Proporcionando una cobertura inalámbrica sobre ambos sistemas subyacente y superpuesto, se proporciona interoperabilidad entre un sistema CDMA básico y el sistema superpuesto CDMA de banda más ancha. Los sistemas de comunicación inalámbrico 100 ilustrados en la Figura ÍA pueden ser construidos de modo que sean compatibles de manera retroactiva con los sistemas CDMA existentes los cuales soportan comunicaciones sobre el sistema subyacente. El sistema LOO, además da servicio de transmisiones superpuestas a través de una banda relativamente más ancha. Modificando los BTS existentes para soportar las transmisiones superpuestas, así como continuar dando servicio de transmisiones subyacentes, se incrementa la capacidad de servicio por el sistema 100.

En un ejemplo de una operación del sistema de comunicación inalámbrico 100, la MS 130 soporta únicamente transmisiones subyacentes. De este modo, el BTS 108 proporciona transmisiones subyacentes de enlace de regreso a la MS 130 en la células 120A. Sin embargo, las MS 132 y 134 únicamente soportan transmisiones superpuestas. De este modo, los BTS 110 y 112 transmiten las MS 132 y 134 utilizando transmisiones superpuestas sobre el enlace de ida sobre las células 122B y 124B, respectivamente. Además, la MS 136 soporta transmisiones subyacentes mientras que la MS 138 soporta únicamente transmisiones superpuestas. De este modo, el BTS 114 transmite transmisiones subyacentes a la MS 136 sobre el enlace de ida en la célula 126A pero transmite transmisiones superpuestas a la MS 138 sobre el enlace de ida en la célula 126B. En otras modalidades algunas de las MS pueden soportar transmisiones subyacentes y superpuestas, con cualquiera de las transmisiones subyacentes o superpuestas proporcionadas a las MS en base a' la carga del sistema y otras consideraciones de operación. La Figura IB es el diagrama de un sistema que ilustra una modalidad alternativa de un sistema celular CDMA 150 en el cual los límites de una célula superpuesta 160 se extiende más allá de los límites de una célula lí subyacente servida respectivamente 158. Como se muestra, los BTS 152, 154 y 156 proporcionan un servicio inalámbrico dentro de esta área de servicio. Los BTS 152, 154 y 156 proporcionan servicios subyacentes en las células 158, 162 y 164, respectivamente. Los BTS 152 también proporcionan servicio superpuesto en las células 160 la cual da servicio a un área substancialmente mayor que el de la célula 158. De acuerdo a la presente invención, no todas las estaciones bases necesitan ser modificados para proporcionar servicios superpuestos. Algunos de los BTS pueden proporcionar solo transmisiones subyacentes, mientras que otros pueden proporcionar transmisiones subyacentes y superpuestas. En un ejemplo de operación de tal sistema la MS 170, 172 y 174 reciben transmisiones subyacentes mientras que la MS 176 recibe transmisiones superpuestas. La Figura 1C es un diagrama de un sistema que ilustra otra modalidad de un sistema celular CDMA 180 en el cual las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas son servidas por estaciones bases separadas. Los componentes del sistema 180 ilustrado en la Figura 1C que tiene un número de referencia que coincide con los componentes del sistema descrito con referencia a la Figura ÍA tienen funciones comunes y no se describirán nuevamente con referencia a la Figura 1C.

Los BTS 182A, 184A y 186A soportan transmisiones subyacentes en las células 190A, 192A y 194A, respectivamente. Además, las BTS 182B, 184B y 186B soportan transmisiones superpuestas en las células 190B, 192B y 194B, respectivamente. Como se muestra, esos BTS proporcionan transmisiones en células superpuestas pero requieren estructuras separadas para hacerlo. Sin embargo, los BTS 188A y 188B proporcionan servicio subyacente y superpuesto en las células 196A y 196B, compartiendo a la vez una sola estación base. De este modo, como es evidente tras la inspección de las Figuras ÍA, IB y 1C, los sistemas celulares CDMA pueden ser construidos de diferentes maneras para soportar comunicaciones subyacente y superpuesta de acuerdo a la presente invención. La Figura ID ilustra el espectro de frecuencia ocupado por un sistema de comunicación en el cual las transmisiones subyacentes son transportadas por tres portadores, cada uno separado en frecuencia. Para el CDMA, cada portador ocupa un ancho de banda dado aproximadamente por la velocidad de microcircuito integrado del sistema de espectro extendido. De este modo, el espectro de cada portador subyacente es definido por la velocidad de microcircuito integrado respectivo. Los canales de comunicaciones múltiples son soportados dentro del espectro de cada portador.

La Figura ÍE ilustra un espectro de frecuencia ocupado por un sistema de común, el cual incluye tres portadores subyacentes adyacentes y un portador superpuesto. El portador superpuesto ocupa tres veces el ancho de banda de los portadores subyacentes y comparte el espectro con tres portadores subyacentes. Para lograr este ancho de banda de tres veces, las transmisiones superpuestas se emplean a una velocidad de microcircuito integrado tres veces mayor que la velocidad del microcircuito integrado que es empleada sobre las transmisiones subyacentes y tienen una frecuencia portadora que coincide con la frecuencia portadora del portador subyacente central. El método por defecto para la superposición no ortogonal. En la operación no ortogonal, la energía total de la señal superpuesta interfiere con la señal subyacente y hace disminuir efectivamente la relación de la señal de ruido (SNR) disponible del sistema subyacente. De manera similar, la energía total de la señal subyacente interfiere con la señal total, la cual hace disminuir de manera efectiva la SNR del sistema superpuesto. Para el caso de la superposición ortogonal parcial, el sistema esta diseñado para disminuir el impacto de la interferencia del sistema superpuesto al subyacente y viceversa. Para este método, una porción de la SNR de la señal superpuesta es ortogonal a la de la señal subyacente. Esto disminuye el impacto sobre la SNR con respecto a la superposición no ortogonal. De manera similar, una porción de la energía de la señal subyacente es ortogonal a la de la señal subyacente, la cual disminuye el impacto sobre la SNR para la señal superpuesta con respecto a la superposición no ortogonal. Para el caso de la superposición ortogonal, toda (o casi toda) la energía de la señal superpuesta es ortogonal a la de la señal subyacente. Para este método la SNR de la señal subyacente no cambia en relación al sistema no superpuesto. De manera similar, toda (o casi toda) la energía de la señal subyacente es ortogonal a la de la señal superpuesta, y la SNR de la señal superpuesta no cambia en relación a esta para el caso del sistema no superpuesto. Aunque este método es altamente atractivo desde la perspectiva de mantener la ortogonalidad entre los sistemas superpuestos y subyacentes, existen otros problemas significativos debido a las características espectrales, que resultan del diseño del método de superposición ortogonal. La Figura 2A es un diagrama de bloques el cual ilustra, de manera general la construcción de un estación base 200 (de BTS) de acuerdo a la presente invención la cual soporta la superposición. La superposición base 200 incluye una interfaz BSC (I/F) 202 que se interconecta a la unidad superpuesta 204 y la unidad superpuesta 206 a un BSC acoplado (tal como en la construcción ilustrada en la Figura 1A) . El BSC 1F/202 divide los datos recibidos del BSC en datos superpuestos y datos subyacentes en base si los datos serán transmitidos vía transmisiones superpuestas o transmisiones subyacentes. Los datos subyacentes son recibidos del BSC I/F 202 para una unidad subyacente 206 y procesados de acuerdo al estándar del protocolo CDMA empleado para producir transmisiones subyacentes. Además, los datos superpuestos son recibidos por una unidad superpuesta 204 y procesados de acuerdo a la invención para producir transmisiones superpuestas que son al menos parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes. Una unidad de sincronización 208 se acopla tanto a la unidad de superpuesta 204 como a la unidad subyacente 206, de modo que las transmisiones superpuestas y las transmisiones subyacentes sean producidas con la ortogonalidad deseada. Las transmisiones superpuestas y las transmisiones subyacentes se combinan en la unidad de suma 210 para producir una señal compuesta que es enviada a una unidad de frecuencia de radio (RF) 212. La unidad de RF efectúa la modulación de RF sobre la señal recibida y transmite la señal compuesta vía la antena 214 sobre el enlace de ida. Como se apreciará la construcción particular ilustrado en la Figura 2A no muestra otros sistemas comúnmente presentes en una BTS o una estación base que son generalmente conocidos pero que no se requieren para ilustrar los principios de la presente invención. La Figura 2B ilustra la construcción de una estación base, o estaciones base múltiples de acuerdo a la presente invención que soporta la superposición. Como se muestra, una unidad de la estación base superpuesta 256 reside separada de una unidad de la estación base subyacente 254. Aunque la unidad de la estación base superpuesta 254 y la unidad de la estación base 252 pueden recibir dentro de un solo BTS tal como los BTS 108 y 114 ilustrados en la Figura 1A, la base superpuesta 254 y la unidad de la estación base 252 superpuesta pueden residir en el BTS separados, tales como los BTS 182a y 182B ilustrados en la Figura 1C. De este modo, la construcción de la Figura 2B ilustra como la transmisión es superpuesta y las transmisiones subyacentes pueden ser generadas por unidades independientes pero manteniendo la ortogonalidad. La transmisión vía una antena común es la preferida para reducir al mínimo la perdida de ortogonalidad que resultara debido al desvanecimiento de trayectoria múltiple.

La unidad de la estación subyacente 254 recibe datos subyacentes vía la interfaz BSC (I/F) 264. La BSC I/F264 se acopla a una unidad subyacente 266 la cual recibe datos subyacentes y datos subyacentes para producir las transmisiones subyacentes las cuales son recibidas por una unidad RF 268 y transmitidos sobre un enlace de ida de una antena 270. La unidad de la estación base superpuesta 252 recibe los datos superpuestos vía la BSC I/F 256. La BSC I/F 256 se acopla a una unidad superpuesta 258 la cual recibe los datos superpuestos. La unidad superpuesta 258 y la unidad subyacente 266 también se acoplan a una unidad de sincronización 208. La unidad de sincronización 208 proporciona señales de sincronización a la unidad superpuesta 258 y la unidad subyacente 266. En base a las señales de sincronización, la unidad superpuesta 258 puede producir las transmisiones superpuestas, de modo que sean al menos parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes. Las transmisiones superpuestas son recibidas por una unidad de RF 260 y transmitidas al enlace de ida vía la antena 270. La Figura 3 es un diagrama el cual ilustra la operación de acuerdo a la presente invención en señales de datos de dispersión con códigos de Walsh y secuencias de pseudorruido (PN) . Los sistemas CDMA, los datos de cada usuario son codificados de modo que son ortogonales a los otros usuarios. Típicamente, esto se realiza con un método como se muestra en la Figura 3. Tres canales de código: un canal piloto, el cual no contiene información y es enviado con todos los 1; el código de canal X el cual contiene la señal x(n); y el código de canal Y el cual contiene la señal y(n) son operados después de esto. Cada canal de código modula como una función de Walsh, es decir, Wo, Wx y W?, corresponde al canal Piloto, canal X, y canal Y, respectivamente. Después de la codificación de Walsh (es decir, la modulación de las funciones de Walsh) los canales de código son combinados (es decir, de la operación de suma sigue la modulación de los códigos de Walsh) . A continuación, la señal es dispersa por un código pseudoaleatorio (PN) . En general, las señales x(n) y y(n) pueden ser tan complejas como la secuencia PN utilizada para la dispersión PN. En un sistema real, la señal resultante, s (n) , es filtrada, modulada por frecuencia, amplificada, y transmitida sobre una antena. Debido a que esas operaciones son generalmente conocidas, ellas serán adicionalmente descritas aquí. El uso de códigos de Walsh proporciona efectivamente ortogonalidad entre los canales del enlace de ida. Los códigos de Walsh tienen una propiedad especial por lo que la correlación de cualquier código de Walsh con cualquier otro código de Walsh, excepto con sí mismo, es cero. Esta propiedad se expresa en la ecuación 1 N~! ÍO i ? i ?W, (n)F WJ (n) = ' J., n-O J I N, 1 = J Ecuación 1 donde T representa la operación o exclusiva (es decir, la adición módulo 2), N es la longitud del código de Walsh y los bits del código de Walsh consisten de 1 y 0 (1 y -1 después del trazo del mapa para los canales I y Q por lo que la operación se convierte en una multiplicación) . Los códigos con tales propiedades son por definición ortogonales. La Figura 4 ilustra un receptor subyacente 400 que corresponde a una MS ilustrada en las Figuras ÍA, IB o 1C. La señal s (n) , ilustrada en la Figura 3, es enviada sobre el aire vía un canal de comunicaciones y es sometida a desvanecimiento de trayectoria múltiple y la adición de ruido. La señal resultante es r(n). El receptor 400, el cual opera sobre las señales s (n) después de la desmodulación, filtración y toma de muestras de la frecuencia, típicamente transformados por una unidad de RF, se conoce como receptor de Rastrillo.

El objeto de tal receptor de Rastrillo es de la energía de la señal sobre varios "dedos" de la multitud de trayectorias que resultan en un canal móvil. La operación del receptor de rastrillos análoga a la operación de un rastrillo de jardín. Supóngase que el receptor de Rastrillo 400 corresponde al usuario X. Cada dedo del Rastrillo 402, 408 y 410 correlacionan la señal con la secuencia PN apropiada, la cual es retrasada en el tiempo de acuerdo a la i-ésima trayectoria de la señal X (es decir, KXi) . En general, la secuencia PN y la señal recibida son cantidades complejas. A continuación, las señales correlacionada con el código de Walsh de la trayectoria X, Wx(n). El filtro hp(n) 404 es el filtro del canal y la operación * indica operación del conjugado del complejo. Después de la corrección de fase y ganancia (es decir, la multiplicación con el conjugado de la salida del filtro) , la señal resultante es sumada para producir la señal x' (n) . Las operaciones efectuadas por el receptor de Rastrillo 400 implementan efectivamente la Ecuación 1, además de combinar la trayectoria múltiple y desvanecimiento . Para un canal de comunicaciones que consiste de una trayectoria múltiple, todos los canales de Walsh excepto Wx(n) son ortogonales, de este modo son eliminados. Para canales que consisten de más de una trayectoria, entonces dentro de cada trayectoria, los canales ortogonales son eliminados. Sin embargo, no se elimina la interferencia de intertrayectoria . En general, la dispersión ortogonal elimina la interferencia intercanal dentro de una trayectoria múltiple. Supóngase que en el receptor 400 la relación de la densidad espectral de una potencia de transmisión total (es decir, todos los canales) de la estación base a otras densidad espectral de interferencia de la célula, loe es especificada por un parámetro G=I0c/Ioc- El parámetro G es designado como "geometría" puesto que existe una correlación entre la distancia de la célula (es decir, la estación base) y la geometría, G. Una geometría de 8-dB, por ejemplo, indica una localización cerca de la célula puesto que la energía de la célula en la cual reside la estación móvil, Ior, es 8-dB más fuerte que la de la otra interferencia de la célula, I0c- Una geometría de 0-dB indica una localización más de la célula puesto que otra interferencia de célula es igualmente tan fuerte como la energía recibida del sitio base. La SNR del receptor móvil esta dada por la ecuación 2 por SNR= E- Ecuación 2 J.„ +o-, donde Ec es la energía per del circuito integrado del canal de Walsh respectivo y es interferencia debido a la perdida de ortogonalidad, y se asume que Ioc incluye ruido térmico. Sustituyendo en la definición para la geometría y rearreglando, se produce la Ecuación 3 como SNR GE I. Ecuación 3 1+ s¡G_ y Para un sistema sin superposición, s, =0 caso en el cual la SNR esta dada por SNR=GEC/IC Ecuación 4 La Ecuación 4 es la línea base por la cual se compara el funcionamiento de los métodos de superposición de la presente invención. Puesto que la capacidad del sistema CDMA es proporcionar a la SNR, una comparación del funcionamiento de un sistema construido por la presente invención para un sistema que opera de acuerdo a la Ecuación 4 proporciona una medida del funcionamiento relativo con respecto a la capacidad. La señal de transmisión de banda de paso total s(t) esta comprendida de una parte subyacente y una parte superpuesta, las cuales se describen en la Ecuación 5 como Ecuación 5 donde los superíndices u corresponde a un sistema subyacente, y superíndices o corresponde al sistema superpuesto, fk es la frecuencia portadora de la k-ésima del portador subyacente, fc es la frecuencia portadora del portador superpuesto, x(n) es la señal compuesta de la frecuencia portadora correspondiente, h(t) es el filtro de transmisión, tc es un intervalo de microcircuito integrado del sistema correspondiente. Para los sistemas subyacentes y superpuestos, respectivamente, la señal compuesta, x(n), después de la dispersión, esta dada en la Ecuación 6 como xu(n, )= V ¿^ (LÍv»-l) ÍMa«0 <n%N" 'PU(n)' n«_ .0e<usuario subyacente} Ecuación 6 x°(n)= Y (n.N° ) P° (n) ,n°ía_,,- e {usuario superpuesto}, Ecuación 7 donde bn usuario (i) es i-ésimo símbolo de la información codificada del usuario nusuari0, [xJ designa una parte entera de x, Nc es el número de microcircuitos integrados p -1-or símbolos de información, Wn usuario (i) es el i-ésimo bit de Walsh del código de Walsh asignado al usuario nusuar?o, el % indica la división del módulo, y p(n) es el n-ésimo del circuito integrado PN. Un modelo simplificado del filtro receptor y de corrección de fase para el receptor subyacente se ilustra en la figura 5. La entrada, r(t), es la señal recibida e incluye la señal transmitida s (t) es del desvanecimiento de trayectoria múltiple y la adición del ruido de fondo. La señal recibida r(t) es filtrada por el filtro receptor subyacente, el cual se encuentra centrado sobre el portador subyacente que corresponde al canal deseado. Las operaciones subsecuentes ilustradas en la Figura 5 representan la desmodulación de frecuencia y la corrección de fase. Después de la corrección de fase, la pérdida de ruido de la banda de base es equivalente a la señal recibida, esta dada por yu--(k,t)*??a(p,fk,t)xu(n,k)huu(t-nTcu-rp) P n +SS«(PJfc)t)x0(n)h0U(t-nTc°-r)ej2,rír[-fk+f*"r?K,-r'> P n Ecuación 8 donde huu(t) es el transmisor subyacente combinado y el impuso receptor, los cuales se asumen son Nyquist, hou(t) es el filtro de transmisor combinado para el sistema superpuesto y receptores de filtro del sistema subyacente, y <-.(p,fi,t) representa un proceso de desvanecimiento complejo sobre el p-ésima sistema de trayectoria múltiples sobre el portador centrado en fi, y el tiempo t. Para un receptor subyacente el cual está centrado con el portador superpuesto, las muestras a la velocidad del microcircuito integrado subyacente, y ajustando la fase de toma de muestras, la señal recibida se descompone en una parte subyacente y una parte superpuesta como sigue y [(*. mT +r,) =? a(p, fk tmTe' + tp )x» (m, k) P + S?cc(p,fc, mT + tp)x°(n)h'"'( T -nTc° *{mT'-k) . Ecuación 9 La última suma de la Ecuación 9 representa interferencia del sistema superpuesto con el sistema subyacente debido a la interferencia de los intercircuitos integrados (ICI) . En general la suma sobre n es infinita; sin embargo, en sistemas prácticos la suma es finita. Si el impulso de señalización hou(t) fue Nyquist entonces todas las muestras, t=iT" , serían cero, con la excepción de i=o. Para sistemas prácticos el impulso combinado, hou (t) , será determinado principalmente por el filtro de subyacente, puesto que esta banda estrecha se compara con el filtro superpuesto.

Entonces, los términos dominantes en la suma corresponden a la porción diferente de cero del filtro de transmisión subyacente. Considerando la interferencia del sistema superpuesto al sistema subyacente, debe ser considerada la interferencia interportadora para toda interacción. Por ejemplo, un sistema con tres portadores subyacentes por portador superpuesto resultaría en tres términos ICI dominante por cada microcircuito integrado subyacente. Para tal sistema, los términos dominantes corresponden a n=m-l, n=m, y n=m+l, donde el término central (es decir, n=m) corresponde al término más grande. También, nótese que la filtración de la entrada superpuesta con el filtro subyacente rechaza aproximadamente 1/3 de la energía de la señal superpuesta. Para fk=fc el término de la fase será cero. Un modelo simplificado del filtro receptor y la corrección de fase para el receptor superpuesto se ilustra en la Figura 6. Después de la corrección de fase, la banda base con menos ruido equivalente a la señal recibida esta dada por la Ecuación 10 por T k, t) * ??? a(p, fk,t)xu(n, k)h"°(t -nT: - tp *<-<-<A <AfA, :A p k n + ??a(p. fc. t x°(n)h°0 t -nTc0 - tp), p " Ecuación 10 donde hu0(t) Es el transmisor subyacente y el receptor superpuesto combinados, y h°°(t) es el filtro transmisor y el receptor combinado para el sistema superpuesto, el cual se asume al Nyquist. Después de la toma de muestras la velocidad del microcircuito integrado superpuesto, y ajustar la fase de toma de muestra, la señal recibida se descompone en y una parte subyacente y una parte superpuesta como sigue en la Ecuación 11. yL (k, mTc° + tr ) = ?? ? a(p, fk,m^ + tp )x" (n, k)hm( j/ - nT¿' )e'«mT-k) p k n + ? (p,fc,mTcA tp)x°(m). p Ecuación 11 El primer conjunto de sumas de Ecuación 11 representa la interferencia del sistema subyacente como un sistema superpuesto. El segundo conjunto de sumas representa la señal deseada (es decir, la señal superpuesta) . La señal deseada consiste de señales de muchos usuarios cada uno transportadas sobre un canal de Walsh ortogonal. La interferencia subyacente resulta de la sumatoria de n, la cual toma muestras efectivas del impulso, huo (t) a la velocidad del -circuito integrado subyacente; sin embargo, el impulso huo(t), es principalmente determinado por el filtro de transmisión subyacente puesto que el filtro receptor es relativo a la banda ancha con el filtro de transmisión subyacente.

Efectivamente, esto da como resultado la toma de muestras del filtro subyacente K veces por circuito integrado superpuesto, donde K representa el número de portadores subyacentes. También, el término subyacente Xu () permanece fijo para K muestras. Para fk=fc el término de fase será cero. En un ejemplo de derivación de parámetros que operan, se considera el sistema subyacente y el sistema superpuesto. En el ejemplo, el sistema subyacente consiste de tres portadores y el sistema superpuesto consiste de un portador de banda ancha equivalente en ancho de banda a 3 veces al del sistema subyacente (como se muestra en la Figura ÍE) . La capacidad (es decir, la eficiencia espectral) de la tecnología de radio de dispersión directa, en el sentido de bits/Hz, es C. Aunque se espera que la eficiencia espectral se incremente junto con el ancho de banda, para propósitos de explicación en la derivación, es razonable para asumir que la capacidad es una función lineal del ancho de banda. Además, es razonable asumir que la capacidad de cada sistema es proporcional a la relación de señal a ruido en los receptores correspondientes. Con esas superposiciones, cada sistema es operado independientemente (sin superposición) tiene una capacidad de C. En el modo superpuesto la capacidad total de ambos sistemas (subyacente + superpuesto) es C, donde cada sistema individual comparte la capacidad del sistema combinado. Recuérdese que la potencia de transmisión total de la estación base esta dada por Ior. Finalmente, fue designada la fracción de la potencia de transmisión asignado al sistema superpuesto, a . Para el caso de la superposición no ortogonal, la transmisión subyacente actúa como interferencia en el sistema superpuesto. Utilizando la Ecuación 3, la SNR del sistema subyacente esta dada en la Ecuación 12 como SNRU= GE I +sf Ecuación 12 l + a - Para el sistema total, la SNR esta dada en la Ecuación 13 como SNRU=- GE Ecuación 13 l + (l-a) De acuerdo a lo indicado por la Ecuación 9, la interferencia superpuesta tiene un término dominante. Para el método de superposición ortogonal parcial, la estructura de Walsh y PN del sistema superpuesto se modifica de modo que el término de interferencia dominante sea ortogonal al sistema adyacente.

La Figura 7 ilustra como, la operación de superposición parcial, la secuencia PN subyacente es perforada en al secuencia PN superpuesta. Como se muestra, una secuencia PN superpuesta 702 a 1.2288 Mcps y una secuencia PN superpuesta 704 a 3.6864 Mcps son alimentadas a un multiplexor 2:1 706 para producir una secuencia PN perforada 708 a 3.6864 Mcp. Un requerimiento adicional es que los símbolos de información codificados, combinados (que corresponden a los microcircuitos integrados PN perforados) , microcircuitos integrados de Walsh, microcircuitos integrados PN perforados del sistema superpuestos están similares a los microcircuitos integrados de otro receptor subyacente. Esto se logra mediante la dispersión de los símbolos de información codificados de modo que cada tres símbolos de información codificados sean enviados consecutivamente con los microcircuitos integrados PN al, a2, a3..., y b2, b5, b8..., y b3, b6, b9, ... , respectivamente. Eligiendo el código de Walsh superpuesto octogonal con los códigos de Walsh subyacentes, en el receptor subyacente, después de la correlación con la secuencia PN subyacente, los símbolos de información codificados correspondientes a al, a2, a3, son ortogonales con los canales del código de Walsh subyacentes . Matemáticamente, la codificación de los símbolos de información codificados (con una superposición de tres portadores) con los códigos de Walsh puede describirse como una multiplicación de cada tres símbolos de información codificados con un código de Walsh e intercalando de acuerdo a la Ecuación 14.

F ( [ C1 C2 C3 ] , n) ? [ C!Wn? C2 nl C3Wnl C? n2 C2Wn2 C3Wn3 . . . C?WnN C3wnN] Ecuación 14 Esencialmente, cada símbolo de información codificado (escalar) multiplica un código de Walsh (vector 1 X N) y las tres secuencias resultantes de microcircuitos integrados son intercalados. Esta operación puede ser implementada con un convertidor de en serie a en paralelo (P/S) seguido por la multiplicación del código de Walsh, y a continuación una conversión de en serie a en paralelo. La figura 8 ilustra un transmisor superpuesto 800 consistente con la descripción previa de acuerdo con los tres canales subyacentes el cual es compatible con un sistema como es ilustrado en la Figura 1E. Los bits de información del usuario da(t) arriban a 9.6 kbps y son entonces alimentados a 1/3 velocidad del codificador de código de corrección de errores anticipado (FEC) 802 para producir una salida a 28.8 kbps. Después de trazar el mapa QPSK en el bloque 806, los símbolos de información codificados son convertidos a tres trayectorias paralelos por un convertidor de en serie a en paralelo (S/P) 808 seguido por la modulación de un código de Walsh como se muestran vía los moduladores 810A, 810B y 810C. Los códigos de Walsh empleados son códigos de Walsh de 256 bits. Un convertidor de en paralelo a en serie (P/S) 812 convierte entonces un reflujo de bits en paralelo en un flujo de bits en serie intercalados consecutivamente un bit de cada trayectoria. Tal intercalación produce una velocidad de microcircuito integrado resultante de 3.6864 Millones de microcircuitos integrados por segundo (Mcps) . A continuación, la señal es dispersa con la secuencia PN perforada de la unidad de dispersión compleja 814 multiplicando la señal con la frecuencia PN superpuesta, la cual también llega a la velocidad de 3.6864 Mcps. De este modo, la salida es producida por la unidad de dispersión compleja 814 a la velocidad del microcircuito integrado de salida 3.6864 Mcps. Las señales son entonces moduladas en 820A y 820B y combinadas a 822 para formar la señal superpuesta s°(t). La conversión S/P, de codificación de Walsh y la conversión P/S asegura que los símbolos de información codificados sean alineados apropiadamente con los microcircuitos integrados PN subyacente y superpuesto, con la sincronización proporcionada con la unidad de sincronización 816.

Un receptor, efectúa las operaciones S/P y P/S inversas. Después de correlacionar con a frecuencia PN, la porción del código PN superpuesto que ha sido perforada se separa ahora (se "encubre") en el receptor subyacente. Codificando la señal superpuesta con un código de Walsh que es ortogonal a un código de Walsh subyacente, esta porción descubierta de la transmisión del enlace de ida (los términos de interferencia dominante) del sistema subyacente es ortogonal a los códigos subyacentes. El transmisor para una técnica substancialmente ortogonal es similar al que se muestra en la Figura 8, sin embargo, cada código de Walsh sobre las trayectorias paralelas en los bloques 810A, 810B y 810C es único y la secuencia PN consiste de la secuencia PN subyacente. Para que el espectro cubra todos los portadores subyacentes, los canales de Walsh sobre las trayectorias paralelas deben ser únicos. Este último punto tendrá impacto sobre los canales de Walsh disponibles puesto que el transmisor superpuesto consume K canales de Walsh en cada usuario. Para el receptor subyacente, este método superpuesto tiene el beneficio de que los tres términos de interferencia dominantes de acuerdo a la Ecuación 9, se cancelan. Sin embargo, existen otros problemas con respecto al espectro de la señal resultante, resolución de trayectoria múltiple y funcionamiento del receptor. La secuencia PN superpuesta consiste de repetir cada uno de los microcircuitos integrados PN subyacentes tres veces con una velocidad de microcircuito integrado de tres veces la velocidad de microcircuito integrado de acuerdo a la Ecuación 15.

[Pi Pi i P2 p2 p2 p3 3 P3 •-•] Ecuación 15 Esto da como resultado el uso efectivo de la secuencia PN subyacente y la velocidad del microcircuito integrado para que las operaciones de superposición produzca una señal superpuesta parcialmente ortogonal. En consecuencia, el PN dispersa únicamente la señal del sistema subyacente. El resto de la dispersión se obtiene de la codificación de Walsh. La codificación de Walsh, para superponer los tres canales subyacentes consisten de multiplicar un grupo de cada 3 símbolos de información codificados por el código de Walsh únicos seguidos por la intercalación de cada una de las tres secuencias resultantes. Esto es descrito por la Ecuación 16.

F ( [cl c2 c3 ] , Wx, u, W2 ) - [C?wxl C2W?l C3W-1 C? x2 c2 y2 c3wz3 . . . C?WxN c2wyN C3WzN] Ecuación 16 Para definir las reglas para el manejo de los códigos de Walsh superpuesto y subyacente se discuten primero propiedades generales en el código de Walsh. Un conjunto de código de Walsh, WM es el definido por la Ecuación 17 como: Ecuación 17 donde existen M códigos de Walsh en el conjunto; cada código de Walsh en el conjunto, ¿ , es de longitud M; y cada bit del código de Walsh, w njn , es 1 ó 0. Cuando el conjunto de códigos de Walsh, W M , es generado comienza con Ecuación 18 M es una potencia de 2; y cada , es ortogonal a otro código de Walsh El conjunto de códigos de Walsh se construye con la matriz de Haddamard, conocida por Ecuación 19 Nótese que los códigos de Walsh en el conjunto WM 2 están contenidos en el conjunto WM. Además, cualquier código de Walsh en este conj unto WM es de la forma WM = ÍKM/2 WnM/2],Pbr? < n < M/2 " 1 te Wp^}porM/2 < p = M, Ecuación 20 donde esta forma determinará las reglas para seleccionar los códigos de Walsh superpuesto y subyacente para los métodos de superposición ortogonal parcial y subyacente ortogonal. Para un método de superposición no ortogonal, no existen impactos con los códigos de Walsh para/de los sistemas de superposición y subyacente. El sistema subyacente puede utilizar cualquier código de Walsh permitido para el sistema superpuesto. El sistema subyacente puede utilizar cualquier código de Walsh permitido para el sistema subyacente. Para el método de superposición ortogonal parcial y el método de superposición substancialmente ortogonal, el código de Walsh que es compartido entre los sistemas superposiciones y adyacentes encontrado a manera de ejemplo. En la práctica, pueden surgir muchas formas del siguiente ejemplo. Supóngase que un usuario superpuesto se le asigna un código de Walsh con una longitud M, donde el código de Walsh se construyó como se describió anteriormente. De manera similar, un subyacente se le asigna un código de Walsh de longitud M/2. Como se demuestra más adelante, con la selección apropiada con los códigos de Walsh superpuesto y subyacente el sistema superpuesto y subyacente se beneficiará de la propiedad de superposición octogonal parcial. Supóngase que un usuario subyacente se le asigna un código de Walsh W¡^2 , donde 0 < m < M/2. Puesto que los códigos de Walsh superpuestos son de la forma de la Ecuación 20, entonces cualquier código de Walsh superpuesto, W Mn , donde n?m y n?m+M es ortogonal al W M/2 La implicación de que cualquier código de Walsh por el sistema subyacente elimina dos códigos de Walsh del uso por el sistema superpuesto. Esta relación, entre los códigos de Walsh superpuestos y subyacentes implica un método de uso del código de Walsh coordinado entre el sistema superpuesto y subyacente. En otras palabras, si el código de Walsh n está en uso por el sistema subyacente donde 0 < m < M, el sistema superpuesto puede utilizar los códigos de Walsh n=m o n= m+M. Por el contrario, si el código de Walsh n es utilizado por el sistema superpuesto, si 0 < n < M/2, entonces el código de Walsh m=n no puede ser utilizado por el sistema subyacente; de otro modo, si M/2 < n < M, entonces el código de Walsh m=n-M no puede ser utilizado por el sistema subyacente. Asúmase que el sistema subyacente emplea códigos de Walsh de longitud 128. Puede aplicarse un sistema superpuesto con tres portadores subyacentes y códigos de Walsh con una longitud de 256. Supóngase que están en uso N^ códigos de Walsh. Esto es entonces N£- = M-2N^ Ecuación 21 Los códigos de Walsh del sistema superpuesto.

Por ejemplo, si N^- = 32, entonces N^- = 182. La relación entre los códigos de Walsh superpuesto y subyacente para el método de superposición no ortogonal es similar a la del método de superposición ortogonal parcial. La diferencia proviene del método de superposición ortogonal que consume tres códigos de Walsh por canal superpuesto. En otras palabras, aún se aplica 21, para la superposición de tres portadores subyacentes el número de canales superpuestos soportados por un sistema superpuesto es N^/3. Por ejemplo, con N^, = 32, entonces , = 182, lo cual acomodaría 182/3 » 60 canales superpuestas . El método de superposición substancialmente ortogonal, la coordinación de los códigos de Walsh entre los usuarios superpuestos y subyacentes es como sigue.

Para una superposición de tres portadores supóngase que cada canal de superposición emplea los códigos de Walsh w-t w„2 Y w-_ • Entonces, si el código de Walsh es utilizado por el sistema subyacente, donde 0 < m < M/2, el sistema superpuesto no puede utilizar los códigos de Walsh ni = m ó ni = m + M, n2 = m ó n2 = m + M, y n3 = m ó n3 = + M. Por el contrario, si los códigos de Walsh ni, n2 y n3 están en uso por el sistema superpuesto, si 0 < ni < M/2, entonces los códigos de Walsh m =nl no puede ser utilizado por el sistema subyacente; de otro modo si M/2 < ni < M entonces el código de Walsh m =nl-M no puede ser utilizado por el sistema subyacente; si 0<n2=M/2 entonces el código de Walsh m=n2 no puede ser utilizado por el sistema subyacente; de otro modo, si M/2 < n2 < M entonces el código de Walsh m=n2-M no puede ser utilizado por el sistema subyacente; y, si 0<n3=M/2 entonces el código de Walsh m=n3 no puede ser utilizado por el sistema subyacente, de otro modo, si M/2 < n3 < M entonces el código de Walsh m=n3-M no puede ser utilizado por el sistema subyacente. La Figura 9 ilustra un transmisor subyacente 900 que puede ser utilizado en conjunto con el transmisor subyacente de la Figura 8. El transmisor subyacente 900 muestra correspondencia a un sistema que tiene tres portadores subyacentes y un portador superpuesto, puesto que la velocidad del circuito integrado superpuesto es tres veces la velocidad del microcircuito integrado subyacente. Aunque el transmisor subyacente 900 mostrado soporta un canal subyacente y el transmisor subyacente 800 de la Figura 8 se muestra soportando un canal superpuesto para hacer su comprensión más simple, un sistema real tendrá una multitud de canales superpuestos sobre el portador superpuesto, y una multitud de canales subyacentes sobre el portador subyacente. Los bits de información ds(t) arriban a 9.6 kbps y son entonces alimentados a una velocidad de 1/2 FEC codificador 902 para producir una salida de 19.2 kbps. Los datos son entonces intercalados por el intercalador de bloques 904 para protegerlos contra errores de ráfagas causados por el desvanecimiento de trayectoria múltiple. Después de trazar el mapa QPSK el bloque 906, la velocidad del símbolo es de 9.6 kbps. La información producida es entonces modulada con un código de Walsh de 128 bits en el modulador 908, el cual da como resultado una velocidad de microcircuito integrado de Walsh de 1.2288 Mcps. A continuación, la señal es dispersa por la unidad de dispersión compleja 910 por la secuencia PN subyacente para producir una velocidad de salida de microcircuito integrado 1.2288 Mcps. Nótese que la unidad de sincronización 816 permite a la unidad de dispersión compleja 910 sincronizada previamente las transmisiones superpuestas con las transmisiones superpuestas. Las señales son entonces moduladas en 914A y 914B y combinadas para formar las señales subyacentes Su(t) . Un requerimiento importante del transmisor subyacente 900 y el transmisor total 800 es que la velocidad del microcircuito integrado superpuesto debe ser el múltiplo entero de la velocidad del microcircuito integrado subyacente. Este requerimiento es satisfecho en sistema ejemplar mostrado en las Figuras 8 y 9, donde el reloj de la secuencia PN del transmisor superpuesto es tres veces el reloj de la secuencia PN del transmisor subyacente, 3.6864 Mcps vs . 1.2288 Mcps. Ambos métodos de superposición ortogonal parcial y el método de superposición ortogonal requieren mantener una temporización estricta entre el sistema superpuesto y subyacente. Por ejemplo, para establecer la ortogonalidad entre los sistemas superpuesto y subyacente, la temporización de los sistemas superpuesto y subyacente debe ser mantenida dentro de una pequeña fracción de un tiempo de microcircuito integrado. En otras circunstancias, por ejemplo, cuando la temporización del sistema subyacente y el sistema superpuesto están mal alineadas en un microcircuito integrado o el funcionamiento se degrada del método de superposición no ortogonal. El método más directo para mantener una temporización estricta entre el sistema de superposición y subyacente es que los transmisores superpuesto y subyacente sean integrados en una unidad de estación base, de modo que el reloj de microcircuito integrado para ambas unidades se sincronice. De esta manera la temporización entre ambos sistemas (superpuesto y subyacente) puede ser mantenida de manera estricta. Sin embargo, como se ilustra en la Figura 2B los transmisores superpuesto y subyacente pueden residir en unidades de estación base separadas y se mantiene la temporización estricta entre las unidades de estación base. La Figura 10 muestra un ejemplo de construcción de una unidad de sincronización 1000 de acuerdo a la presente invención. La unidad de sincronización 1000 incluye un circuito de generación de reloj 1002 que produce el reloj superpuesto PN (por ejemplo, la velocidad de 3.6864 Mcps ilustrado en la Figura 8) . El reloj superpuesto PN recibido por la unidad de dispersión compleja 814 de la Figura 8 y el divisor de la relación de frecuencia superpuesta 1004 de la unidad de sincronización. En el presente ejemplo, el divisor de la relación de frecuencia de superposición 1004 divide el reloj PN superpuesto por tres para producir el reloj PN subyacente el cual es proporcionado a la unidad de dispersión compleja 918 de la Figura 9. La Figura 11 muestra un receptor de Rastrillo 1100 de una estación móvil construido para recibir transmisiones y para agrupar las transmisiones para extraer comunicaciones subyacentes. Para cualquiera de los métodos superpuestos descritos aquí, la estación móvil que corresponde al sistema subyacente no requiere modificación. Sin embargo, una estación móvil que corresponde a un sistema superpuesto esta diseñada para recibir la señal transmitida por el sistema subyacente. La estación móvil también incluye componentes conocidos tales como una unidad de RF acoplada a una antena (no mostrada) . El receptor de Rastrillo 1100 se acopla a la unidad de RF y recibe la señal de entrada r(n) . La señal de salida x' (n) producida por el receptor de Rastrillo 1100 es seguida por el equipo de procesamiento adicional en la estación móvil (no mostrado) utilizado para completar la trayectoria de comunicación. Debido a que los componentes de manera general, no serán descrito aquí adicionalmente . Un primer dedo 1102 del receptor de Rastrillo 1100 correlaciona primero una señal de entrada r(n) con el código PN superpuesto. Para el caso del método de superposición ortogonal parcial, el código PN superpuesto es perforado con la secuencia PN subyacente. Para el método de superposición ortogonal el código PN superpuesto es exactamente la secuencia PN subyacente. Después de la correlación con la secuencia PN vía un correlacionador de secuencia PN, la señal es proporcionada a un convertidor de en serie a en paralelo 1102 seguido por la correlación por los códigos de Walsh apropiados (es decir, que corresponde a aquéllos utilizados en el transmisor) utilizando un correlacionador del código de Walsh, la operación de suma en el bloque de suma 1106 y a continuación una operación de en paralelo a en serie en el convertidor de en paralelo a en serie 1108. La señal producida es entonces combinada con las señales de otros dedos 1110 y 1112 del receptor de rastrillo 1100 para producir x' (n) . La Figura 12 muestra el funcionamiento de un canal subyacente que comparte una frecuencia central con y un canal superpuesto. La curva 1202 representa el funcionamiento del canal subyacente en un sistema superpuesto no ortogonal, la curva 1204 representa el funcionamiento del canal en un sistema de superposición parcialmente ortogonal y la curva 1206 representa el funcionamiento del canal en un sistema superpuesto completamente ortogonal. Para el sistema superpuesto, los filtros transmisor y receptor fueron escalados a un ancho de banda de tres veces la de los filtros subyacentes. Se muestra el funcionamiento para el canal superpuesto central, es decir, sin una desviación de frecuencia con respecto al portador superpuesto. Como se indica, las ganancias sustanciales se obtienen con respecto a la superposición no ortogonal, para ambas operaciones de superposición parcialmente ortogonal y substancialmente ortogonal. La FIGURA 13 ilustra el funcionamiento de un canal superpuesto el cual está desviado con respecto a la frecuencia central de un canal superpuesto. La curva 10302 representa el funcionamiento del canal en un sistema superpuesto no ortogonal mientras que la curva 1304 representa el funcionamiento del canal en un sistema superpuesto parcialmente ortogonal. Para canales subyacentes los cuales están desviados en frecuencia con respecto al canal superpuesto, de acuerdo a lo indicado por la Ecuación 9, existe un término de frecuencia adicional que afecta el funcionamiento. Esta desviación de frecuencia es función de los requerimientos específicos del sistema. En un ejemplo, esta desviación es de aproximadamente 240 kHz (realmente 1.2288 MHz + 240 kHz). El efecto neto es que en el receptor subyacente, los microcircuitos integrados superpuestos que fueron diseñados para ser ortogonales, son ahora modulados por este término de frecuencia. Nótese que el conjunto de la función de Walsh está cerrado bajo la multiplicación cuando se multiplican dos códigos Walsh diferentes. Con esta propiedad conocida, la interferencia de un canal de Walsh superpuesto a otro puede ser medida observando en la función de Walsh resultante, después de correlacionar con la función de Walsh deseada, y buscando en el residuo antes de la operación de agrupamiento del receptor. Esto es expresado por la siguiente Ecuación 22 normalizada : interferencia=suma {Wí-cos (2pmTUc?f) } , m = { 0 1 2 . . . 121} , Ecuación 22 la cual indica una modulación del código de Walsh i con la función coseno y una suma que es efectuada por la porción de suma y de descarga de la operación de agrupamiento. La interferencia total está comprendida de la suma de la interferencia debida a todos los otros canales de Walsh. Después de la evaluación de esta expresión, los resultados muestran que para la mayoría de los canales de Walsh esta contribución será pequeña. La invención es susceptible a varias modificaciones y formas alternativas, han sido mostradas diferentes modalidades específicas de la misma a manera de ejemplo en los dibujos y la descripción detallada. Deberá comprenderse, sin embargo, gue los dibujos y descripción detallada de éstas no pretenden limitar la invención a la forma particular descrita, sino por el contrario, que la invención cubra todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que caigan dentro del espíritu y alcance de la presente invención como se define en las reivindicaciones.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (32)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Una estación base para utilizarse en un sistema de comunicación inalámbrico CDMA que soporta transmisiones subyacentes y transmisiones superpuestas de dispersión directa a una pluralidad de estaciones móviles, la estación base se caracteriza porque comprende : una interfaz o interconexión que recibe las comunicaciones que se pretende sean para la pluralidad de estaciones móviles; una unidad subyacente que recibe una porción subyacente de las comunicaciones y produce transmisiones subyacentes; una unidad superpuesta que recibe una porción superpuesta de las comunicaciones y produce transmisiones superpuestas ; al menos una unidad de frecuencia de radio que transmite las transmisiones superpuestas y las transmisiones superpuestas vía al menos una antena a la pluralidad de estaciones móviles; y la unidad superpuesta y la unidad superpuesta producen las transmisiones superpuestas, de modo que sean al menos parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes .

2. La estación base de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende además una unidad de sincronización acoplada a la unidad subyacente de la unidad superpuesta que hace que las transmisiones superpuestas sean sustancialmente sincronizadas con las transmisiones subyacentes .

3. La estación base de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las transmisiones superpuestas son parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes.

4. La estación base de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las transmisiones superpuestas son sustancialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes.

5. La estación base de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la secuencia de pseudorruido de las transmisiones superpuestas es perforada por una secuencia de pseudorruido de las transmisiones subyacentes para producir una porción de la ortogonalidad.

6. La estación base de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los códigos de Walsh de las transmisiones superpuestas son ortogonales a los códigos de Walsh de las transmisiones subyacentes.

7. La estación base de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad superpuesta dispersa las transmisiones superpuestas con una secuencia de pseudorruido subyacente para producir una porción de la ortogonalidad.

8. La estación base de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las transmisiones superpuestas poseen una velocidad de microcircuito integrado que es un múltiplo entero de la velocidad de microcircuito integrado de las transmisiones subyacentes.

9. Un sistema de comunicación inalámbrico CDMA que soporta transmisiones subyacentes y transmisiones superpuestas de dispersión directa a una pluralidad de estaciones móviles, el sistema de comunicación inalámbrico CDMA se caracteriza porque comprende: un controlador de estación base; una pluralidad de estaciones base acopladas al controlador de estación base; una estación base subyacente de la pluralidad de estaciones base que comprende: una interfaz del controlador de la estación base que recibe las comunicaciones subyacentes que se pretende sea para la pluralidad de estaciones móviles; una unidad subyacente acoplada a la interfaz del controlador de la estación base que recibe las comunicaciones subyacentes y produce transmisiones subyacentes; y una unidad de frecuencia de radio que recibe las transmisiones subyacentes y transmite las transmisiones subyacentes vía una antena a la pluralidad de estaciones móviles; una estación base superpuesta de la pluralidad de estaciones base que comprende: una interfaz del controlador de la estación base que recibe las comunicaciones superpuestas que se pretende sea para la pluralidad de estaciones móviles; una unidad superpuesta acoplada a la interfaz del controlador de la estación base que recibe las comunicaciones superpuestas y produce transmisiones superpuestas; y una unidad de frecuencia de radio que recibe las transmisiones superpuestas y transmite las transmisiones superpuestas vía una antena a la pluralidad de estaciones móviles; y la estación base superpuesta produce las transmisiones superpuestas de modo que sean al menos parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes producidas por la estación base subyacente.

10. La sistema de comunicación inalámbrico CDMA de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque comprende además una unidad de sincronización acoplada a la estación base subyacentes y la estación base superpuesta que hace que las transmisiones superpuesta sean sincronizadas sustancialmente a las transmisiones subyacente.

11. La sistema de comunicación inalámbrico CDMA de conformidad, con la reivindicación 9, caracterizado porque las transmisiones superpuestas son parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes .

12. La sistema de comunicación inalámbrico CDMA de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque las transmisiones superpuestas son sustancialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes .

13. La sistema de comunicación inalámbrico CDMA de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque una secuencia de pseudorruido de las transmisiones superpuestas es perforada por una secuencia de pseudorruido de las transmisiones subyacentes para producir una porción de la ortogonalidad.

14. La sistema de comunicación inalámbrico CDMA de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porgue los códigos de Walsh de las transmisiones superpuestas son ortogonales a los códigos de Walsh de las transmisiones subyacentes.

15. La sistema de comunicación inalámbrico CDMA de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la unidad superpuesta dispersa la transmisiones superpuestas con una secuencia de pseudorruido subyacente para producir una porción de la ortogonalidad.

16. La sistema de comunicación inalámbrico CDMA de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque las transmisiones superpuestas poseen una velocidad de microcircuito integrado que es un múltiplo entero de la velocidad de microcircuito integrado de las transmisiones subyacentes.

17. La sistema de comunicación inalámbrico CDMA de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque comprende además un centro de conmutación móvil acoplado al controlador de la estación base.

18. La sistema de comunicación inalámbrico CDMA de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque: algunos de la pluralidad de estaciones móviles soportan transmisiones subyacentes; y otras de la pluralidad de estaciones móviles soportan transmisiones superpuestas.

19. En un sistema de comunicación inalámbrico CDMA que da servicio a una pluralidad de estaciones móviles, un método para comunicarse con la pluralidad de estaciones móviles, caracterizado porque comprende: recibir las comunicaciones que se pretende sea para la pluralidad de estaciones móviles; dividir las comunicaciones en comunicaciones superpuestas y comunicaciones subyacentes; convertir las comunicaciones subyacentes en transmisiones subyacentes; convertir las comunicaciones superpuestas en transmisiones superpuestas que son al menos parcialmente ortogonales a las comunicaciones subyacentes; y transmitir las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas a la pluralidad de estaciones móviles.

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la transmisión de las transmisiones superpuestas es sustancialmente sincronizada con respecto a la transmisión de las transmisiones subyacentes.

21. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porgue las transmisiones superpuestas son parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes.

22. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque las transmisiones superpuestas son sustancialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes.

23. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque una secuencia de pseudorruido de las transmisiones superpuestas es perforada por una secuencia de pseudorruido de las transmisiones subyacentes para producir una porción de la ortogonalidad.

24. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque los códigos de Walsh de las transmisiones superpuestas son ortogonales a los códigos de Walsh de las transmisiones subyacentes.

25. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque las transmisiones superpuestas son dispersadas con una secuencia de pseudorruido subyacente para producir una porción de la ortogonalidad.

26. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque las transmisiones superpuestas poseen una velocidad de microcircuito integrado gue es un múltiplo entero de la velocidad de un microcircuito integrado de las transmisiones subyacentes.

27. Una estación móvil para utilizarse en un sistema de comunicación inalámbrico CDMA que soporta transmisiones subyacentes y transmisiones superpuestas de dispersión directa que son al menos parcialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes: una antena que recibe las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas ; una unidad de frecuencia de radio acoplada a la antena que recibe las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas; un receptor de rastrillo que recibe las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas y que agrupa las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas para extraer comunicaciones superpuestas.

28. La estación móvil de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque el receptor de rastrillo comprende: un correlacionador de pseudorruido que correlaciona las transmisiones subyacentes y las transmisiones superpuestas con una secuencia de pseudorruido superpuesta para extraer las transmisiones subyacentes; y un correlacionador de código de Walsh que correlaciona las transmisiones subyacentes utilizando un código de Walsh superpuesto que es ortogonal a al menos un código de Walsh subyacente para extraer las comunicaciones que se pretenden sean para la estación móvil.

29. La estación móvil de conformidad con la reivindicación 28, caracterizada porque el receptor de rastrillo incluye una pluralidad de dedos de rastrillo, cada uno de los cuales incluye un correlacionador de pseudorruido y un correlacionador del código de Walsh.

30. La estación móvil de conformidad con la reivindicación 28, caracterizada porque la secuencia de pseudorruido superpuesta es parcialmente ortogonal a una secuencia de pseudorruido subyacente correspondiente.

31. La estación móvil de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque las transmisiones superpuestas son sustancialmente ortogonales a las transmisiones subyacentes.

32. La estación móvil de conformidad con la reivindicación 27, caracterizada porque las transmisiones superpuestas poseen una velocidad de microcircuito integrado gue es un múltiplo entero de una velocidad de un microcircuito integrado de las transmisiones subyacentes.