DE60037153T2 - CDMA Mehrwegempfänger - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Empfänger und insbesondere einen Empfänger zur Verwendung in einem CDMA-(Codemultiplex-Vielfachzugriff-) Kommunikationssystem.
• Empfänger zur Verwendung in Breitband-CDMA-Kommunikationssystemen, von denen erwartet wird, dass sie der Standard der tragbaren Telefonsysteme der nächsten Generation sein werden, sollten RAKE-Empfänger zum Entfernen von Mehrweg-Fading-Interferenzen aufweisen.
• Bei einem CDMA-Kommunikationssystem, wie es in 1 der anliegenden Zeichnung dargestellt ist, spreizt ein Multiplizierer 102 in einem Sender 101 Übertragungsdaten x(t) durch Multiplizieren von ihnen mit einem Spreizcode c(t), und der Sender 101 sendet die gespreizten Daten als ein Sendesignal s(t).
• Das vom Sender 101 gesendete Sendesignal s(t) ist einem Mehrweg-Fading über mehrere Übertragungswege 103-1 bis 103-N mit jeweiligen Verzögerungen τ₁-τ_N unterworfen. Anschließend wird das Signal von einem RAKE-Empfänger 104 als ein Empfangssignal r(t) empfangen.
• Insbesondere wird das Sendesignal s(t) über die jeweiligen Übertragungswege 103-1-103-N mit den jeweiligen Verzögerungen τ₁-τ_N versehen, und die Ergebnisse werden mit jeweiligen Koeffizienten a₁-a_N, welche jeweilige Phase/Amplitude-Verhältnisse der Übertragungswege darstellen, multipliziert. Die Signale von den Übertragungswegen 103-1 bis 103-N werden dann addiert, wodurch das Empfangssignal r(t) erzeugt wird.
• Wie in 2 der anliegenden Zeichnung dargestellt ist, hat der RAKE-Empfänger 104 mehrere Finger mit mehreren Verzögerungseinheiten 110-1-110-N, um, abhängig von den jeweiligen Übertragungswegen, das Empfangssignal r(t) mit Verzögerungen τ₁-τ_N zu versehen, mehrere Multiplizierer 120-1-120-N zum Multiplizieren von Signalen, die durch Verzögern des Empfangssignals r(t) um die Verzögerungen τ₁-τ_N mit den Verzögerungseinheiten 110-1-110-N erzeugt werden, mit einer komplex Konjugierten c(t)* von c(t) und zum Ausgeben von Produktsignalen, mehrere Integratoren 130-1-130-N zum Integrieren der Produktsignale von den Multiplizierern 120-1- 120-N über die Periode eines Symbols und zum Ausgeben jeweiliger Integrale f_1,n-f_N,n, mehrere Multiplizierer 140-1-140-N zum Multiplizieren der von den Integratoren 130-1-130-N ausgegebenen Integrale f_1,n-f_N,n mit komplex Konjugierten a₁*-a_N* der jeweiligen Koeffizienten a₁-a_N und zum Ausgeben von Produktsignalen und einen Addierer 150 zum Addieren der Produktsignale von den Multiplizierern 140-1-140-N und zum Ausgeben der Summe als eine Ausgangssignalreihe Rn. Das Empfangssignal r(t) sollte idealerweise in eine Anzahl von Signalen verzweigt werden, die der Anzahl der Übertragungswege gleicht, es kann jedoch wegen Beschränkungen des Schaltungsumfangs möglicherweise nicht so verzweigt werden.
• Das Multiplizieren der von den Integratoren 130-1-130-N ausgegebenen Integrale f_1,n-f_N,n mit den komplex Konjugierten a₁*-a_N* durch die Multiplizierer 140-1-140-N ist gleichwertig mit dem Korrigieren von zwischen den Übertragungswegen und über diese hervorgerufenen Trägerphasendifferenzen und mit dem Wichten der Signale, abhängig von Amplitudendifferenzen zwischen den Übertragungswegen. Wenn die von den Multiplizierern 140-1-140-N ausgegebenen Signale durch den Addierer 150 addiert werden, können ihre Vektoren daher für ein maximales Signal-Rausch-Verhältnis kombiniert werden.
• Ein Prozess zum Senden und Empfangen von Daten in dem vorstehend erwähnten CDMA-Kommunikationssystem wird nach stehend in spezifischen Einzelheiten mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
• Das vom Sender gesendete Sendesignal s(t) wird durch Multiplizieren der Übertragungsdaten x(t) mit dem Spreizcode c(t) erzeugt, wie die folgende Gleichung (1) zeigt: s(t) = c(t) × (t) (1)
• Die Übertragungsdaten x(t) werden durch ein Signal dargestellt, bei dem der Wert einer Übertragungsdatenreihe x_n über ein Symbolintervall T fortdauert, wie durch die folgende Gleichung (2) dargestellt ist: x(t) = xn ... nT ≤ t < (n + 1)T (2)
• Das Empfangssignal r(t), das einem Mehrweg-Fading unterworfen wurde, wird erzeugt, indem die jeweiligen Verzögerungen τ_i der Übertragungswege auf das Sendesignal s(t) angewendet werden, die Ergebnisse mit den jeweiligen Koeffizienten a_i multipliziert werden, welche Phase/Amplitude-Verhältnisse der jeweiligen Übertragungswege darstellen, und die Signale von allen Übertragungswegen addiert werden, wodurch das Empfangssignal r(t) erzeugt wird, wie die folgende Gleichung (3) zeigt:

  
• In den Fingern des Empfängers versehen die Verzögerungseinheiten 110-1-110-N das Empfangssignal r(t) mit den Verzögerungszeiten τ_i der Übertragungswege, wie die nachstehende Gleichung (4) zeigt. Dann multiplizieren die Multiplizierer 120-1-120-N die Signale von den Verzögerungseinheiten 110-1-110-N mit der komplex Konjugierten c(t)* des Spreizcodes. Anschließend integrieren die Integratoren 130-1-130-N die Produktsignale von den Multiplizierern 120-1-120-N für die Periode eines Symbols, wodurch Integrale f_j,n erzeugt werden. Wie die nachstehende Gleichung (5) zeigt, werden die von den Integratoren 130-1-130-N ausgegebenen Integrale f_j,n durch die Summe der Produkte der Übertragungsdatenreihen x_n und der Phase/Amplitude-Verhältnisse der Übertragungswege und Interferenzen I_j,n, welche aus Signalkomponenten von anderen Übertragungswegen mit verschiedenen Verzögerungszeiten bestehen, dargestellt.
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• Dann multiplizieren die Multiplizierer 140-1-140-N die von den Integratoren 130-1-130-N ausgegebenen Integrale f_j,n mit den komplex Konjugierten a_j* der Phase/Amplitude-Verhältnisse der Übertragungswege. Anschließend addiert der Addierer 150 die Ausgaben von den Fingern und gibt die Summe als die Ausgangssignalreihen Rn aus, wie die nachstehenden Gleichungen (6) und (7) zeigen. Wenn die Multiplizierer 140-1-140-N die Integrale f_j,n mit den komplex Konjugierten a_j* der Phase/Amplitude-Verhältnisse multiplizieren, werden die Phasenfehler der jeweiligen Wege korrigiert, und die Signale werden für ein maximales Signal-Rausch-Verhältnis gewichtet.
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• Der RAKE-Empfänger hat gewöhnlich einen hohen Schaltungsumfang, weil er mehrere Entspreizer parallel zueinander für das Entspreizen des Empfangssignals benötigt.
• Endgeräte, welche den RAKE-Empfänger aufweisen, müssen jedoch angesichts der Forderungen nach einem niedrigen Preis und Leistungsanforderungen einen geringen Schaltungsumfang haben.
• Falls Endgeräte durch die Aufnahme des RAKE-Empfängers einen hohen Schaltungsumfang haben, können der Preis und die Leistungsanforderungen der Endgeräte nicht verringert werden.
• In US-A-5 835 527 ist ein Mehrwegprozessor zum Entspreizen eines empfangenen Signals beschrieben, bei dem das Signal in eine Anzahl von Signalen verzweigt wird, die so groß ist wie die Anzahl der Übertragungswege.
• Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen CDMA-Empfänger bereitzustellen, der einen verhältnismäßig kleinen Schaltungsumfang hat und noch in der Lage ist, Funktionen auszuführen, die jenen der herkömmlichen CDMA-Empfänger entsprechen.
• In einem Empfänger gemäß der vorliegenden Erfindung addieren mehrere Verzögerungseinrichtungen Verzögerungen über Übertragungswege zu einer komplex Konjugierten eines Spreizcodes, der verwendet wird, wenn ein Empfangssignal gesendet wird, und geben verzögerte Signale aus. Mehrere Multipliziereinrichtungen multiplizieren die von den Verzögerungseinrichtungen ausgegebenen verzögerten Signale mit komplex Konjugierten von Koeffizienten, welche jeweilige Phase/Amplitude-Verhältnisse der Übertragungswege darstellen, und geben Produktsignale aus. Eine Addiereinrichtung addiert die von den Multipliziereinrichtungen ausgegebenen Produktsignale und gibt die Summe als einen Code zum Entspreizen des Empfangssignals aus. Eine Entspreizeinrichtung entspreizt das Empfangssignal unter Verwendung des von der Addiereinrichtung ausgegebenen Codes.
• Weil der Code für das Entspreizen des Empfangssignals auf der Grundlage der Verzögerungen, mit denen das Empfangssignal über Übertragungswege versehen wird, und der Koeffizienten, welche die jeweiligen Phase/Amplitude-Verhältnisse der Übertragungswege darstellen, berechnet wird und das Empfangssignal unter Verwendung des berechneten Codes entspreizt wird, ist es nicht notwendig, eine Anzahl von Entspreizschaltungen bereitzustellen, die so groß ist wie die Anzahl der Übertragungswege. Daher wird der Schaltungsumfang des Empfängers gemäß der vorliegenden Erfindung reduziert.
• Die vorstehend erwähnten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die anliegende Zeichnung, worin Beispiele der vorliegenden Erfindung erläutert werden, verständlich werden.
• Es zeigen:
• 1 ein Blockdiagramm eines Prozesses zum Übertragen von Daten in einem CDMA-Kommunikationssystem,
• 2 ein Blockdiagramm eines RAKE-Empfängers,
• 3 ein Blockdiagramm eines Empfängers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
• 4 ein Blockdiagramm einer vereinfachten Darstellung des in 3 dargestellten Empfängers.
• Wie in 3 dargestellt ist, weist ein Empfänger gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Entspreizcode-Berechnungseinrichtung 1 zum Berechnen eines Entspreizcodes c_x(t) zum Entspreizen eines Empfangssignals r(t) auf der Grundlage von Verzögerungen, die das Empfangssignal r(t) über mehrere Übertragungswege erfährt, durch die es gesendet wird, und Koeffizienten, welche jeweilige Phase/Amplitude-Verhältnisse der Übertragungswege darstellen, einen Entspreizer 20 zum Entspreizen des Empfangssignals r(t) unter Verwendung des von der Entspreizcode-Berechnungseinrichtung 1 berechneten Entspreizcodes c_x(t) und einen Integrator 30 zum Integrieren des vom Entspreizer 20 entspreizten Empfangssignals und zum Ausgeben des integrierten Signals als eine Empfangssignalreihe Rn auf.
• Die Entspreizcode-Berechnungseinrichtung 1 weist mehrere Verzögerungseinheiten 10-1-10-N zum Addieren von Verzögerungen τ₁-τ_N über die Übertragungswege, durch die das Empfangssignal r(t) gesendet wird, zur komplex Konjugierten c(t)* des Spreizcodes und zum Ausgeben verzögerter Signale, mehrere Multiplizierer 40-1-40-N zum Multiplizieren der von den Verzögerungseinheiten 10-1-10-N ausgegebenen verzögerten Signale mit komplex Konjugierten a₁*-a_N* von Koeffizienten a₁-a_N, mit denen das Sendesignal multipliziert worden ist, und zum Ausgeben von Produktsignalen, und einen Addierer 50 zum Addieren der von den Multiplizierern 40-1-40-N ausgegebenen Produktsignale und zum Ausgeben der Summe als Entspreizcode c_x(t) auf.
• In dem in 3 dargestellten Empfänger wird das Empfangssignal r(t) nicht in eine so große Anzahl von Signalen wie die Anzahl der Übertragungswege verzweigt, um es zu verzögern und phasenzukorrigieren. Stattdessen werden die Verzögerungen τ₁-τ_N über die Übertragungswege, durch die das Empfangssignal r(t) gesendet wird, zu dem Code c(t)* addiert, der zum Entspreizen des Empfangssignals r(t) verwendet wird, um das Empfangssignal r(t) zu verzögern und phasenzukorrigieren und um Amplitudengewichte zum Empfangssignal r(t) zu addieren. Anschließend werden die verzögerten Signale mit den komplex Konjugierten a₁*-a_N* der Koeffizienten a₁-a_N multipliziert, mit denen das Sendesignal über die jeweiligen Übertragungswege multipliziert worden ist, wodurch der Code c_x(t) zum Entspreizen des Empfangssignals r(t) erzeugt wird.
• Unter Verwendung des Entspreizcodes c_x(t) wird das Empfangssignal r(t) in die Empfangssignalreihen Rn entspreizt.
• Die vorstehend erwähnte Gleichung (7) kann zu den folgenden Gleichungen (8)-(11) modifiziert werden:

  
• Wenn Gleichung (9) durch eine Blockform ausgedrückt wird, wird die in 3 dargestellte Schaltung erreicht.
• Wie vorstehend beschrieben wurde, wird, statt das Empfangssignal r(t) in eine so große Anzahl von Signalen wie die Anzahl der Übertragungswege zu entspreizen und die entspreizten Signale zur Empfangssignalreihe Rn zu addieren, der zum Entspreizen des Empfangssignals r(t) verwendete Code c(t)* mit den Verzögerungen über die jeweiligen Übertragungswege versehen, werden die verzögerten Codes mit den komplex Konjugierten multipliziert, welche die Phase/Amplitude-Verhältnisse der Übertragungswege darstellen, und werden die Produktsignale zu dem Code c_x(t) zum Entspreizen des Empfangssignals addiert. Das Empfangssignal r(t) wird anschließend durch den Code c_x(t) entspreizt. Der Empfänger gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann demgemäß einen einzigen Finger aufweisen.
• Falls der Entspreizcode c_x(t) vorab berechnet und in einem Speicher 60 gespeichert wird, wie in 4 dargestellt ist, kann der Empfänger aus nur einem einzigen Entspreizer bestehen, und er kann daher eine stark vereinfachte Schaltungsanordnung aufweisen.
• Bei der in 4 dargestellten Schaltung kann der Entspreizcode berechnet und als eine Tabelle gespeichert werden, falls Fading-Parameter (Verzögerungszeiten und Pha se/Amplitude-Verhältnisse) keine zeitabhängigen Änderungen oder langsame zeitabhängige Änderungen durchmachen.
• Wenngleich eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung spezifischer Begriffe beschrieben wurde, dient diese Beschreibung nur der Erläuterung, und es ist zu verstehen, dass Änderungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken oder vom Schutzumfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims (3)

1. Empfangsverfahren, das in einem CDMA-Kommunikationssystem verwendet wird, welches die folgenden Schritte aufweist: Berechnen eines Codes zum Entspreizen eines Empfangssignals auf der Grundlage von Verzögerungen, die das Empfangssignal über mehrere Übertragungswege erfahren hat, durch die das Empfangssignal gesendet wird, und Koeffizienten, welche jeweilige Phase und Amplitude-Verhältnisse der Übertragungswege darstellen, Entspreizen des Empfangssignals unter Verwendung des durch den Berechnungsschritt berechneten Codes und Integrieren des durch den Entspreizschritt entspreizten Empfangssignals.
2. Empfänger zum Empfangen eines CDMA-Signals, das durch Spreizen eines Sendesignals durch einen Spreizcode, wobei das gespreizte Sendesignal einem Mehrweg-Fading über mehrere Übertragungswege unterworfen wird, indem das gespreizte Sendesignal über die mehreren Übertragungswege verzögert wird, Multiplizieren der sich ergebenden Signale mit mehreren Koeffizienten, welche jeweilige Phase und Amplitude-Verhältnisse der Übertragungswege darstellen, und Addieren der sich ergebenden multiplizierten Signale erzeugt wird, wobei der Empfänger aufweist: mehrere Verzögerungseinrichtungen (10-1 bis 10-N) zum Anwenden der Verzögerungen über die Übertragungswege auf eine komplex Konjugierte des Spreizcodes, der verwendet wird, wenn das Empfangssignal gesendet wird, und zum Ausgeben verzögerter Signale, mehrere Multipliziereinrichtungen (40-1 bis 40-N) zum Multiplizieren der von der Verzögerungseinrichtung ausgegebenen verzögerten Signale mit komplex Konjugierten der Koeffizienten, welche die jeweiligen Phase und Amplitude-Verhältnisse der Übertragungswege darstellen, und zum Ausgeben von Produktsignalen, eine Addiereinrichtung (50) zum Addieren der von der Multipliziereinrichtung ausgegebenen Produktsignale und zum Ausgeben der Summe als ein Entspreizcode zum Entspreizen des Empfangssignals, eine Entspreizeinrichtung (20) zum Entspreizen des Empfangssignals unter Verwendung des von der Addiereinrichtung ausgegebenen Entspreizcodes und eine Integriereinrichtung (30) zum Integrieren des von der Entspreizeinrichtung entspreizten Empfangssignals.
3. Empfänger nach Anspruch 2, welcher ferner aufweist: eine Speichereinrichtung (60) zum Speichern des von der Addiereinrichtung ausgegebenen Codes, wobei die Entspreizeinrichtung eine Einrichtung zum Entspreizen des Empfangssignals unter Verwendung des von der Speichereinrichtung gespeicherten Codes aufweist.