DE60300309T2

DE60300309T2 - Abwärts Spreizspektrumempfänger mit Sendeantennendiversität

Info

Publication number: DE60300309T2
Application number: DE2003600309
Authority: DE
Inventors: Mariko Matsumoto
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-01-07
Also published as: HK1057294A1; EP1328072A1; EP1328072B1; US7327799B2; KR100521716B1; JP3642483B2; CN1431792A; JP2003204288A; US20030153350A1; CN1237751C; DE60300309D1; KR20030060806A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mobilstation und ein Funkkommunikationssystem, das die Mobilstation aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine in einem Funkkommunikationssystem verwendete Mobilstation mit einer Sendediversität und ein Funkkommunikationssystem, das die Mobilstation aufweist.
Herkömmlich ist in einem drahtlosen CDMA-System eine Sendediversität, gemäß der mehr als zwei Sendekanäle zum Übertragen von Downlink- oder Abwärts-Signalen festgelegt werden, und eine Kanalschätzung verwendet worden, damit von einer Basisstation übertragene Downlink-Signale in einer Mobilstation, z. B. in einem Mobiltelefon, mit hoher Empfangsempfindlichkeit empfangen werden können.
Gemäß der herkömmlichen Technik werden jedoch normalerweise für eine Antennendetektion in mehreren Fingern in der CDMA-Mobilstation Rechenoperationen, z. B. Vergleichsoperationen, für 16 Arten von Vektoren ausgeführt, die aus zwei Elementen bestehen, d. h. aus einer Phase und einer Amplitude der Downlink-Signale. Daher ist der Rechenaufwand in jedem der Finger in einigen Fällen extrem groß.
Wenn der Rechenaufwand extrem groß ist, wird die Lebensdauer einer in der CDMA-Mobilstation verwendeten Batterie verkürzt. Infolgedessen muß die Batteriegröße oder -kapazität vergrößert werden. Um dies zu vermeiden, ist es wünschenswert, die vorstehend erwähnten Rechenoperationen zu vereinfachen.
Außerdem wird in der CDMA-Mobilstation ein Feedback Signalling Message (FSM) Signal erzeugt, um die Stärke des Downlink-Signals zu steuern, und das erzeugte Signal wird zur Basistation zurückgekoppelt. Wenn dem FSM-Signal Rauschen überlagert ist, oder wenn die FSM-Signalqualität wäh rend der Übertragung über einen Sendekanal absinkt, wird in der CDMA-Basisstation jedoch ein vom ursprünglichen FSM-Signal verschiedenes Signal empfangen. In diesem Fall wird, weil das in der CDMA-Basisstation verwendete FSM-Signal und das für die Kanalschätzung in der CDMA-Mobilstation verwendete FSM-Signal voneinander verschieden sind, die Empfangscharakteristik des Signals in einigen Fällen schlechter. Infolgedessen wird es schwierig, eine Antennendetektion auszuführen.
In Etsi Ts 125 214 V3.4.0 (09-2000) ist eine Senderstruktur beschrieben, die eine Sendediversität in einem geschlossenem prozeßgekoppelten Betrieb unterstützt und ein derartiges FSM-Signal verwendet.
Im US-Patent Nr. 6115406 wird eine Technik zum Senden und Empfangen eines Datensignals unter Verwendung mehrerer Sendeantennen beschrieben. Jede Antenne überträgt ein anderes Pilotsignal mit einer pseudozufälligen Chipcodesequenz. Ein Empfänger filtert jedes übertragene Pilotsignal unter Verwendung des Chipcodes des entsprechenden Pilotsignals, und die gefilterten Pilotsignale werden gewichtet und kombiniert. Jedes Pilotsignalgewicht wird teilweise bezüglich einer Signalqualität des kombinierten Signals adaptiv eingestellt. Ein Datensignal wird übertragen, indem von jeder Sendeantenne verschiedene Spreizspektrumversionen des Datensignals übertragen werden, wobei jede Version eine andere Chipcodeidentifizierung aufweist. Beim Empfang wird jede Version mit ihrem zugeordneten Chipcode gefiltert, und die gefilterten Versionen werden gemäß den eingestellten Gewichten gewichtet, die dem Pilotsignal der entsprechenden Antenne zugeordnet sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mobilstation und ein damit in Beziehung stehendes Kommunikationssystem bereitzustellen, das gegenüber bekannten derartigen Stationen und Systemen Vorteile bietet.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Mobilstation bereitgestellt, mit:
mehreren Fingereinheiten, die jeweils dazu geeignet sind, eine Spreizdemodulation bezüglich eines entsprechenden von mehreren Downlink-Signalen auszuführen, die jeweils von einer Basisstation über eine entsprechende von mehreren Sendeantennen übertragen werden; und
einer Rake-Einheit zum Kombinieren der spreiz-demodulierten Downlink-Signale, die von jeder der Fingereinheiten ausgegeben werden;
wobei die Fingereinheiten und die Rake-Einheit dazu geeignet sind, eine gemeinsame Rechenoperation für die Kanalschätzung und die Kompensation des spreizdemodulierten Downlink-Signals auszuführen;
dadurch gekennzeichnet, daß
jede der Fingereinheiten dazu geeignet ist, ein Produkt aus (i) mehreren Signalvektoren, die jeweils von einem Pilotkanalsignal hergeleitet werden, das einer entsprechenden der mehreren Sendeantennen zugeordnet ist; und (ii) einem dedizierten physikalischen Steuerungskanalpilotsignal zu berechnen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Funkkommunikationssystem bereitgestellt, das die Mobilstation und eine Basisstation zum Übertragen des Downlink-Signals zur Mobilstation aufweist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben; es zeigen:
1 ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen einer Konfiguration einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Funkkommunikationssystems;
2 ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen einer inneren Konfiguration einer in 1 dargestellten Diversität-Basistation-Spreizmodulationseinheit 103;
3 ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen einer inneren Konfiguration einer Fingereinheit 129 und einer Rake-Einheit 137, die in 1 dargestellt sind;
4 ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen einer inneren Konfiguration einer in 1 dargestellten Kanalkompensations/-schätzeinheit 134; und
5 ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen einer inneren Konfiguration einer Fingereinheit 129 und einer Rake-Einheit 137 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen einer Konfiguration einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Funkkommunikationssystems. 1 zeigt eine CDMR-Basisstation 101 und eine CDMA-Mobilstation, die später beschrieben werden.
Die CDMA-Basisstation 101 weist auf: eine Diversität-Basistation-Spreizmodulationseinheit 103 zum Spreizmodulieren eines Downlink-Signals; eine Basisstation-Sendeeinheit 104 zum Übertragen des in der Diversität-Basisstation-Spreizmodulationseinheit 103 spreizmodulierten Downlink-Signals an die CDMA-Mobilstation 125; eine erste Basisstation-Sendeantenneneinheit 105 und eine zweite Basisstation-Sendeantenneneinheit 119 für eine Basistation-Diversität; eine Basisstation-Empfangsantenneneinheit 107 und eine Basisstation-Empfangseinheit 108 zum Empfangen einer von der CDMA-Mobileinheit 125 übertragenen Funkwelle; eine Basisstation-Spreizdemodulationseinheit 109 zum Spreizdemodulieren eines in der Basisstation-Empfangseinheit 108 empfangenen Upstream- oder Uplink-Signals; und eine FSM-Erfassungseinheit 111 zum Erfassen eines FSM-Signals vom in der Basisstation-Spreizdemodulationseinheit 109 spreizdemodulierten Uplink-Signal.
Die CDMA-Mobilstation 125 weist auf: eine Mobilstation-Empfangsantenneneinheit 126 und eine Mobilstation-Empfangseinheit 127 zum Empfangen einer von der CDMA-Basisstation 101 übertragenen Funkwelle; einen A/D-Wandler 128 zum Umwandeln eines Analogsignals in ein Digitalsignal durch Abtasten des in der Mobilstation-Empfangseinheit 127 empfangenen Downlink-Signals; eine Pfadschätzeinheit 147 zum Schätzen eines Pfades vom im A/D-Wandler 128 umgewandelten Downlink- Signal; z. B. vier Fingereinheiten 129 bis 132 zum Demodulieren des Signals des Pfades basierend auf dem Schätzergebnis der Pfadschätzeinheit 147; eine Rake-Einheit 137 zum Kombinieren der Signale von den Fingereinheiten 129 bis 132; eine Kanalkonstruktionseinheit 142 zum Umstrukturieren des Downlink-Signals in eine Kanalstruktur; eine Mobilstation-Spreizmodulationseinheit 143 zum Ausführen der Spreizmodulation; einen D/A-Wandler 144 zum Umwandeln eines Digitalsignals in ein Analogsignal; eine Mobilstation-Sendeeinheit 145 und eine Mobilstation-Sendeantenneneinheit 146 zum Übertragen einer Funkwelle an die CDMA-Basisstation 101; und eine Mobilstation-Steuereinheit 141 zum Steuern des Betriebs der Mobilstation 125 selbst.
Die Konfiguration der Fingereinheiten 129 bis 132 wird später unter Bezug auf 3 beschrieben. Für eine spezifische Anwendung kann eine größere Anzahl (fünf oder mehr) oder eine kleinere Anzahl (drei oder weniger) von Fingereinheiten verwendet werden. Im vorliegenden Beispiel wird jedoch ein Fall beschrieben, in dem vier Fingereinheiten verwendet werden.
Die Rake-Einheit 137 weist eine Datenkombiniereinheit 138 zum Kombinieren von von den Fingereinheiten 129 bis 132 übertragenen Daten, eine für die Antennendiversität verwendete Rake-Antennendetektionseinheit 139 und eine FSM-Kombiniereinheit 140 auf.
2 zeigt ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen einer inneren Konfiguration der Diversität-Basisstation-Spreizmodulationseinheit 103 in 1. 2 zeigt eine DPCCH-Pilotsignalerzeugungseinheit 209 zum Erzeugen eines vorgegebenen dedizierten physikalischen Steuerkanalpilotsignals (nachstehend als "DPCCH-Pilotsignal" bezeichnet) 211, eine dedizierte physikalische Kanal(nachstehend als "DPCH" bezeichnet)-kombiniereinheit 201 zum Kombinieren des in der DPCCH-Pilotsignalerzeugungseinheit 209 erzeugten DPCCH-Pilotsignals 211 und des Downlink-Signals 112, einen Mischer 202 zum Multiplizieren eines in der DPCH-Kombiniereinheit 201 erzeugten Signals 213 und eines durch eine Spreizsignalerzeugungseinheit 225 erzeugten Spreizsignals zum Ausführen der Spreizmodulation, eine Gewichtvektorerzeugungseinheit 210 zum Erzeugen von Gewichtvektoren oder Gewichten w₁ 216 und w₂ 217 basierend auf dem Erfassungssignal 124 von der FSM-Erfassungseinheit 111, Mischer 203 und 204 zum Multiplizieren des Spreizmodulationssignals vom Mischer 202 und der in der Gewichtvektorerzeugungseinheit 210 erzeugten Gewichtvektoren oder Gewichte w₁ 216 und w₂ 217, eine CPICH-1-Erzeugungseinheit 226 und eine CPICH-2-Erzeugungseinheit 227 zum Erzeugen eines bekannten gemeinsamen Pilotkanal-(nachstehend als "CPICH" bezeichnet)1-Signals 220 bzw. eines CPICH-2-Signals 221 und Addiereinheiten 205 und 206 zum Addieren des CPICH-1-Signals 220 und des CPICH-2-Signals 221, die in der CPICH-1-Erzeugungseinheit 226 und in der CPICH-2-Erzeugungseinheit 227 erzeugt wurden, zu den in den Mischern 203 und 204 erzeugten Spreizmodulationssignalen 218 und 219, um Downlink-Signale 114 und 115 zu erzeugen.
3 zeigt ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen einer Konfiguration der Fingereinheit 129 und der Rake-Einheit 137, die in 1 dargestellt sind. Die Fingereinheit 129 weist auf: eine Mobileinheit-Spreizdemodulationseinheit 133, eine Signalvektorerfassungseinheit 163 zum Schätzen von Einflüssen in einem Sendekanal, eine Kanalkompensations-/-schätzeinheit 134 zum Reduzieren der Einflüsse in einem Sendekanal und zum Kompensieren der Einflüsse auf eine Sendediversität vom durch die Signalvektorerfassungseinheit 163 erfaßten Signalvektor, eine für die Antennendiversität verwendete Fingerantennenerfassungseinheit 135 und eine FSM-Schätzeinheit 136 zum Ändern der Gewichtvektoren w₁ 216 und w₂ 217, um die über den Sendekanal empfangene Signalleistung zu maximieren.
Die Signalvektorerfassungseinheit 163 weist auf: eine CPICH-1-Vektorerfassungseinheit 301, eine CPICH-2-Vektorerfassungseinheit 303 und eine DPCCH-Pilotvektorerfassungseinheit 302 zum Multiplizieren eines konjugiert komplexen Vektors mit einem vorgegebenen Muster und zum Ausführen von Glättungsverarbeitungen, z. B. Filter- und Mittelwertbil dungsverarbeitungen, unter Verwendung von Signalen während einer vorgegebenen Zeitdauer, um Vektoren mit hoher Genauigkeit wiederzugewinnen und die Charakteristiken oder Eigenschaften eines Sendekanals und eine Frequenzabweichung zwischen Übertragung und Empfang zu schätzen.
Die CPICH-1-Vektorerfassungseinheit 301 erfaßt einen CPICH-1-Vektor 305 von einem CPICH-Spreizdemodulationssignal 168. Die CPICH-2-Vektorerfassungseinheit 303 erfaßt einen CPICH-2-Vektor 304 vom CPICH-Spreizdemodulationssignal 168. Die DPCCH-Pilotvektorerfassungseinheit 302 erfaßt einen DPCCH-Pilotvektor 306 von einem DCH-Spreizdemodulationssignal 151.
Die Rake-Antennendetektionseinheit 139 weist auf: eine Antennendetektionsdatenkombiniereinheit 307 zum Kombinieren von von den Fingereinheiten 129 bis 132 übertragenen Signalen und eine Antennen-Recheneinheit 308 zum Berechnen eines Antennenkompensations-FSM-Signals 153 basierend auf in der Antennendetektionssdatenkombiniereinheit 307 kombinierten Signalen 309.
4 zeigt ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen einer inneren Konfiguration der in 1 dargestellten Kanalkompensations-/-schätzeinheit 134. 4 zeigt eine Kanalschätzgewichtvektorerzeugungseinheit 406 zum Erzeugen von Gewichtvektoren w_1u 407 und w_2u 408 basierend auf dem Antennenkompensations-FSM-Signal 153, Mischer 401 und 402 zum Multiplizieren der in der Kanalschätzgewichtvektorerzeugungseinheit 406 erzeugten Gewichtvektoren w_1u 407 und w_2u 408 und des CPICH-1-Vektors 305 und des CPICH-2-Vektors 304, die von der CPICH-1-Vektorerfassungseinheit 301 bzw. von der CPICH-2-Vektorerfassungseinheit 303 übertragen werden, eine Addiereinheit 403 zum Kombinieren von in den Mischern 401 und 402 multiplizierten Signalen 409 und 410, eine Einheit 404 zum Erzeugen eines konjugiert komplexen Vektors zum Umwandeln eines in der Addiereinheit 403 kombinierten Signalvektors 411 in seinen konjugiert komplexen Vektor und einen Mischer 405 zum Erzeugen eines Kanalschätzsignals 152 durch Multiplizieren des Signals 412 von der Einheit 404 zum Erzeugen eines konjugiert komplexen Vektors und des DCH-Spreizdemodulationssignals 151.
Nachstehend wird eine Arbeitsweise des in 1 dargestellten Funkkommunikationssystems beschrieben.
Zunächst wird ein Fall beschrieben, gemäß dem ein Downlink-Signal von einer CDMA-Basisstation 101 an eine CDMA-Mobilstation 125 übertragen wird.
In der CDMA-Basisstation 101 wird das Downlink-Signal 112 von einer Codiereinheit (nicht dargestellt) in der Diversität-Basisstation-Spreizmodulationseinheit 103 spreizmoduliert, und die spreizmodulierten Signale 114 und 115 werden an die Basisstation-Sendeeinheit 104 ausgegeben.
Insbesondere werden das Downlink-Signal 112 und das durch die DPCCH-Pilotsignalerzeugungseinheit 209 erzeugte DPCCH-Pilotsignal 211 in der in 2 dargestellten DPCH-Kombiniereinheit 201 kombiniert, und das kombinierte Signal 213 wird an den Mischer 202 ausgegeben.
Der Mischer 202 führt die Spreizmodulation durch Multiplizieren des von der DPCH-Kombiniereinheit 201 ausgegebenen kombinierten Signals 213 und des durch die Spreizsignalerzeugungseinheit 225 erzeugten Spreizsignals aus und gibt das spreizmodulierte Signal 215 parallel an die Mischer 203 und 204 aus.
In diesem Fall erzeugt die Gewichtvektorerzeugungseinheit 210 die Gewichtvektoren w₁ 216 und w₂ 217 basierend auf dem von der später beschriebenen FSM-Erfassungseinheit 111 ausgegebenen FSM-Signal 124 und gibt die Gewichtvektoren w₁ 216 und w₂ 217 an die Mischer 203 und 204 aus.
Die Mischer 203 und 204 multiplizieren das spreizmodulierte Signal 215 vom Mischer 202 und die in der Gewichtvektorerzeugungseinheit 210 erzeugten Gewichtvektoren w₁ 216 und w₂ 217 und geben sie dann an die Addiereinheiten 205 bzw. 206 aus.
In diesem Fall erzeugen die CPICH-1-Erzeugungseinheit 226 und die CPICH-2-Erzeugungseinheit 227 das CPICH-1-Signal 220 bzw. das CPICH-2-Signal 221 und geben das CPICH-1-Signal 220 und das CPICH-2-Signal 221 an die Addiereinheiten 205 bzw. 206 aus.
Die Addiereinheiten 205 und 206 addieren die Signale 218 und 219 von den Mischern 203 und 204 zum CPICH-1-Signal 220 und zum CPICH-2-Signal 221 von der CPICH-1-Erzeugungseinheit 226 bzw. der CPICH-2-Erzeugungseinheit 227, um die addierten Signale 114 und 115 zu erzeugen, und geben dann die addierten Signale 114 und 115 an die Basisstation-Sendeeinheit 105 aus.
Die Basisstation-Sendeeinheit 104 wandelt die addierten Signale 114 und 115 von den Addiereinheiten 205 und 206 in ein Hochfrequenzsignal um, und das Hochfrequenzsignal wird in Form von Funkwellen 118 und 122 über die beiden Antenneneinheiten, d. h. über die erste Basisstation-Sendeantenneneinheit 105 und die zweite Basisstation-Sendeantenneneinheit 119 für eine Diversität über verschiedene Sendekanäle an die CDMA-Mobilstation 125 übertragen.
In der CDMA-Mobilstation 125 empfangen die Mobilstation-Empfangsantenneneinheit 126 und die Mobilstation-Empfangsantenneneinheit 127 die Funkwellen 118 und 122 von der CDMA-Basisstation 101 und geben sie als ein Signal 149 an den A/D-Wandler 128 aus.
Der A/D-Wandler 128 tastet das Signal 149 von der Mobilstation-Empfangsantenneneinheit 126 und von der Mobilstation-Empfangsantenneneinheit 127 ab, um ein Digitalsignal 150 zu extrahieren, und gibt dann das Digitalsignal 150 parallel an die Pfadschätzeinheit 147 und die Fingereinheiten 129 bis 132 aus.
Die Pfadschätzeinheit 147 schätzt einen Pfad eines Sendekanals basierend auf dem Digitalsignal 150 vom A/D-Wandler 128 und gibt das Ergebnis dann als Pfadschätzdaten 169 an die Fingereinheiten 129 bis 132 aus.
Die Fingereinheiten 129 bis 132 führen die Spreizdemodulation in der Mobilstation-Spreizdemodulationseinheit 133 zu einem der Ausgabe der Pfadschätzdaten 169 von der Pfadschätzeinheit 147 entsprechenden Zeitpunkt aus und geben es dann als das DCH-Spreizdemodulationssignal 151 parallel an die Signalvektorerfassungseinheit 163 und die Kanalkompensations-/-schätzeinheit 134 aus. Außerdem gibt die Mobilstation-Spreizdemodulationseinheit 133 das CPICH-Spreizdemodulationssignal 168 an die Signalvektorerfassungseinheit 163 aus.
In der Signalvektorerfassungseinheit 163 erfassen die CPICH-1-Vektorerfassungseinheit 301 und die CPICH-2-Vektorerfassungseinheit 303 den CPICH-1-Vektor 305 und den CPICH-2-Vektor 304 von dem von der Mobilstation-Spreizdemodulationseinheit 133 ausgegebenen CPICH-Spreizdemodulationssignal 168 und geben dann den CPICH-1-Vektor 305 und den CPICH-2-Vektor 304 parallel an die Kanalkompensations-/-schätzeinheit 134, die Finger-Antennendetektionseinheit 135 und die FSM-Schätzeinheit 136 aus.
Außerdem erfaßt die DPCCH-Pilotvektorerfassungseinheit 302 in der Signalvektorerfassungseinheit 163 den DPCCH-Pilotvektor 306 vom von der Mobilstation-Spreizdemodulationseinheit 133 ausgegebenen DCH-Spreizdemodulationssignal 151 und gibt dann den DPCCH-Pilotvektor 306 an die Finger-Antennendetektionseinheit 135 aus.
Die Finger-Antennendetektionseinheit 135 führt eine später beschriebene Rechenoperation basierend auf dem CPICH-1-Vektor 305 und dem CPICH-2-Vektor 304, die von der CPICH-1-Vektorerfassungseinheit 301 und der CPICH-2-Vektorerfassungseinheit 303 ausgegeben werden, und dem von der DPCCH-Pilotvektorerfassungseinheit 302 ausgegebenen DPCCH-Pilotvektor 306 aus und gibt ein das Ergebnis der Rechenoperation darstellendes Signal 167 an die Antennendetektionsdatenkombiniereinheit 307 der Rake-Antennendetektionseinheit 139 in der Rake-Einheit 137 aus.
Die Antennendetektionsdatenkombiniereinheit 307 kombiniert die von den Fingereinheiten 129 bis 132 ausgegebenen Signale und gibt die kombinierten Signale an die Antennen-Recheneinheit 308 aus.
Die Antennen-Recheneinheit 308 führt eine später beschriebene Rechenoperation basierend auf den kombinierten Signalen 309 von der Antennendetektionsdatenkombiniereinheit 307 aus und gibt das das Ergebnis der Rechenoperation darstellende Antennenkompensation-FSM-Signal 153 an die Kanalkompensations-/-schätzeinheit 134 der Fingereinheiten 129 bis 132 aus. Die Arbeitsweise der Kanalkompensations-/-schätzeinheit 134 wird später beschrieben.
Außerdem überträgt die FSM-Schätzeinheit 136 in der Fingereinheit 129 ein Schätzwertsignal 154 basierend auf dem CPICH-1-Vektor 305 und dem CPICH-2-Vektor 304 an die FSM-Kombiniereinheit 140 der Rake-Einheit, um die Gewichtvektoren w₁ und w₂ zu ändern und die über den Sendekanal empfangene Signalleistung zu maximieren.
Die FSM-Kombiniereinheit 140 kombiniert die von den Fingereinheiten 129 bis 132 ausgegebenen Schätzwertsignale 154, um das FSM-Signal auszuwählen, und gibt dann das ausgewählte FSM-Signal 156 an die Kanalkonstruktionseinheit 142 aus.
In der Kanalkompensations-/-schätzeinheit 134 erzeugt die Kanalschätzgewichtvektorerzeugungseinheit 406 die Gewichtvektoren w_1u 407 und w_2u 408 basierend auf dem von der Antennen-Recheneinheit 308 ausgegebenen Antennenkompensations-FSM-Signal 153 in einer Verarbeitung, die der in der Gewichtvektorerzeugungseinheit 210 der CDMA-Basisstation 101 ausgeführten Verarbeitung gleicht, und gibt dann die Gewichtvektoren w_1u 407 und w_2u 408 an die Mischer 401 bzw. 402 aus.
Die Mischer 401 und 402 multiplizieren die in der Kanalschätzgewichtvektorerzeugungseinheit 406 erzeugten Gewichtvektoren w_1u 407 und w_2u 408 mit dem von der CPICH-1-Vektorerfassungseinheit 301 und der CPICH-2-Vektorerfassungseinheit 303 ausgegebenen CPICH-1-Vektor 305 bzw. mit dem CPICH-2-Vektor 304 und geben dann die erhaltenen Signale 409 und 410 an die Addiereinheit 403 aus.
Die Addiereinheit 403 kombiniert die von den Mischern 401 und 402 ausgegebenen Signale 409 und 410 und gibt die kombinierten Signale 411 an die Einheit 404 zum Erzeugen eines konjugiert komplexen Vektors aus.
Die Einheit 404 zum Erzeugen eines konjugiert komplexen Vektors ändert das kombinierte Signal in einen konjugiert komplexen Vektor und gibt das erhaltene Signal 412 an den Mischer 405 aus.
Der Mischer 405 erzeugt das Kanalschätzsignal 152 durch Multiplizieren des von der Einheit 404 zum Erzeugen eines konjugiert komplexen Vektors ausgegebenen Signals 412 mit dem von der Mobilstation-Spreizdemodulationseinheit 133 ausgegebenen DCH-Spreizdemodulationssignal 151 und gibt dann das Kanalschätzsignal 152 an die Datenkombiniereinheit 138 aus.
Die Datenkombiniereinheit 138 kombiniert die von den Fingereinheiten 129 bis 132 empfangenen Kanalschätzsignale 152 und gibt ein kombiniertes Signal, d. h. das Downlink-Signal 155, an eine Decodiereinheit (nicht dargestellt) aus.
Außerdem kombiniert die Kanalkonstruktionseinheit 142 das von der FSM-Kombiniereinheit 140 ausgegebene FSM-Signal 156 und ein von der (nicht dargestellten) Codiereinheit ausgegebenes Uplink-Signal, um ein Signal 158 mit einer für das Funksystem geeigneten Paketstruktur zu erzeugen, und gibt dann das Signal 158 an die Mobilstation-Spreizmodulationseinheit 143 aus.
Die Mobilstation-Spreizmodulationseinheit 143 führt die Spreizmodulation des von der Kanalkonstruktionseinheit 142 ausgegebenen Signals 158 aus und gibt ein spreizmoduliertes Signal 159 an den D/A-Wandler 144 aus.
Der D/A-Wandler 144 wandelt das spreizmodulierte Signal 159 von der Mobilstation-Spreizmodulationseinheit 143 von einem Digitalsignal in ein Analogsignal um und gibt es als Spreizmodulationssignal 160 an die Mobilstation-Sendeeinheit 145 aus.
Die Mobilstation-Sendeeinheit 145 wandelt das Spreizmodulationssignal 160 vom D/A-Wandler 144 in ein Hochfrequenzsignal um und gibt es als Funkwelle 162 über die Mobilstation-Sendeantenneneinheit 146 an die CDMA-Basisstation 101 aus.
In der CDMA-Basiststion 101 empfängt die Basisstation-Empfangsantenneneinheit 107 die Funkwelle 162 von der CDMA-Mobilstation, und die Basisstation-Empfangseinheit 108 wandelt die Funkwelle 162 in eine Basisbandfrequenz um, d. h. in ein Signal 121, und dann wird das Signal 121 an die Basisstation-Spreizdemodulationseinheit 109 ausgegeben.
Die Basisstation-Spreizdemodulationseinheit 109 entspreizt das von der Basisstation-Empfangseinheit 108 ausgegebene Signal 121 und gibt es als Uplink-Signal 123 an die FSM-Erfassungseinheit 111 und die Decodiereinheit (nicht dargestellt) aus.
Die FSM-Erfassungseinheit 111 erfaßt das FSM-Signal vom in der Basisstation-Spreizdemodulationseinheit 109 entspreizten Uplink-Signal 123 und gibt das erfaßte FSM-Signal 124 an die Diversität-Basistation-Spreizmodulationseinheit 103 aus.
In der Diversität-Basistation-Spreizmodulationseinheit 103 berechnet die Gewichtvektorerzeugungseinheit 210 die Gewichtvektoren w₁ 216 und w₂ 217 von dem von der FSM-Erfassungseinheit 111 erhaltenen FSM-Signal.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Berechnen der Gewichtvektoren w₁ 216 und w₂ 217 in der Gewichtvektorerzeugungseinheit 210 beschrieben.
Tabellen 1 bis 3 zeigen die Beziehung zwischen dem FSM-Signal und den Gewichtvektoren w₁ und w₂. Wie in den Tabellen 1 bis 3 dargestellt ist, werden im voraus zwei Modi, ein Modus 1 und ein Modus 2, bereitgestellt, und während einer Kommunikation wird einer der beiden Modi ausgewählt.
Im Modus 1 werden die Gewichtvektoren w₁ und w₂ folgendermaßen bestimmt.
Tabelle 1
Tabelle 1 zeigt Schlitze 0 bis 14, die in Zeiteinheiten von 0 bis 14 gezählt werden, und die jedem der Schlitze zugeordneten Phasen von FSM-Signalen 0 und FSM 1.
Der Gewichtvektor w₁ und der Gewichtvektor w₂ werden gemäß Tabelle 1 und den nachstehend dargestellten Ausdrücken (1) bis (3) erzeugt.
ϕ ∈ {0, π, π/2, -π/2} (3)
Im Modus 2 werden die Gewichtvektoren w₁ und w₂ folgendermaßen bestimmt. Die Gewichtvektoren w₁ und w₂, die die Phase und die Leistung enthaltende Daten darstellen, werden erzeugt, während die vier Bits des FSM-Signals als eine Einheit gesetzt sind.
Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 2 zeigt FSM-Leistungen FSM_po und Antennenleistungen (Power_ant1 und Power_ant2), die jeweils den FSM-Signalleistungen zugeordnet sind und Daten, wie beispielsweise die Phase und die Leistung, des Sendesignals von der ersten Basisstation-Sendeantenneneinheit 105 und der zweiten Basisstation-Sendeantenneneinheit 119 darstellen.
In dieser Ausführungsform wird ein Fallbeispiel dargestellt, in dem die Leistung der ersten Basistation-Sendeantenneneinheit 105 0,2 und diejenige der zweiten Basisstation-Sendeantenneneinheit 119 0,8 beträgt, wenn FSM_po 0 beträgt, und die Leistung der ersten Basistation-Sendeantenneneinheit 105 0,8 und diejenige der zweiten Basisstation-Sendeantenneneinheit 119 0,2 beträgt, wenn FSM_po 1 beträgt.
Tabelle 3 zeigt eine FSM-Phase (FSM_ph) und eine der FSM-Phase entsprechende Phasendifferenz zwischen Antennen im Modus 2.
Basierend auf diesen Daten werden die Gewichtvektoren w₁ und w₂ gemäß dem nachstehenden Ausdruck (4) erzeugt. Das obere Element auf der rechten Seite von Ausdruck (4) stellt den Gewichtvektor w₁ und das untere Element auf der rechten Seite von Ausdruck (4) den Gewichtvektor w₂ dar.
Im Modus 2 sind, wenn das von der CDMA-Mobilstation 125 übertragene FSM-Signal aufgrund eines Datenverlusts oder ähnlicher Ursachen in der CDMA-Basisstation 101 unvollständig empfangen wird, das FSM-Signal, das verwendet wird, wenn der Gewichtvektor w₁ und der Gewichtvektor w₂ in der CDMA-Basisstation 101 erzeugt werden, und das FSM-Signal, das bei der Kanalschätzung in der CDMA-Mobilstation verwendet wird, voneinander verschieden. Daher kann die Empfangscharakteristiken in einigen Fällen schlechter werden. Um dieses Problem zu lösen, wird in der Rake-Einheit 137 auf die vorstehend beschriebene Weise eine einfache Antennendetektion ausgeführt.
Zur vereinfachenden Beschreibung werden in der CDMA-Mobilstation 125 der CPICH-1-Vektor 305 der n-ten Fingereinheit durch CPICH1,n, der CPICH2-Vektor 304 der n-ten Fingereinheit wird durch CPICH2,n und der DPCCH-Pilotvektor 306 der n-ten Fingereinheit durch DPCCHpilotn dargestellt, die nachstehend beschrieben werden: CPICH1,n = CPICH_I1n + jCPICH_Q1n (5) CPICH2,n = CPICH_I2n + jCPICH_Q2n (6) DPCCHpilotn = DPCCHpilot_In + jDPCCHpilot_Qn (7)
Die Finger-Antennendetektionseinheit 135 führt die folgenden Berechnungen gemäß den Ausdrücken (8) bis (12) basierend auf dem CPICH-1-Vektor 305 und dem CPICH-2-Vektor 304 aus, die von der CPICH-1-Vektorerfassungseinheit 301 bzw. von der CPICH-2-Vektorerfassungseinheit 302 ausgegeben werden, und führt dann eine Rechenverarbeitung zum Berechnen von Pii,n, Pqq,n, Piq,n, Pqi,n und Pgain,n aus. Anschließend gibt die Finger-Antennendetektionseinheit 135 das das Ergebnis der Rechenverarbeitung darstellende Signal 167 an die Antennendetektionsdatenkombiniereinheit 307 aus. Pii,n = CPICH_I2n × DPCCHpilot_In (8) Pqq,n = CPICH_Q2n × DPCCHpilot_Qn (9) Piq,n = CPICH_I2n × DPCCHpilot_Qn (10) Pqi,n = CPICH_Q2n × DPCCHpilot_In (11) Pgain,n = CPICH_I1n × DPCCHpilot + CPICH_Q1n × DPCCHpilot_Qn (12)
Die Antennendetektionsdatenkombiniereinheit 307 kombiniert die von den Fingereinheiten 129 bis 132 ausgegebenen Signale 167 auf die durch den folgenden Ausdruck (13) dargestellte Weise und gibt die kombinierten Signale 309 an die Antennen-Recheneinheit 308 aus.
Die Antennen-Recheneinheit 308 wählt eines der kombinierten Signale 309 von der Antennendetektionsdatenkombiniereinheit 307 aus, um gemäß den Ausdrücken (14) bis (21) das größte Rechenergebnis zu erzeugen, und wählt die dem ausgewählten Rechenergebnis entsprechende Phase FSM_ph aus Tabelle 3 aus. Beispielsweise beträgt, wenn das größte Rechenergebnis durch den Ausdruck (14) erzeugt werden kann, unter Bezug auf Tabelle 3 basierend auf dem Wert (0) von [Pg(0)] des Elements auf der linken Seite des Ausdrucks (14) die Phasendifferenz zwischen den Antennen gemäß der vierten Zeile von unten auf der rechten Seite von Tabelle 3 [0]. Daher wird die diesem Wert entsprechende Phase FSM_ph [110] ausgewählt. Pg(0) = (Pii – Pqq) (14) Pg(45) = 0,707 × (Pii – Pqi + Piq + Pqq) (15) Pg(90) = (–Pqi + Piq) (16) Pg(135) = 0,707 × (–Pii – Pqi + Piq – Pqq) (17) Pg(180) = (–Pii – Pqq) (18) Pg(–135) = 0,707 × (–Pii + Pqi – Piq – Pqq) (19) Pg(–90) = (Pqi – Piq) (20) Pg(–45) = 0,707 × (Pii + Pqi – Piq + Pqq) (21)
Anschließend wird die der ausgewählten Phase ph entsprechende Phase FSM_ph von Tabelle 1 ausgewählt. Dann wird der die Leistung darstellende Wert FSM_po durch den nachstehend dargestellten Vergleich bestimmt. if Pgain > Pg(ph) then FSM(po) = 1 (22) else FSM(po) = 0 (23)
Außerdem wird, weil die während jedes Schlitz-Zeitintervalls aktualisierte Anzahl von FSM-Signalen "1" (ein Bit) beträgt, die FSM-Schätzung nur bezüglich des einen FSM-Signals ausgeführt, das in der CDMA-Basisstation aktualisiert wurde, und andere FSM-Signale (drei Bits) werden im Zustand des vorangehenden Schätzwertes gehalten. Auf diese Weise kann der Rechenaufwand weiter reduziert werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, berechnet die Rake-Antennendetektionseinheit 139 das Antennenkompensations-FSM-Signal 153, das drei Bits FSM_ph aufweist, die basierend auf den Ausdrücken (14) bis (21) ausgewählt werden, und das basierend auf den Ausdrücken (22) und (23) ausgewählte eine Bit FSM_po und überträgt das Antennenkompensations-FSM-Signal 153 an die Kanalkompensations-/-schätzeinheit 134. Das Antennenkompensations-FSM-Signal 153 kann auf einmal durch vier Bits oder auch bitweise übertragen werden. Die letztgenannte Übertragungsweise ist bevorzugt.
5 zeigt ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen einer inneren Konfiguration einer Fingereinheit 129 und einer Rake-Einheit 137 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 entspricht 3, die die erste Ausführungsform zeigt.
Die in 5 dargestellte Fingereinheit 129 weist auf: eine CPICH-Vektorerfassungseinheit 301 zum Erfassen eines CPICH-1-Vektors 305 zum Zeitpunkt t und zum Zeitpunkt t – t0 durch Ausführen von Glättungsverarbeitungen, wie beispielsweise Filterungs- und Mittelwertbildungsverarbeitungen, unter Verwendung mehrerer CPICH-1-Signale in einer begrenzten Zeitperiode; und eine Phasendifferenzerfassungseinheit 601 zum Erfassen der Phasendifferenz nach jeweils einer Zeiteinheit t0 unter Verwendung des in der CPICH-1-Vektorerfassungseinheit 301 erfaßten CPICH-1-Vektors.
Die Rake-Einheit 137 weist eine Geschwindigkeitsbestimmungseinheit 602 auf, mit: einer Phasendifferenzerfassungsdatenkombiniereinheit 603 zum Kombinieren von in der Phasendifferenzerfassungseinheit 601 erfaßten Phasen 605 und einer Geschwindigkeitsberechnungseinheit 604 zum Ausführen einer Phasenbestimmung von in der PhasendifferenzerfassungsDatenkombiniereinheit 603 kombinierten Daten 606 und zum Berechnen einer Bewegungsgeschwindigkeit V 607 unter Verwendung der Frequenz basierend auf der ausgewählten Phasendifferenz Δθ und der Zeiteinheit t0.
Zunächst führt die CPICH-1-Vektorerfassungseinheit 301 eine Glättungsverarbeitung, z. B. eine Filterungs- und Mittelwertbildungsverarbeitung, unter Verwendung mehrerer CPICH-1-Signale in der begrenzten Zeitperiode aus und erfaßt den CPICH-1-Vektor 305 zum Zeitpunkt t und zum Zeitpunkt t – t0 unter Verwendung der Ausdrücke (24) und (25) und gibt dann das Erfassungsergebnis an die Phasendifferenzerfassungseinheit 601 aus. CPICH(t),n = CPICH_I1(t),n + jCPICH_Q1(t),n (24) CPICH1(t – t0),n = CPICH_I1(t – t0),n + jCPICH_Q1(t – t0),n (25)CPICH1(t),n: CPICH-1-Vektor der Fingereinheit n zum Zeitpunkt t
CPICH(t – t0),n: CPICH-1-Vektor der Fingereinheit n zum Zeitpunkt t – t0
Die Phasendifferenzerfassungseinheit 601 weist den von der CPICH-1-Vektorerfassungseinheit 301 ausgegebenen CPICH-1-Vektor gemäß den folgenden Ausdrücken (26) bis (29) zu, um die Phasendifferenz Vii,n, Vqq,n, Viq,n und Vqi,n je vorge gebener Zeiteinheit t0 zu erfassen und gibt dann die Erfassungsergebnisse 605 an die Rake-Einheit 137 aus. Vii,n = CPICH_I1(t),n × CPICH_I1(t – t0),n (26) Vqq,n = CPICH_Q1(t),n × CPICH_Q1(t – t0),n (27) Viq,n = CPICH_I1(t),n × CPICH_Q1(t – t0),n (28) Vqi,n = CPICH_Q1(t),n × CPICH_I1(t – t0),n (29)
In der Rake-Einheit 137 addiert die Phasendifferenzerfassungsdatenkombiniereinheit 603 die von den Fingereinheiten 129 bis 132 ausgegebenen Erfassungsergebnisse 605 unter Verwendung von Ausdruck (30), um die kombinierten Daten 606 zu erzeugen, und gibt dann die kombinierten Daten an die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 604 aus.
Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 604 führt eine Phasenbestimmung basierend auf den von der Phasendifferenzerfassungsdatenkombiniereinheit 603 ausgegebenen kombinierten Daten 606 auf die gleiche Weise aus wie bei der ersten Ausführungsform.
Nachstehend wird ein Rechenbeispiel für einen Fall dargestellt, in dem die Genauigkeit der Phase im Vergleich zur ersten Ausführungsform doppelt so groß ist und der Wert ph des Signals Vg(ph) auf 0, 22,5, 45, 67,5, 90, 112,5, 135, 157,5, 180, –157,5, –112,5, –90, –67,5, –45 und –22,5 gesetzt ist. Auch wenn die Phasengenauigkeit verbessert ist, wird die Erhöhung des Rechenaufwandes in der Rake-Einheit 137 nur einen Bruchteil der Erhöhung des Rechenaufwandes in den Fingereinheiten 129 bis 132 betragen. Daher nimmt die Belastung der Mobilstation nicht so stark zu.
Durch Vergleichen dieser Werte Vg(ph) und Auswählen des größten Wertes Vg(ph) wird ph als Phasendifferenzergebnis Δθ definiert und bestimmt. Vg(0) = (Vii + Vqq) (31) Vg(22,5) = 0,924 × (Vii + Vqq) + 0,383 × (–Vqi + Viq) (32) Vg(45) = 0,707 × (Vii – Vqi + Viq + Vqq) (33) Vg(67,5) = 0,383 × (Vii + Vqq) + 0,924 × (–Vqi + Viq) (34) Vg(90) = (–Vqi + Viq) (35) Vg(112,5) = –0,383 × (Vii + Vqq) + 0,924 × (–Vqi + Viq) (36) Vg(135) = 0,707 × (–Vii – Vqi + Viq – Vqq) (37) Vg(157,5) = –0,924 × (Vii + Vqq) + 0,383 × (–Vqi + Viq) (38) Vg(180) = (–Vii – Vqq) (39) Vg(–157,5) = –0,924 × (Vii + Vqq) – 0,383 × (–Vqi + Viq) (40) Vg(–135) = 0,707 × (–Vii + Vqi – Viq – Vqq) (41) Vg(–112,5) = –0,383 × (Vii + Vqq) – 0,924 × (–Vqi + Viq) (42) Vg(–90) = (Vqi – Viq) (43) Vg(–67,5) = 0,383 × (Vii + Vqq) – 0,924 × (–Vqi + Viq) (44) Vg(–45) = 0,707 × (Vii + Vqi – Viq + Vqq) (45) Vg(–22,5) = 0,924 × (Vii + Vqq) – 0,383 × (–Vqi + Viq) (46)
Außerdem berechnet die Geschwindigekitsberechnungseinheit 604 eine Frequenz f gemäß dem Ausdruck 47 basierend auf der ausgewählten Phasendifferenz Δθ und der Zeiteinheit t0 und bestimmt die Bewegungsgeschwindigkeit V 607 gemäß Ausdruck (48) unter der Voraussetzung, daß die Frequenz f eine Dopplerfrequenz fD ist, die Funkwellenfrequenz λ und die Trägerwellenfrequenz fc beträgt, und gibt dann die Bewegungsgeschwindigkeit V 607 aus.
Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung kann, weil die Fingereinheit und die Rake-Einheit eine gemeinsame Rechenverarbeitung ausführen, die Belastung der Mobileinheit reduziert werden.
Außerdem kann erfindungsgemäß die Schaltung mit der Fingereinheit und der Rake-Einheit vereinfacht, die Schaltung kompakt gemacht und der Leistungsverbrauch vermindert werden. Insbesondere kann, weil die Schätzung der Phase und der Leistung in der Sendediversität, in der die Phase und die Leistung gemischt werden, unabhängig ausgeführt werden, die Belastung der Mobilstation vermindert werden.

Claims

Mobilstation (125) mit: mehreren Fingereinheiten (129–132), die jeweils dazu geeignet sind, eine Spreizdemodulation bezüglich eines entsprechenden von mehreren Downlink-Signalen auszuführen, die jeweils von einer Basisstation (101) über eine entsprechende von mehreren Sendeantennen übertragen werden; und einer Rake-Einheit (137) zum Kombinieren der spreizdemodulierten Downlink-Signale, die von jeder der Fingerinheiten ausgegeben werden; wobei die Fingereinheiten und die Rake-Einheit dazu geeignet sind, eine gemeinsame Rechenoperation für eine Kanalschätzung und eine Kompensation des spreizdemodulierten Signals auszuführen; dadurch gekennzeichnet, daß jede der Fingereinheiten dazu geeignet ist, ein Produkt aus (i) mehreren Signalvektoren, die jeweils von einem Pilotkanalsignal hergeleitet werden, das einer entsprechenden der mehreren Sendeantennen zugeordnet ist; und (ii) einem dedizierten physikalischen Steuerungskanalpilotsignal zu berechnen.
Mobilstation nach Anspruch 1, wobei die Rake-Einheit dazu geeignet ist, die in jeder der mehreren Fingereinheiten erhaltenen Rechenergebnisse zu kombinieren.
Mobilstation nach Anspruch 2, wobei die Rake-Einheit dazu geeignet ist, eine Phase des Downlink-Signals zu berechnen, um einen Gewichtvektor einer Sendediversität basierend auf dem kombinierten Rechenergebnis zu schätzen, und eine Amplitude des Downlink-Signals basierend auf dem Rechenergebnis der Phase des Downlink-Signals zu berechnen.
Mobilstation nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit: einer Meßeinheit (604) zum Messen einer Bewegungsgeschwindigkeit der Mobilstation basierend auf einer Frequenz, die als Verhältnis zwischen einer Phasendifferenz eines der mehreren Signalvektoren über ein Zeitintervall und dem Zeitintervall selbst hergeleitet wird.
Mobilkommunikationssystem mit: einer Mobilstation nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4; und einer Basisstation zum Übertragen eines Downlink-Signals an die Mobilstation.