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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein drahtloses
Mobiltelefonsystem, beispielsweise ein digitales Landfunk-Mobiltelefon,
ein tragbares Telefon oder dergleichen, welches für eine Funkübertragung
von Sprachinformation verwendet wird.
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Beschreibung
der verwandten Technik
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Ein CDMA-(Codemultiplex-Vielfachzugriff)-Schema
ist eines von bisher vorgeschlagenen Vielfachzugriff-Schemata, so
dass eine Mehrzahl von Funkstationen gleichzeitig untereinander
auf demselben Frequenzband über
Funk kommunizieren kann. Ein FDMA-(Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff-Schema
und ein TDMA-(Zeitmultiplex-Vielfachzugriff)-Schema
sind als weitere Schemata bekannt. Das CDMA-Schema weist gegenüber dem
FDMA-Schema und dein TDMA-Schema den Vorteil auf, dass es einen
größeren Frequenzausnutzungswirkungsgrad
aufweist und dass sich eine größere Anzahl
von Benutzern unterbringen lässt.
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Im CDMA-Schema erfolgt der Vielfachzugriff durch
eine Spread-Spektru-Übertragung (=Bandspreizungsfunk),
bei der vor dem Senden eines Informationssignals das Spektrum des
Informationssignals auf ein Band aufgespreizt wird, das im Gegensatz
zur ursprünglichen
Bandbreite des Informationssignals ausreichende Breite aufweist.
Ein Direct-Spread-Schema bezieht sich auf ein Schema, bei welchem
ein Informationssignal in einem Spreizprozess mit einem Spreizcode
direkt multipliziert wird. Ein Frequenzsprungschema betrifft ein
Schema, bei welchem eine Trägerfrequenz
eines durch Information modulierten Signals innerhalb eines vorgegebenen
Frequenzbandes in einen diskreten Modus umgewandelt wird. Ein CDMA-Hybridschema
betrifft ein CDMA-Schema, bei welchem das Direct-Spread-Schema und das Frequenzsprungschema
miteinander kombiniert sind, wie in einem Schriftstück mit dem
Titel "Coherent Hybrid DS-FFH CDMA" (S. Tomisato, K. Fugawa, H.
Suzuki, Technical Report of IEICE, RCS 92-109, Seiten 61 bis 66,
1993-01) beschrieben ist.
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Das CDMA-Schema, welches das Direct-Spread-Schema
verwendet, kann auf das sogenannte "Nah-Fern-Problem" stoßen, was
dazu führt, dass
eine Kommunikation zwischen einer Mobilstation und einer Übertragungsstation,
mit welcher der Benutzer kommunizieren möchte, nicht möglich ist, wenn
sich die gewünschte Übertragungsstation
von der Mobilstation entfernt befindet, während sich eine nicht gewünschte Übertragungsstation
(eine Störstation)
in der Nähe
der Mobilstation befindet. Dies liegt daran, dass der Leistungspegel
eines von der Störstation
empfangenen Signals größer ist
als der eines von der gewünschten Übertragungsstation
empfangenen Signals, und die Größe des Verarbeitungsverstärkungsfaktors
(die Spreizverstärkung)
reicht nicht mehr aus, um die Kreuzkorrelation zwischen den Spreizcodes
zu unterdrücken.
Somit ist es bei einem Zellularsystem, das auf dem das Direct-Spread-Schema
verwendenden CDMA-Schema basiert, im Wesentlichen erforderlich,
die Sendeleistung gemäß dem Zustand
eines jeden Übertragungskanals
in der Rückwärtsverbindung
von der Mobilstation zur Basisstation zu steuern.
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Weiter wurde, um einem Fading zu
begegnen, das zu einer Beeinträchtigung
der Leitungsqualität
auch im Fall von mobilem Landfunk führt, ein Verfahren zur Steuerung
der Sendeleistung vorgeschlagen, um eine Schwankung des Momentanwertes
des empfangenem Leistungspegels zu kompensieren.
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JP-A-4-502841 offenbart eine Struktur
eines Systems zur Steuerung der Sendeleistung bei einem Zellularsystem,
das auf einem das Direct-Spread-Schema verwendenden CDMA-Schema basiert. 1A und 1B zeigen
die Struktur des offenbarten Systems. In 1A bezeichnen Bezugszeichen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 eine Basisstation, zu übertragende
Sendedaten, einen Basisband-Prozessor, einen Modulator, einen Addierer,
eine Antenne, einen Analogempfänger,
einen Digitalempfänger, einen
Empfangsleistungspegeldetektor bzw. Empfangsdaten. In 1B bezeichnen Bezugszeichen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 und 20 eine
Mobilstation, eine Antenne, einen Analogempfänger, einen Digitalempfänger, einen
Basisband-Prozessor,
Empfangsdaten, zu übertragende
Sendedaten, einen Modulator, einen Steuerprozessor bzw. eine Sendeleistungspegel-Steuerschaltung.
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In der in den 1A und 1B dargestellten Struktur werden unterschiedliche
Frequenzbänder für eine Vorwärtsverbindung
von der Basisstation 1 zur Mobilstation 11 und
eine Rückwärtsverbindung von
der Mobilstation 11 zur Basisstation 1 verwendet. Dieses
Verfahren wird als FDD-(Frequezduplex)-Schema bezeichnet und weist
unter anderem solche Merkmale auf, dass Sender und Empfänger gleichzeitig
arbeiten können
und dass der Sender den Betrieb des Empfängers nicht stört.
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Im Fall des FDD-Schemas, bei welchem
für die
Rückwärtsverbindung
und die Vorwärtsverbindung
verschiedene Frequenzbänder
verwendet werden, zeigt der Pegelmittelwert des empfangenen elektrischen
Feldes eine geringe Schwankung, die im Wesentlichen für die Rückwärtsverbindung
und die Vorwärtsverbindung
gleich ist, jedoch ist die durch Fading bedingte Schwankung des
Momentanwertes nicht gleich groß.
Daher erfolgt das Verfahren zur Steuerung der Sendeleistung derart,
dass der an der Mobilstation 11 empfangene Gesamtleistungspegel zuerst
durch den digitalen Empfänger 14 erfasst
wird und der erfasste Leistungspegel verwendet wird, um den Sendeleistungspegel
durch die Sendeleistungspegel-Steuerschaltung 20 zu steuern,
wodurch eine Schwankung des Mittelwertes des von der Basisstation 1 empfangenen
Leistungspegels kompensiert wird. Dieses Verfahren wird als Sendeleistungssteuerverfahren
ohne Rückführung (Open-Loop-Verfahren)
bezeichnet. Da sich weiter ohne Rückführung nicht die gewünschte Kompensation
der Schwankung des Momentanwertes erzielen lasst, erfasst der Empfangsleistungspegeldetektor 9 der
Basisstation 1 den Leistungspegel des von der speziellen
Mobilstation 11 empfangenen Signals nach Empfangen und
Trennen des Multiplexsignals. Dann ruft die Basissta tion 1,
auf Basis des Ergebnisses der Erfassung des Empfangsleistungspegeldetektors 9,
den Zustand der Rückwärtsverbindung
in dem der Rückwärtsverbindung
zugewiesenen Frequenzband ab, und die Basisstation 1 überträgt ein Signal
zur Steuerung des Leistungspegels eines von der Mobilstation 11 gesendetem
Signals, so dass durch die Basisstation 1 ein den gewünschten
Leistungspegel aufweisendes Signal empfangen werden kann. Reagierend
auf das von der Basisstation gesendete Sendaleistungssteuersignal
wird weiter in der Mobilstation 11 der Sendeleistungspegel
so gesteuert, dass die gewünschte
Kompensation der Schwankung des Momentanwertes erzielt wird. Dieses
Verfahren wird als Sendeleistungssteuerverfahren mit Rückführung (Closed-Loop-Verfahren)
bezeichnet.
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Wie zuvor beschrieben, wird bei den
das FDD-Schema verwendenden CDMA-Schema
die gewünschte
Sendeleistungssteuerung durch Kombination Open-Loop-Steuerung und Closed-Loop-Steuerung
erzielt.
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Jedoch ist im Fall der Sendeleistungssteuerung,
bei welcher für
die Rückwärtsverbindung
und die Vorwärtsverbindung
verschiedene Frequenzbänder
verwendet werden, die geringe Schwankung des Pegelmittelwertes des
empfangenen elektrischen Feldes für die Rückwärtsverbindung und die Vorwärtsverbindung
gleich, jedoch ist die durch Fading bedingte Schwankung des Momentanwertes
nicht gleich. Somit muss, da eine Sendeleistungssteuerung mit Rückführung (Closed-Loop-Verfahren)
erforderlich ist, in der Basisstation 1 eine Einrichtung
zur Erfassung der von allen Mobilstationen empfangenen Leistungspegel
vorhanden sein, so dass die Zustände
der Rückwärtsverbindungen
erkannt werden, sowie eine Einrichtung zum Senden dieser Information
an alle Mobilstationen, was zu einer komplexen Struktur des Systems
führt.
Weiter werden beim Verfahren zur Steuerung der Sendeleistung mit
Rückführung (Closed-Loop-Verfahren)
die Mobilstationen über
die Zustände
der Rückwärtsverbindungen
mit einer Verzögerungszeit
informiert, die durch die für die
Empfangsleistungspegel-Erfassungsverarbeitung in der Basisstation
erforderliche Zeit bedingt ist, sowie auch mit einer Verzögerungszeit,
die durch die Notwendigkeit bedingt ist, diese Information an alle Mobilstationen
weiterzuleiten. Somit lässt
sich die gewünschte
Schwankungskompensation, die kürzer dauert
als die zuvor beschriebene Gesamtverzögerungszeit, nicht erzielen.
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Ein Papier mit dem Titel "Power Control
in Packet-Switched Time Division Duplex Direct Sequence Spread Spectrum
Communications" (R. Esmailzadeh, M. Nakagawa, A. Kajiwara, Prod.
of VTC 92, Seiten 989 bis 992, 1992) beschreibt ein Verfahren zur
Sendeleistungssteuerung, das auf einem CDMA/TDD-Schema basiert.
Der Begriff TDD (Zeitduplexverfahren) bezeichnet ein Schema, bei
weichem das gleiche Frequenzband zum Senden und Empfangen der Signale
verwendet wird. Dieses TDD-Schema wird auch als Ping-Pong-Schema
bezeichnet, und es wird die gleiche Funkfrequenz zum Senden/Empfangen
von Signalen in einem Zeitmultiplex-Modus verwendet. 2 zeigt das Konzept des TDD-Schemas.
Im Zeitraum T1 nimmt eine Basisstation am Senden eines
Signals teil, hingegen nimmt eine Mobilstation am Empfang eines
Signals teil, und im Zeitraum T2 nimmt die Mobilstation
beim Senden eines Signals teil, hingegen die Basisstation am Signalempfang.
Durch Wiederholen einer solchen Art und Weise von Senden und Empfang
von Signalen wird eine Kommunikation unter Verwendung eines einzigen
Frequenzbandes realisiert.
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Die Sendeleistungssteuerung gemäß dem CDMA/TDD-Schema
basiert lediglich auf einer Steuerung ohne Rückführung (Open-Loop-Verfahren), und
wird mit Bezug auf die 3A und 3B beschrieben. In 3A bezeichnen Bezugszeichen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 und 29 eine
Basisstation, zu übertragende
Sendedaten, einen Modulator, eine Spreizeinrichtung, einen Umschalter,
eine Antenne, einen Korrelationsdetektor, einen Demodulator bzw Empfangsdaten.
In 3B bezeichnen Bezugszeichen 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 und 41 eine Mobilstation,
eine Antenne, einen Umschalter, einen Korrelationsdetektor, einen
Demodulator, Empfangsdaten, zu übertragende
Sendedaten, einen Modulator, einen Empfangsleistungspegeldetektor,
eine Sendeleistungssteuerschaltung bzw. eine Spreizeinrichtung.
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In der in den 3A und 3B gezeigten
Struktur ist, bei einem Basisstation-Sende/Mobilstation-Empfangstakt, wie
dargestellt beim Zeitraum T1 in 2, der Umschalter 25 mit der
Spreizeinrichtung 24 der Basisstation 21 verbunden,
hingegen ist der Umschalter 33 mit dem Konelationsdetektor 34 der Mobilstation 31 verbunden.
In der Basisstation 21 werden die zu übertragenden Sendedaten 22 durch den
Modulator 23 moduliert und dann durch die Spreizeinrichtung 24 gespreizt,
um von der Antenne 26 gesendet zu werden. In der Mobilstation 31 wird das
von der Basisstation 21 gesendete Signal über die Übertragungsstrecke
von der Antenne 32 empfangen, und nachdem durch den Konelationsdetektor 34 eine
Korrelationserfassung erfolgt ist, wird das Ausgangssignal des Korrelationsdetektors 34 dem Demodulator 35 zugeführt, um
die Empfangsdaten 36 wiederzugeben. Das Ausgangssignal
des Korrelationsdetektors 34 wird auch dem Empfangsleistungspegeldetektor 39 zugeführt, welcher
den Leistungspegel seines eigenen Kommunikationskanals erfasst,
der von der Mobilstation 31 empfangen wurde. Dann wird
beim Mobilstation-Sende-Basisstations-Empfangstakt,
wie dargestellt beim Zeitraum T2 in 2, der Umschalter 33 nun mit
der Spreizeinrichtung 41 der Mobilstation 31 verbunden,
hingegen wird der Umschalter 25 nun mit dem Konelationsdetektor
der Basisstation 21 verbunden. In der Mobilstation 31 werden
die zu übertragenden
Sendedaten 37 durch den Modulator 38 moduliert,
und die Sendeleistungspegel-Steuerschaltung 40 bestimmt
den Sendeleistungspegel auf Basis des Ausgangssignals des Empfangsleistungspegeldetektors 39,
das im Zeitraum T1 auftritt, so dass der von der Basisstation 21 empfangene
Leistungspegel konstant gehalten werden kann, ohne durch Fading
oder dergleichen beeinflusst zu werden. Das Ausgangssignal der Sendeleistungspegel-Steuerschaltung 40 wird
durch die Spreizeinrichtung 41 gespreizt und wird von der
Antenne 32 gesendet. In der Basisstation 21 wird
das von einer Mehrzahl von Mobilstationen 31 über die Übertragungsstrecke
gesendete Multiplexsignal von der Antenne 26 empfangen,
und das Signal von der speziellen Mobilstation 31 wird
durch die Korrelationserfassungsfunktion des Korrelationsdetektors 27 getrennt.
Das getrennte Signal wird dann durch den Demodulator 28 demoduliert,
um das Empfangssignal 29 wiederzugeben.
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Somit sind beim CDMA/TDD-Schema,
bei welchem das gleiche Frequenzband sowohl für die Rückwärtsverbindung als auch für die Vorwärtsverbindung
verwendet wird, eine Abstandsänderung
der Funkstrecke und die durch Fading bedingte Schwankung des Momentanwertes
für die
Rückwärtsverbindung
und die Vorwärtsverbindung
gleich. Daher ist die zuvor beschriebene Open-Loop-Sendeleistungssteuerung
lediglich erforderlich, um die gewünschte Kompensation für die – bezogen
auf den TDD-Zeitraum langsameren – Schwankungen zu erzielen.
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Jedoch kann bei der Sendeleistungssteuerung
gemäß dem CDMA/TDD-Schema,
bei welchem das gleiche Frequenzband sowohl für die Rückwärtsverbindung als auch für die Vorwärtsverbindung
verwendet wird, die Mobilstation den Streckenzustand auf Basis lediglich
des von der Basisstation empfangenen Signals erkennen, so dass die
gewünschte Sendeleistungssteuerung
sich lediglich durch Verwendung der Steuerung ohne Rückführung (Open-Loop-Verfahren)
erzielen lässt.
Jedoch kann, bedingt durch die Tatsache, dass beim Mobilstation-Sende-Basisstation-Empfangstakt, die
am Senden des Signals teilnehmende Mobilstation in diesem Zeitraum
lediglich den Zustand der Rückwärtsverbindung
nicht erkennen kann und einer abrupten Schwankung des Empfangsleistungspegels
nicht folgen kann, sogar wenn der Empfangsleistungspegel einer solchen
abrupten Änderung
unterliegt, die beispielsweise durch den Funkschatten eines auf
der Übertragungsstrecke
vorhandenen Gebäudes
verursacht sind. Besonders wenn sich der Empfangsleistungspegel
stark erhöht,
wird das von dieser Mobilstation gesendete Signal das System nachteilhaft
beeinflussen. Da weiter jede der Mobilstationen nach einer Korrelationserfassung
durch den Korrelationsdetektor den Leistungspegel des empfangenen
Signals über
seinen eigenen Kommunikationskanal erfasst, führt die Differenz bei den Spreizcodes
zwischen den einzelnen Mobilstationen und die Differenz bei den Daten,
die an die einzelnen Mobilstationen über ihre eigenen Kommunikationskanäle gesendet
wurden, zu einer entsprechenden Differenz zwischen den Autokorrelationswerten
und auch einer entsprechenden Differenz zwischen den Kreuzkorrelationswerten.
Somit unterscheidet sich die Genauigkeit der Empfangsleistungspegelerfassung
zwischen den einzelnen Mobilstationen. Auch da sich der Sendeleistungspegel
des von der Basisstation gesendeten Signals ändert, wenn der Sendelei stungspegel
auch in der Basisstation gesteuert wird, können die einzelnen Mobilstationen
den Zustand der Übertragungsstrecken
nicht genau erkennen.
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US-A-4 222 115 offenbart eine Spread-Spectrum-Vorrichtung
für zelluläre Mobilkommunikationssysteme.
Gemäß deren
Zusammenfassung ist das zur Verfügung
stehende Frequenzspektrum derart unterteilt, dass die eine Hälfte für ein Senden
von der Mobilstation an die Basisstation und die andere Hälfte für ein Senden
von der Basisstation an die Mobilstation verwendet wird. Mit anderen
Worten wird ein erster Teil des Frequenzspektrums für die Vorwärtsverbindung
verwendet, hingegen wird dessen zweiter Teil für die Rückwärtsverbindung verwendet.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, ein
drahtloses Mobiltelefonsystem bereitzustellen, bei welchem die Sendeleistung
mit hoher Geschwindigkeit und mit hoher Genauigkeit gesteuert werden
kann.
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Gemäß der Erfindung wird das obige
Ziel durch ein drahtloses Mobiltelefonsystem nach Anspruch 1 erzielt.
Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
beansprucht.
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Mit anderen Worten stellt die Erfindung,
welche das zuvor beschriebene Ziel erreicht, ein drahtloses Mobiltelefonsystem
bereit, das auf einem CDMA-Hybridschema
basiert, welches eine Kombination aus einem Direct-Spread-Schema
und eine Frequenzsprung-Schema verwendet, bei welchem ein Sprungmuster
so gewählt
wird, dass eine Trägerfrequenz,
die für
eine Signalübertragung über eine
Vorwärtsverbindung
von einer Basisstation zu einer Mobilstation verwendet wird, und
eine weitere Trägerfrequenz,
die für
eine Signalübertragung über eine Rückwärtsverbindung
von der Mobilstation zur Basisstation verwendet wird, einander zur
gleichen Zeit nicht überlappen
können,
und ein von der Basisstation gesendetes erstes Signal und ein von
der Mobilstation gesendetes zweites Signal im gleichen die Trägerfrequenzen
beinhaltenden Frequenzband gemultiplext werden.
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Beim drahtlosen Mobiltelefonsystem
gemäß der Erfindung
ist ein allen Mobilstationen gemeinsamer Pilotkanal vorgesehen,
und zwar zusätzlich
zu einem Kommunikationskanal, der für eine Kommunikation über die
Vorwärtsverbindung
verwendet wird.
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Daher kann gemäß der Erfindung, das gleiche
Frequenzband sowohl für
die Rückwärtsverbindung
als auch für
die Vorwärtsverbindung
verwendet werden, und auf Basis des Leistungspegels des von der
Basisstation empfangenen Signals kann die Mobilstation den Zustand
der Funkstrecke unmittelbar erkennen, so dass die Sendeleistung
mit hoher Geschwindigkeit gesteuert werden kann, deren Einheit ein
Sprungabschnitt ist (Zeitdauer der gleichen Frequenz).
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Weiter kann unter Verwendung des
Pilotkanals der Zustand der Funkstrecke unabhängig von einer Schwankung des
Leistungspegels des von der Basisstation über den Kommunikationskanal
gesendeten Signals erkannt werden. Daher kann eine nicht erwünschte Differenz
zwischen den von den einzelnen Mobilstationen empfangenen Leistungspegeln, die
beispielsweise durch Differenzen bei der Datenmodulation und Differenzen
bei den Spreizcodes bedingt sind, vermieden werden, so dass die
gewünschte
Sendeleistungssteuerung mit noch weiter vergrößerter Genauigkeit erzielt
werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A und 1B sind Blockdiagramme, welche
die Struktur eines drahtlosen Mobiltelefonsystems gemäß dem Stand
der Technik darstellten; das auf einem FDD-Schema basiert.
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2 zeigt
ein Konzept der Anordnung von Kanälen in einem TDD-Schema.
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3A und 3B sind Blockdiagramme, welche
die Struktur eines drahtlosen Mobiltelefonsystems gemäß dem Stand
der Technik zeigen, das auf dem TDD-Schema basiert.
-
4 ist
ein Blockdiagramm, welches die Struktur einer Basisstation bei einer
Ausführungsform
des drahtlosen Mobiltelefonsystems gemäß der Erfindung zeigt.
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5 ist
ein Blockdiagramm, welches die Struktur einer Mobilstation der Ausführungsform
des drahtlosen Mobiltelefonsystems gemäß der Erfindung zeigt.
-
6 zeigt
das Konzept der Anordnung von Kanälen in einem die Erfindung
verkörpernden
drahtlosen Mobiltelefonsystem.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben. 4 zeigt die Struktur einer
insgesamt mit dem Bezugszeichen 51 bezeichneten Basisstation.
Bezug nehmend auf 4 beinhaltet
die Basisstation 51 einen Modulator 53, eine Spreizeinrichtung 54,
eine Pilotkanal-Erzeugungseinrichtung 55, einen Addierer 56;
einen ersten Multiplizierer 57, ein Sende-Bandpassfilter (BPF) 58,
eine Antenne 59, ein Empfangs-Bandpassfilter (BPF) 60,
einen zweiten Multiplizierer 61, einen Korrelationsdetektor 62,
einen Demodulator 63, eine erste Träger-Erzeugungseinrichtung 65,
eine zweite Träger-Erzeugungseinrichtung 66,
und einen Umschalter 67.
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5 zeigt
die Struktur einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 71 bezeichneten
Mobilstation. Bezug nehmend auf 5 beinhaltet
die Mobilstation 71 eine Antenne 72, ein Empfangs-Bandpassfilter (BPF) 73,
einen ersten Multiplizierer 74, einen Pilotkanal-Korrelationsdetektor 75,
einen Kommunikationskanal-Korrelationsdetektor 76, einen
Empfangsleistungspegeldetektor 77, einen Phasendetektor 78, eine
Synchronisierschaltung 79, einen Demodulator 80,
einen Modulator 83, eine Sendeleistungspegel-Steuerschaltung 84,
eine Spreizeinrichtung 85, einen zweiten Multiplizierer 86,
ein Sende-Bandpassfilter (BPF) 87, eine erste Träger-Erzeugungseinrichtung 88,
eine zweite Träger-Erzeugungseinrichtung 89 und
einen Umschalter 90. Üblicherweise
gibt es eine Mehrzahl solcher Mobilstationen 71, die einer derartigen
einzelnen Basisstation 51 zugehörig sind.
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Das die Erfindung verkörpernde
drahtlose Mobiltelefonsystem verwendet ein CDMA-Hybridschema als
Vielfachzugriffschema. In dem System wird ein Sprungmuster so gewählt, dass
eine Trägerfrequenz,
die für
eine Signalübertragung über eine Vorwärtsverbindung
von der Basisstation 51 zur Mobilstation 71 verwendet
wird, und eine weitere Trägerfrequenz,
die für
eine Signalübertragung über eine
Rückwärtsverbindung
von der Mobilstation 71 zur Basisstation 51 verwendet
wird, einander nicht überlappen
können,
und ein Sendesignal, das von der Basisstation 51 zur Mobilstation 71 gesendet wird,
und ein Sendesignal, das von der Mobilstation 71 zur Basisstation 51 gesendet
wird, werden in demselben Frequenzband, das diese Trägerfrequenzen beinhaltet,
gemultiplext. 6 zeigt
das Konzept des Frequenzsprungs zwischen den zwei Trägerfrequenzen f1 und f2 in
der dargestellten Ausführungsform. Im
Zeitraum T1 sendet die Basisstation 51 das Sendesignal,
dessen Trägerfrequenz f2 beträgt, hingegen
sendet die Mobilstation 71 das Sendesignal, dessen Trägerfrequenz f1 ist.
Im Zeitraum T2 sendet die Basisstation 51 das
Sendesignal, dessen Trägerfrequenz
von f2 auf f1 springt, hingegen sendet die Mobilstation 71 das
Sendesignal, dessen Trägerfrequenz
von f1 auf f2 springt. Die Dauer mit gleicher Trägerfrequenz
wird als Sprungweite bezeichnet. Die obige Art und Weise des Frequenzsprungs
erzielt eine Kommunikation, bei welcher das gleiche Frequenzband
sowohl für
die Rückwärtsverbindung
als auch für
die Vorwärtsverbindung
verwendet wird. Wenn mehrere derartige Mobilstationen 71 vorhanden
sind, erfolgt ein Vielfachzugriff basierend auf dem Direct-Spread-Schema,
wobei dabei das gleiche Sprungmuster verwendet wird.
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In der Basisstation 51 werden
zur Mobilstation 71 zu übertragende
Sendedaten 52 durch den Modulator 53 moduliert
und dann durch die Spreizeinrichtung 54 gespreizt, gemäß einem
zuvor zugewiesenen Spreizcode. Im Addierer 56 wird das
Ausgangssignal der Spreizeinrichtung 54 mit Ausgangssignalen
von Spreizeinrichtungen weiterer (nicht in 4 dargestellter) Mobilstationen gemultiplext,
und auch mit dem Ausgangssignal der Pilotkanal-Erzeugungseinrichtung 55.
Der Pilotkanal wird mit dem Kommunikationskanal synchronisiert und
liegt in Form eines festen Musters vor, beispielsweise einem Datenmuster,
bei dem alle Bits "0" oder "1" sind. Ein derartiges festes Muster
wird gemäß einem
speziellen Spreizcode gespreizt, und die Sendeleistung wird konstant
gehalten. Das gemultiplexte Signal wird dann in der ersten Multipliziereinrichtung 57 mit
einem der Träger
multipliziert, und dann wird das Ausgangssignal des ersten Multiplizierers 57 durch
das Sende-BPF 58 durchgeleitet, um von der Antenne 59 auf
der Übertragungsstecke
gesendet zu werden. Die erste Träger-Erzeugungseinrichtung 65 und
die zweite Träger-Erzeugungseinrichtung 66 erzeugen die
Träger
mit den Frequenzen f1 bzw. f2. Der Umschalter 67 schaltet
diese Träger
um, so dass im Zeitraum T1 der die Frequenz f2 aufweisende
Träger
in 6 gewählt ist,
hingegen im Zeitraum T2 der die Frequenz f1 aufweisende
Träger
in 6 gewählt ist.
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Am Signalempfangsteil der Basisstation 51 wird
das von der Antenne 59 empfangene Signal durch das Empfangs-BPF 60 durchgeleitet
und dann im zweiten Multiplizierer 61 mit einem Träger multipliziert,
so dass die Signalfrequenz vom RF-Band auf das Basisband umgewandelt
wird. Der in diesem Fall zur Multiplikation verwendete Träger ist
ebenfalls eines der Ausgangssignale der ersten und zweiten Träger-Erzeugungseinrichtung 65 und 66.
Im Gegensatz zum Fall des Senden eines Signals werden die Ausgangssignale
der Träger-Erzeugungseinrichtung 65 und 66 durch
den Umschalter 67 umgeschaltet, so dass im Zeitraum T1 der
die Frequenz f1 aufweisende Träger gewählt ist, hingegen im Zeitraum T2 der die
Frequenz f2 aufweisende Träger gewählt ist. Das Ausgangssignal
des zweiten Multiplizierers 61 wird dem Korrelationsdetektor 62 einer
jeden Mobilstation 71 zugeführt. Im Korrelationsdetektor 62 der
speziellen Mobilstation 71 wird eine Korrelation gemäß dem gleichen
Spreizcode wie dem in der Spreizeinrichtung 85 der Mobilstation 71 verwendeten
erfasst, um von dem Signal, das durch Multiplexen der von den mehreren
Mobilstationen 71 ausgegebenen Signale erzeugt wird, das
Signal abzutrennen, das über
den Kommunikationskanal für
die spezielle Mobilstation 71 gesendet wurde, und das auf
diese Weise abgetrennte Signal wird dem Demodulator 63 zugeführt.
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Der Demodulator 63 demoduliert
das Eingangssignal, um Empfangsdaten 64 wiederzugeben.
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In der in 5 dargestellten Mobilstation 71 wird
das von der Basisstation 51 über die Übertragungsstrecke gesendete
Signal von der Antenne 72 empfangen. Das empfangene Signal
wird durch das Empfangs-BPF 73 durchgeleitet und dann im
ersten Multiplizierer 74 mit einem Träger multipliziert, so dass
die Signalfrequenz vom RF-Band zum Basisband umgewandelt wird. Der
Träger
wird ausgewählt, indem
die Ausgangssignale der ersten und zweiten Träger-Erzeugungseinrichtungen 88 und 89 durch den
Umschalter 90 umgeschaltet werden. Wie in 6 dargestellt, ist im Zeitraum T1 der
die Frequenz f2 aufweisende Träger gewählt, hingegen ist im Zeitraum T2 der
die Frequenz f1 aufweisende Träger gewählt. Das Ausgangssignal des
ersten Multiplizierers 74 wird dem Pilotkanal-Korrelationdetektor 75,
dem Kommunikationskanal-Korrelationsdetektor 76 und dem
Empfangsleistungspegeldetektor 77 zugeführt.
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Im Pilotkanal-Korrelationsdetektor 75 wird die
Korrelation gemäß dem zum
Spreizen des Pilotkanals verwendeten Spreizcode erfasst, so dass
der Pilotkanal abgetrennt wird, und das Ausgangssignal des Pilotkanal-Korrelationsdetektors 75 wird
dem Phasendetektor 78, der Synchronisierschaltung 79 sowie
dem Empfangsleistungspegeldetektor 77 zugeführt. Der
Phasendetektor 78 erfasst die Phasenverschiebung, die beispielsweise
durch ein Fading des Pilotkanals und eine Frequenzverschiebung der Träger der
gesendeten und empfangenen Signale bedingt ist, und das entstehende
Ausgangssignal des Phasendetektors 78 wird dein Demodulator 80 zugeführt. Da
Pilotkanal und Kommunikationskanal dieselbe Trägerfrequenz verwenden und dieselbe Übertragungsstrecke
haben, ist es offensichtlich, dass sie das gleiche Maß an Phasenverschiebung aufweisen.
Auch lässt
sich, da das Phasenmuster des Pilotkanals bereits bekannt ist, die
absolute Phase unschwierig erfassen. Die Synchronisierschaltung 79 erzielt
die Taktsteuerung der Daten des Pilotkanals, und das Ausgangssignal
der Synchronisierschaltung 79 wird dem Demodulator 80 zugeführt.
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Der Kommunikationskanal-Korrelationsdetektor 76 trennt
als Ergebnis der Korrelationserfassung den der speziellen Mobilstation 71 zugeordneten
Kommunikationskanal ab, und das Ausgangssignal des Kommunikationskanal-Korrelationsdetektors 76 wird
sowohl dem Demodulator 80 als auch dem Empfangsleistungspegeldetektor 77 zugeführt. Der Demodulator 80 korrigiert
die Phase des Kommunikationskanals basierend auf dem vom Phasendetektor 78 zugeführten Phasenverschiebungssignal
und demoduliert dann das von der Basisstation 51 gesendete
Signal auf Basis des von der Synchronisierschaltung 79 gewonnenen
Taktes, wodurch Empfangsdaten 81 erzeugt werden.
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Der Empfangsleistungspegeldetektor 77 erfasst
die drei Leistungspegel, d. h. den Gesamtleistungspegel des Empfangssignals,
der durch das Ausgangssignal des ersten Multiplizierers 74 gegeben
ist, den Leistungspegel des Kommunikationskanals, der durch das
Ausgangssignal des Kommunikationskanal-Korrelationsdetektor 76 gegeben
ist, und den Leistungspegel des Pilotkanals, der durch das Ausgangssignal
des Pilotkanal-Korrelationsdetektors 75 gegeben ist, und
das Ausgangssignal des Empfangsleistungspegeldetektors 77 wird
der Sendeleistungspegel-Steuerschaltung 84 zugeführt.
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Beim Sendeteil der Mobilstation 71 werden die
zur Basisstation 51 zu sendenden Sendedaten 82 durch
den Modulator 83 moduliert, und das Ausgangssignal des
Modulators 83 wird der Sendeleistungspegel-Steuerschaltung 84 zugeführt. Die
Sendeleistungspegel-Steuerschaltung 84 steuert den Sendeleistungspegel
auf Basis der drei vom Empfangsleistungspegeldetektor 77 erfassten
Leistungspegel, und das Ausgangssignal der Sendeleistungspegel-Steuerschaltung 84 wird
der Spreizeinrichtung 85 zugeführt. Die Art und Weise, auf
welche die Sendeleistungssteuerung durch die Sendeleistungspegel-Steuerschaltung 84 erfolgt,
wird später
noch beschrieben. In der Spreizeinrichtung 85 wird das
Eingangssignal gemäß dem zugeordneten
Spreizcode gespreizt, und das entstehende Signal wird. im zweiten
Multiplizierer 86 mit einem der Träger multipliziert. Die Ausgangssignale
der ersten und zweiten Träger-Erzeugungseinrichtungen 88 und 89 werden durch
den Umschalter 90 umgeschaltet, und im Gegensatz zum Fall
des Signalempfangs wird im Zeitraum T1 der die Frequenz f1 aufweisende
Träger
verwendet, hingegen wird im Zeitraum T2 der die Frequenz f2 aufweisende
Träger
verwendet. Das Ausgangssignal des zweiten Multiplizierers 86 wird
durch das Sende-BPF 87 durchgeleitet, um von der Antenne 72 zur Übertragungsstrecke
gesendet zu werden.
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Die Sendeleistungssteuerung der dargestellten
Ausführungsform
der Erfindung wendet lediglich eine Steuerung ohne Rückführung an (Open-Loop-Verfahren).
Zuerst sei die in 6 dargestellte
Frequenz f2 betrachtet. Im Zeitraum T1 empfängt die
Mobilstation 71 von der Basisstation 51 das Signal,
dessen Trägerfrequenz f2 beträgt. Im Zeitraum T1 trennt
der Pilotkanal-Korrelationsdetektor 75 den Pilotkanal mittels
einer Korrelationserfassung, und der Empfangsleistungspegeldetektor 77 erfasst
den durchschnittlichen Leistungspegel, der während der Zeitdauer einer einzigen
Sprungweite des Pilotkanals empfangen wird. Auch nach der Korrelationserfassung
durch den Kommunikationskanal-Korrelationsdetektor 76 erfasst
der Empfangsleistungspegeldetektor 77 den durchschnittlichen Leistungspegel,
der während
der Zeitdauer einer einzigen Sprungweite auf dem Kommunikationskanal empfangen
wurde. Die Sendeleistungspegel-Steuerschaltung 84 vergleicht
den erfassten Wert von einem oder beiden der Empfangsleistungspegel
mit einem vorbestimmten Empfangsleistungspegel, um den Zustand der
Vorwärtsverbindung
zu erkennen, wenn die Trägerfrequenz f2 ist.
Dann bestimmt die Sendeleistungspegel-Steuerschaltung 84 den Sendeleistungspegel,
so dass der Empfangsleistungspegel bei der Basisstation 51 auf
einem vorbestimmten konstanten Wert gehalten werden kann, wenn die Mobilstation 71 im
Zeitraum T2 das Signal mit Trägerfrequenz f2 sendet.
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Im Zeitraum T2 sendet die
Mobilstation 71 das Signal mit einem vorbestimmten Leistungspegel. Während der
Zeitdauer der Signalübertragung;
erfasst der Empfangsleistungspegeldetektor 77 den Gesamtleistungspegel
des empfangenen Signals, das am Ausgang des ersten Multiplizierers 74 auftritt, und
auf Basis des erfassten Gesamtleistungspegels des von der Basisstation 51 empfangenen
Signals wird der Sendeleistungspegel so gesteuert, dass er einer
Schwankung des Empfangsleistungspegels folgt. Der Wert des im Zeitraum T2 empfangenen Leistungspegels
ist der, welcher empfangen wird, wenn die Trägerfrequenz f1 ist,
und der Grad des Fading unterscheidet sich von dem des mit der Trägerfrequenz f2 gesendeten
Signals. Daher ist das System in diesem Fall in der Lage, mit einer
abrupten Schwankung des Empfangsleistungspegels fertig zu werden,
die ihre Ursache beispielsweise in einem durch ein Gebäude bewirkten
Funkschatten hat. Die zuvor beschriebene Art und Weise der Verarbeitung wird
für beide
Trägerfrequenzen f1 und f2 ausgeführt, so
dass sich eine gewünschte
Sendeleistungssteuerung erzielen lasst, die lediglich auf einer
Steuerung ohne Rückführung (Open-Loop-Verfahren)
beruht.
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Wenn in der dargestellten Ausführungsform der
Erfindung der Sendeleistungspegel des Pilotkanals größer gewählt wird
als der des Kommunikationskanals der Basisstation 51, kann
der Empfangsleistungspegel des Pilotkanals der Mobilstation 71 mit
höherer
Genauigkeit erfasst werden. Somit kann eine Phasenerfassung leichter
erfolgen und der Synchronisiertakt lässt sich leichter gewinnen,
so dass die Demodulationsleistung stark verbessert werden kann.