DE60012944T2 - Interferenzunterdrückung in einem spreizspektrumübertragungssystem - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Signalübertragung und -empfang bei einem Funk-CDMA-Ubertragungssystem (CDMA = engl. code division multiple access, Codeteilung mit Mehrfachzugriff. Insbesondere betrifft die Erfindung den Empfang von Signalen zur Interferenzverringerung in einem Funk-CDMA-Ubertragungssystem.
  • Ein CDMA-Übertragungssystem aus dem Stand der Technik ist in 1 gezeigt. Das Ubertragungssystem verfügt über eine Vielzahl von Basisstationen 2032. Jede Basisstation 20 kommuniziert über Spreizspektrum-CDMA mit Endgeräten (EG) 34-38 innerhalb ihres Betriebsbereichs. Übertragungen von der Basisstation 20 an jedes Endgerät 3438 werden dabei als Downlink-Ubertragungen bezeichnet, und Ubertragungen von jedem Endgerät 3438 an die Basisstation 20 werden als Uplink-Ubertragungen bezeichnet.
  • In 2 ist ein vereinfachter CDMA-Sender und -Empfänger dargestellt. Ein Datensignal mit einer gegebenen Bandbreite wird durch einen Mischer 40 mit einer pseudozufälligen Chipcodesequenz gemischt, wodurch ein digitales Spreizspektrumsignal zur Ubertragung durch eine Antenne 42 entsteht. Bei Empfang an einer Antenne 44 werden die Daten nach der Korrelation an einem Mischer 46 mit der selben pseudozufälligen Chipcodesequenz, wie sie zur Ubertragung der Daten verwendet worden war, reproduziert. Durch Verwendung unterschiedlicher pseudozufälliger Chipcodesequenzen nutzen viele Datensignale die selbe Kanalbandbreite. Insbesondere überträgt dabei eine Basisstation 20 Signale an mehrere Endgeräte 3438 über die selbe Bandbreite.
  • Zur Zeitsteuerung der Synchronisation mit einem Empfänger wird ein unmoduliertes Pilotsignal verwendet. Das Pilotsignal ermöglicht den jeweiligen Empfängern, sich mit einem gegebenen Sender zu synchronisieren, was ein Entspreizen eines Datensignals am Empfänger ermöglicht. Bei einem typischen CDMA-System sendet jede Basisstation 20 ein eindeutiges Pilotsignal aus, das von allen Endgeräten 3438 innerhalb der Übertragungsreichweite zur Synchronisation von Übertragungen auf der Abwärtsstrecke empfangen wird. Umgekehrt sendet bei einigen CDMA-Systemen, zum Beispiel bei der B-CDMATM-Luftschnittstelle, jedes Endgerät 3438 ein eindeutiges zugeordnetes Pilotsignal zur Synchronisation von Übertragungen auf der Aufwärtsstrecke.
  • Sind ein Endgerät 3436 oder eine Basisstation 2032 gerade am Empfangen eines spezifischen Signals, dann fallen alle anderen Signale innerhalb der selben Bandbreite bezüglich des spezifischen Signals störungsartig aus. Ein Erhöhen des Leistungspegels des einen Signals führt zu einer Verschlechterung aller anderen Signale innerhalb der selben Bandbreite. Wird jedoch andererseits der Leistungspegel zu sehr verringert, dann ergibt sich eine unerwünschte Empfangssignalgüte. Ein zur Messung der Empfangssignalgüte herangezogener Indikator ist der Störabstand (engl. signal to noise ratio, SNR). Am Empfänger wird die Größe des gewünschten Empfangssignals mit der Größe der empfangenen Störung verglichen. Die Daten innerhalb eines gesendeten Signals mit großem SNR lassen sich ohne weiteres am Empfänger wiedergewinnen. Ein geringer Störabstand führt jedoch zu Datenverlust.
  • Um einen gewünschten Störabstand auf minimalem Ubertragungsleistungspegel beizubehalten, wird bei den meisten CDMA-Systemen eine Form der sogenannten Adaptive Power Control (APC) eingesetzt. Durch Minimierung der Übertragungsleistung verringert sich die Störung zwischen Signalen innerhalb der selben Bandbreite. Entsprechend erhöht sich die maximale Anzahl der mit dem gewünschten Störabstand innerhalb der selben Bandbreite empfangenen Signale.
  • Obwohl sich durch Adaptive Power Control die Interferenz zwischen Signalen innerhalb der selben Bandbreite verringern lässt, ist immer noch Interferenz vorhanden, was die Systemkapazität einschränkt. Eine Technik zur Erhöhung der Anzahl von Signalen unter Verwendung des selben Radiofrequenz- (RF) Spektrums basiert auf dem Einsatz von Sektorierung. Bei der Sektorierung verwendet eine Basisstation Richtantennen zur Unterteilung des Betriebsbereichs der Basisstation in eine Anzahl von Sektoren. Als Ergebnis verringert sich die Interferenz zwischen Signalen in unterschiedlichen Sektoren. Es kommt jedoch zu Interferenz zwischen Signalen innerhalb der selben Bandbreite innerhalb des selben Sektors. Außerdem weisen sektorisierte Basisstationen üblicherweise aneinandergrenzenden Sektoren unterschiedliche Frequenzen zu, wodurch sich die spektrale Effizienz für eine gegebene Frequenzbandbreite verringert.
  • Im U.S.-Patent Nr. 5,809,020 ist ein Spreizspektrumempfänger offenbart. Der Empfänger empfängt ein gespreiztes Pilotsignal und entspreizt das Pilotsignal unter Verwendung verzögerter Versionen der Chipcodesequenz des Pilotsignals. Die entspreizten Pilotsignalversionen werden unter Verwendung bestimmter Gewichtungskoeffizienten gewichtet. Die bestimmten Gewichtungskoeffizienten werden auch auf ein empfangenes Datensignal zur Wiedergewinnung der Daten dieses Datensignals angewandt.
  • In der EP 0 899 894 A2 ist ein intelligenter Antennenempfänger offenbart. Eine Vielzahl von Antennen empfängt dabei ein CDMA-Signal. Die von jeder Antenne empfangene Version wird dann gewichtet. Die gewichteten Signalversionen werden kombiniert. Das kombinierte Signal wird entspreizt und das kombinierte Signal wird zur Erzeugung eines Fehlersignals vom entspreizten Signal subtrahiert. Das Fehlersignal wird zur Einstellung der Gewichte verwendet.
  • Dementsprechend herrscht ein Bedarf an einem System, mit dem sich die Signalgüte von Empfangssignalen weiter verbessern lässt, ohne dabei die Senderleistungspegel zu erhöhen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verringerung von Interferenz in einem empfangenen Spreizspektrum-Datensignal in einem CDMA-System nach Anspruch 1 zur Verfügung. Die Erfindung stellt ebenfalls einen Empfänger zur Verwendung in einem Spreizspektrumübertragungssystem gemäß Anspruch 6 zur Verfügung. Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung werden gemäß den abhängigen Ansprü chen bereitgestellt. Insbesondere stellt die Erfindung des weiteren ein Endgerät gemäß Anspruch 9 zur Verfügung.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1 ein Funk-Spreizspektrum-CDMA-Übertragungssystem aus dem Stand der Technik;
  • 2 einen Spreizspektrum-CDMA-Sender und -Empfänger aus dem Stand der Technik;
  • 3 einen Sender;
  • 4 einen Sender, der mehrere Datensignale sendet;
  • 5 die erfindungsgemäße Pilotsignalempfangsschaltung;
  • 6 die erfindungsgemäße Datensignalempfangsschaltung;
  • 7 eine Ausführungsform der Pilotsignalempfangsschaltung;
  • 8 eine Least-Mean-Squares- (LMS-) Gewichtungsschaltung;
  • 9 die Datensignalempfangsschaltung bei Verwendung mit der Pilotsignalempfangsschaltung von 7;
  • 10 eine Ausführungsform der Pilotsignalempfangsschaltung, bei der der Ausgang eines jeden RAKE gewichtet wird;
  • 11 die Datensignalempfangsschaltung bei Verwendung mit der Pilotsignalempfangsschaltung von 10;
  • 12 eine Ausführungsform der Pilotsignalempfangsschaltung, bei der die Antennen der Senderanordnung dicht beabstandet sind;
  • 13 die Datensignalempfangsschaltung bei Verwendung mit der Pilotsignalempfangsschaltung von 12;
  • 14 eine Darstellung der Strahllenkung (engl. beam steering) in einem CDMA-Übertragungssystem;
  • 15 einen Strahllenkungssender;
  • 16 einen Strahllenkungssender, der mehrere Datensignale sendet;
  • 17 die mit dem Sender von 14 verwendete Datenempfangsschaltung;
  • 18 eine Pilotsignalempfangsschaltung, die verwendet wird, wenn Uplink- und Downlink-Signale die selbe Frequenz nutzen;
  • 19 eine mit der Pilotsignalempfangsschaltung von 18 verwendete Senderschaltung;
  • 20 eine mit der Pilotsignalempfangsschaltung von 18 verwendete Datensignalempfangsschaltung;
  • 21 einen vereinfachten Empfänger zur Interferenzverringerung;
  • 22 eine Darstellung eines Vektorkorrelators/adaptiven Algorithmusblocks unter Verwendung eines Algorithmus mit mittlerem quadratischem Fehler (engl. least mean square error agorithmus).
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es folgt nunmehr eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung, in denen gleiche Bezugsziffern durchwegs gleiche Elemente bezeichnen. 3 zeigt einen Sender. Der Sender hat eine Vielzahl von Antennen 4852, vorzugsweise 3 oder 4 Antennen. Zur Unterscheidung jeder Antenne 4852 wird jeder Antenne 5660 ein anderes Signal zugewiesen. Das bevorzugte Signal für die Zuweisung an jede Antenne ist ein Pilotsignal wie in 3 gezeigt. Jedes gespreizte Pilotsignal wird von einem Pilotsignalgenerator 5660 unter Verwendung einer unterschiedlichen pseudozufälligen Chipcodesequenz erzeugt und durch Kombinatoren 6266 mit dem jeweiligen gespreizten Datensignal kombiniert. Jedes gespreizte Datensignal wird unter Verwendung eines Datensignalgenerators 54 erzeugt, indem an Mischern 378382 das erzeugte Datensignal mit einer unterschiedlichen pseudozufälligen Chipcodesequenz pro Antenne 4852, nämlich D1–DN, gemischt wird. Die kombinierten Signale werden auf eine gewünschte Trägerfrequenz moduliert und durch die Antennen 4852 der Anordnung abgestrahlt.
  • Durch Verwendung einer Antennenanordnung nutzt der Sender die räumliche Diversität. Bei ausreichend großer Beabstandung erfahren die von jeder Antenne 4852 abgestrahlten Signale bei ihrem Verlauf an einen gegebenen Empfänger eine unterschiedliche Mehrwegeverzerrung. Da jedes von einer Antenne 4852 gesendete Signal mehrere Wege an einen gegebenen Empfänger nimmt, hat dann jedes Empfangssignal viele Mehrwegekomponenten. Diese Komponenten erzeugen einen virtuellen Ubertragungskanal zwischen jeder Antenne 4852 des Senders und des Empfängers. Effektiv werden nämlich beim allmählichen Schwinden von Signalen, die von der einen Antenne 4852 über einen virtuellen Kanal an einen gegebenen Empfänger gesendet werden, Signale von den anderen Antennen 4852 benutzt, um einen hohen Empfangs-SNR aufrechtzuerhalten. Diese Wirkung wird durch die adaptive Kombination der gesendeten Signale am Empfänger erzielt.
  • 4 zeigt den Sender bei Verwendung in einer Basisstation 20 zum Senden mehrerer Datensignale. Jedes gespreizte Datensignal wird durch Mischen eines entsprechenden Datensignals von Generatoren 7478 mit unterschiedlichen pseudozufälligen Chipcodesequenzen D11-DNM an Mischern 360376 erzeugt. Entsprechend wird jedes Datensignal unter Verwendung einer anderen pseudozufälligen Chipcodesequenz pro Antenne 4852 gespreizt, was insgesamt N × M Codesequenzen ergibt. Dabei ist N die Anzahl von Antennen und M die Anzahl von Datensignalen. Anschließend wird jedes gespreizte Datensignal mit dem zur Antenne 4852 gehörigen gespreizten Pilotsignal kombiniert. Die kombinierten Signale werden moduliert und von den Antennen 4852 der Anordnung ausgestrahlt.
  • Die Pilotsignalempfangsschaltung ist in 5 dargestellt. Jedes der gesendeten Pilotsignale wird von der Antenne 80 empfangen. Für jedes Pilotsignal wird eine Entspreizvorrichtung, beispielsweise ein RAKE 8286 (wie in 5 gezeigt) oder ein Vektorkorrelator, zur Entspreizung jedes Pilotsignal unter Verwendung einer Replik der pseudozufälligen Chipcodesequenz des entsprechenden Pilotsignals verwendet. Die Entspreizvorrichtung kompensiert auch Mehrwegeübertragung im Übertragungskanal. Jedes der wiedergewonnenen Pilotsignale wird durch eine Gewichtungsvorrichtung 8892 gewichtet. Gewicht bezieht sich dabei sowohl auf die Größe als auch auf die Phase des Signals. Obwohl die Gewichtung als mit einem RAKE gekoppelt dargestellt ist, gewichtet die Gewichtungsvorrichtung vorzugsweise auch jeden Finger des RAKE. Nach der Gewichtung werden alle der gewichteten wiedergewonnenen Pilotsignale in einem Kombinator 94 kombiniert. Unter Verwendung eines Fehlersignalgenerators 98 wird eine von der gewichteten Kombination bereitgestellte Schätzung des Pilotsignals zur Erzeugung eines Fehlersignals verwendet. Auf der Grundlage des Fehlersignals werden die Gewichte einer jeden Gewichtungsvorrichtung 8892 zur Minimierung des Fehlersignals unter Verwendung eines adaptiven LMS-Algorithmus eingestellt. Als Ergebnis maximiert sich die Signalgüte des kombinierten Signals.
  • 6 zeigt eine Datensignalempfangsschaltung, bei der die von der Pilotsignal-Wiedergewinnungsschaltung bestimmten Gewichte verwendet werden. Das gesendete Datensignal wird von der Antenne 80 wiedergewonnen. Für jede Antenne 4852 der Sendeanordnung werden die Gewichte von einer entsprechenden Entspreizvorrichtung, die als RAKE 8286 gezeigt ist, zum Filtern des Datensignals unter Verwendung einer Replik des für die entsprechende Sendeantenne verwendeten Spreizcodes des Datensignals verwendet. Unter Verwendung der bestimmten Gewichte für das Pilotsignal einer jeden Antenne gewichtet jede Gewichtungsvorrichtung 106110 das entspreizte Signal des RAKE mit dem zum entsprechenden Pilotsignal zugehörigen Gewicht. Zum Beispiel entspricht die Gewichtungsvorrichtung 88 der Sendeantenne 48 für Pilotsignal 1. Das vom Pilot-RAKE 82 für Pilotsignal 1 bestimmte Gewicht wird auch an die Gewichtungsvorrichtung 106 von 6 angelegt. Außerdem werden, wenn die Gewichte der Finger des RAKE für den RAKE 8286 des entsprechenden Pilotsignals eingestellt wurden, die selben Gewichte an die Finger des RAKE 100104 des Datensignals angelegt. Nach der Gewichtung werden die gewichteten Signale vom Kombinator 112 kombiniert, um das ursprüngliche Datensignal wiederzugewinnen.
  • Durch Verwendung der selben Gewichte für das Datensignal, wie sie auch bei dem Pilotsignal einer jeden Antenne verwendet wurden, kompensiert jeder RAKE 8286 die Kanalverzerrung, die die Signale einer jeden Antenne erfahren. Als Ergebnis optimiert die Datensignalempfangsschaltung den Empfang von Datensignalen über jeden virtuellen Kanal. Durch optimale Kombination des optimierten Signals eines jeden virtuellen Kanals wird die Signalgüte des Empfangsdatensignals erhöht.
  • 7 zeigt eine Ausführungsform der Pilotsignal-Wiedergewinnungsschaltung. Jedes der gesendeten Pilotsignale wird von der Antenne 80 des Empfängers wiedergewonnen. Zur Entspreizung jedes der Pilotsignale verwendet jeder RAKE 82-86 eine Replik der pseudozufälligen Chipcodesequenz P1–PN des entsprechenden Pilotsignals. Verzögerte Versionen eines jeden Pilotsignals werden von Verzögerungsvorrichtungen 114124 erzeugt. Jede verzögerte Version wird von einem Mischer 126142 mit dem Empfangssignal gemischt. Die Mischsignale verlaufen durch sogenannte Sum-and-Dump-Kreisläufe 424440 und werden unter Verwendung von Mischern 144160 um einen von der Gewichtseinstellungsvorrichtung 170 bestimmten Betrag gewichtet. Die gewichteten Mehrwegekomponenten für jedes Pilotsignal werden von einem Kombinator 162164 kombiniert. Der kombinierte Ausgang eines jeden Pilotsignals wird von einem Kombinator 94 kombiniert. Da ein Pilotsignal keine Daten enthält, sollte das kombinierte Pilotsignal einen Wert von 1+j0 haben. Das kombinierte Pilotsignal wird an einem Subtrahierer 168 mit dem Idealwert, 1+j0, verglichen. Auf der Grundlage der Abweichung des kombinierten Pilotsignals vom Idealwert werden die Gewichte der Gewichtungsvorrichtungen 144160 unter Verwendung eines adaptiven Algorithmus, bei dem es sich um einen LMS-Algorithmus handelt, von der Gewichtseinstellungsvorrichtung 170 eingestellt.
  • Ein LMS-Algorithmus, wie er zur Erzeugung eines Gewichts verwendet wird, ist in 8 gezeigt. Der Ausgang des Subtrahierers 168 wird unter Verwendung eines Mischers 172 mit der entsprechenden entspreizten verzögerten Version des Pilotsignals multipliziert. Das multiplizierte Ergebnis wird von einem Verstärker 174 verstärkt und von einem Integrator 176 integriert. Das integrierte Ergebnis wird zur Gewichtung, WIM, des RAKE-Fingers verwendet.
  • Die bei der Ausführungsform von 7 verwendete Datenempfangsschaltung ist in 9 für einen Basisstationsempfänger gezeigt. Das empfangene Signal wird an einen Satz von RAKEs 100104 gesendet, welche jeweils jeder Antenne 4852 der Anordnung zugeordnet sind. Jeder RAKE 100104 erzeugt verzögerte Versionen des empfangenen Signals unter Verwendung von Verzögerungsvorrichtungen 178188. Die verzögerten Versionen werden unter Verwendung von Mischern 190206 auf der Grundlage der für das Pilotsignal der entsprechenden Antenne bestimmten Gewichte gewichtet. Die gewichteten Datensignale für einen gegebenen RAKE 100104 werden von einem Kombinator 208212 kombiniert. Ein Kombinator 208212 ist jeder der N Sendeantennen 4852 zugeordnet. Jedes kombinierte Signal wird M Mal entspreizt, indem das kombinierte Signal an einem Mischer 214230 mit einer Replik der zur Erzeugung der M gespreizten Datensignale am Sender verwendeten Spreizcodes, D11-DNM, gemischt wird. Jedes entspreizte Datensignal verläuft durch einen Sum-and-Dump-Kreislauf 232248. Für jedes Datensignal werden die Ergebnisse der entsprechenden Sum-and-Dump-Kreisläufe von einem Kombinator 250254 zur Wiedergewinnung eines jeden Datensignals kombiniert.
  • Eine weitere Pilotsignalempfangsschaltung ist in 10 gezeigt. Die Entspreizschaltungen 8286 dieser Empfangsschaltung sind die selben wie in 7. Der Ausgang eines jeden RAKE 8286 wird unter Verwendung eines Mischers 256260 vor der Kombination der entspreizten Pilotsignale gewichtet. Nach der Kombination wird das kombinierte Pilotsignal mit dem Idealwert verglichen und das Vergleichsergebnis wird zur Einstellung des Gewichts eines jeden RAKE-Ausgangs unter Verwendung eines adaptiven Algorithmus benutzt. Zur Einstellung der Gewichte innerhalb eines jeden RAKE 8286 wird der Ausgang eines jeden RAKE 8286 unter Verwendung eines Subtrahierers 262266 mit dem Idealwert verglichen. Auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses wird das Gewicht einer jeden Gewichtungsvorrichtung 144-160 von den Gewichtseinstellungsvorrichtungen 268272 bestimmt.
  • Die bei der Ausführungsform von 10 verwendete Datensignalempfangsschaltung ist in 11 gezeigt. Diese Schaltung ist ähnlich der Datensignalempfangsschaltung von 9 unter Zugabe von Mischern 274290 zur Gewichtung des Ausgangs eines jeden Sum-and-Dump-Kreislaufs 232248. Der Ausgang eines jeden Sum-and-Dump-Kreislaufs 232248 wird um den selben Betrag gewichtet wie der RAKE 8286 des entsprechenden Pilotsignals gewichtet wurde. Alternativ kann der Ausgang des Kombinators 208212 eines jeden RAKE, anstelle der Gewichtung nach dem Mischen, auch vor dem Mischen durch die Mischer 214230 um den Betrag des RAKE 8286 des entsprechenden Pilotsignals gewichtet werden.
  • Ist die Beabstandung der Antennen 4852 in der Sendeanordnung gering, dann sind die Signale einer jeden Antenne einer ähnlichen Mehrwegeumgebung ausgesetzt. In derartigen Fällen kann die Pilotsignalempfangsschaltung von 12 verwendet werden. Die Gewichte für ein ausgewähltes der Pilotsignale werden auf die selbe An und Weise wie in 10 bestimmt. Da jedoch jedes Pilotsignal den selben virtuellen Kanal durchläuft, werden zur Vereinfachung der Schaltung die selben Gewichte zum Entspreizen der anderen Pilotsignale verwendet. Verzögerungsvorrichtungen 292294 erzeugen verzögerte Versionen des Empfangssignals. Jede verzögerte Version wird von einem Mischer 296300 um das selbe Gewicht gewichtet, um das die entsprechende verzögerte Version des ausgewählten Pilotsignals gewichtet wurde. Die Ausgänge der Gewichtungsvorrichtungen werden von einem Kombinator 302 kombiniert. Das kombinierte Signal wird von den Mischern 304306 unter Verwendung von Repliken der pseudozufälligen Chipcodesequenzen, P2–Pn, der Pilotsignale entspreizt. Der Ausgang des Mischers 304306 eines jeden Pilotsignals wird durch einen Sum-and-Dump-Kreislauf 308310 geleitet. Auf die selbe An und Weise wie in 10 wird jedes entspreizte Pilotsignal gewichtet und kombiniert.
  • Die bei der Ausführungsform von 12 verwendete Datensignal-Wiedergewinnungsschaltung ist in 13 gezeigt. Verzögerungsvorrichtungen 178180 erzeugen verzögerte Versionen des Empfangssignals. Jede verzögerte Version wird unter Verwendung eines Mischers 190194 um das selbe Gewicht gewichtet, wie es von den Pilotsignalen in 12 verwendet wurde. Die Ausgänge der Mischer werden von einem Kombinator 208 kombiniert. Der Ausgang des Kombinators 208 wird jedem Datensignalentspreizer von 13 eingegeben.
  • Die Erfindung stellt ebenfalls eine Technik zur adaptiven Strahllenkung zur Verfügung, wie sie in 14 dargestellt ist. Jedes von der Antennenanordnung gesendete Signal erzeugt konstruktive und destruktive Interferenz in einem Muster basierend auf den von jeder Antenne 4852 der Anordnung bereitgestellten Gewichten. Als Ergebnis wird durch Auswählen der geeigneten Gewichte der Strahl 312316 der Antennenanordnung in eine gewünschte Richtung gerichtet.
  • 15 zeigt die Strahllenkungs-Sendeschaltung. Die Schaltung ähnelt der in 3 gezeigten Schaltung, jedoch sind bei ihr zusätzlich Gewichtungsvorrichtungen 318-322 vorhanden. Ein Zielempfänger empfängt die von der Anordnung gesendeten Pilotsignale. Unter Verwendung der Pilotsignalempfangsschaltung von 5 bestimmt der Zielempfänger die Gewichte zum Einstellen des Ausgangs des RAKE eines jeden Pilotsignals. Diese Gewichte werden auch an den Sender gesendet, beispielsweise unter Verwendung eines Signalisierungskanals. Diese Gewichte werden auf das gespreizte Datensignal angewandt, wie es in 15 gezeigt ist. Für jede Antenne wird das gespreizte Datensignal von den Gewichtungsvorrichtungen 318322 mit einem Gewicht belegt, das dem zur Einstellung des Pilotsignals der Antenne am Zielempfänger verwendeten Gewicht entspricht, was zu einer räumlichen Verstärkung führt. Als Folge wird das ausgestrahlte Datensignal dann auf den Zielempfänger hin fokussiert. 16 zeigt den Strahllenkungssender, wie er in einer Basisstation verwendet wird, die mehrere Datensignale an verschiedene Zielempfänger sendet. Die vom Zielempfänger empfangenen Gewichte werden von Gewichtungsvorrichtungen 324340 auf die entsprechenden Datensignale angewandt.
  • 17 zeigt die Datensignalempfangsschaltung für den Strahllenkungssender von 15 und 16. Da das gesendete Signal bereits gewichtet wurde, kommt die Datensignalempfangsschaltung ohne die Gewichtungsvorrichtungen 106110 von 6 aus.
  • Die Strahllenkung gemäß der Erfindung ist in zweifacher Hinsicht vorteilhaft. Das gesendete Datensignal wird auf den Zielempfänger hin fokussiert, wodurch sich die Signalgüte des Empfangssignals verbessert. Umgekehrt wird das Signal von den anderen Empfängern weg fokussiert, was die Interferenz zu deren Signalen verringert. Auf grund dieser beiden Faktoren erhöht sich die Kapazität eines Systems, das die Strahllenkung gemäß dieser Erfindung verwendet. Außerdem werden aufgrund des von der Pilotsignalempfangsschaltung verwendeten adaptiven Algorithmus die Gewichte dynamisch eingestellt. Durch die Einstellung der Gewichte reagiert ein Strahl eines Datensignals dynamisch auf einen sich bewegenden Empfänger oder Sender sowie auf Veränderungen in der Mehrwegeumgebung.
  • Bei einem System, das für Downlink- und Uplink-Signale die selbe Frequenz verwendet, beispielsweise Zeitduplex (TDD), wird eine alternative Ausführungsform eingesetzt. Aufgrund von Reziprozität sind Downlink-Signale der selben Mehrwegeumgebung ausgesetzt, da Uplink-Signale über die selbe Frequenz senden. Zur Nutzung von Reziprozität werden die vom Empfänger der Basisstation bestimmten Gewichte auf den Sender der Basisstation angelegt. Bei einem derartigen System ist die Empfangsschaltung der Basisstation von 18 zusammen mit der Sendeschaltung von 19 angeordnet, beispielsweise innerhalb einer Basisstation.
  • In der Empfangsschaltung von 18 empfängt jede Antenne 4852 ein entsprechendes Pilotsignal, das vom Endgerät gesendet wird. Jedes Pilotsignal wird von einem RAKE 406410 gefiltert und von einer Gewichtungsvorrichtung 412416 gewichtet. Die gewichteten und gefilterten Pilotsignale werden von einem Kombinator 418 kombiniert. Unter Verwendung des Fehlersignalgenerators 420 und der Gewichtseinstellungsvorrichtung 422 werden die zu den Gewichtungsvorrichtungen 412416 gehörigen Gewichte unter Verwendung eines adaptiven LMS-Algorithmus eingestellt.
  • Die Sendeschaltung von 19 hat einen Datensignalgenerator 342 zur Erzeugung eines Datensignals. Das Datensignal wird unter Verwendung von Mischer 384 gespreizt. Das gespreizte Datensignal wird von Gewichtungsvorrichtungen 344348 gewichtet, wie sie von der Empfangsschaltung von 19 für jeden virtuellen Kanal bestimmt wurden.
  • Die Schaltung von 20 wird als Datensignalempfangsschaltung an der Basisstation verwendet. Das gesendete Datensignal wird von den mehreren Antennen 4852 empfangen. Ein Daten-RAKE 392396 ist zum Filtern des Datensignals mit jeder An tenne 4852 gekoppelt. Die gefilterten Datensignale werden von Gewichtungsvorrichtungen 398402 um die Gewichte gewichtet, wie sie für das empfangene Pilotsignal der entsprechenden Antenne bestimmt wurden, und werden zur Wiedergewinnung des Datensignals am Kombinator 404 kombiniert. Da die Sendeschaltung von 19 das Datensignal mit den optimalen Gewichten sendet, hat dann das wiedergewonnene Datensignal am Endgerät eine höhere Signalgüte als sie im Stand der Technik möglich ist.
  • Ein adaptiver Algorithmus kann auch zur Interferenzverringerung in Empfangssignalen für ein Spreizspektrumübertragungssystem verwendet werden. Ein Sender im Übertragungssystem, der sich entweder in einer Basisstation 20 bis 32 oder in einem Endgerät 34 bis 36 befinden kann, sendet ein gespreiztes Pilotsignal und ein Verkehrssignal über das selbe Frequenzspektrum. Das Pilotsignal wird unter Verwendung eines Pilotsignalcodes, P, gespreizt, und das Verkehrssignal wird unter Verwendung eines Verkehrscodes, C, gespreizt.
  • Der vereinfachte Empfänger 500 von 21 empfängt sowohl das Pilot- als auch das Verkehrssignal unter Verwendung einer Antenne 502. Die empfangenen Signale werden von einem Demodulator 518 zu einem Basisbandsignal demoduliert. Das Basisbandsignal wird beispielsweise von zwei A/D-Wandlern (ADC) 512, 514 in digitale Abtastwerte umgewandelt. Jeder ADC 512, 514 tastet typischerweise mit der Chiprate ab. Um eine Halbchip-Auflösung zu erhalten, ist ein ADC 514 bezüglich des anderen ADC 512 um eine Halbchip-Verzögerung verzögert. Die Abtastwerte werden zur Verarbeitung des Pilotsignals von einer Filtervorrichtung, zum Beispiel zwei Vektorkorrelatoren 504, 508, wie sie in 21 gezeigt sind, oder einem RAKE, verarbeitet. Die Vektorkorrelatoren 504, 508 werden zum Entspreizen verschiedener Mehrwegekomponenten des empfangenen Pilotsignals unter Verwendung des Pilotcodes, P, benutzt. Durch Verwendung von zwei Vektorkorrelatoren 504, 508 wie in 21 wird jede Halbchipkomponente entspreizt, beispielsweise um für ein 10-Chip-Fenster 21 Komponenten zu entspreizen. Jede entspreizte Komponente wird an einen adaptiven Algorithmus-Block 506 gesendet, um ein optimales Gewicht für jede entspreizte Komponente zur Minimierung von Interferenz im empfangenen Pilotsignal zu bestimmen. Der adaptive Algorithmus-Block 506 verwendet einen LMS-Algorithmus.
  • Eine Kombination aus Vektorkorrelator/adaptiver Algorithmus-Block mit LMS-Algorithmus und Halbchipauflösung ist in 22 dargestellt. Der Pilotsignalcode wird von einer Gruppe von Verzögerungsvorrichtungen 5201 bis 520N und 5221 bis 522N verzögert. Jeder der ADC-Abtastwerte wird entspreizt, beispielsweise indem er von den Mischern 5241 bis 524N und 5261 bis 526N mit zeitgesteuerten Versionen des Pilotcodes, P, gemischt wird. Die gemischten Signale werden von Sum-and-Dump-Kreisläufen 5281 bis 528N und 5301 bis 530N verarbeitet, um entspreizte Komponenten des Pilotsignals zu erzeugen. Durch Verwendung zweier ADCs 512, 514 mit einer Halbchip-Abtastverzögerung und zwei Vektorkorrelatoren 504, 508, werden entspreizte Komponenten in Halbchip-Intervallen erzeugt, beispielsweise 21 Komponenten für ein 10-Chip-Fenster. Jede entspreizte Version wird durch ein Gewicht, W11 bis W2N, gewichtet, beispielsweise durch Verwendung einer Gewichtungsvorrichtung, 5441 bis 544N , und 5461 bis 546N . Die gewichteten Versionen werden kombiniert, beispielsweise durch Verwendung eines Summierers 528. Das kombinierte Signal wird mit dem komplexen gesendeten Wert des Pilotsignals verglichen, beispielsweise 1+j für ein Pilotsignal im Funkstandard der 3. Generation, um ein Fehlersignal, e, zu erzeugen. Der Vergleich kann von einem Subtrahierer 550 durch Subtraktion des kombinierten Signals vom Idealwert, 1+j, erfolgen. Das Fehlersignal, e, wird unter Verwendung von Mischern 5321 bis 532N und 5341 bis 534N , mit jeder entspreizten Version gemischt. Jede gemischte Version wird verstärkt und integriert, beispielsweise unter Verwendung eines Verstärkers 5361 bis 536N und 5381 bis 538N und eines Integrierers 5401 bis 540N und 5421 bis 542N . Die verstärkten und integrierten Ergebnisse sind verfeinerte Gewichte, W11 bis W2N, zur weiteren Gewichtung der entspreizten Versionen. Unter Verwendung des LMS-Algorithmus werden die Gewichte W11 bis W2N ausgewählt, um das kombinierte Signal auf seinen Idealwert zu treiben.
  • Das Empfangssignal wird auch von einem adaptiven Filter 510 mit den für die Pilotsignalkomponenten bestimmten Gewichten W11 bis W2N verarbeitet. Da das Pilotsignal und das Verkehrssignal über das selbe Frequenzspektrum gesendet werden, erfahren die zwei Signale die selben Kanalmerkmale. Als Folge verringern die auf die Verkehrssignalkomponenten angewandten Pilotsignalgewichte W11 bis W2N die Interferenz im empfangenen Verkehrssignal. Außerdem wird, wenn das Pilot- und das Kanalsignal unter Verwendung orthogonaler Spreizcodes gesendet wurden, die Ortho gonalität des empfangenen Kanalsignals nach der Gewichtung wieder hergestellt. Durch die wiederhergestellte Orthogonalität verringert sich im wesentlichen die infolge der Entorthogonalisierung aufgrund von Kanalverzerrung auftretende korrelierte Interferenz von anderen Verkehrskanälen. Das gewichtete Empfangssignal wird von einem Verkehrsentzerrer 516 unter Verwendung des entsprechenden Verkehrscodes zur Wiedergewinnung der Verkehrsdaten entspreizt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Interferenzverringerung in einem empfangenen Spreizspektrumdatensignal in einem Spreizspektrumübertragungssystem, bei dem ein Spreizspektrumpilotsignal und ein Spreizspektrumdatensignal, jeweils mit zugehörigem Chipcode, gesendet werden und ein Empfänger das gesendete Pilotsignal und das gesendete Datensignal empfängt, wobei das Verfahren umfasst: Filtern des empfangenen Pilotsignals unter Verwendung einer Vielzahl verzögerter Versionen des Chipcodes des Pilotsignals, wodurch entspreizte Komponenten des Pilotsignals entstehen, und Gewichten der entspreizten Komponenten des Pilotsignals mittels eines Algorithmus; Kombinieren der gewichteten entspreizten Komponenten des Pilotsignals zu einem kombinierten Pilotsignal und Vergleichen des kombinierten Pilotsignals mit einem Idealwert des Pilotsignals unter Erzeugung eines Fehlersignals; wobei der Algorithmus das Fehlersignal zur Bestimmung von Gewichten des Pilotsignals heranzieht; und Filtern des empfangenen Datensignals mit dem Chipcode des Datensignals und Gewichtung von Komponenten des empfangenen Datensignals mit den bestimmten Gewichten des Pilotsignals zur Gewinnung von Daten aus dem empfangenen Datensignal; und wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gewichtung der entspreizten Komponenten des Pilotsignals unter Verwendung eines adaptiven Algorithmus erfolgt, bei dem es sich um einen Least-Mean-Square- (LMS) Algorithmus handelt, und der adaptive Algorithmus das Mischen des Fehlersignals mit jeder der entspreizten Komponenten des Pilotsignals zu einem Mischsignal, das Integrieren jedes Mischsignals sowie das Mischen jedes integrierten Mischsignals mit der jeweiligen entspreizten Komponente des Pilotsignals zu der gewichteten entspreizten Komponente des Pilotsignals umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Idealwert des Pilotsignals 1 + j beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung der empfangenen Datensignalkomponenten vor dem Filtern des empfangenen Datensignals erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtern des empfangenen Pilotsignals durch einen Vektorkorrelator erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtern des empfangenen Pilotsignals durch einen RAKE erfolgt.
  6. Empfänger zur Verwendung in einem Spreizspektrumübertragungssystem, bei dem ein Sender innerhalb des Übertragungssystems ein Spreizspektrumpilotsignal sowie ein Spreizspektrumdatensignal zum Empfang durch den Empfänger sendet, wobei das Pilot- und das Datensignal zugehörige Chipcodes aufweisen, der Empfänger mit einer Antenne (502) zum Empfang des Pilot- und des Datensignals ausgestattet ist, wobei der Empfänger gekennzeichnet ist durch: eine Vorrichtung (504, 508) zum Filtern des empfangenen Pilotsignals unter Verwendung einer Vielzahl verzögerter Versionen des Chipcodes des Pilotsignals, wodurch entspreizte Komponenten des Pilotsignals entstehen; eine Vorrichtung (5441...N , 5461...N ) zum Gewichten der entspreizten Komponenten des Pilotsignals unter Verwendung eines Algorithmus; eine Vorrichtung (548, 550) zum Kombinieren der gewichteten entspreizten Komponenten des Pilotsignals zu einem kombinierten Pilotsignal und zum Vergleichen des kombinierten Pilotsignals mit einem Idealwert des Pilotsignals unter Erzeugung eines Fehlersignals; wobei der Algorithmus das Fehlersignal zur Bestimmung von Gewichten des Pilotsignals heranzieht; und eine Vorrichtung (510) zum Filtern des empfangenen Datensignals mit dem Chipcode des Datensignals und zum Gewichten von Komponenten des empfangenen Datensignals mit den bestimmten Gewichten des Pilotsignals zur Gewinnung von Daten aus dem empfangenen Datensignal; und der Empfänger dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorrichtung (5441...N , 5461...N ) zum Gewichten der entspreizten Komponenten des Pilotsignals einen adaptiven Algorithmus verwendet, bei dem es sich um einen Least-Mean-Square- (LMS) Algorithmus handelt, und der adaptive Algorithmus das Mischen des Fehlersignals mit jeder der entspreizten Komponenten des Pilotsignals zu einem Mischsignal, das Integrieren jedes Mischsignals sowie das Mischen jedes integrierten Mischsignals mit der jeweiligen entspreizten Komponente des Pilotsignals zu der gewichteten entspreizten Komponente des Pilotsignals umfasst.
  7. Empfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pilotsignal-Filtervorrichtung (504, 508) einen Vektorkorrelator (504, 508) umfasst.
  8. Empfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pilotsignal-Filtervorrichtung (504, 508) einen RAKE umfasst.
  9. Empfänger nach Anspruch 6, wobei der Empfänger ein Endgerät zur Verwendung in einem Spreizspektrumübertragungssystem ist, wobei das Übertragungssystem eine Basisstation aufweist, die ein Spreizspektrumpilotsignal und ein Spreizspektrumdatensignal zum Empfang durch das Endgerät sendet, wobei das Pilotsignal und das Datensignal zugehörige Chipcodes aufweisen, wobei das Endgerät einen Vektorkorrelator (504, 508) als Vorrichtung zum Filtern des empfangenen Pilotsignals unter Verwendung einer Vielzahl verzögerter Versionen des Chipcodes des Pilotsignals aufweist, wodurch entspreizte Komponenten des Pilotsignals entstehen, wobei das Endgerät des weiteren umfasst: einen adaptiven Algorithmusblock (506), welcher die besagte Vorrichtung zum Gewichten der entspreizten Komponenten des Pilotsignals und die besagte Vorrichtung zum Kombinieren der gewichteten entspreizten Komponenten zu einem kombinierten Signal und zum Vergleichen des kombinierten Signals mit einem Idealwert des Pilotsignals unter Erzeugung eines Fehlersignals umfasst; wobei die Vorrichtung zum Filtern einen adaptiven Filter (510) zur Gewichtung von Komponenten des empfangenen Datensignals mit den bestimmten Gewichten des Pilotsignals umfasst; und der Empfänger des weiteren eine Entspreizvorrichtung (516) zum Filtern des gewichteten empfangenen Datensignals unter Verwendung des Chipcodes des Datensignals zur Gewinnung von Daten aus dem empfangenen Datensignal umfasst.
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