DE69837044T2

DE69837044T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung von orthogonalen Strahlenbündeln, Sektoren und Picozellen

Info

Publication number: DE69837044T2
Application number: DE69837044T
Authority: DE
Inventors: A. Stein San Diego LUNDBY; P. Joseph Del Mar ODENWALDER; G. Edward San Diego TIEDEMANN
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2018-09-09
Also published as: AR053444A2; MXPA00002390A; CN1273720A; CN100454791C; DE69837044D1; EP1746740A3; AU753223B2; PL195114B1; US7031282B2; WO1999013605A1; NO20001153D0; KR100821886B1; CN101232302A; FI20000274A; KR20010023784A; CZ300383B6; ES2279581T3; IL134858A; DK1013020T3; EP1746740A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorsehen von orthogonalen Spot-Beams bzw. Punkt-Strahlen, Sektoren und Pico-Zellen.
II. Beschreibung der verwandten Technik
Die Verwendung von Codemultiplex-Vielfachzugriffsmodulationstechniken (CDMA-Modulationstechniken, CDMA = code division multiple access) ist eine von mehreren Techniken zur Ermöglichung von Kommunikationen, bei denen eine große Anzahl von Systemnutzern vorhanden ist. Obwohl andere Techniken wie Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (TDMA = time division multiple access), Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (FDMA = frequency division multiple access) und AM-Modulationsschemata wie Amptlitude Companded Single Sideband (ACSSB) bekannt sind, hat CDMA signifikante Vorteile gegenüber diesen anderen Techniken. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Vielfachzugriffskommunikationssystem ist offenbart im U.S.-Patent Nr. 4,901,307, betitelt "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", das dem Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung zueigen ist. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Mehrfachfachzugriffskommunikationssystem ist weiter offenbart im US-Patent Nr. 5,103,459, betitelt "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", das dem Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung zueigen ist und durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Das CDMA-System kann so gestaltet sein, dass es mit dem "TIA/EIA/IS-95 Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" konform ist, der im Folgenden als IS-95-Standard bezeichnet wird.
Das CDMA-System ist ein Spreizspektrumkommunikationssystem. Die Vorteile von Spreizspektrumkommunikation sind in der Technik wohl bekannt und können in den oben genannten Verweisen nachvollzogen werden. CDMA bietet, durch seine inhärente Eigenschaft ein Breitbandsignal zu sein, eine Form der Frequenzdiversität durch Spreizen der Signalenergie über eine weite Bandbreite. Daher betrifft frequenzselektives Fading nur einen kleinen Teil der CDMA-Signalbandbreite. Raum- oder Pfad-Diversity bzw. -Diversität wird durch Vorsehen von Mehrfachsignalpfaden durch simultane Verbindungen zu einem mobilen Benutzer oder eine entfernte Station durch zwei oder mehr Basisstationen erreicht. Des Weiteren kann Pfad-Diversity durch Ausnutzen der Mehrfachpfadumgebung durch Spreizspektrumverarbeitung erreicht werden, und zwar durch Gestatten, dass Signale, die mit unterschiedlichen Ausbreitungsverzögerungen eintreffen, separat empfangen und verarbeitet werden. Beispiele von Pfad-Diversity sind dargestellt im US-Patent Nr. 5,101,501, betitelt "METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A SOFT HANDOFF IN COMMUNICATIONS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" und im US-Patent Nr. 5,109,390, betitelt "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", die beide dem Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung zueigen sind.
In einem CDMA-System bezeichnet die Vorwärtsverbindung eine Sendung bzw. Übertragung von einer Basisstation zu einer entfernten Station. In einem beispielhaften CDMA-Kommunikationssystem, das mit dem IS-95-Standard konform ist, treten Vorwärtsverbindungsdaten und Sprachsendungen über orthogonale Codekanäle auf. Gemäß dem IS-95-Standard wird jeder orthogonale Codekanal mit einer einzigartigen bzw. einmaligen Walsh-Sequenz, die eine Dauer von 64 Chips besitzt, abgedeckt. Die Orthogonalität minimiert die Interferenz zwischen den Codekanälen und verbessert die Performance.
CDMA-Systeme bieten eine höhere Systemkapazität, gemessen an der Anzahl der unterstützbaren Nutzer, durch mehrere Gestaltungsmerkmale. Erstens kann die Sendefrequenz von angrenzenden Zellen wiederverwendet werden. Zweitens kann eine erhöhte Kapazität erreicht werden durch Verwen den mehrerer Richtungsantennen für das Senden zu einigen Bereichen oder einigen entfernten Stationen. In dem CDMA-System kann der Abdeckungsbereich (oder die Zelle) in mehrere (beispielsweise drei) Sektoren aufgeteilt werden unter Verwendung von Richtungsantennen. Das Verfahren und die Vorrichtung zum Vorsehen von Sektoren in einem CDMA-Kommunikationssystem ist beschrieben im US-Patent Nr. 5,621,752, betitelt "ADAPTIVE SECTORIZATION IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM", das dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zueigen ist. Jeder Sektor oder jede Zelle kann weiter in mehrere Richtungs-Spot-Beams bzw. Richtungs-Punkt-Strahlen aufgeteilt werden. Alternativ können Spot-Beams ausgewählten entfernten Stationen oder einem Satz von entfernten Stationen innerhalb eines Sektors oder einer Zelle zugewiesen werden. Eine Pico-Zelle ist ein lokalisierter Abdeckungsbereich innerhalb eines Sektors oder einer Zelle. Die Pico-Zelle kann in einen Sektor oder eine Zelle eingebettet sein, um die Kapazität zu verbessern und um zusätzliche Dienste vorzusehen.
In dem beispielhaften CDMA-System verwenden die Vorwärtsverbindungssendungen in unterschiedlichen Sektoren typischerweise unterschiedliche kurze PN-Spreizsequenzen (oder unterschiedliche Offsets bzw. Versätze eines gemeinsamen Satzes von kurzen PN-Spreizsequenzen). Daher werden, wenn sich eine entfernte Station in überlappenden Sektorabdeckungsbereichen befindet und das Signal von einem Sektor demoduliert, die Signale von den anderen Sektoren gespreizt und treten als Breitbandinterferenz auf. Die Signale von den anderen Sektoren oder Zellen sind jedoch nicht orthogonal zueinander. Die nicht-orthogonale Interferenz von angrenzenden Sektoren und Zellen kann die Performance des Kommunikationssystems herabsetzen.
In einem IS-95-CDMA-Kommunikationssystem wird ein Pilotkanal auf der Vorwärtsverbindung gesendet, um die entfernte Station darin zu unterstützen, eine kohärente Demodulation des empfangenen Signals auszuführen. Eine kohärente Demodulation resultiert in einer verbesserten Performance. Für je den der Beams wird ein Pilotkanal verwendet. Gemäß dem IS-95-Standard wird der Pilotkanal mit einer Walsh-Null-Sequenz abgedeckt.
Eine Anzahl von Herausforderungen stellt sich bei dem Versuch, die Kapazität des CDMA-Systems zu erhöhen. Erstens sind die Walsh-Sequenzen, die für das Abdecken des Codekanals verfügbar sind, durch den IS-95-Standard definiert und auf 64 begrenzt. Zweites ist ein Verfahren erwünscht, um zu gestatten, dass die entfernten Stationen die unterschiedlichen Beams, Sektoren und Pico-Zellen in den CDMA-Systemen mit minimaler Signalverarbeitung unterscheiden können. Und drittens ist das Aufrechterhalten der Konformität mit dem IS-95-Standard eine erwünschte Bedingung. Die vorliegende Erfindung geht diese Herausforderungen an.
Es wird auch hingewiesen auf das Dokument US-A-5,577,025, das eine Technik zur Verwendung von Energie offenbart, die von einer Teilnehmereinheit über mehrere orthogonale Kanäle innerhalb eines Spreizspektrumkommunikationssystems empfangen wird, um Signal-Timing bzw. Signal-Zeitsteuerung zu erreichen durch Steuern der Signalamplitudenintegrationsintervalle, die verwendet werden bei der Detektion eines solchen Timings. Die empfangenen Signale werden entspreizt und die entsprechenden Amplituden werden über Perioden integriert, die durch Faktoren von 2 in die Länge der Walsh-Funktionen teilbar sind, die verwendet werden, um orthogonale Signalkanäle zu generieren. Nicht kohärente Kombinationen der Ergebnisse dieser Integration werden anschließend über Perioden gebildet, die an den Walsh-Funktionsgrenzen beginnen und enden, und werden verwendet um zu bestimmen, wann ein korrekter Zeit-Offset für das Entspreizen von Signalen ausgewählt worden ist. Zusätzliche Vorteile werden erzielt durch Zuweisen von Signalen, die durchweg einen höheren Energiegehalt vorsehen, wie beispielsweise Paging, Synchronisation und die am häufigsten zugewiesenen Verkehrskanäle zu spezifischen orthogonalen Kanälen innerhalb des Kommunikationssystems. Walsh-Funktionen der Länge 128 werden als Kanalisierungscodes verwendet und ein Pilotsignal wird dem Kanal 0 zugewiesen. Dies hat zur Folge, dass Verkehrskanäle oder Paging- und Synchronisationsfunkti onen dem Kanal 64 zugewiesen werden, wenn die Integrationsperioden 64 Chips lang sind, und den Kanälen 32, 64 oder 96, wenn die Perioden 32 Chips lang sind.
Weiter wird hingewiesen auf US-A-5,103,459, das ein System und ein Verfahren zur Kommunikation von Informationssignalen unter Verwendung von Spreizspektrumkommunikationstechniken offenbart. Es werden PN-Sequenzen konstruiert, die Orthogonalität zwischen den Nutzern vorsehen, so dass die gegenseitige Interferenz reduziert wird, was eine höhere Kapazität und eine bessere Verbindungsperformance gestattet. Mit orthogonalen PN-Codes ist die Kreuzkorrelation über ein vorbestimmtes Zeitintervall Null, was in keiner Interferenz zwischen den orthogonalen Codes resultiert, wobei nur vorausgesetzt ist, dass die Codezeitrahmen zeitlich miteinander ausgerichtet sind. Die Signale werden zwischen einem Zellstandort und Mobileinheiten kommuniziert unter Verwendung von Direktsequenzspreizspektrumkommunikationssignalen. In der Zelle-zu-Mobilstationsverbindung sind Pilot-, Sync-, Paging- und Sprachkanäle definiert. Der Pilotkanal enthält keine Datenmodulation und ist als ein unmoduliertes Spreizspektrumsignal charakterisiert, dass alle Benutzer eines bestimmten Zellstandorts oder Sektors nutzen für Akquisitions- oder Nachverfolgungszwecke. Jede Zelle, oder falls sie in Sektoren geteilt ist, jeder Sektor, besitzt ein einzigartiges Pilotsignal. Es wurde jedoch festgestellt, dass, anstatt unterschiedliche PN-Generatoren für die Pilotsignale zu verwenden, das Verwenden von Verschiebungen in der gleichen Grundsequenz ein effizienterer Weg ist, um unterschiedliche Pilotsignale zu erzeugen. Wenn eine Mobileinheit diese Technik verwendet, durchsucht sie sequentiell die gesamte Sequenz und stellt sich auf den Offset bzw. Versatz oder die Verschiebung ein, die die stärkste Korrelation erzeugt. Bei Verwendung dieser Verschiebung der Grundsequenz muss die Verschiebung derart ausfallen, dass die Piloten bzw. Pilotsignale in den angrenzenden Zellen oder Sektoren nicht interferieren oder sich auslöschen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Vorsehen eines Zusatzpilotsignals bzw. Zusatzpilots nach Anspruch 1, ein Verfahren für das Empfangen eines Zusatzpilots nach Anspruch 16, eine Vorrichtung für das Empfangen eines Zusatzpilots gemäß Anspruch 23 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein neues und verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum Vorsehen orthogonaler Spot-Beams, Sektoren und Pico-Zellen. Die Sendungen bzw. Übertragungen können orthogonal gemacht werden durch Verwendung orthogonaler Zusatzpilote und unterschiedlicher Walsh-Verkehrskanäle in angrenzenden Bereichen. Gemäß dem IS-95-Standard wird das Pilotsignal mit der 64-Chip-Nur-Nullen-Walsh-Sequenz abgedeckt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die 64-Chip-Nur-Nullen-Walsh-Sequenz mit P bezeichnet und die 64-Chip-Nur-Einsen-Sequenz wird mit M bezeichnet. In der vorliegenden Erfindung können zusätzliche Pilotsignale vorgesehen werden durch Verketten der 64-Chip-Nur-Nullen-P- und der -Nur-Nullen-M-Sequenz. Für zwei Pilotsignale können Pilot-Walsh-Sequenzen von PP und PM verwendet werden. Für vier Pilotsignale können Pilot-Walsh-Sequenzen von PPPP, PMPM, PPMM, PMMP verwendet werden. Die vorliegende Erfindung kann erweitert werden, so dass K Pilot-Walsh-Sequenzen generiert werden können durch Substituieren jedes Bits in einer K-Bit-Walsh-Sequenz mit der 64-Chip-Nur-Nullen-P- und -Nur-Einsen-M-Sequenz abhängig vom Wert dieses Bits. Bei Verwendung dieses Verfahrens können K Pilot-Walsh-Sequenzen aus den Grund-Nur-Nullen-P- und -Nur-Einsen-M-Sequenzen generiert werden, wobei K eine Zahl ist, die eine Potenz von Zwei ist.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, orthogonale Spot-Beams, Sektoren und Pico-Zellen vorzusehen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Verkehrskanäle in einem Sendebereich mit Walsh-Sequenzen abgedeckt, die orthogonal zu denen des angrenzenden Bereichs sind. Zusätzlich wird der Pilot für jeden Sendebereich mit einer Pilot-Walsh-Sequenz abge deckt, die von der Walsh-Null-Sequenz abgeleitet ist. Orthogonale Verkehrskanäle und Piloten minimieren die Interferenz und erhöhen die Kapazität.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung zusätzliche orthogonale Pilotkanäle vorzusehen, ohne die Anzahl der orthogonalen Walsh-Kanäle zu reduzieren, die für Verkehrs- und Steuerkanäle verfügbar ist. Gemäß dem IS-95-Standard sind 64 Walsh-Sequenzen verfügbar für das Abdecken von 64 Codekanälen. Die Walsh-Null-Sequenz ist für den Pilotkanal reserviert und die übrigen 63 Walsh-Sequenzen können für andere Code-Kanäle, wie beispielsweise Verkehrskanäle und Steuerkanäle verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung werden die zusätzlichen Pilotsignale generiert unter Verwendung von verketteten Kombinationen der Nur-Nullen- und Nur-Einsen-Sequenzen. Alle Pilotsignale sind orthogonal zueinander und zu den übrigen Walsh-Sequenzen. Die übrigen 63 Walsh-Sequenzen sind für die Systemnutzung immer noch verfügbar.
Es ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, einen effizienten Mechanismus vorzusehen, die Pilotsignale unterschiedlicher Beams, Sektoren und Pico-Zellen in den CDMA-Systemen zu durchsuchen und zu unterscheiden. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Pilotsignale gespreizt unter Verwendung der gleichen kurzen Spreizsequenz. Die entfernte Station ist in der Lage, alle Pilotsignale unter Verwendung der gleichen kurzen Entspreizsequenz zu entspreizen. Für jedes 64-Chip-Intervall, die Länge der Grund-Walsh-Sequenz, wird das Entspreizsignal mit der Walsh-Null-Sequenz abgedeckt, um I- und Q-Pilotwerte vorzusehen. Für jede Pilotsignalhypothese werden die I- und Q-Pilotwerte, die von den aktuellen und den vorherigen 64-Chip-Intervallen erhalten wurden, gemäß der Hypothese kombiniert und das abgedeckte Pilot wird mit den vorbestimmten Schwellen verglichen. Da alle Pilotsignalhypothesen aus dem gemeinsamen Satz der I- und Q-Pilotwerte berechnet werden können, kann die Signalverarbeitung, um die Pilotsignale von den unterschiedlichen Beams, Sektoren und Pico-Zellen zu empfangen und zu unterscheiden, leicht ausgeführt werden.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung einen effizienten Mechanismus vorzusehen, um Beams, Sektoren und Pico-Zellen von dem Aktiv- und/oder Kandidatensatz der entfernten Station hinzuzufügen oder fallen zu lassen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel unterhält jede entfernte Station einen Aktivsatz, der eine Liste von Beams, Sektoren und Pico-Zellen aufweist, mit denen sich die entfernte Station in aktiver Kommunikation befindet. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel unterhält jede entfernte Station auch eine Kandidatensatz, der die Liste von Beams, Sektoren und Pico-Zellen aufweist, von denen die Energie der empfangenen Pilotsignale eine vorbestimmte Schwelle überschreitet. Die Energie der empfangenen Pilotsignale kann von dem abgedeckten Pilot berechnet werden. Wenn die Energie über einer Hinzufügungsschwelle liegt, können der Spot-Beam, Sektor oder die Pico-Zelle entsprechend diesem Pilotsignal zu dem Aktiv/Kandidatensatz der entfernten Station hinzugefügt werden. Alternativ kann, wenn die Energie unter einer Fallenlassen-Schwelle liegen, der Spot-Beam, Sektor oder die Pico-Zelle entsprechend diesem Pilotsignal aus dem Aktiv/Kandidatensatz entfernt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der unten dargelegten detaillierten Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den Zeichnungen gesehen wird, in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend Entsprechendes bezeichnen, und in denen:
1A ein Diagramm einer beispielhaften CDMA-Zelle ist, die einen breiteren Beam und eine Vielzahl von Spot-Beams aufweist;
1B ein Diagramm einer beispielhaften CDMA-Zelle ist, die drei Sektoren und eine Pico-Zelle aufweist;
2 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Vorwärtsverbindungssendungs- und -empfangssubsystems der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Kanalelements innerhalb der Basisstation ist; und
4 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Demodulators innerhalb der entfernten Station ist.
5 ist ein Blockdiagramm von EB/Nt bezüglich der Distanz zur Pico-Zelle.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorsehen von orthogonalen Spot-Beams, Sektoren und Pico-Zellen. Gemäß dem IS-95-Standard weist die Vorwärtsverbindung 64 orthogonale Codekanäle auf, die generiert werden durch Abdecken jedes Codekanals mit einer der 64 einzigartigen Walsh-Sequenzen. Gemäß dem IS-95-Standard ist die Walsh-Null-Sequenz für das Pilotsignal reserviert. Um die Kapazität zu erhöhen, kann die Vorwärtsverbindungssendung mehrere Sendungen aufweisen. Jede Sendung kann an einen bestimmten Bereich gerichtet sein durch Verwendung von Richtungsantennen. Beispielsweise kann eine Sendung an einen gesamten Bereich, der eine Basisstation umgibt gerichtet sein (z.B. eine omnidirektionale Sendung), einen Sektor einer Zelle, einen lokalisierten Bereich innerhalb eines Sektors oder eine Zelle unter Verwendung von Spot-Beams oder Pico-Zellen. Spot-Beams liefern Antennenverstärkung, minimieren die Interferenz und erhöhen die Kapazität. In dieser Beschreibung weist eine spezifizierte Sendung (particularized Transmission) eine Sendung, die eine Zelle, eine Sektor oder eine Pico-Zelle abdeckt und eine Richtungssendung unter Verwendung eines breiteren Beams, eines Spot-Beams oder anderer Richtungs-Beams auf.
Für kohärente Demodulation wird die Phase eines Pilotsignals verwendet, um das empfangene Signal zu demodulieren. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird ein Pilotsignal mit jeder spezifizierten Sendung gesendet. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden, um die Interferenz mit dem angrenzenden Bereich zu minimieren, die Sendungen durch orthogonale Kanäle vorgesehen. Die Anzahl der Walsh-Sequenzen jedoch, die für das Abdecken der Codekanäle verfügbar sind, ist für ein IS-95-System fix bzw. festgelegt. Ein Verfahren und eine Vorrichtung werden benötigt, um zusätzliche orthogonale Pilotkanäle vorzusehen, wie von Beams, orthogonalen Sektoren und Pico-Zellen benötigt, ohne die Verwendung zuvor existierender Walsh-Sequenzen, da dies die Anzahl der verfügbaren Walsh-Sequenzen reduzieren würde, die verwendet werden kann, um Verkehrs- und Steuerkanäle abzudecken. Zusätzlich ist das Beibehalten der Kompatibilität mit dem IS-95-Standard eine weitere wichtige Überlegung.
Gemäß dem IS-95-Standard ist jede Walsh-Sequenz von 64 Chips Dauer. Des Weiteren ist die Walsh-Sequenz, die für den Pilotkanal reserviert ist die Nur-Nullen-Sequenz. In der vorliegenden Erfindung werden die zusätzlichen orthogonalen Pilotkanäle vorgesehen durch Verketten der Nur-Einsen- und Nur-Nullen-Sequenzen. Die Nur-Einsen- und Nur-Nullen-Sequenzen sind orthogonal zu allen anderen Walsh-Sequenzen. Die zusätzlichen längeren Pilot-Walsh-Sequenzen, die durch die vorliegende Erfindung vorgesehen werden, sind orthogonal zueinander und zu den anderen 64-Chip-Nicht-Pilot-Walsh-Sequenzen.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die 64-Chip-Nur-Nullen-Walsh-Sequenz als P bezeichnet und die 64-Chip-Nur-Einsen-Sequenz wird als M bezeichnet. In der vorliegenden Erfindung können zusätzliche orthogonale Pilot-Walsh-Sequenzen vorgesehen werden durch Verketten von Sequenzen von P und M. Beispielsweise können zwei Pilotkanäle vorgesehen werden durch Verwendung von 128-Chip-Pilot-Walsh-Sequenzen, die erhalten werden mit einem 2-Bit-Typ der Walsh-Code-Abbildung von P und M. Somit können Pilot-Walsh-Sequenz von PP und PM verwendet werden. Die PN-Pilot-Walsh-Sequenz weist eine 64-Bit-Nur-Nullen-Sequenz auf, der unmittelbar eine 64-Bit-Nur-Einsen-Sequenz folgt. Auf ähnliche Weise können vier Pilotkanäle vorgesehen werden durch Verwenden von 256-Chip-Pilot-Walsh-Sequenzen, die erhalten werden mit einem 4-Bit-Typ der Walsh-Code-Abbildung von P und M. Somit können die Pilot-Walsh-Sequenzen von PPPP, PMPM, PPMM und PMMP verwendet werden. Die PMPM-Pilot-Walsh- Sequenz weist eine 64-Bit-Nur-Nullen-Sequenz auf, der unmittelbar eine 64-Bit-Nur-Einsen-Sequenz folgt, der unmittelbar eine 64-Bit-Nur-Nullen-Sequenz folgt und der unmittelbar eine 64-Bit-Nur-Einsen-Sequenz folgt. Das Konzept kann weiter ausgedehnt werden, um K Pilotkanäle vorzusehen, die entsprechend längere (z.B. 64·K) Pilot-Walsh-Sequenzen verwenden. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die Nur-Nullen-Sequenzen (z.B. PP und PPPP) für den "Original"-Pilotkanal reserviert (z.B. für den breiteren Beam oder die omnidirektionale Sendung), um die Erfüllung des IS-95-Standards beizubehalten.
Es werden durch die gemäß der vorliegenden Erfindung generierten Pilotkanäle viele Vorteile vorgesehen. Erstens wird die Anzahl der Walsh-Sequenzen, die für andere Code-Kanäle verfügbar ist, nicht betroffen (oder reduziert) durch die zusätzlichen Pilotkanäle. Zweitens wird in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der gleiche kurze PN-Versatz für alle Pilotkanäle verwendet, so dass das Suchen nach Pilotsignalen der Spot-Beams, Sektoren oder Pico-Zellen vereinfacht wird. Drittens wird das Hinzufügen oder Entfernen von Beams, Sektoren oder Pico-Zellen zu oder von dem Aktiv- und/oder Kandidatensatz einer entfernten Station vereinfacht. Und schließlich ist die Interferenz des Pilotkanals zu angrenzenden Bereichen minimal, da die Pilotkanäle orthogonal sind. Die Interferenz der Verkehrskanäle ist auch minimal, wenn die Verkehrskanäle in angrenzenden Bereichen unterschiedliche Walsh-Kanäle verwenden. Diese Vorteile werden unten beschrieben.
Bezug nehmend auf die Figuren, ist 1A ein Diagramm einer beispielhaften CDMA-Zelle. Die Vorwärtsverbindungssendung von einer Basisstation 4 zu einer entfernten Station 6 kann einen breiteren Beam (oder omnidirektionalen Beam) 12 und Spot-Beams 14a und 14b aufweisen. Wie in 1A gezeigt ist, können die Spot-Beams 14 auf unterschiedliche geographische Abdeckungsbereiche gerichtet sein und können unterschiedliche Größen besitzen. Spot-Beams 14 können verwendet werden, um die Kapazität zu erhöhen und die Performance zu verbessern. Die Basisstation 4 kann zu null oder mehr entfernten Stationen 6 innerhalb eines jeden Beams senden. In 1A bei spielsweise sendet die Basisstation 4 zur entfernten Station 6a unter Verwendung des breiteren Beams 12, zu den entfernten Stationen 6b und 6c unter Verwendung des Spot-Beams 14a und zur entfernten Station 6d unter Verwendung des Spot-Beams 14b.
1B ist ein Diagramm einer weiteren beispielhaften CDMA-Zelle. Die CDMA-Zelle kann in Sektoren 16 partitioniert sein, und zwar auf eine Weise, die in dem zuvor genannten US-Patent 5,621,752 beschrieben ist. Eine Pico-Zelle 18 ist eine lokalisierte Sendung, die innerhalb des Sektors 16a eingebettet ist. Wie in 1B gezeigt, kann die Basisstation 4 zu null oder mehr entfernten Stationen 6 innerhalb eines jeden Sektors 16 oder einer jeden Pico-Zelle 18 senden. In 1B beispielsweise sendet Basisstation 4 zur entfernten Station 6e im Sektor 16a, zu den entfernten Stationen 6f und 6g im Sektor 16b, zur entfernten Station 6h im Sektor 16c, zur entfernten Station 6i in Sektor 16a und Pico-Zelle 18.
Ein Blockdiagramm einer beispielhaften Vorwärtsverbindungsübertragung und Empfangshardware ist in 2 gezeigt. Innerhalb der Basisstation 4, enthält eine Datenquelle 110 die Daten, die zur entfernten Station 6 zu senden sind. Die Daten werden an ein Kanalelement 112 geliefert, welches die Daten partitioniert, die Daten CRC-codiert, und Code-Tail-Bits bzw. Codeterminierungsbits einfügt, wie es für das System erforderlich ist. Das Kanalelement 112 faltungscodiert dann die Daten, CRC-Parity-Bits und Code-Tail-Bits, verschachtelt bzw. interleaved die codierten Daten, verwürfelt bzw. scrambled die verschachtelten Daten mit der Benutzer-Lang-PN-Sequenz und deckt die verwürfelten Daten mit einer Walsh-Sequenz ab. Die Verkehrskanal- und Pilotkanaldaten, die jeder spezifizierten Sendung (z.B. jedem Spot-Beam, Sektor oder jeder Pico-Zelle) entsprechen, werden kombiniert und an einen Modulator und Sender (MOD AND TMTR) 114 geliefert (der Einfachheit halber ist nur einer in 2 gezeigt). Jeder Modulator und Sender 114 spreizt die abgedeckten Daten mit den kurzen PN_I- und PN_Q-Sequenzen. Die gespreizten Daten werden dann mit den In-Phase- und Quadratur-Sinuswellen moduliert, und das modulierte Signal wird gefiltert, hochkonvertiert und verstärkt. Das Vorwärtsverbin dungssignal wird auf der Vorwärtsverbindung 120 durch Antenne 116 gesendet.
Bei der entfernten Station 6 wird das Vorwärtsverbindungssignal durch eine Antenne 132 empfangen und an einen Empfänger (RCVR) 134 geliefert. Der Empfänger 134 filtert, verstärkt, konvertiert herunter, quadraturdemoduliert und quantisiert das Signal. Die digitalisierten Daten werden an einen Demodulator (DEMOD) 136 geliefert, der die Daten mit den kurzen PN_I- und PN_Q-Sequenzen entspreizt, die entspreizten Daten mit der Walsh-Sequenz freilegt und die freigelegten Daten mit dem wieder erlangten Pilotsignal derotiert. Die decoterten Daten von verschiedenen Korrelatoren innerhalb des Demodulators 136 werden kombiniert und entwürfelt mit der Benutzer-Lang-PN-Sequenz. Die entwürfelten (oder demodulierten) Daten werden an einen Decodierer 138 geliefert, der das Inverse des Codierens, das innerhalb des Kanalelements 112 ausgeführt wurde, ausführt. Die decodierten Daten werden an die Datensenke 140 geliefert.
Ein Blockdiagramm eines beispielhaften Kanalelements 112 ist in 3 gezeigt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel weist das Kanalelement 112 mindestens einen Verkehrskanal (oder Codekanal) 212 und mindestens einen Pilotkanal 232 auf. Innerhalb jedes Verkehrskanals 212 empfängt ein CRC-Codierer 214 die Verkehrsdaten, führt eine CRC-Codierung aus und kann einen Satz von Code-Tail-Bits gemäß dem IS-95-Standard einfügen. Die CRC-codierten Daten werden an einen Faltungscodierer 216 geliefert, der die Daten mit einem Faltungscode codiert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Faltungscode spezifiziert durch den IS-95-Standard. Die codierten Daten werden an einen Verschachteler 218 geliefert, der die Codesymbole innerhalb der codierten Daten neu ordnet. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Verschachteler 218 ein Blockverschachteler, der die Codesymbole in Blöcken von 20 ms der codierten Daten neu anordnet. Die verschachtelten Daten werden an einen Multiplizierer 220 geliefert, der die Daten mit der Benutzer-Lang-PN-Sequenz verwürfelt. Die verwürfelten Daten werden an den Multiplizierer 222 geliefert, der die Daten mit der Walsh-Sequenz, die diesem Verkehrskanal 212 zugewiesen ist, abdeckt. Die abgedeckten Daten werden an ein Verstärkungselement 224 geliefert, welches die Daten skaliert, so dass das benötigte Energie-pro-Bit-zu-Rausch-E_b/I₀-Verhältnis bei der entfernten Station 6 beibehalten wird, während die Sendeleistung minimiert wird. Die skalierten Daten werden zum Switch bzw. Schaltelement 230 geliefert, welcher die Daten vom Verkehrskanal 212 an den richtigen Summierer 240 richtet. Summierer 240 summieren die Signale von allen Verkehrskanälen 212 und Pilotkanal 232, die für eine spezifizierte Sendung vorgesehen sind. Das sich ergebende Signal von jedem Summierer 240 wird an den Modulator und Sender 114 geliefert, der in der oben beschriebenen Weise arbeitet.
Das Kanalelement 112 weist mindestens einen Pilotkanal 232 auf. Die Anzahl der Pilotkanäle, die benötigt wird, hängt von den Systemanforderungen ab. Für jeden Pilotkanal 232 werden die Pilotdaten zum Multiplizierer 234 geliefert, der die Daten mit einer Pilot-Walsh-Sequenz abdeckt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die Pilotdaten für alle Pilotkanäle 232 identisch und weisen die Nur-Einsen-Sequenz auf. Die abgedeckten Pilotdaten werden an ein Verstärkungselement 236 geliefert, welches die Pilotdaten mit einem Skalierungsfaktor skaliert, um den benötigten Pilotsignalpegel beizubehalten. Die skalierten Pilotdaten werden an den Switch 230 geliefert, die die Daten vom Pilotkanal 232 an den richtigen Summierer 240 richtet.
Die Hardware, wie sie oben beschrieben ist, ist eines von vielen Ausführungsbeispielen, welche mehrfache spezifizierte Sendungen von Basisstation 4 unterstützen. Andere Hardwarearchitekturen können auch entworfen werden, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Diese verschiedenen Architekturen liegen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Walsh-Sequenz, die an jeden Verkehrskanal 212 geliefert wird, eine 64-Bit-Walsh-Sequenz, wie definiert durch den IS-95-Standard.ln dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die Walsh-Null-Sequenz für die Pilotkanäle reserviert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Pilot-Walsh-Sequenz, die an jeden Pilotkanal 232 geliefert wird durch Verkettung der 64-Bit-Nur-Nullen- und -Nur-Einsen-Sequenzen generiert. Die Anzahl der Pilotkanäle, die benötigt wird bestimmt die minimale Länge der Pilot-Walsh-Sequenzen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist, für zwei Pilotkanäle, die Länge der Pilot-Walsh-Sequenz 128 Bits und für vier Pilotkanäle ist die Länge der Pilot-Walsh-Sequenz 256 Bits. Die Länge der Pilot-Walsh-Sequenz kann als 64·K verallgemeinert werden, wobei K die Anzahl der Pilotkanäle ist, die von der Basisstation 4 benötigt wird und eine Potenz von Zwei ist. Für vier Pilotkanäle können die Pilot-Walsh-Sequenzen PPPP, PMPM, PPMM, und PMMP sein, wobei P und M oben definiert sind.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird ein Pilotsignal mit jeder spezifizierten Sendung gesendet. Bezug nehmend auf 1A, benötigten die Spot-Beams 14a und 14b die Sendung von zwei zusätzlichen Pilotsignalen. Zusätzliche Sendeleistung wird für die zusätzlichen Pilotsignale benötigt. Durch die höhere Antennenverstärkung jedoch, die mit der Ausrichtung der Spot-Beams 14 verbunden ist, wird die benötigte Sendeleistung für das Pilotsignal und Vorwärtsverbindungssignal für jeden Spot-Beam 14 durch die Antennenverstärkung reduziert. Somit kann eine höhere Kapazität erreicht werden, sogar bei Vorliegen zusätzlicher Sendungen der Pilotsignale. Tatsächlich kann in der vorliegenden Erfindung die Sendeleistung der Vorwärtsverbindungskanäle und des Pilotkanals angepasst werden (möglicherweise dynamisch) gemäß der Ausrichtung der spezifizierten Sendung (z.B. der Antennenverstärkung des Spot-Beams).
Ein Blockdiagramm eines beispielhaften Demodulators innerhalb der entfernten Station ist in 4 gezeigt. Das Vorwärtsverbindungssignal wird durch die Antenne 132 empfangen und an den Empfänger 134 geliefert, der das Signal in der oben beschriebenen Weise verarbeitet. Die digitalisierten I- und Q-Daten werden an den Demodulator 136 geliefert. Innerhalb des Demodulators 136 werden die Daten an mindestens einen Korrelator 310 geliefert. Jeder Korrelator 310 verarbeitet eine unterschiedliche Mehrfachpfadkomponente des empfangenen Signals. Innerhalb des Korrelators 310 werden die Daten an einen Kompexkonjugatmultiplizierer 320 geliefert, der die I- und Q-Daten mit den kurzen PN_I- und PN_Q-Sequenzen multipliziert, um die entspreizten I- und Q-Daten zu erhalten. Die Komplexkonjugatmultiplikation entfernt die Spreizung, die vom Komplexmultiplizierer innerhalb des Modulators und Senders 114 ausgeführt worden ist.
Die entspreizten I- und Q-Daten werden an Multiplizierer 322a und 322b bzw. Pilotkorrelatoren 326a und 326b geliefert. Die Multiplizierer 322a und 322b multiplizieren die I- und Q-Daten mit der Walsh-Sequenz (Wx), die diesem Korrelator 310 zugewiesen ist. Die I- und Q-Daten von den Multiplizierern 322a und 322b werden an Akkumulatorelemente (ACC) 324a bzw. 324b geliefert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel akkumulieren die Akkumulatorelemente 324 die Daten über das 64-Chip-Intervall, die Länge der Walsh-Sequenz. Die freigelegten I- und Q-Daten von den Akkumulatorelementen 324 werden an die Skalarproduktschaltung 328 geliefert. Die Pilotkorrelatoren 326a und 326b legen die I- und Q-Daten mit der Pilot-Walsh-Sequenz (PWy) frei, die diesem Korrelator 310 zugewiesen ist, und filtern das freigelegte Pilotsignal. Der Betrieb der Pilotkorrelatoren 326 wird unten beschrieben. Das gefilterte Pilot wird an die Skalarproduktschaltung 328 geliefert. Die Skalarproduktschaltung 328 berechnet das Skalarprodukt der zwei Vektoren (des Pilots und der Daten) in einer in der Technik bekannten Weise. Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Skalarproduktschaltung 328 ist detailliert im U.S.-Patent Nr. 5,506,865, betitelt "PILOT CARRIER DOT PRODUCT CIRCUIT", beschrieben, das dem Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung zueigen ist. Die Skalarproduktschaltung 328 projiziert den Vektor, der den freigelegten Daten entspricht, auf den Vektor, der dem gefilterten Pilot entspricht, multipliziert die Amplitude der Vektoren und liefert eine mit Vorzeichen versehene Skalarausgabe an einen Kombinierer 330. Der Kombinierer 330 kombiniert die Ausgaben von den Korrelatoren 310, denen zugewiesen wurde, das empfangene Signal zu demodulieren, und leitet die kombinierten Daten an einen Lang-PN-Entspreizer 332. Der Lang-PN-Entspreizer 332 entspreizt die Daten mit der langen PN-Sequenz und liefert die demodulierten Daten an den Decodierer 138.
Der Betrieb des Pilotkorrelators 326 wird wie folgt beschrieben. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Pilotsignale von den spezifizierten Sendungen mit der gleichen kurzen PN-Sequenz gespreizt, aber mit unterschiedlichen Pilot-Walsh-Sequenzen abgedeckt. Für jedes Sequenzintervall, das eine Dauer von 64 Chips besitzt für die beispielhafte IS-95-Walsh-Sequenz, werden die Pilotsignale von den In-Phase- und Quadratur-Kanälen akkumuliert und gespeichert als die I- bzw. Q-Pilotwerte. Die I- und Q-Pilotwerte für das aktuelle Sequenzintervall werden kombiniert mit den I- und Q-Pilotwerten für vorherige Sequenzintervalle gemäß der Pilothypothese, nach der gesucht wird. Als ein Beispiel sei angenommen, dass I₀ und Q₀ die Pilotwerte sind, die für das aktuelle Sequenzintervall akkumuliert werden, und I₁ und Q₁, I₂ und Q₂, I₃ und Q₃ die Pilotwerte sind, die für die unmittelbar vorhergehenden drei Sequenzintervalle akkumuliert wurden. Dann weist das freigelegte Pilot für die PPPP-Pilothypothese I_d,PPPP = I₀ + I₁ + I₂ + I₃ und Q_d,PPPP = Q₀ + Q₁ + Q₂ + Q₃ auf. Auf ähnliche Weise weist das freigelegte Pilot für die PMPM-Pilothypothese I_d,PMPM = I₀ – I₁ + I₂ – I₃ Und Q_d,PMPM = Q₀ – Q₁ + Q₂ – Q₃ auf. Daher kann das freigelegte Pilot für alle Pilothypothesen berechnet werden aus dem einen Satz der I- und Q-Pilotwerte. Die Energie des freigelegten Pilots kann berechnet werden als E_P = I_d ² + Q_d ².
Viele Vorteile werden durch die Pilotkanäle vorgesehen, die gemäß der vorliegenden Erfindung generiert wurden. Erstens wird die Anzahl der Walsh-Sequenzen, die für andere Codekanäle zur Verfügung stehen, nicht betroffen (oder reduziert), da immer noch 63 für die Verkehrskanäle verfügbar sind, und nur die Walsh-Null-Sequenz für die Pilotkanäle verwendet wird. Dies ist insbesondere wichtig, wenn die Kapazität in Form der Anzahl der entfernten Stationen, die von der Basisstation 4 unterstützt werden können, erhöht werden soll mit minimalen Veränderungen an der CDMA-Architektur, wie sie durch den IS-95-Standard definiert ist.
Zweitens wird in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der gleiche kurze PN-Offset für alle Pilotkanäle verwendet, so dass das Suchen nach und das Unterscheiden von Pilotsignalen von spezifizierten Sendungen vereinfacht werden. In der sektorisierten Zelle des Standes der Technik wird das Pilotsignal jedes Sektors mit kurzen PN-Sequenzen gespreizt, die unterschiedliche Offsets besitzen. Bei der entfernten Station 6 benötigt eine Suche der Pilotsignale das Entspreizen des empfangenen Signals mit unterschiedlichen kurzen PN-Sequenzen, wobei jede einen unterschiedlichen Offset entsprechend dem des Sektors besitzt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Pilotsignale der spezifizierten Sendungen mit den gleichen kurzen PN-Sequenzen gespreizt, aber mit unterschiedlichen Pilot-Walsh-Sequenzen abgedeckt. Daher wird das Pilotsignal nur einmal entspreizt und das freigelegte Pilot für unterschiedliche Pilothypothesen kann berechnet werden von dem gemeinsamen Satz der I- und Q-Pilot-Werte, wie oben beschrieben.
Drittens wird das Hinzufügen oder Entfernten von Spot-Beams, Sektoren und Pico-Zellen zu oder von dem Aktivsatz und/oder Kandidatensatz der entfernten Station 6 durch die vorliegende Erfindung vereinfacht. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann die entfernte Station 6 die Pilotsignale mit der Pilot-Walsh-Sequenz auf eine Weise ähnlich denen von anderen Sektoren und Zellen behandeln. Insbesondere kann der Satz der Aktiv- oder Kandidatenpiloten unterhalten werden durch Vergleichen der Energie, die vom Sucherpilotkorrelator 326 erhalten wurde mit einem Satz von vorbestimmten Schwellen. Wenn die Energie E_p des Pilotsignals über einer Hinzufügungsschwelle liegt, kann die spezifizierte Übertragung entsprechend diesem Pilotsignal zu dem Aktiv/Kandidatensatz der entfernten Station 6 hinzugefügt werden. Alternativ kann, wenn die Energie E_p des Pilotsignals unter einer Fallenlassen-Schwelle liegt, die spezifizierte Sendung entsprechend diesem Pilotsignal von dem Aktiv/Kandidatensatz entfernt werden. Gleichermaßen kann ein Handoff bzw. eine Übergabe zwischen spezifizierten Sendungen auf eine Weise ähnlich der, die in IS-95-Systemen ausgeführt wird, gehandhabt werden.
I. Zusatzpilotsignale bzw. Zusatzpiloten für sektorisierte Zellen
Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um eine verbesserte Performance für sektorisierte Zellen vorzusehen. Gemäß dem IS-95-Standard verwendet jede sektorisierte Zelle einen unterschiedlichen PN-Offset einer gemeinsamen PN-Sequenz auf der Vorwärtsverbindung. Diese Architektur sieht keine Vorwärtsverbindungssignale vor, die orthogonal zueinander sind und dies kann die Performance der Verbindung einschränken. Wenn beispielsweise die entfernte Station 6 nah an der Basisstation 4 ist, ist der Pfadverlust gering. Dies ermöglicht Sendungen mit hoher Datenrate über die Verbindung. Wenn die entfernte Station 6 jedoch zwischen zwei Sektoren ist, empfängt die entfernte Station 6 eine beträchtliche Menge nicht orthogonaler Signalinterferenz. Diese nicht orthogonale Signalinterferenz, eher als das thermische Rauschen, beschränkt die maximale Datenrate, die die Verbindung unterstützen kann. Wenn die Sektoren Signale senden, die orthogonal zueinander sind, wird die Signalinterferenz des anderen Sektors minimiert und die Sendungen mit höheren Datenraten sind möglich, und zwar mit nur thermischem Rauschen und einiger residueller nicht-orthogonaler Signalinterferenz. Mit orthogonalen Signalen wird auch die Performance in Bereichen, die von mehr als einer Antenne abgedeckt werden durch die Diversity bzw. Diversität verbessert, die durch die Mehrfachpfade vorgesehen wird.
Die orthogonalen Signale werden vorgesehen durch Verwenden unterschiedlicher orthogonaler Zusatzpilote für die Sektoren, durch Verwendungen unterschiedlicher Walsh-Verkehrskanäle für den Verkehr in angrenzenden Sektoren und durch Minimieren der Zeitdifferenz zwischen den Signalen, die von angrenzenden Sektoren empfangen werden. Diese Zeitdifferenz kann erreicht werden durch Verwenden von Sektorantennen, die sich in großer Nähe zueinander befinden, so dass die Pfadverzögerung zwischen den Antennen kleiner ist als die Chipperiode. Das Timing bzw. die Zeitsteuerung der Sektoren kann auch angepasst werden, um die Zeitdifferenzen zu kompensieren.
II. Zusatzpiloten für Pico-Zellen
Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um zusätzliche Piloten für Pico-Zellen vorzusehen. Die Pico-Zellen können einen lokalisierten Abdeckungsbereich aufweisen, der verwendet werden kann, um zusätzliche Dienste vorzusehen. Die Pico-Zelle kann innerhalb einer Makrozelle liegen (oder in diese eingebettet sein) und die Makro-Zelle kann eine Zelle, ein Sektor oder ein Beam sein. In einer Implementierung kann die Pico-Zelle implementiert werden unter Verwendung unterschiedlicher Sendefrequenzen. Dies kann jedoch unmöglich oder ökonomisch nicht praktikabel sein. Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um separate Piloten für Pico-Zellen vorzusehen.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der Satz von Walsh-Sequenzen, die nicht von der Makrozelle verwendet werden, von der Pico-Zelle verwendet werden. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel richtet die Pico-Zelle ihr Sende-Timing mit dem der Makrozelle aus. Dies kann durch eine von vielen Ausführungsformen erreicht werden. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel empfängt ein Empfänger bei der Pico-Zelle die Vorwärtsverbindungssignale von der Pico-Zelle und der Makrozelle und passt das Timing der Pico-Zelle so an, dass es mit dem der Makrozelle ausgerichtet ist. Nach der zeitlichen Ausrichtung der Sendungen der Pico-Zellen mit denen der Makrozelle, können die Sendungen von der Pico-Zelle orthogonal zu denen der Makrozelle gestaltet werden, und zwar im Zentrum der Pico-Zelle durch Verwendungen der orthogonalen Zusatzpiloten und unterschiedlichen Walsh-Verkehrskanälen für die Daten in der Zelle.
Ein Diagramm einer Pico-Zelle 18, die innerhalb der Makrozelle (oder Sektor 16a) eingebettet ist, ist in 1B gezeigt. Die Linie 20 geht durch das Zentrum der Pico-Zelle 18. Ein Diagramm des Energie-pro-Bit-zu-Gesamtinterferenzdichte-Verhältnisses, E_b/N_t, einer entfernten Station 6 entlang der Linie 20 ist in 5 gezeigt. In 5 sind das E_b/N_t einer Pico-Zelle, die auf eine Weise ausstrahlt, die orthogonal zur Makrozelle ist, und einer Pico-Zelle, die nicht orthogonal zur Makrozelle ausstrahlt, gezeigt.
5 zeigt, dass es nur eine kleine Verschlechterung von der orthogonalen Pico-Zelle zu dem Makrozellenbenutzer (oder der entfernten Station) gibt, wenn der Makrozellenbenutzer die Pico-Zelle betritt. Es sei bemerkt, dass es einen dramatischen Abfall in E_b/N_t gibt, wenn die entfernte Station in der Makrozelle nahezu am gleichen Ort ist wie die Pico-Zelle. Dies liegt an dem sehr starken Signal von der Pico-Zelle und der Annahme, dass die Pico-Zelle und die Makrozelle nicht perfekt orthogonal zueinander gestaltet werden können. In 5 wird angenommen, dass es eine minimale Kopplung von der Pico-Zelle zur Makrozelle gibt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist diese minimale Kopplung gegeben als 0,01. Somit ist mindestens 1 % der Pico-Zellenleistung nicht orthogonal zu dem der Makrozelle. Wenn die Pico-Zelle jedoch nicht orthogonal ist, empfängt die entfernte Station in der Makrozelle einen beträchtlichen Betrag an Leistung von der Pico-Zelle. 5 zeigt, dass wenn die entfernte Station innerhalb von ungefähr 40 Metern von der Pico-Zelle ist, die Makrozelle einen beträchtlichen Betrag an Leistung senden muss, um die Kommunikation mit der entfernten Station aufrecht zu erhalten. Mit einer orthogonalen Pico-Zelle fällt das Gebiet, in dem die Makrozelle viel Leistung senden muss auf nur ein paar Meter. Es gibt gleichermaßen eine beträchtliche Reichweitensteigerung für den Pico-Zellenbenutzer durch die Tatsache, dass die Pico-Zelle orthogonal zur Makrozelle abstrahlt. Das Beispiel der 5 zeigt, dass die Reichweite um ungefähr 50% ansteigt, wenn die entfernte Station näher an der Makrozelle ist, und wesentlich mehr ansteigt in die andere Richtung.
5 zeigt den Effekt entlang Linie 20, die durch die Pico-Zelle 18 geht. Wenn die Mobilstation jedoch nicht auf Linie 20 liegt, kann die Performance ausgerechnet werden. Für eine gegebene Distanz von der Pico-Zelle wird die Performance eingegrenzt sein von der Performance, die für die entfernte Station bei der gleichen Distanz, aber auf der Linie 20 gegeben ist, und davon ob sie näher an der Makrozelle ist und weiter entfernt von der Makrozelle ist.
Die vorliegende Erfindung ist im Zusammenhang einer Walsh-Null-Sequenz beschrieben worden, die in IS-95-Systemen für den Pilotkanal reserviert ist. Andere Walsh-Sequenzen können auch verwendet werden, um die Pilot-Walsh-Sequenz der vorliegenden Erfindung zu generieren. Die ausgewählte Walsh-Sequenz und ihre komplementären Sequenzen können verwendet werden, um die Pilot-Walsh-Sequenz in der oben beschriebenen Weise zu generieren. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die komplementäre Sequenz durch Invertieren jedes Bits in der ausgewählten Walsh-Sequenz abgeleitet. Alternativ kann die komplementäre Sequenz eine zweite Grund-Walsh-Sequenz sein. Zusammenfassend gesagt können andere Grund-Walsh-Sequenzen verwendet werden und liegen im Umfang der vorliegenden Erfindung.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang eines CDMA-Systems beschrieben worden ist, das zum IS-95-Standard konform ist, kann die vorliegende Erfindung auf andere Kommunikationssysteme erweitert werden. Die Pilot-Walsh-Sequenzen können von der Grund-Walsh-Sequenz generiert werden, welche im beispielhaften IS-95-System eine Länge von 64 Chips besitzt. Grund-Walsh-Sequenzen anderer Längen können auch verwendet werden und liegen im Umfang der vorliegenden Erfindung. Des Weiteren kann jede orthogonale Sequenz oder annähernd orthogonale Sequenz ebenso verwendet werden und sie liegen im Umfang der vorliegenden Erfindung.
Die vorhergehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele wird vorgesehen, um es einem jeden Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung herzustellen oder zu verwenden. Die verschiedenen Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann leicht ersichtlich sein, und die generischen Prinzipien, die hierin definiert sind, können auf andere Ausführungsbeispiele angewandt werden ohne die Anwendung erfinderischer Fähigkeit. Daher soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin gezeigten Ausführungsbeispiele eingeschränkt sein, sondern ihr soll der weiteste Um fang zugestanden werden, der mit den Prinzipien und neuartigen Merkmalen, die hierin offenbart sind, übereinstimmt.

Claims

Ein Verfahren zum Vorsehen eines Zusatzpilotsignals bzw. Zusatzpilots (Auxiliary Pilot) zusätzlich zu einem Originalpilotsignal, wobei eine Grund-Walsh-Sequenz reserviert ist für das Originalpilotsignal, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Empfangen von Pilotdaten; und Abdecken der Pilotdaten mit einer Pilot-Walsh-Sequenz (PW1) um das Zusatzpilotsignal vorzusehen, wobei die Pilot-Walsh-Sequenz (PW1) eine verkettete Sequenz von Grund-Walsh-Sequenzen und einer komplementären Sequenz der Grund-Walsh-Sequenz aufweist, so dass die Pilot-Walsh-Sequenz (PW1) orthogonal ist zu dem Originalpilotsignal.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Grund-Walsh-Sequenz eine Nur-Nullen-Sequenz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Grund-Walsh-Sequenz eine Länge von 64 Chips besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pilot-Walsh-Sequenz (PW1) eine Länge von 128 Chips besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pilot-Walsh-Sequenz (PW1) eine Länge von 256 Chips besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pilot-Walsh-Sequenz (PW1) eine Länge von 64 mal K Chips besitzt ist, wobei K eine Anzahl von zur Verfügung stehenden Pilot-Walsh-Sequenzen (PW1) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pilot-Walsh-Sequenz (PW1) eine K-Bit-Sequenz von einer Walsh-Code-Abbildung aufweist, und wobei jedes Bit der K-Bit-Sequenz ausgetauscht wird mit einer Grund-Walsh-Sequenz oder einer Komplementär-Sequenz in Abhängigkeit von einem Wert des Bits.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Komplementär-Sequenz hergeleitet wird durch Invertieren eines jeden Bits innerhalb der Grund-Walsh-Sequenz.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Komplementär-Sequenz eine zweite Grund-Walsh-Sequenz ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Verstärkung des Zusatzpilotsignals angepasst wird, basierend auf einer Verstärkung einer Sendung bzw. Übertragung, die eine Zelle, einen Sektor oder eine Pico-Zelle abdeckt oder einer Richtungsübertragung unter Verwendung eines breiteren Beams bzw. Strahls, eines Spotbeams oder anderer Richtungs-Beams, in dem das Zusatzpilotsignal gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Länge der Pilot-Walsh-Sequenz minimal ist basierend auf einer Anzahl von benötigten Pilotkanälen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Zusatzpilot vorgesehen wird, für jede Übertragung, die eine Zelle, einen Sektor oder eine Pico-Zelle abdeckt oder für jede Richtungsübertragung unter Verwendung eines breiteren Strahls, eines Spotbeams oder anderer Richtungs-Beams.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pilotdaten für alle Zusatzpiloten identisch sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pilotdaten für alle Zusatzpiloten eine Nur-Einsen-Sequenz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pilotdaten für alle Zusatzpiloten eine Nur-Nullen-Sequenz aufweist.
Ein Verfahren zum Empfangen eines Zusatzpilotsignals zusätzlich zu einem Originalpilot, wobei eine Grund-Walsh-Sequenz reserviert ist für das Originalpilotsignal bzw. das Originalpilot, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Empfangen eines Pilotsignals und Vorsehen von Pilotdaten; Akkumulieren der Pilotdaten über eine Länge einer Grund-Walsh-Sequenz, um I- und Q-Pilotwerte vorzusehen; Akkumulieren von I- und Q-Pilotwerten oder von deren komplementären Werten für ein momentanes Intervall und vorhergehende Intervalle in Abhängigkeit davon, ob die Grund-Walsh-Sequenz oder ihre Komplementär-Sequenz erwartet wurde, zum Vorsehen eines freigelegten Piloten.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Länge der Walsh-Sequenz 64 Chips ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der freigelegte Pilot verglichen wird, mit einem Satz von vorbestimmten Schwellen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Übertragung bzw. Sendung, die eine Zelle, einen Sektor oder eine Pico-Zelle oder eine Richtungssendung unter Verwendung eines breiteren Beams, eines Spot-Beams abdeckt oder anderer Richtungs-Beams entsprechend zu dem freigelegten Pilot, hinzugefügt wird zu einem Kandidatensatz, wenn der freigelegte Pilot eine Hinzufügungsschwelle überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Sendung, die eine Zelle, einen Sektor oder eine Pico-Zelle abdeckt oder eine Richtungssendung unter Verwendung eines breiteren Beams, eines Spotbeams oder anderer Richtungs-Beams, die dem freigelegten Pilot entspricht, aus einem Kandidatensatz entfernt wird, wenn der freigelegte Pilot unter einer Fallenlassen-Schwelle liegt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Sendung, die eine Zelle, einen Sektor oder einer Pico-Zelle abdeckt, oder eine Richtungsübertragung unter Verwendung eines breiteren Beams, eines Spot-Beams oder anderer Richtungs-Beams, und zwar entsprechend dem freigelegten Pilot, zu einem aktiven Satz hinzugefügt wird, wenn der freigelegte Pilot eine Hinzufügungsschwelle überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Sendung, die eine Zelle, einen Sektor oder eine Pico-Zelle abdeckt, oder eine Richtungssendung unter Verwendung eines breiteren Beams, eines Spot-Beams oder anderer Richtungs-Beams, entsprechend dem freigelegten Pilot von einem aktiven Satz entfernt wird, wenn das freigelegte Pilot unter einer Fallenlassen-Schwelle liegt.
Ein Vorrichtung zum Empfang eines Zusatzpilots bzw. -pilotsignals zusätzlich zu einem Originalpilot, wobei eine Grund-Walsh-Sequenz reserviert ist für den Originalpiloten, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: einen Empfänger (134) zum Empfangen eines Pilotsignals und zum Vorsehen von Pilotdaten; und einen Pilotkorrelator (326) zum Empfangen der Pilotdaten und zum Vorsehen eines freigelegten Pilots, wobei der Pilotkorrelator (326) weiterhin Folgendes aufweist: ein erstes Akkumulierelement zum Akkumulieren der Pilotdaten über eine Länge der Grund-Walsh-Sequenz, um I- und Q-Pilotwerte vorzusehen; ein zweites Akkumulierelement zum Akkumulieren der I- und Q-Pilotwerte oder deren komplementären Werts für ein momentanes Intervall und vorhergehende Intervalle in Abhängigkeit davon, ob die Grund-Walsh-Sequenz oder ihre Komplementär-Sequenz erwartet wurde, und zwar um den freigelegten Piloten vorzusehen.
Ein Verfahren zum Vorsehen von orthogonalen Sendungen, die eine Zelle, einen Sektor oder eine Pico-Zelle abdecken oder einer Richtungssendung unter Verwendung eines breiteren Strahls, eines Spot-Beams oder anderer Richtungs-Beams, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Abdecken von Verkehrskanälen einer jeden Sendung mit unterschiedlichen Walsh-Sequenzen; und Generieren für jede Sendung eines Zusatzpilotsignals, gemäß Anspruch 1, wobei für jede Sendung eine unterschiedliche Pilot-Walsh-Sequenz verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Grund-Walsh-Sequenz die Walsh-Null-Sequenz ist.
Ein Verfahren zum Vorsehen einer Sendung, die eine Zelle, einen Sektor oder eine Pico-Zelle abdeckt, oder einer Richtungssendung unter Verwendung eines breiteren Strahls, eines Spot-Beams oder anderer Richtungs-Beams, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Abdecken von Verkehrskanälen der Sendung mit Walsh-Sequenzen (w1) orthogonal zu denen der umgebenden Sendungen; und Generieren für die Sendung eines Zusatzpilotsignals gemäß Anspruch 1, wobei die Pilot-Walsh-Sequenz orthogonal zu denjenigen der umgebenden Sendungen ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Grund-Walsh-Sequenz eine Walsh-Null-Sequenz ist.