Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung digitalisierter Videosysteme

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EP-B-1 096 711
(99 92 6763.6)
NEC Corporation
u.Z.: E 3158 EP
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Verfahren und Schaltung zum CDMA-Empfang
Technisches Gebiet:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Empfangsverfahren
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und eine Empfangsschaltung in einem CDMA ("Code Division
Multiple Access" – Codemultiplex-Vielfachzugriff) verwendenden drahtlosen Kommunikationssystem und insbesondere ein
Empfangsverfahren und eine Empfangsschaltung, wobei ein RAKEKombinationsempfänger verwendet wird.
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Stand der Technik:
CDMA ist eine Vielfachzugriffstechnik
Kommunikationssystemen. Die Anwendung von
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bei drahtlosen
CDMA in einem
Mobilkommunikationssystem aus einer Basisstation und mehreren
mobilen Kommunikationsendgeräten hat den Vorteil, dass eine
Erhöhung der Anzahl der Endgeräte ermöglicht wird, denen das
System
Rechnung
tragen
kann,
und
den
Vorteil
einer
Verringerung der Sendeleistung.
In Kommunikationssystemen, die CDMA einsetzen, wird im
Allgemeinen eine Spreizspektrumsmodulation verwendet. Bei der
Kommunikation durch die Spreizspektrumsmodulation werden die
Sendesignale einer Spreizmodulation unter Verwendung eines
PN-("Pseudo-random Number" – Pseudozufallszahl)-Codes als ein
Spreizcode auf der Sendeseite unterzogen, um das Spektrum der
Sendesignale zu spreizen, und diese Signale werden dann zur
Empfangsseite gesendet. Auf der Empfangsseite werden die
demodulierten Sendesignale durch Herstellen der Synchronisation
und
anschließendes
Entspreizen
der
empfangenen
Signale, die ein Spreizspektrum aufweisen, unter Verwendung
desselben PN-Codes, der auf der Sendeseite verwendet wurde,
erhalten. Dieser PN-Code, der demjenigen gleicht, der auf der
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Sendeseite verwendet wurde, wird als "spreading code replica"
bzw. Spreizcodekopie bezeichnet.
Wenngleich in der folgenden Erklärung eine Direktsequenz
als das Verfahren zur Spreizspektrumsmodulation verwendet
wird, gilt die gleiche Diskussion, falls eine FrequenzsprungSpreizmodulation oder dergleichen verwendet wird.
Funkwellen, die an einer empfangenden Station von einer
sendenden Station ankommen, umfassen zusätzlich zu direkten
Wellen, d.h. der Komponente, die direkt von der sendenden
Station
zur
empfangenden
Station
ausgestrahlt
wird,
Komponenten, die beispielsweise von Bergen, dem Erdboden und
Gebäuden reflektiert werden und den Empfänger über verschiedene Ausbreitungswege erreichen. Die Anzahl der Funkwellenkomponenten, die über verschiedene Wege laufen, gleicht
der Anzahl der verschiedenen Ausbreitungswege, und die Zeit,
die
jede
Funkwellenkomponente
benötigt,
um
an
der
empfangenden
Station
anzukommen,
unterscheidet
sich
entsprechend der Länge des Wegs, der eingeschlagen wird, um
an der empfangenden Station anzukommen. Diese Funkwellenkomponenten, die über verschiedene Wege laufen, werden als
die
Mehrwegkomponenten
bezeichnet.
Das
Sammeln
und
Kombinieren dieser verschiedenen Funkwellen mit unterschiedlichen Ankunftszeiten, während jeder entsprechend der
Zeit bis zur Ankunft eine Verzögerungszeit gegeben wird,
würde das Addieren dieser Signale zu dem empfangenen Signal
der
direkten
Welle ermöglichen, wodurch
ein größeres
empfangenes Signal als für die direkte Welle allein, eine
Verbesserung des S/N-Verhältnisses (Signal-Rausch-Verhältnisses) und, mit dieser Verbesserung des S/N-Verhältnisses,
eine Verringerung der Sendeleistung ermöglicht werden.
Die vom Empfänger gesehene Ankunftsrichtung der Funkwellenkomponente unterscheidet sich für jeden Ausbreitungsweg, und die Technik zum Erhöhen der Empfangsempfindlichkeit
durch Empfangen und Kombinieren von Funkwellen, die aus
vielen
Richtungen
ankommen,
wird
als
RAKE-Kombination
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bezeichnet, weil eine visuelle Darstellung einem Rechen
(englische Übersetzung "rake") ähneln würde.
Figur 1 ist ein Blockdiagramm, in dem die Konfiguration
eines in einem CDMA-Kommunikationssystem verwendeten herkömmlichen Empfängers dargestellt ist, wobei eine RAKE-Kombination, d.h. ein RAKE-Empfänger, verwendet wird. Wenngleich
dieser hier als ein Empfänger bezeichnet wird, handelt es
sich hierbei tatsächlich um ein mobiles Endgerät, das mit
einer Basisstation in einem CDMA-Mobilkommunikationssystem
kommuniziert.
Dieser Empfänger weist auf: eine Antenne 222, ein Sende/Empfangsfilter 221, das mit der Antenne 222 verbunden ist,
um
Sendesignale
und Empfangssignale zu trennen, eine
Empfangs-Funkfrequenzeinheit 201, die mit dem empfangsseitigen Anschluss des Sende-/Empfangsfilters 221 verbunden
ist, um an der Antenne 222 empfangene Funkfrequenzsignale zu
verstärken und frequenzzuwandeln und sie in Empfangssignale
auf dem Basisband zu wandeln, mehrere Basisband-Empfangseinheiten
202,
die Basisbandsignale parallel von der
Empfangs-Funkfrequenzeinheit 201 empfangen und ein Entspreizen der empfangenen Signale unter Verwendung eines
vorgeschriebenen
PN-Codes
ausführen,
einen
Leistungskombinierer 204, der Signale nach dem Entspreizen, die von
jeder der Basisband-Empfangseinheiten 202 ausgegeben wurden,
kombiniert, einen Empfangs-Sprachprozessor 206 zum Decodieren
des kombinierten Signals zu einem Sprachsignal, einen Ohrempfänger 207 zum Ausgeben von Sprache nach der Verarbeitung
und eine Schaltung 203 zum Suchen angekommener Funkwellen,
die eine Suche angekommener Funkwellen jeder Ausbreitungskomponente zum Ausführen der RAKE-Kombination ausführt und
die Zeit des Entspreizens jeder der Basisband-Empfangseinheiten 202 mitteilt. Das in der Figur dargestellte
Beispiel ist mit sechs Basisband-Empfangseinheiten 202
versehen. In diesem Fall bilden die Empfangs-Funkfrequenzeinheit
201,
die
Basisband-Empfangseinheiten
202,
die
Schaltung 203 zum Suchen angekommener Funkwellen, der
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Leistungskombinierer 204, der Empfangs-Sprachprozessor 206
und der Ohrempfänger 207 eine Empfangseinheit. Dieser
Empfänger ist weiter mit einer Sendeeinheit versehen, welche
aufweist: ein Mikrofon 210, das eingegebene Sprache in ein
elektronisches Signal (Sprachsignal) wandelt, einen SendeSprachprozessor 211, der das vom Mikrofon 210 ausgegebene
Sprachsignal codiert, einen Basisband-Sendeprozessor 213, der
das codierte Signal mit einem vorgeschriebenen PN-Code
spreizmoduliert und es in Basisband-Sendesignale wandelt, und
eine Sende-Funkfrequenzeinheit 214, die Basisband-Sendesignale in Funkfrequenz-Sendesignale wandelt. Die Ausgabe der
Sende-Funkfrequenzeinheit
214,
d.h.
die
FunkfrequenzSendesignale, werden dem sendeseitigen Anschluss des Sende/Empfangsfilters 221 zugeführt.
Weil
sich
die
Ankunftszeiten
von
Funkwellen
für
verschiedene Ausbreitungswege unterscheiden, weist der in
Figur 1 dargestellte Empfänger nicht nur mehrere BasisbandEmpfangseinheiten 202 zum Entspreizen der Basisbandsignale
auf, sondern er verwendet die Schaltung 203 zum Suchen
angekommener Funkwellen, um die Ankunftszeit jeder Komponente
mit einem verschiedenen Ausbreitungsweg zu finden. Die
Schaltung 203 zum Suchen angekommener Funkwellen teilt dann
die Ankunftszeit (Verzögerungszeit) der Funkwellenkomponente
jedes Ausbreitungswegs einer jeweiligen Basisband-Empfangseinheit 202 mit, und jede Basisband-Empfangseinheit 202 führt
ein Entspreizen der empfangenen Funkwellen aus, während die
Zeit des PN-Codes entsprechend der mitgeteilten Ankunftszeit
verschoben wird. Weil die Zeit des PN-Codes entsprechend den
Ankunftszeiten verschoben wird, haben die Signale, die von
jeder
der
Basisband-Empfangseinheiten
202
nach
dem
Entspreizen ausgegeben werden, eine übereinstimmende Phase,
und die Kombination der Leistung dieser Signale am Leistungskombinierer 204 ermöglicht ein größeres Empfangssignal. In
einem RAKE-Empfänger wird die Komponente, die das Entspreizen
für jede Ankunftszeit ausführt, als ein "Finger" bezeichnet.
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Der vorstehend beschriebene RAKE-Empfänger weist sechs
Basisband-Empfangseinheiten 202 und damit sechs Finger auf.
Die Chip-Rate des PN-Codes, der zur Spreizmodulation auf
der Sendeseite und zum Entspreizen auf der Empfangsseite
verwendet wird, kann beispielsweise 4 MHz betragen, wobei die
Zeit je Chip in diesem Fall 0,25 s beträgt. Dagegen kann
die Differenz der Ankunftszeiten der Mehrwegkomponenten
mehrere zehn Mikrosekunden erreichen. Figur 2 zeigt die
Beziehung zwischen den Verzögerungszeiten (dem Betrag der
Verschiebung der Chip-Phase) und der empfangenen Leistung
nach dem Entspreizen, falls die Chip-Phase des beim
Entspreizen verwendeten PN-Codes um Grad, beispielsweise um
1/4 Chip verschoben ist, in einer Umgebung, in der die
Funkwellen auf verschiedenen Ausbreitungswegen gleichzeitig
empfangen werden. Diese Graphik wird als Verzögerungsprofil
bezeichnet.
Weil Funkwellen, die von einer Übertragungsstation auf
verschiedenen Ausbreitungswegen ankommen, unterschiedliche
Ankunftszeiten aufweisen, treten Spitzen der empfangenen
Leistung bei verschiedenen Verzögerungszeiten auf. Das in der
Figur dargestellte Beispiel hat drei Spitzen, nämlich Spitze
#1, Spitze #2 und Spitze #3, und der Abstand zwischen diesen
drei Spitzen entspricht der Differenz der Ankunftszeiten. Die
Schaltung 203 zum Suchen angekommener Funkwellen sucht nach
den Positionen dieser Spitzen und weist jeder der BasisbandEmpfangseinheiten 202 eine Spitze zu. Die Suche nach den
Positionen der Spitzen entspricht in diesem Fall dem Finden
von Ankunftszeitdifferenzen. In jeder der Basisband-Empfangseinheiten 202 wird die Funkwellenkomponente, die auf dem
Ausbreitungsweg angekommen ist, der der zugewiesenen Spitze
entspricht, einem Entspreizen unterzogen, indem das Entspreizen des empfangenen Signals mit dem PN-Code der ChipPhase ausgeführt wird, die der zugewiesenen Spitzenposition
entspricht. Auf diese Weise werden die Empfangssignale der
Funkwellenkomponenten von jedem der verschiedenen Ausbreitungswege an jeder Basisband-Empfangseinheit einer geeigneten
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Entspreizung unterzogen, und die entspreizten empfangenen
Signale werden leistungskombiniert, um eine Erhöhung der
Intensität des Empfangssignals und eine Verbesserung des S/NVerhältnisses zu ermöglichen.
Figur 3 ist ein Blockdiagramm, in dem ein Beispiel der
Konfiguration der Schaltung zum Suchen angekommener Funkwellen in dem herkömmlichen RAKE-Empfänger dargestellt ist.
Diese Schaltung zum Suchen angekommener Funkwellen weist auf:
eine Entspreizeinheit 231, der ein PN-Code gegeben wird und
die das Entspreizen der empfangenen Signale auf der Grundlage
des PN-Codes ausführt, einen Integrator 232, der das
Ausgangssignal
von
der Entspreizeinheit 231 über das
Zeitintervall eines Symbols integriert und über einen noch
längeren Zeitraum integriert, einen Dual-Port-RAM (DPRAM),
der die Ausgabewerte des Integrators 232 speichert, eine
Suchschaltung 235, die innerhalb des Dual-Port-RAMs sucht,
Spitzen für jede Verzögerungszeit erfasst und jeder der
Basisband-Empfangseinheiten 202 Spitzenpositionen zuweist,
einen PN-Codegenerator 236, der den PN-Code erzeugt, und eine
Steuereinheit 237, die die Phase des vom PN-Codegenerator 236
erzeugten PN-Codes steuert und die Schreibadressen des DualPort-RAMs 234 steuert. Das Entspreizen der empfangenen
Signale wird dann in der Entspreizeinheit 231 ausgeführt,
während die Phase des am PN-Codegenerator 236 erzeugten PNCodes in Inkrementen von beispielsweise 1/4 Chip verschoben
wird, die Ausgabe der Entspreizeinheit 231 wird am Integrator
232 integriert, und der Wert des Integrationsergebnisses wird
im Dual-Port-RAM 234 entsprechend der Phase des PN-Codes zu
dieser Zeit gespeichert. Ein Verzögerungsprofil, wie es in
Figur 2 dargestellt ist, wird auf diese Weise im Dual-PortRAM 234 gespeichert. Die Suchschaltung 235 sucht innerhalb
dieses Dual-Port-RAMs 234, bestimmt eine Spitzenposition, die
jeder der Basisband-Empfangseinheiten 202 zuzuweisen ist, und
teilt jeder Basisband-Empfangseinheit 202 eine Ankunftszeitdifferenz
mit,
die
einer
bestimmten
Spitzenposition
entspricht.
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In einem Mobilkommunikationssystem in der Art eines
Automobiltelefonsystems oder eines tragbaren Telefonsystems
kann angenommen werden, dass sich mindestens eine von einer
Sendestation und einer Empfangsstation bewegt, wodurch
bewirkt wird, dass sich die Ausbreitungswege von Funkwellen
zwischen der Sendestation und der Empfangsstation Minute für
Minute ändern und sich die Positionen von Spitzen, die
Ausbreitungswegen entsprechen, dadurch auch ändern. In
manchen Fällen können ein Ausbreitungsweg und die zugeordnete
Spitze verschwinden, oder es kann ein neuer Ausbreitungsweg
auftreten und dadurch auch eine neue Spitze erscheinen.
Insbesondere kann sich ein Verzögerungsprofil abrupt ändern,
wenn sich eine Mobileinheit mit einer hohen Geschwindigkeit
bewegt, und die Spitzen angekommener Funkwellen müssen
ständig gesucht werden, um einen Verlust der Spitzenpositionen zu verhindern.
Beispielsweise sind in der offen gelegten japanischen
Patentanmeldung
181704/97
(JP 09181704 A)
ein
MehrwegSuchverfahren und ein CDMA-Signalempfänger offenbart, die
Änderungen in dem Verzögerungsprofil eines CDMA-Signals
verfolgen
können
und
eine
RAKE-Kombination
mehrerer
Ausbreitungswege ausführen können. Bei diesem Verfahren wird
ein
Empfänger
verwendet,
der
einen
Suchfinger
und
Verfolgungsfinger aufweist, die der vorstehend beschriebenen
Basisband-Empfangseinheit ähneln. Wie in Figur 4 dargestellt
ist, werden als Anfangsvorgang in Schritt S1 die Pegel des
Empfangssignals bei allen Chip-Phasen durch den Suchfinger
erfasst. Auf der Grundlage des mittleren Empfangssignalpegels, der in dieser anfänglichen Suche erfasst wird, werden
in Schritt S2 Wege, die einer RAKE-Kombination zu unterziehen
sind, ausgewählt, und die Phasen dieser ausgewählten Wege
werden unter Verwendung der Verfolgungsfinger festgestellt.
Nach dem Ausführen einer Integration und Dämpfung wird eine
Demodulation für jeden Weg ausgeführt, woraufhin die RAKEKombination stattfindet. Jeder Verfolgungsfinger hat die
Funktion zum unabhängigen Verfolgen jedes Wegs. Wenn sich
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Wege überlappen, d.h. wenn dieselbe Spitze Verfolgungsfingern
zugewiesen ist, wird ein ausgewählter Weg einem Verfolgungsfinger
auf
der
Grundlage
von
Ranginformationen
der
Empfangssignalpegel in Schritt S4 neu zugewiesen. Andererseits erfasst der in Schritt S3 dargestellte Suchfinger die
Empfangssignalpegel für alle Chip-Phasen des Bereichs der
Verzögerungszeiten, die der RAKE-Kombination zu unterziehen
sind. Für jede Chip-Phase wird ein Durchschnitt gebildet, und
RAKE-Kombinationswege
werden
bei
einer
festen
Periode
ausgewählt, und
Code) wird dann
Figur 5 ist
des
in
der
ein entsprechender Spreizcodekopie-Code (PNjedem Verfolgungsfinger gegeben.
ein Blockdiagramm, in dem die Konfiguration
vorstehend
beschriebenen
offen
gelegten
japanischen
Patentanmeldung
181704/97 offenbarten CDMASignalempfängers dargestellt ist. Dieser Empfänger weist auf:
mehrere
Verfolgungsfinger
300,
Suchfinger
350,
einen
Langcode-Spreizcodekopiegenerator 381, der einen PN-Code
erzeugt, einen RAKE-Kombinationswegwähler 382 zum Auswählen
von Wegen, die einer RAKE-Kombination zu unterziehen sind,
Detektoren 383, die jeweils eine absolute synchrone Erfassung
der
Ausgabe
eines
jeweiligen
Verfolgungsfingers
300
ausführen, und eine RAKE-Kombinationsschaltung 385, die eine
RAKE-Kombination der Ausgabe jedes Detektors 383 ausführt und
ein
Ausgangssignal
ausgibt.
Ein
empfangenes
Eingangsspreizsignal wird jedem Verfolgungsfinger 300 und jedem
Suchfinger 350 zugeführt.
Weil jeder Verfolgungsfinger 300 mit einer unabhängigen
Verfolgungsfunktion versehen ist, wie in der vorstehenden
Erklärung beschrieben wurde, sind zwei Sätze von Multiplizierern 301 und 302 und Integrations-Dämpfungsschaltungen
304 und 305 zum Verfolgen zusätzlich zum Multiplizierer 303
und zur Integrations-Dämpfungsschaltung 307, die zum Signalempfang bereitgestellt sind, bereitgestellt. Die Multiplizierer 301 bis 303 dienen dem Multiplizieren eines PNCodes mit einem empfangenen eingegebenen Spreizsignal und dem
Ausführen eines Entspreizens, und die Integrations-Dämpfungs-
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schaltungen 304, 305 und 307 dienen dem Integrieren der
Ausgaben der Multiplizierer 301 bis 303 bei festen Zeitintervallen. Amplitudenquadrierungsschaltungen 308 und 309
sind für das Quadrieren von jeder der Ausgaben (Amplituden)
der Integrations-Dämpfungsschaltungen 304 und 305 für das
Verfolgen bereitgestellt. Zusätzlich weist jeder Verfolgungsfinger 300 auf: einen Subtrahierer 310 zum Berechnen der
Differenz der Ausgaben der Amplitudenquadrierungsschaltungen
308 und 309, einen Schleifenfilter 311 zum Empfangen der
Ausgaben des Subtrahierers 310, einen SpreizcodekopieZeitsteuerungs-Signalgenerator 312 zum Bestimmen des Betrags
der Verzögerung (Zeit) des PN-Codes auf der Grundlage der
Ausgabe des Schleifenfilters 311 und eine SpreizcodekopieVerzögerungseinheit 306, um für jeden der Multiplizierer 301
bis 303 einem PN-Code vom Langcode-Spreizcodekopiegenerator
381 eine Verzögerung auf der Grundlage von Steuersignalen vom
Spreizcodekopie-Zeitsteuerungs-Signalgenerator 312 zu geben
und an diese Multiplizierer 301 bis 303 auszugeben.
Der Suchfinger 350 weist auf: einen Multiplizierer 351
zum Multiplizieren des empfangenen Eingangsspreizsignals mit
dem PN-Code, eine Integrations-Dämpfungsschaltung 352 zum
Integrieren der Ausgabe des Multiplizierers 351 in festen
Intervallen, eine Amplitudenquadrierungsschaltung 353 zum
Berechnen
des
Quadrats
der
Ausgabe
(Amplitude)
der
Integrations-Dämpfungsschaltung 352, einen Empfangspegelspeicher 354 zum Speichern des Verzögerungsprofils auf der
Grundlage der Ausgabe der Amplitudenquadrierungsschaltung 353
und eine Spreizcodekopie-Verzögerungseinheit 355 zum Versehen
des PN-Codes vom Langcode-Spreizcodekopiegenerator 381 mit
einer Verzögerung und zum Zuführen des verzögerten PN-Codes
zum Multiplizierer 351.
Wie vorstehend beschrieben wurde, muss das Verzögerungsprofil der Empfangssignale erhalten werden und müssen die
Spitzenpositionen erfasst werden, wenn ein RAKE-Empfang in
einem Mobilkommunikationssystem ausgeführt wird. In dem Fall
der in Figur 1 dargestellten Schaltung muss die Schaltung zum
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Suchen angekommener Funkwellen weiter über den gesamten
vorstellbaren Bereich von Änderungen von Ankunftszeitdifferenzen für jede Mehrwegkomponente nach Spitzen suchen,
und es wird daher ständig Strom verbraucht. Ähnlich muss im
Fall des in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung
181704/97 beschriebenen Signalempfängers nicht nur der
Suchfinger ständig betrieben werden, sondern es müssen auch
die Schaltungen für die Verfolgung an jedem Verfolgungsfinger
ständig
betrieben
werden,
wobei
der
Stromverbrauch
entsprechend zunimmt. Bei einem Empfänger, der eine RAKEKombination ausführt, sind die Schaltungen, die dem Ausgang
der
Empfangs-Funkfrequenzeinheit
folgen,
typischerweise
konfiguriert, um eine digitale Signalverarbeitung auszuführen, und die Rechenbelastung des Integrationsprozesses für
die Spitzensuche ist größer als für den Integrationsprozess
für das Entspreizen normaler Signale und verbraucht daher
proportional mehr Leistung. Weiterhin zieht der Prozess zum
Durchsuchen des Dual-Port-RAMs oder des Empfangspegelspeichers zum Finden von Spitzenpositionen einen Prozess
eines Schritt für Schritt ausgeführten Vergleichs der Daten
innerhalb dieses Speichers nach sich, was auch zu einem
größeren Leistungsverbrauch führt.
In GB-A-2 318 952 ist eine schnelle Pilotkanalerfassung
unter Verwendung eines angepassten Filters in einem CDMAFunktelefon beschrieben. Bei einem CDMA-Kommunikationssystem,
bei dem Pseudozufallsrauschcodes (PN-Codes) verwendet werden,
hat ein Funktelefon einen Empfängersucher mit mindestens
einem angepassten Filter zum Erfassen der Pilotsignale aller
nahe gelegenen Basisstationen. Eine Steuereinrichtung identifiziert das stärkste Pilotsignal und leitet eine Kommunikation mit der entsprechenden Basisstation ein. Die Steuereinrichtung
identifiziert
jedes Signal und weist den
stärksten empfangenen Signalen Finger eines RAKE-Empfängers
zu.
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Offenbarung der Erfindung:
Eine Suche angekommener Funkwellen, die von einem
herkömmlichen Verfahren zum Verwirklichen eines RAKE-Empfangs
ausgeführt wird, wie vorstehend beschrieben wurde, führt zu
einem hohen Niveau des Leistungsverbrauchs und vergrößert
insbesondere das Problem der Verringerung der möglichen
Sprechzeit eines mobilen Endgeräts, bei dem die Verwendung
eines Batteriebetriebs vorausgesetzt wird, d.h. in einem
Automobil-Telefonendgerät
oder
einem tragbaren Telefonendgerät.
Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
daher darin, ein Empfangsverfahren bereitzustellen, das die
Betriebszeit einer Schaltung zum Suchen angekommener Funkwellen in einem mobilen Endgerät, das eine RAKE-Kombination
ausführt, verkürzen kann und auf diese Weise den Stromverbrauch verringern kann.
Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine Empfangsschaltung bereitzustellen, die die
Betriebszeit einer Schaltung zum Suchen angekommener Funkwellen in einem mobilen Endgerät, das eine RAKE-Kombination
ausführt, verkürzen kann und auf diese Weise den Stromverbrauch verringern kann.
Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch
ein Empfangsverfahren in einem mobilen Endgerät gelöst, das
eine Kommunikation durch Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA)
unter Verwendung eines Spreizspektrums verwirklicht, eine
Suche angekommener Funkwellen ausführt, um Funkwellen von
Ausbreitungswegen mit unterschiedlichen Verzögerungszeiten zu
erfassen, und eine RAKE-Kombination verwendet, um empfangene
Signale von Funkwellen verschiedener Ausbreitungswege zu
kombinieren, wobei das Empfangsverfahren ein CDMA-Empfangsverfahren mit den folgenden Schritten ist: Feststellen des
Empfangszustands empfangener Signale und Ändern des Bereichs
der
Verzögerungszeit,
in dem eine Suche angekommener
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Funkwellen ausgeführt wird, wenn der Empfangszustand eine
vorgeschriebene Bedingung erfüllt.
Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch
durch ein Empfangsverfahren in einem mobilen Endgerät gelöst,
das die Kommunikation durch Codemultiplex-Vielfachzugriff
(CDMA) unter Verwendung eines Spreizspektrums verwirklicht,
eine
Suche
angekommener
Funkwellen
ausführt,
um
die
Funkwellen
von
Ausbreitungswegen
mit
unterschiedlichen
Verzögerungszeiten zu erfassen, und eine RAKE-Kombination
verwendet, um empfangene Signale von Funkwellen verschiedener
Ausbreitungswege zu kombinieren, wobei das Empfangsverfahren
ein CDMA-Empfangsverfahren mit den folgenden Schritten ist:
Feststellen
des
Schwankungsbetrags
in
dem
empfangenen
elektrischen Feld der empfangenen Signale und Ändern des
Bereichs der Verzögerungszeit, in dem eine Suche angekommener
Funkwellen ausgeführt wird, wenn der Schwankungsbetrag eine
vorgeschriebene Bedingung erfüllt.
Bei dem CDMA-Empfangsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Schwankungsbetrag in dem empfangenen
elektrischen Feld typischerweise der Fading-Abstand oder die
Fading-Tiefe. Zusätzlich kann ein Verfahren als das Verfahren
zum
Beschränken
des
Bereichs
der
Verzögerungszeit
vorgeschlagen werden, bei dem beispielsweise der Kehrwert des
Fading-Abstands mit einem vorgeschriebenen Schwellenwert
verglichen wird oder die Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen
Endgeräts anhand des Fading-Abstands berechnet wird und diese
Bewegungsgeschwindigkeit mit einem Schwellenwert verglichen
wird und, falls der Schwellenwert kleiner ist, eine Spitzensuche beispielsweise nur in den Umgebungen zuvor gefundener
Spitzen, d.h. den Umgebungen bei einer vorausgehenden Suche
gefundener Spitzen, ausgeführt wird.
Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch
eine CDMA-Empfangsschaltung verwirklicht, die eine Empfangsschaltung
in
einem
mobilen
Endgerät
ist,
das
eine
Kommunikation
durch
Codemultiplex-Vielfachzugriff
(CDMA)
unter Verwendung eines Spreizspektrums verwirklicht und eine
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RAKE-Kombination zum Kombinieren empfangener Signale von
Funkwellen
verschiedener
Ausbreitungswege
verwendet,
aufweisend:
Basisband-Empfangseinrichtungen,
die
ein
Entspreizen empfangener Signale ausführen, eine Einrichtung
zum Messen der Intensität des elektrischen Felds, die den
Schwankungsbetrag in dem empfangenen elektrischen Feld
feststellt, und eine Schaltung zum Suchen angekommener
Funkwellen, die eine Suche angekommener Funkwellen ausführt,
wodurch
die
Funkwellen
von
Ausbreitungswegen
unterschiedlicher Verzögerungszeiten erfasst werden, und Funkwellen verschiedener Ausbreitungswege jeweiligen BasisbandEmpfangseinrichtungen
zuweist,
wobei
der
Bereich
der
Verzögerungszeiten der Suche angekommener Funkwellen, die von
der Schaltung zum Suchen angekommener Funkwellen ausgeführt
wird, modifiziert wird, wenn der Schwankungsbetrag eine
vorgeschriebene Bedingung erfüllt.
Bei der CDMA-Empfangsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung
bestehen
die
Basisband-Empfangseinrichtungen
typischerweise aus mehreren Basisband-Empfangseinheiten, die
für den RAKE-Empfang erforderlich sind, d.h. mehreren
Fingern.
Die
Verzögerungszeit
einer
Funkwelle
auf
jedem
Ausbreitungsweg ändert sich mit der Bewegung des mobilen
Endgeräts, es kann jedoch angenommen werden, dass die
Änderung
der
Ankunftszeiten
bei
höheren
Bewegungsgeschwindigkeiten höher ist und bei niedrigen Bewegungsgeschwindigkeiten niedriger ist. Wenn die Änderung der
Ankunftszeit niedrig ist, sollten Spitzen nur in den
Umgebungen zuvor gefundener Ankunftszeiten gesucht werden,
und es ist nicht erforderlich, dass die Schaltung zum Suchen
angekommener Funkwellen weiter über den gesamten vorstellbaren Bereich von Änderungen der Chip-Phase nach Spitzen
sucht. Alternativ kann die Suche nach angekommenen Funkwellen
intermittierend ausgeführt werden.
Im Fall eines mobilen Endgeräts wird ein Fading mit der
Bewegung beobachtet. Das Zeitintervall zwischen Mulden des
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empfangenen elektrischen Felds infolge von Fading wird als
Fading-Abstand bezeichnet, und der Fading-Abstand hängt von
der Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Endgeräts ab. Gemäß
der vorliegenden Erfindung wird der Fading-Abstand gemessen
und dieser gemessene Fading-Abstand mit einem vorgeschriebenen Schwellenwert verglichen, oder es wird die Bewegungsgeschwindigkeit, die anhand des gemessenen Fading-Abstands
geschätzt wurde, mit einem vorgeschriebenen Schwellenwert
verglichen. Es wird festgestellt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Endgeräts niedrig ist, falls der
Schwellenwert unter den Fading-Abstand fällt (mit anderen
Worten, falls der Schwellenwert größer als der Kehrwert des
Fading-Abstands ist) oder falls der Schwellenwert größer als
die Bewegungsgeschwindigkeit ist. Falls festgestellt wird,
dass die Geschwindigkeit niedrig ist, wird die Suche
angekommener Funkwellen nur in den Umgebungen zuvor gefundener Ankunftszeiten für jeden Ausbreitungsweg ausgeführt.
Diese Konfiguration ermöglicht es, dass die Schaltung zum
Suchen angekommener Funkwellen intermittierend betrieben wird
und eine Verringerung des Leistungsverbrauchs des gesamten
mobilen Endgeräts verwirklicht werden kann. Statt anhand des
Fading-Abstands festzustellen, ob die Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Endgeräts hoch oder niedrig ist, ermöglicht
die vorliegende Erfindung auch das Bestimmen, ob Fading
beobachtbar ist oder nicht. Falls es kein Fading gibt, kann
festgestellt
werden,
dass
sich
das
mobile
Endgerät
tatsächlich nicht bewegt, d.h. stationär ist, und es kann in
diesem Fall der Suchbereich der Schaltung zum Suchen
angekommener Funkwellen drastisch eingeschränkt werden, um
eine noch größere Verringerung des Leistungsverbrauchs zu
verwirklichen. In diesem Fall bedeutet das Nichtvorhandensein
von Fading, dass das Fading beispielsweise im Wesentlichen
nicht beobachtbar ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung:
Es zeigen:
Figur 1 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines herkömmlichen
Empfängers, in dem eine RAKE-Kombination eingesetzt wird und
der in einem CDMA-Kommunikationssystem verwendet wird,
Figur 2
eine
Graphik
der
Beziehung
zwischen
dem
Verzögerungsbetrag in einem PN-Code und der empfangenen
Leistung,
Figur 3 ein Blockdiagramm eines Beispiels des Aufbaus
einer
Ankunftszeit-Suchschaltung
in
dem
herkömmlichen
Empfänger,
Figur 4 die Prozeduren eines Mehrweg-Suchverfahrens aus
dem Stand der Technik, welches eine RAKE-Kombination mehrerer
Wege erlaubt,
Figur 5 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines CDMA-Signalempfängers aus dem Stand der Technik, der gemäß dem in Figur
4 dargestellten Mehrweg-Suchverfahren arbeitet,
Figur 6 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Empfängers
gemäß der grundlegenden Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung,
Figur 7 ein Blockdiagramm eines Beispiels des Aufbaus der
Schaltung zum Suchen angekommener Funkwellen,
Figur 8 eine Graphik eines Beispiels der zeitlichen
Änderung der Intensität des empfangenen elektrischen Felds
infolge von Fading,
Figur 9
eine
Graphik
der
Beziehung
zwischen
dem
Verzögerungsbetrag des PN-Codes und der empfangenen Leistung
und des Suchbereichs der Schaltung zum Suchen angekommener
Funkwellen,
Figur 10 ein Flussdiagramm zum Erklären des Betriebs des
in Figur 6 dargestellten Empfängers,
Figur 11 eine Ansicht zum Erklären der Grundgedanken der
Festlegung des Schwellenwerts,
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Figur 12 eine Graphik eines anderen Beispiels der zeitlichen Änderung der Intensität des empfangenen elektrischen
Felds infolge von Fading,
Figur 13 eine Graphik zum Erklären eines Falls, in dem
eine Hysterese in dem Schwellenwert festgelegt wird,
Figur 14 eine Graphik zum Erklären eines Falls, in dem
der Suchbereich über drei Niveaus geschaltet wird und eine
Hysterese in den Schwellenwerten festgelegt wird,
Figur 15
eine
Graphik
der
Beziehung
zwischen
dem
Verzögerungsbetrag des PN-Codes und der empfangenen Leistung
und des Suchbereichs der Schaltung zum Suchen angekommener
Funkwellen in einem Fall, in dem der Suchbereich über drei
Niveaus geschaltet wird,
Figur 16 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Empfängers
gemäß
einer
anderen
Ausführungsform
der
vorliegenden
Erfindung und
Figur 17 ein Flussdiagramm zum Erklären der Arbeitsweise
des in Figur 16 dargestellten Empfängers.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung:
Mit Bezug auf die Figuren werden als nächstes bevorzugte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erklärt.
Zuerst
wird
die
grundlegende
Ausführungsform
der
vorliegenden Erfindung erklärt. Figur 6 ist ein Blockdiagramm, in dem der Aufbau eines Empfängers gemäß dieser
Ausführungsform dargestellt ist. Dieser Empfänger verwendet
eine RAKE-Kombination und wird in einem CDMA-Kommunikationssystem verwendet. Wenngleich sie hier als ein Empfänger
bezeichnet wird, ist diese Einheit tatsächlich ein mobiles
Endgerät in einem CDMA-Mobilkommunikationssystem und kommuniziert mit einer Basisstation. Konkret ausgedrückt, besteht
diese Einheit beispielsweise aus einem tragbaren Telefon.
Dieser Empfänger weist auf: eine Antenne 122, ein Sende/Empfangsfilter 121, das mit einer Antenne 122 verbunden ist,
um
Sendesignale
und Empfangssignale zu trennen, eine
Empfangs-Funkfrequenzeinheit 101, die mit dem empfangs-
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seitigen Anschluss des Sende-/Empfangsfilters 121 verbunden
ist und an der Antenne 122 empfangene Funkfrequenzsignale
verstärkt und frequenzwandelt, um diese Signale zu Empfangssignalen auf dem Basisband zu wandeln, mehrere BasisbandEmpfangseinheiten
102,
die
empfangene
Basisbandsignale
parallel von der Empfangs-Funkfrequenzeinheit 101 empfangen
und ein Entspreizen der empfangenen Signale unter Verwendung
eines vorgeschriebenen PN-Codes ausführen, einen Leistungskombinierer 104, der Signale nach dem Entspreizen kombiniert,
die von jeder der Basisband-Empfangseinheiten 102 ausgegeben
werden,
einen
Empfangs-Sprachprozessor
106,
der
das
kombinierte Signal zu einem Sprachsignal decodiert, einen
Ohrempfänger 107, der Sprache nach der Verarbeitung ausgibt,
eine Schaltung 103 zum Suchen angekommener Funkwellen, die
eine Suche nach angekommenen Funkwellen für die RAKEKombination ausführt, Spitzen jeder Ausbreitungskomponente
mit unterschiedlichen Verzögerungszeiten erfasst und jeder
Basisband-Empfangseinheit 102 eine Entspreizzeit mitteilt,
und eine Einheit 112 zum Messen der Intensität des
elektrischen Felds, welche die Intensität des empfangenen
elektrischen Felds auf der Grundlage vom Leistungskombinierer
104 an die Station ausgegebener Signale misst, um den FadingAbstand festzustellen. In dem in der Figur dargestellten
Beispiel sind sechs Basisband-Empfangseinheiten 102 bereitgestellt, so dass der RAKE-Empfänger sechs Finger aufweist.
In diesem Fall bilden die Empfangs-Funkfrequenzeinheit 101,
die Basisband-Empfangseinheiten 102, die Schaltung 103 zum
Suchen angekommener Funkwellen, der Leistungskombinierer 104,
der Empfangs-Sprachprozessor 106, der Ohrempfänger 107 und
die Einheit 112 zum Messen des empfangenen elektrischen Felds
die Empfangseinheit.
Dieser Empfänger ist weiter mit einer Sendeeinheit
versehen, die aus folgendem besteht: einem Mikrofon 110, das
eingegebene Sprache in elektrische Signale (Sprachsignale)
umwandelt,
einem
Sende-Sprachprozessor
111,
der
das
Sprachsignal codiert, welches vom Mikrofon 110 ausgegeben
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wird, einer Basisband-Sendeeinheit 113, die das codierte
Signal mit einem vorgeschriebenen PN-Code spreizmoduliert und
es in ein Basisband-Sendesignal umwandelt, und einer SendeFunkfrequenzeinheit 114, die das Basisband-Sendesignal in ein
Funkfrequenz-Sendesignal umwandelt. Die Ausgabe der SendeFunkfrequenzeinheit 114, d.h. das Funkfrequenz-Sendesignal,
wird dem sendeseitigen Anschluss des Sende-/Empfangsfilters
121 zugeführt.
Weil sich die Ankunftszeiten von Funkwellen verschiedener
Ausbreitungswege
unterscheiden,
sind mehrere BasisbandEmpfangseinheiten (Finger) 102 zum Entspreizen der Basisbandsignale für jeden Ausbreitungsweg bereitgestellt, und es wird
weiter die Ankunftszeit jeder Komponente mit einem anderen
Ausbreitungsweg
durch
die
Schaltung
103
zum
Suchen
angekommener
Funkwellen
gefunden.
Jede
der
BasisbandEmpfangseinheiten 102 führt ein Entspreizen der empfangenen
Funkwellen aus, während die Chip-Phase, d.h. die Zeit des PNCodes, entsprechend den Ankunftszeiten, die von der Schaltung
103 zum Suchen angekommener Funkwellen erfasst werden,
verschoben wird. Auf diese Weise werden die von den
Basisband-Empfangseinheiten 102 ausgegebenen Entspreizsignale
im Leistungskombinierer 104 leistungskombiniert, um ein
großes empfangenes Signal zu erhalten.
Figur 7 ist ein Blockdiagramm, in dem ein Beispiel des
Aufbaus der Ankunftszeit-Suchschaltung 103 dargestellt ist.
Diese Schaltung 103 zum Suchen angekommener Funkwellen weist
auf: eine Entspreizeinheit 131, der ein PN-Code gegeben wird
und die das Entspreizen eines empfangenen Signals auf der
Grundlage dieses PN-Codes ausführt, einen Integrator 132, der
das von der Entspreizeinheit 131 ausgegebene Signal über das
Zeitintervall eines Symbols integriert und dann dieses
Integrationsergebnis über ein noch längeres Zeitintervall
integriert, einen Dual-Port-RAM (DPRAM) 134, der den vom
Integrator 132 ausgegebenen Wert speichert, eine Suchschaltung 135, die innerhalb des Dual-Port-RAMs 134 sucht,
Spitzen für jede Verzögerungszeit erfasst und jeder der
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Basisband-Empfangseinheiten 102 eine Spitzenposition zuweist,
einen PN-Codegenerator 136, der PN-Codes erzeugt, und eine
Steuereinheit 137, die die Gesamtsteuerung der AnkunftszeitSuchschaltung 103 ausführt. Wie nachstehend beschrieben wird,
wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Mobileinheit, die
diesen Empfänger aufweist, in diesem Empfänger durch die
Einheit 112 zum Messen der Intensität des elektrischen Felds
geschätzt, und die Steuereinheit 137 empfängt Informationen
von
der
Einheit 112 zum Messen der Intensität des
elektrischen Felds in Bezug darauf, ob sich die Mobileinheit
mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Insbesondere steuert die
Steuereinheit 137 nicht nur die Phase des vom PN-Codegenerator 136 erzeugten PN-Codes und die Adressen, wenn in
den Dual-Port-RAM 134 geschrieben wird, sondern sie bestimmt
auch den Bereich der Spitzensuche, die von der AnkunftszeitSuchschaltung 103 ausgeführt wird, auf der Grundlage der
Informationen von der Einheit 112 zum Messen der Intensität
des elektrischen Felds, und sie bestimmt die Betriebszeit der
Funkwellen-Ankunftszeit-Suchschaltung 103.
Wenn
eine
Spitzensuche
ausgeführt
wird,
wird
das
Entspreizen des empfangenen Signals an der Entspreizeinheit
131 ausgeführt, während die Phase des in Inkrementen von
beispielsweise 1/4 Chip vom PN-Codegenerator 136 erzeugten
PN-Codes, wie in der Schaltung zum Suchen angekommener
Funkwellen (siehe Figur 3) in dem Empfänger aus dem Stand der
Technik, verschoben wird. Die Ausgabe wird durch den
Integrator 132 integriert, und das Integrationsergebnis wird
im Dual-Port-RAM 134 gespeichert. Falls der Bereich der
Spitzensuche zu dieser Zeit beschränkt ist, wird die Spitzensuche nur innerhalb dieses beschränkten Bereichs ausgeführt.
Weil die Geschwindigkeit der Verschiebung des PN-Codes festgelegt ist, wird die Spitzensuche intermittierend ausgeführt,
wenn der Bereich der Spitzensuche beschränkt ist, was mit
einem Fall zu vergleichen ist, in dem die Spitzensuche über
den gesamten Bereich ausgeführt wird.
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Ein
Verzögerungsprofil
wird
durch
den
vorstehend
beschriebenen Prozess im Dual-Port-RAM 134 gespeichert,
wodurch die Suchschaltung 135 innerhalb des Dual-Port-RAMs
134 sucht, die Spitzenpositionen bestimmt, die jeweiligen
Basisband-Empfangseinheiten 102 zuzuweisen sind, und die
Ankunftszeitdifferenzen, die den bestimmten Spitzenpositionen
entsprechen,
jeder
der
Basisband-Empfangseinheiten
102
mitteilt.
In diesem Empfänger misst die Einheit 112 zum Messen der
Intensität
des
elektrischen Felds die Intensität des
empfangenen elektrischen Felds und erfasst das Abfallen des
empfangenen elektrischen Felds, das durch Fading erzeugt
wird. Dieser Empfänger, der ein mobiles Endgerät ist, macht
entsprechend
seiner
Bewegungsgeschwindigkeit ein Fading
durch, wobei sich die Ankunftszeiten für jeden Ausbreitungsweg ändern. Figur 8 ist eine Graphik, in der ein Beispiel der
Variation der Intensität des empfangenen elektrischen Felds
dargestellt ist, die durch Fading hervorgerufen wird. Die
Zeitintervalle zwischen den Minima (Mulden) der Intensität
des
empfangenen
elektrischen Felds, die durch Fading
hervorgerufen werden, werden als "Fading-Abstand" bezeichnet.
Die Änderung der Intensität des empfangenen elektrischen
Felds, die durch Fading hervorgerufen wird, hat eine starke
Korrelation mit der Änderung der Position von Spitzenwerten
in dem empfangenen Signal, wenn die Chip-Phase um einige Grad
geändert wird.
Figur 9 zeigt die Beziehung zwischen dem Betrag der
Verschiebung der Chip-Phase (Zeitintervall t) und der
empfangenen Leistung nach dem Entspreizen für einen Fall, in
dem die Chip-Phase des beim Entspreizen verwendeten PN-Codes
um einige Grad verschoben ist. Funkwellen, die von der
sendenden Station ankommen, nachdem sie über verschiedene
Ausbreitungswege
gelaufen
sind,
weisen
voneinander
verschiedene
Ankunftszeiten
auf
und
haben
daher
für
verschiedene Chip-Phasen Spitzenwerte in der empfangenen
Leistung. Drei Spitzen, nämlich Spitze #1, Spitze #2 und
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Spitze #3, sind in dem in der Figur dargestellten Beispiel
dargestellt, und die Intervalle zwischen diesen Spitzen
entsprechen den Differenzen der Ankunftszeiten.
Falls sich das mobile Endgerät mit hoher Geschwindigkeit
bewegt, schwanken auch die Spitze #1, die Spitze #2 und die
Spitze #3 zeitlich stark, und die Schaltung 103 zum Suchen
angekommener Funkwellen muss daher ständig über den gesamten
vorstellbaren Änderungsbereich der Chip-Phase nach diesen
Spitzen suchen. Der in der Figur mit "ständige Suche"
bezeichnete Pfeil zeigt den Suchbereich, wenn sich das mobile
Endgerät mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Falls sich das
mobile Endgerät mit niedriger Geschwindigkeit bewegt, ist die
Änderung im Laufe der Zeit jedoch gering, und die Schaltung
103 zum Suchen angekommener Funkwellen braucht daher nur nach
Zeiten in den kleinen Zeitbereichen in der Umgebung von
Zeiten (Ankunftszeiten) zu suchen, die zuvor gesucht wurden,
und sie kann Suchen mit eingestreuten Zeitlücken ausführen.
Die in der Figur mit "Suchbereiche während einer langsamen
Bewegung"
bezeichneten
Pfeile geben Bereiche an, die
durchsucht werden sollten, wenn sich das mobile Endgerät mit
geringer
Geschwindigkeit
bewegt,
d.h.
Umgebungen
von
Ankunftszeiten angeben, die zuvor für jeden Ausbreitungsweg
gefunden wurden. Demgemäß kann die Schaltung 103 zum Suchen
angekommener
Funkwellen
intermittierend
statt
ständig
betrieben werden. Wenngleich Verzögerungsprofile innerhalb
des Dual-Port-RAMs 134 in der Schaltung 103 zum Suchen
angekommener Funkwellen gespeichert sind, führt weiterhin die
Beschränkung der Bereiche der Spitzensuche auf Zeiten einer
langsamen Bewegung zu einer Verringerung der Menge der Daten,
die als Vergleichsobjekte im Dual-Port-RAM 134 verwendet
werden, und zu einer Verringerung der Rechenbelastung für den
Vergleich, und all diese Faktoren tragen zur Verringerung des
Leistungsverbrauchs bei.
In diesem Empfänger wird eine schnelle Bewegung oder eine
langsame Bewegung auf der Grundlage der Intensität des
empfangenen elektrischen Felds, die von der Einheit 112 zum
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Messen der Intensität des elektrischen Felds gemessen wird,
beurteilt. Mit anderen Worten wird eine langsame Geschwindigkeit oder eine hohe Geschwindigkeit festgestellt, indem die
Fading-Periode eines Fading-Abstands gefunden wird, worin die
Intensität des empfangenen elektrischen Felds in festen
Intervallen große Verringerungen erfährt, wie in Figur 8
dargestellt ist. In einem städtischen Gebiet, in dem viele
Gebäude vorhanden sind, bewirkt das Vorhandensein einer
großen Anzahl von Objekten, die Funkwellen reflektieren oder
beugen, dass die Funkwellen von der sendenden Station als ein
Typ einer stehenden Welle existieren und dass die Variation
des Fadings zu einem Rayleigh-Fading wird. Daher ist der
Fading-Abstand nur durch die Bewegungsgeschwindigkeit der
Mobileinheit und die Frequenz der verwendeten Funkwellen
festgelegt und wird nicht durch die Beziehung zwischen der
Bewegungsrichtung der Mobileinheit, die diesen Empfänger
aufweist,
oder
die
Richtung
der
sendenden
Station
beeinflusst. Insbesondere wird der Fading-Abstand t durch
t = c/(f x v)
(1)
dargestellt, wobei v die Bewegungsgeschwindigkeit ist, f die
verwendete Frequenz ist und c die Lichtgeschwindigkeit ist.
Mit anderen Worten ist der Fading-Abstand t umgekehrt
proportional zum Produkt aus der Frequenz f der Funkwellen
und der Bewegungsgeschwindigkeit v. Falls der Kehrwert des
Fading-Abstands die Fading-Frequenz ist, ist die FadingFrequenz proportional zum Produkt aus der verwendeten
Funkwellenfrequenz f und der Bewegungsgeschwindigkeit v. Weil
die Frequenz der verwendeten Funkwellen bekannt ist, kann die
Geschwindigkeit des Empfängers (mobilen Endgeräts) anhand des
Fading-Abstands
(Fading-Frequenz)
geschätzt werden. Die
geschätzte Bewegungsgeschwindigkeit kann dann mit einem
vorgeschriebenen Schwellenwert verglichen werden, um zwischen
einer schnellen Bewegung und einer langsamen Bewegung zu
unterscheiden. Falls die Frequenz der verwendeten Funkwellen
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festgelegt ist, ändert sich die Bewegungsgeschwindigkeit
umgekehrt proportional zum Fading-Abstand, und der FadingAbstand (oder die Fading-Frequenz) kann direkt mit dem
Schwellenwert verglichen werden. Bei einem gewöhnlichen
Mobilkommunikationssystem kann angenommen werden, dass die
Frequenz der verwendeten Funkwellen in Bezug auf Frequenzzuweisungen, die auf dem Funkgesetz beruhen, festgelegt ist.
In jedem Fall wird die Schaltung 103 zum Suchen angekommener
Funkwellen bei einer langsamen Bewegung, von der Einheit 112
zum Messen der Intensität des elektrischen Felds gesteuert,
intermittierend
betrieben,
braucht
die
Suche
nach
angekommenen Funkwellen nur in der Umgebung zuvor gesuchter
Zeiten (Ankunftszeiten) ausgeführt zu werden und kann der
durchschnittliche Leistungsverbrauch der Schaltung 103 zum
Suchen angekommener Funkwellen verringert werden. Es ist
bekannt, dass die Differenz zwischen den Spitzen und Mulden
des Fadings zunimmt, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit hoch
ist, und dass die Differenz zwischen den Spitzen und Mulden
abnimmt, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit niedrig ist. Das
Fading, bei dem die Mulden besonders tief sind, tritt
gewöhnlich während einer schnellen Bewegung auf.
Figur 10 ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Arbeitsweise dieses Empfängers.
Zuerst berechnet die Einheit 112 zum Messen der
Intensität des elektrischen Felds in Schritt 11 die
Intensität des elektrischen Felds empfangener Funkwellen, um
den Fading-Abstand (die Fading-Frequenz) festzustellen, und
sie bestimmt dann die Bewegungsgeschwindigkeit des Empfängers
anhand des Fading-Abstands. Die Einheit 112 zum Messen der
Intensität des elektrischen Felds bestimmt dann durch
Vergleichen
der
Bewegungsgeschwindigkeit
mit
einem
vorgeschriebenen Schwellenwert, ob die Bewegungsgeschwindigkeit hoch oder niedrig ist.
Falls in Schritt 11 geurteilt wird, dass sich der
Empfänger
mit
hoher Geschwindigkeit bewegt, wird die
Schaltung 103 zum Suchen angekommener Funkwellen in Schritt
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12 in einen ständigen Einschaltzustand versetzt und weist in
Schritt 13 jeder Basisband-Empfangseinheit 102 Empfangszeiten
zu. Dann bestimmt die Einheit 112 zum Messen der Intensität
des elektrischen Felds in Schritt 14, ob sich der FadingAbstand geändert hat. Falls sich der Fading-Abstand geändert
hat, kehrt der Prozess zu Schritt 11 zurück. Falls keine
Änderung stattgefunden hat, kehrt der Prozess zu Schritt 12
zurück.
Falls in Schritt 11 geurteilt wird, dass sich der
Empfänger
mit
niedriger
Geschwindigkeit
bewegt,
wird
andererseits der Suchbereich der Schaltung 103 zum Suchen
angekommener Funkwellen in Schritt 15 verkleinert, und es
werden in Schritt 16 jeder Basisband-Empfangseinheit 102
Empfangszeiten zugewiesen. Die Einheit 112 zum Messen der
Intensität des elektrischen Felds beurteilt dann in Schritt
17, ob sich der Fading-Abstand geändert hat. Falls sich der
Fading-Abstand geändert hat, kehrt der Prozess zu Schritt 11
zurück. Falls sich der Fading-Abstand nicht geändert hat,
kehrt der Prozess zu Schritt 15 zurück.
Diese
Prozesse
machen
das
ständige
Betreiben
der
Basisband-Empfangseinheiten 102 Empfangszeiten zuweisenden
Schaltung 103 zum Suchen angekommener Funkwellen im Fall
einer langsamen Bewegung überflüssig, wodurch eine Verringerung des Stromverbrauchs ermöglicht wird und, falls der
Empfänger ein tragbares Telefon ist, das eine Batterie
verwendet,
eine
Verlängerung
der
Kommunikationszeit
ermöglicht wird.
Als nächstes wird das Festlegen des Schwellenwerts, der
eine schnelle Bewegung von einer langsamen Bewegung unterscheidet, erklärt. Gemäß dieser Ausführungsform wird auf der
Grundlage entweder der Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen
Endgeräts, die anhand des Fading-Abstands herausgefunden
wird, oder auf der Grundlage des Fading-Abstands selbst der
Betrieb zwischen dem ständigen Einschalten der AnkunftszeitSuchschaltung 103 und dem Ausführen einer Spitzenwertsuche
über den gesamten Bereich vorstellbarer Verzögerungszeiten
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und dem Ausführen der Spitzensuche nur für bestimmte
begrenzte Bereiche, die die zuvor gefundenen Spitzenpositionen einschließen, umgeschaltet. Der Schwellenwert für
dieses Umschalten, d.h. der Schwellenwert für das Bestimmen
einer langsamen oder einer schnellen Bewegung, sollte unter
Berücksichtigung des Potentials erheblicher Probleme, die
sich daraus ergeben, dass eine Spitzensuche nur in begrenzten
Bereichen ausgeführt wird, bestimmt werden. Figur 11 ist eine
Ansicht zum Erklären der Prinzipien zum Festlegen eines
Schwellenwerts, und sie zeigt die Beziehung zwischen dem
Fading und dem Suchbereich. Hier wird ein Fall betrachtet,
bei dem die Kommunikation unter Verwendung einer Frequenz von
2 GHz ausgeführt wird.
Falls angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit
des mobilen Endgeräts 60 km/h (16,7 m/s) beträgt, ergibt
Gleichung (1) einen Fading-Abstand von 9 ms (eine FadingFrequenz von 111,1 Hz). Mit anderen Worten steigt und fällt
die Intensität des empfangenen elektrischen Felds mit einer
Periode von 9 ms, wie in der Figur dargestellt ist. Weiterhin
zeigen die in der Figur mit A, B, ..., G bezeichneten Linien
die Zeitbereiche für das Ausführen eines Prozesses zum
Berechnen der Leistung durch Multiplizieren empfangener
Wellen in 10-ms-Einheiten mit dem PN-Code. Weil ein
Integrationsprozess die Spitzensuche begleitet, liegt die
Zeit, während derer die Berechnung ausgeführt wird, in der
Größenordnung von Millisekunden. A, B, ..., G entsprechen den
verschiedenen Spitzenpositionen in dem Verzögerungsprofil,
welche jeweils innerhalb eines Bereichs von etwa  30 s
gegeneinander verschoben sind.
Wenn sich der Empfänger mit einer Geschwindigkeit von
60 km/h bewegt, schwankt das elektrische Feld stark während
der 10-ms-Suchperiode, wie in der Figur dargestellt ist,
wodurch es erforderlich wird, Spitzenpositionen nacheinander
alle 10 ms zu berechnen. Falls die Bewegungsgeschwindigkeit
dann 20 km/h wird, wird der Fading-Abstand jedoch etwa 27 ms,
wobei eine Mulde in dem empfangenen Feld infolge von Fading
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alle 27 ms auftritt, wodurch ein Betrieb ermöglicht wird, bei
dem die Berechnung nach einer Berechnung von 10 ms 10 ms lang
ausgesetzt
wird.
Es
ist
möglich,
den
Schwellenwert
festzulegen, indem entschieden wird, wie lange die Berechnung
auszusetzen ist, und dann der Schwellenwert als die
Bewegungsgeschwindigkeit festgelegt wird, die diese intermittierende Berechnung ermöglicht. Es ist auch möglich, einen
Betrieb für 10 ms zu bewirken und den Betrieb 20 ms lang
auszusetzen, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit etwa 10 km/h
beträgt.
In der vorstehenden Erklärung wurde die Bewegungsgeschwindigkeit durch Messen des Fading-Abstands in dem
empfangenen
elektrischen
Feld
gefunden,
gemäß
der
vorliegenden Erfindung kann die Bewegungsgeschwindigkeit
jedoch anhand von dem Fading-Abstand verschiedener Messungen
gefunden werden, und es ist minimal nur erforderlich, dass
die schnelle Bewegung von der langsamen Bewegung unterschieden wird. Nachstehend werden verschiedene Verfahren
erklärt, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet
werden
können,
um
die
Bewegungsgeschwindigkeit
anhand
Messungen des empfangenen elektrischen Felds zu finden.
Figur 12 zeigt ein tatsächliches Beispiel der Änderung
der Intensität des empfangenen elektrischen Felds bei einem
mobilen Endgerät. In diesem Fall wird der Wert der Intensität
des
empfangenen
elektrischen
Felds
in
vorgegebenen
Zeitintervallen, wie 5-ms-Intervallen, gemessen, und der
Schwankungsbetrag wird als Differenz zwischen den aufeinander
folgend gemessenen Werten berechnet, d.h. "a" in Figur 12.
Die Bewegungsgeschwindigkeit kann anhand dieses Schwankungsbetrags geschätzt werden. Natürlich kann ein Betrag gemessen
werden, der nicht die Intensität des empfangenen elektrischen
Felds selbst ist, sondern der Intensität des empfangenen
elektrischen Felds entspricht. Die Beziehung zwischen dem
Schwankungsbetrag der Intensität des empfangenen elektrischen
Felds und der Bewegungsgeschwindigkeit kann vorab gefunden
werden. Weil eine Änderung der Geschwindigkeit des mobilen
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Endgeräts von mehreren km/h innerhalb eines Zeitbereichs von
beispielsweise einigen zehn ms normalerweise unvorstellbar
ist, kann die Geschwindigkeit als der größte Wert unter den
berechneten Werten der Bewegungsgeschwindigkeit angenommen
werden, welche anhand des Schwankungsbetrags der Intensität
des
empfangenen
elektrischen
Felds
innerhalb
eines
vorgegebenen Zeitraums erhalten werden.
Alternativ kann eine schnelle Bewegung festgestellt
werden, falls in einem Vergleich der Größe des Schwankungsbetrags der Intensität des empfangenen elektrischen Felds und
eines vorgeschriebenen Werts der Schwankungsbetrag größer
ist, und kann eine langsame Bewegung direkt festgestellt
werden, falls der vorgeschriebene Wert größer ist. Eine
Vielzahl von Werten ist
stellbar, es wird jedoch
werts angenommen, der beim
keit zunimmt. Dadurch wird
selbst ungeeignet, und der
als der Schwankungsbetrag vordie Verwendung eines SchwankungsZunehmen der Bewegungsgeschwindigdie Verwendung des Fading-Abstands
Kehrwert des Fading-Abstands, d.h.
die Fading-Frequenz, sollte als der Schwankungsbetrag verwendet werden. Um Fehler bei der Bestimmung der Geschwindigkeit in diesem Fall zu verringern, kann die Geschwindigkeit
durch Integrieren der Schwankungsbeträge in der Intensität
des empfangenen elektrischen Felds eine vorgeschriebene
Anzahl von Malen oder für einen vorgeschriebenen Zeitintervall festgestellt werden. Nach diesem Integrationsverfahren nimmt der integrierte Wert zu, falls einer von
mehreren gemessenen Schwankungsbeträgen der Intensität des
empfangenen elektrischen Felds groß ist, d.h. falls die Mulde
des Fadings tief ist.
Zusätzlich kann festgestellt werden, dass sich das mobile
Endgerät mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt, falls auch
nur einer von mehreren bestimmten Werten, der anhand des
Schwankungsbetrags
der
Intensität
des
empfangenen
elektrischen Felds innerhalb eines vorgeschriebenen Zeitraums
erhalten wurde, angibt, dass sich der Empfänger mit einer
hohen Geschwindigkeit bewegt.
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Schließlich kann die Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen
Endgeräts bestimmt werden, indem die Zeit gemessen wird,
während derer das Fading an einer Spitze oder an einer Mulde
ist. In Figur 12 werden beispielsweise das Zeitintervall
(t1),
während
dessen
die
Intensität
des
empfangenen
elektrischen Felds unter einen vorgeschriebenen Wert fällt,
und das Zeitintervall (t2), während dessen die Intensität des
empfangenen elektrischen Felds den vorgeschriebenen Wert
übersteigt, gemessen, oder es wird der Zeitraum der
Schwankung des Werts (t1 + t2) der Intensität des empfangenen
elektrischen Felds gemessen, und die Bewegungsgeschwindigkeit
des mobilen Endgeräts wird anhand t1 und t2 oder anhand
t1 + t2 geschätzt. In diesem Fall werden t1 und t2 oder
t1 + t2 mit einem vorgeschriebenen Wert verglichen, und es
kann festgestellt werden, dass sich das mobile Endgerät mit
einer hohen Geschwindigkeit bewegt, falls die Schwankungsperiode der Intensität des empfangenen elektrischen Felds
kürzer als ein vorgeschriebener Wert ist. Schließlich kann
eine schnelle Bewegung festgestellt werden, falls mindestens
einer von mehreren beurteilten Werten, die anhand der
Schwankungsperiode der Intensität des empfangenen elektrischen Felds innerhalb eines vorgeschriebenen Zeitintervalls
erhalten wurden, einer schnellen Bewegung entspricht.
In jedem Fall wird gemäß der vorliegenden Erfindung der
Bereich der Spitzensuche modifiziert, nachdem auf der
Grundlage
des
Schwankungsbetrags
in
dem
empfangenen
elektrischen Feld festgestellt wurde, ob sich das mobile
Endgerät mit einer hohen oder einer langsamen Geschwindigkeit
bewegt. Verschiedene Faktoren können als der hier erwähnte
Schwankungsbetrag betrachtet werden, diese umfassen jedoch
mindestens einen von dem Fading-Abstand und der Tiefe der
Mulde des Fadings. Wenngleich dies als eine Bestimmung der
schnellen oder der langsamen Bewegung beschrieben wurde, ist
es nicht wesentlich, dass die Geschwindigkeit des mobilen
Endgeräts als ein Zahlenwert gefunden wird. Die gewünschte
Wirkung kann durch eine Bestimmung erhalten werden, die durch
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direktes Festlegen des Schwellenwerts, beispielsweise als der
Fading-Abstand oder die Tiefe der Fading-Mulde, verwirklicht
wird.
Eine Hysteresekennlinie kann auch zu dem Schwellenwert
gemäß der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden. Das
Hinzufügen einer Hysteresekennlinie kann das bei einer zu
hohen Frequenz erfolgende Schalten zwischen einer Suche des
gesamten Suchbereichs und einer Teilsuche eines Verzögerungsprofils in Fällen, in denen die Geschwindigkeit des mobilen
Endgeräts innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs in der
Nähe des Schwellenwerts schwankt, verhindern. Figur 13 ist
eine Graphik zum Erklären eines Falls, in dem eine Hysterese
bereitgestellt ist. Zum Schalten zwischen einem Modus, in dem
eine Suche nur in der Umgebung von Spitzen ausgeführt wird,
die zuvor gefunden wurden, d.h. dem Modus während der
langsamen Bewegung, und einem Modus, in dem eine Suche über
den gesamten Bereich ausgeführt wird, d.h. dem Modus während
der schnellen Bewegung, werden zwei Schwellenwerte T1 und T2
(mit T1 > T2) für die Geschwindigkeit der Mobileinheit
festgelegt, so dass das Schalten von dem Modus während der
langsamen Bewegung zu dem Modus während der schnellen
Bewegung beim Schwellenwert T1 auftritt und das Schalten von
dem Modus während der schnellen Bewegung zu dem Modus während
der langsamen Bewegung beim Schwellenwert T2 auftritt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird
der Bereich, in dem eine Spitzensuche ausgeführt wird,
zwischen zwei Niveaus geschaltet, nämlich einem, in dem eine
Suche über den gesamten Bereich ausgeführt wird, und einem,
in dem eine Suche nur in der Umgebung zuvor gefundener
Spitzen ausgeführt wird, die vorliegende Erfindung ermöglicht
jedoch auch das Schalten zwischen drei oder mehr Niveaus. Im
Fall
des
Schaltens
zwischen
drei
Niveaus
wird
die
Geschwindigkeit der Mobileinheit in die drei Niveaus einer
hohen Geschwindigkeit, einer mittleren Geschwindigkeit und
einer niedrigen Geschwindigkeit, statt in die zwei Niveaus
einer hohen Geschwindigkeit und einer niedrigen Geschwindig-
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keit eingeteilt, und das Suchen wird dementsprechend für eine
schnelle Bewegung über den gesamten Bereich ausgeführt,
jedoch für eine Bewegung mittlerer Geschwindigkeit und eine
langsame Bewegung nur in den Umgebungen zuvor gefundener
Spitzen ausgeführt. Falls in diesem Fall eine Bewegung
mittlerer
Geschwindigkeit
und
eine
langsame
Bewegung
verglichen werden, sind die Bereiche der Spitzensuche für die
mittlere Geschwindigkeit verhältnismäßig breit, während die
Bereiche der Spitzensuche für die langsame Geschwindigkeit
verhältnismäßig schmal sind. Figur 14 ist eine Graphik zum
Erklären eines Falls, in dem die Bereiche einer Spitzensuche
entsprechend den drei Niveaus der hohen Geschwindigkeit, der
mittleren Geschwindigkeit und der niedrigen Geschwindigkeit
geändert werden, wobei der Schwellenwert mit einer Hysteresekennlinie versehen ist, um die Modi der hohen Geschwindigkeit, der mittleren Geschwindigkeit und der niedrigen
Geschwindigkeit abzugrenzen. In Bezug auf die Geschwindigkeit
der Mobileinheit sind die Schwellenwerte zum Beurteilen der
hohen Geschwindigkeit und der mittleren Geschwindigkeit T1
und T2 und die Schwellenwerte zum Beurteilen der mittleren
Geschwindigkeit und der niedrigen Geschwindigkeit T3 und T4,
wobei T1 > T2 > T3 > T4 ist. Demgemäß geschieht das Schalten
von dem Modus für eine Bewegung mittlerer Geschwindigkeit zu
dem Modus für eine schnelle Bewegung beim Schwellenwert T1,
das Schalten von dem Modus für eine schnelle Bewegung zu dem
Modus für eine Bewegung mittlerer Geschwindigkeit beim
Schwellenwert T2, das Schalten von dem Modus langsamer
Bewegung zu dem Modus der Bewegung mittlerer Geschwindigkeit
beim Schwellenwert T3, und das Schalten von dem Modus für
eine Bewegung mittlerer Geschwindigkeit zu dem Modus für eine
langsame Bewegung beim Schwellenwert T4.
Figur 15 zeigt die Beziehung zwischen dem Bereich der
Spitzensuche und den Positionen von Spitzen in Verzögerungsprofilen, wenn die Geschwindigkeit der Mobileinheit in eine
hohe Geschwindigkeit, eine mittlere Geschwindigkeit und eine
niedrige Geschwindigkeit eingeteilt ist. Die Beziehung
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zwischen dem Modus für eine schnelle Bewegung und dem Modus
für die Bewegung mittlerer Geschwindigkeit entspricht der
Beziehung zwischen dem Modus für eine schnelle Bewegung und
dem Modus für eine langsame Bewegung im Fall des in Figur 9
dargestellten Schaltens zwischen zwei Niveaus. In dem in
Figur 15 dargestellten Fall werden andererseits in Bezug auf
die Beziehung zwischen dem Modus für die Bewegung mittlerer
Geschwindigkeit und dem Modus für die langsame Bewegung in
Bezug auf die Bereiche von Verzögerungszeiten, für die eine
Spitzensuche ausgeführt wird, Suchen über verhältnismäßig
breite Bereiche ausgeführt, die an zuvor gefundenen Spitzen
in dem Modus für eine Bewegung mittlerer Geschwindigkeit
zentriert sind, während Suchen in dem Modus für eine langsame
Bewegung über verhältnismäßig schmale Bereiche ausgeführt
werden, die an zuvor gefundenen Spitzen zentriert sind. Der
Leistungsverbrauch der Schaltung zum Suchen angekommener
Funkwellen kann stark verringert werden, indem der Bereich
der Spitzensuche in Fällen sehr schmal gemacht wird, in denen
sich
das
mobile
Endgerät
mit
einer
sehr
niedrigen
Geschwindigkeit bewegt, die gleich der Gehgeschwindigkeit
oder langsamer als diese ist, wobei dies Fälle einschließt,
in denen das mobile Endgerät stationär ist.
In den vorstehend beschriebenen Beispielen wurde die
Geschwindigkeit des mobilen Endgeräts zwischen den zwei
Niveaus einer hohen und einer niedrigen Geschwindigkeit oder
den drei Niveaus einer hohen Geschwindigkeit, einer mittleren
Geschwindigkeit und einer niedrigen Geschwindigkeit unterteilt, die Geschwindigkeit des mobilen Endgeräts kann jedoch
auch zwischen einer Bewegung und im Wesentlichen keiner
Bewegung, d.h. Stillstand, unterteilt werden. Konkreter
ausgedrückt, kann erst bestimmt werden, ob das Fading selbst
in erheblichem Maße oder nicht beobachtet wurde, wobei das
Fading als nicht vorhanden beurteilt wird, falls es im
Wesentlichen nicht beobachtet wird, d.h. falls das empfangene
Feld im Wesentlichen gleichmäßig ist. In Fällen, in denen
kein Fading vorhanden ist, kann der Bereich der Spitzensuche
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sehr schmal gemacht werden, und in Fällen, in denen ein
Fading auftritt oder in denen ein Fading beobachtet wird,
kann die Spitzensuche über den gesamten Bereich ausgeführt
werden. Das Einteilen der Geschwindigkeit des mobilen Endgeräts in dieser Weise ist wirksam, um den Leistungsverbrauch
in einem mobilen Endgerät, beispielsweise einem mobilen Endgerät, das in einem Schienenfahrzeug installiert ist, wobei
das mobile Endgerät in diesem Fall die meiste Zeit entweder
in einem Bahnhof haltend oder in einem Wagen, der sich mit
einer Geschwindigkeit von einigen zehn Kilometern pro Stunde
oder mehr bewegt, und fast keine Zeit in einem Bereich
niedriger Geschwindigkeit von weniger als 20 Kilometer pro
Stunde verbringt, stark zu verringern.
Als nächstes wird eine andere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Heutige tragbare Telefone
verwenden einen als "perch channel" bezeichneten speziellen
Kanal zum Erfassen oder Übertragen von Steuersignalen, und
sie sind häufig mit zwei Antennensystemen ausgestattet,
nämlich einer eingebauten Antenne und einer Peitschenantenne,
die während der Verwendung (während der Kommunikation) aus
dem Gehäuse herausgezogen wird. Weil die Peitschenantenne
nicht verwendet werden kann, wenn nicht kommuniziert wird,
ist die eingebaute Antenne für das Empfangen beispielsweise
von Steuersignalen vorgesehen, die ein Rufbeendigungssignal
einschließen. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Empfänger
beschrieben, bei dem sowohl ein Perch-Kanal verwendet wird
und der auch mit zwei Antennen versehen ist, nämlich einer
eingebauten Antenne und einer Peitschenantenne. Figur 16 ist
ein Blockdiagramm, in dem der Aufbau dieses Empfängertyps
dargestellt ist.
Ein Perch-Empfänger 142, der von einem RAKE-Empfänger 141
zum Ausführen des RAKE-Empfangs unabhängig ist, ist zum
Empfangen eines Perch-Kanals vorgesehen. Eine eingebaute
Antenne 143 ist mit der ersten Empfangs-Funkfrequenzeinheit
145 verbunden, die von der eingebauten Antenne 143 empfangene
Funkfrequenzsignale verstärkt und frequenzwandelt, um sie in
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empfangene Basisbandsignale umzuwandeln. Die empfangenen
Signale von der ersten Empfangs-Funkfrequenzeinheit 145
werden nicht nur dem RAKE-Empfänger 141 und dem PerchEmpfänger 142 zugeführt, sondern auch der Schaltung 149 zum
Suchen angekommener Funkwellen zugeführt, wie nachstehend
erklärt wird. Andererseits ist die Peitschenantenne 144 mit
einem Sende-/Empfangsfilter 146 zum Trennen von Sendesignalen
und empfangenen Signalen verbunden und der empfangsseitige
Anschluss des Sende-/Empfangsfilters 146 mit einer zweiten
Empfangs-Funkfrequenzeinheit 147 verbunden, welche an der
Peitschenantenne 144 empfangene Funkfrequenzsignale verstärkt
und frequenzwandelt, um sie in empfangene Basisbandsignale
umzuwandeln. Die von der zweiten Empfangs-Funkfrequenzeinheit
147 empfangenen Signale werden dem RAKE-Empfänger 141, dem
Perch-Empfänger 142 und der Schaltung 149 zum Suchen
angekommener Funkwellen zugeführt.
Der RAKE-Empfänger 141 weist auf: mehrere BasisbandEmpfangseinheiten 161, welche parallel von den EmpfangsFunkfrequenzeinheiten 145 und 147 Basisbandsignale empfangen
und ein Entspreizen der empfangenen Signale durch einen
vorgeschriebenen PN-Code ausführen, einen RAKE-Kombinierer
162 zum Ausführen einer RAKE-Kombination der Entspreizsignale, die von jeder der Basisband-Empfangseinheiten 161
ausgegeben worden sind, und einen Viterbi-Decodierer 163 zum
Ausführen der Viterbi-Decodierung der Signale nach dem
Kombinieren. Die Ausgabe des Viterbi-Decodierers 163 ist die
Ausgabe des RAKE-Empfängers 141, und diese Ausgabe wird durch
den Empfangs-Sprachprozessor 151 gewandelt, der zu Sprachsignalen
decodiert,
und
die
Sprachsignale
nach
der
Konvertierung werden dann vom Ohrempfänger 152 ausgegeben. In
dem in der Figur dargestellten Beispiel sind sechs BasisbandEmpfangseinheiten 161 bereitgestellt.
Der Perch-Empfänger 142 weist auf: einen Perch-Korrelator
164 zum Empfangen von Basisbandsignalen von den EmpfangsFunkfrequenzeinheiten 145 und 147, wodurch ein Entspreizen
der empfangenen Signale durch einen vorgeschriebenen PN-Code
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ausgeführt wird und zum Erfassen von Perch-Kanalsignalen,
einen Perch-Prozessor 165 zum Ausführen einer Signalverarbeitung der erfassten Perch-Kanalsignale und einen
Viterbi-Decodierer
166
zum
Ausführen
einer
ViterbiDecodierung von Signalen nach der Signalverarbeitung.
Die Schaltung 149 zum Suchen angekommener Funkwellen
führt eine Suche angekommener Funkwellen aus, indem sie
Spitzen von jeder der Ausbreitungskomponenten erfasst, für
die die Verzögerungszeiten verschieden sind, um eine RAKEKombination auszuführen, und sie teilt eine Zeit für das
Entspreizen jeder Basisband-Empfangseinheit 161 im RAKEEmpfänger 141 und im Perch-Korrelator 142 im Perch-Empfänger
164 mit. Der innere Aufbau der Schaltung 149 zum Suchen
angekommener Funkwellen gleicht dem in Figur 7 dargestellten.
Informationen in Bezug auf die Mobileinheit, die diesen
Empfänger aufweist, werden jedoch nicht von der Einheit zum
Messen der Intensität des elektrischen Felds, sondern von
einer Steuerschaltung 150, die nachstehend beschrieben wird,
bereitgestellt. Auf der Grundlage der Informationen in Bezug
auf die Geschwindigkeit der Mobileinheit schaltet die
Schaltung 149 zum Suchen angekommener Funkwellen zwischen dem
Festlegen des Bereichs der Spitzensuche auf den gesamten
Bereich vorstellbarer Verzögerungszeiten oder auf einen
beschränkten Bereich in den Umgebungen der bereits gefundenen
Spitzen.
Dieser Empfänger weist auch auf: die Steuerschaltung 150
zum Steuern des gesamten Empfängers und eine Sendeeinheit,
die aus einem Mikrofon 153, welches dazu dient, eingegebene
Sprache in elektrische Signale (Sprachsignale) umzuwandeln,
einem Sende-Sprachprozessor 154 zum Codieren von Sprachsignalen, die vom Mikrofon 153 ausgegeben werden, einem
Basisband-Sendeprozessor
155
zum
Spreizmodulieren
der
codierten Signale mit einem vorgeschriebenen PN-Code und zum
Wandeln
in
Basisband-Sendesignale
und
einer
SendeFunkfrequenzeinheit 148 zum Wandeln der Basisband-Sendesignale in Funkfrequenz-Sendesignale besteht. Die Ausgabe der
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Sende-Funkfrequenzeinheit
148,
d.h.
Funkfrequenz-Sendesignale,
wird
dem sendeseitigen Anschluss des Sende/Empfangsfilters 146 zugeführt.
Die Steuerschaltung 150 in diesem Empfänger nimmt auch
als Eingabe die Intensitätswerte des empfangenen elektrischen
Felds vom RAKE-Empfänger 141 nach der RAKE-Kombination und
die Codeausgabe und die Intensitätswerte des empfangenen
elektrischen Felds des Perch-Kanals vom Viterbi-Decodierer
166 im Perch-Empfänger 142 entgegen. Auf der Grundlage dieser
Intensitätswerte des empfangenen elektrischen Felds berechnet
die Steuerschaltung 150 die Geschwindigkeit der Mobileinheit,
die diesen Empfänger aufweist, beispielsweise anhand des
Fading-Abstands, urteilt zwischen einer schnellen Bewegung
und einer langsamen Bewegung und gibt das Ergebnis dieser
Beurteilung an die Schaltung 149 zum Suchen angekommener
Funkwellen aus. Mit anderen Worten hat die Steuerschaltung
150 die Funktionen der Einheit 112 zum Messen der Intensität
des elektrischen Felds (siehe Figur 6) in der zuvor
beschriebenen grundlegenden Ausführungsform.
Als nächstes wird die Arbeitsweise dieses Empfängers mit
Bezug auf das Flussdiagramm aus Figur 17 beschrieben.
Zuerst wird der Erfassungsvorgang des Perch-Kanals in
Schritt 21 ausgeführt, wenn die Leistung des Empfängers
eingeschaltet wird, und es wird in Schritt 22 die Synchronisation hergestellt. Die Vorgänge für eine Rufeinleitung
oder eine Rufbeendigung beginnen in Schritt 23, und der
erwartete Empfang wird nach Bedarf in Schritt 24 ausgeführt.
Die Telefonkommunikation beginnt dann in Schritt 25, und der
Betrieb mit einem niedrigen Stromverbrauch beginnt in Schritt
26. In Schritt 27 wird beurteilt, ob der Löschvorgang
anwendbar ist. Die Verarbeitung endet, falls der Löschvorgang
anwendbar ist, falls dies jedoch nicht der Fall ist, wird die
Verarbeitung fortgesetzt, wie in dem Flussdiagramm aus Figur
10 dargestellt ist, und die Kommunikation wird fortgesetzt,
wobei sich der Suchbereich der angekommenen Funkwellen
entsprechend der Geschwindigkeit der Mobileinheit ändert.
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Im Fall einer langsamen Bewegung im Empfänger gemäß
dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, die
Schaltung 149 zum Suchen angekommener Funkwellen ständig zu
betreiben, welche Empfangszeiten dem Basisbandprozessor 161
und dem Perch-Empfänger 142 zuweist, wodurch der Stromverbrauch verringert werden kann und, falls der Empfänger ein
tragbares Telefon ist, das eine Batterie verwendet, die
mögliche Sprechzeit verlängert werden kann.
Industrielle Anwendbarkeit:
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung eine langsame
Bewegung durch Beobachten der Intensität des empfangenen
elektrischen Felds zum Finden des Fading-Abstands bestimmt
wird und dann die Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen
Endgeräts anhand des Fading-Abstands geschätzt wird, kann die
Schaltung zum Suchen angekommener Funkwellen intermittierend
betrieben werden, und Suchen nach angekommenen Funkwellen
können nur in den Umgebungen zuvor gesuchter Zeiten
(Ankunftszeiten) ausgeführt werden, wodurch eine Verringerung
des Leistungsverbrauchs des gesamten mobilen Endgeräts und
eine Verlängerung der möglichen Sprechzeit ermöglicht werden.
- 37 EP-B-1 096 711
(99 92 6763.6)
NEC Corporation
u.Z.: E 3158 EP
5
Patentansprüche
1. Codemultiplex-Vielfachzugriff-(CDMA)-Empfangsverfahren, welches ein Empfangsverfahren in einem mobilen
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Endgerät ist, das ein Spreizspektrum zum Verwirklichen einer
Kommunikation verwendet, eine Suche angekommener Funkwellen
ausführt,
um
Funkwellen
von
Ausbreitungswegen
mit
verschiedenen Verzögerungszeiten zu erfassen, und eine RAKEKombination verwendet, um empfangene Signale von Funkwellen
verschiedener Ausbreitungswege zu kombinieren,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Feststellen eines Schwankungsbetrags des elektrischen
Felds der empfangenen Signale und
Schalten eines Bereichs der Verzögerungszeit, in dem eine
Suche der angekommenen Funkwellen ausgeführt wird, unter
mehreren Niveaus entsprechend dem Schwankungsbetrag,
wobei ein Bereich der Verzögerungszeit, in dem eine Suche
der Funkwellen bei einem der mehreren Niveaus ausgeführt
wird, das mit einem Schwankungsbetrag übereinstimmt, welcher
einer verhältnismäßig hohen Bewegungsgeschwindigkeit des
mobilen Endgeräts entspricht, größer ist als ein Bereich der
Verzögerungszeit, in dem eine Suche der Funkwellen bei einem
Niveau ausgeführt wird, das mit einem Schwankungsbetrag
übereinstimmt,
welcher
einer
verhältnismäßig
niedrigen
Bewegungsgeschwindigkeit entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 mit dem weiteren Schritt:
Unterscheiden auf der Grundlage des Schwankungsbetrags,
ob sich das mobile Endgerät in einem Zustand verhältnismäßig
hoher Geschwindigkeit oder einem Zustand verhältnismäßig
niedriger Geschwindigkeit befindet, und
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5
intermittierendes Ausführen einer Suche der angekommenen
Funkwellen durch Ausführen einer Suche der angekommenen
Funkwellen nur in der Umgebung zuvor gefundener Ankunftszeiten für jeden der Ausbreitungswege, wenn sich das mobile
Endgerät
in
dem
Zustand
verhältnismäßig
niedriger
Geschwindigkeit befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des
Unterscheidens, ob sich das mobile Endgerät in einem Zustand
10
verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit oder einem Zustand
verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit befindet, auf dem
Vergleichen des Schwankungsbetrags mit einem Schwellenwert
beruht.
15
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Hysteresekennlinie hinzugefügt wird, bei der ein Schwellenwert, der
einem Übergang von dem Zustand verhältnismäßig langsamer
Bewegung zu dem Zustand verhältnismäßig schneller Bewegung
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entspricht, von einem Schwellenwert verschieden ist, der
einem Übergang von dem Zustand verhältnismäßig schneller
Bewegung zu dem Zustand verhältnismäßig langsamer Bewegung
entspricht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei der
Schwankungsbetrag mindestens einer von dem Fading-Abstand und
der Fading-Tiefe ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei der
Schwankungsbetrag mindestens einer von dem Kehrwert des
Fading-Abstands und der Fading-Tiefe ist.
7. Codemultiplex-Vielfachzugriff-(CDMA)-Empfangsschaltung, die eine Empfangsschaltung in einem mobilen
Endgerät ist, das ein Spreizspektrum zum Verwirklichen der
Kommunikation und eine RAKE-Kombination zum Kombinieren
empfangener
Signale
von
Funkwellen
verschiedener
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Ausbreitungswege verwendet, wobei die CDMA-Empfangsschaltung
aufweist:
Basisband-Empfangseinrichtungen
zum
Ausführen
eines
Entspreizens der empfangenen Signale,
eine Schaltung zum Suchen angekommener Funkwellen zum
Ausführen einer Suche angekommener Funkwellen und zum
Erfassen
von
Funkwellen
von
Ausbreitungswegen
mit
verschiedenen
Verzögerungszeiten
und
zum
Zuweisen
von
Funkwellen verschiedener Ausbreitungswege zu jeweiligen der
Basisband-Empfangseinrichtungen,
gekennzeichnet durch:
eine
Einrichtung
zum
Messen
der
Intensität
elektrischen Felds, um einen Schwankungsbetrag in
des
dem
empfangenen
elektrischen
Feld
der
empfangenen
Signale
festzustellen, und
eine
Einrichtung
zum
Schalten
eines
Bereichs
der
Verzögerungszeit,
in
dem
die
Schaltung
zum
Suchen
angekommener Funkwellen eine Suche angekommener Funkwellen
unter mehreren Niveaus entsprechend dem Schwankungsbetrag
ausführt, so dass der Bereich der Verzögerungszeit, in dem
die Funkwellensuche bei dem Niveau für einen Schwankungsbetrag ausgeführt wird, der einer verhältnismäßig schnellen
Bewegung des mobilen Endgeräts entspricht, größer ist als der
Bereich der Verzögerungszeit, in dem die Funkwellensuche bei
dem Niveau für einen Schwankungsbetrag ausgeführt wird, der
einer verhältnismäßig langsamen Bewegung entspricht.
8. Schaltung nach Anspruch 7, wobei die Schaltung zum
Suchen angekommener Funkwellen dafür eingerichtet ist, intermittierend zu arbeiten, wenn der Bereich der Verzögerungszeit
der von der Schaltung zum Suchen angekommener Funkwellen
ausgeführten Suche angekommener Funkwellen so modifiziert
wird, dass er kleiner wird.
- 40 9. Schaltung
nach
Anspruch
7
oder
8,
wobei
der
Schwankungsbetrag mindestens einer von dem Fading-Abstand und
der Fading-Tiefe ist.
5
10. Schaltung nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei die
Basisband-Empfangseinrichtungen
aus
mehreren
BasisbandEmpfangseinheiten
bestehen,
die
für
den
RAKE-Empfang
erforderlich sind.
10
11. Schaltung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, welche
aufweist:
eine
Einrichtung
zum
Schätzen
der
Bewegungsgeschwindigkeit des mobilen Endgeräts anhand eines Werts des
15
Schwankungsbetrags und eine Einrichtung zum Unterscheiden, ob
sich das mobile Endgerät in einem Zustand verhältnismäßig
langsamer Bewegung oder in einem Zustand verhältnismäßig
schneller Bewegung befindet, wobei, wenn es sich in dem
Zustand verhältnismäßig langsamer Bewegung befindet, die
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Schaltung zum Suchen angekommener Funkwellen die Suche
angekommener Funkwellen nur in Umgebungen zuvor gefundener
Ankunftszeiten für jeden der Ausbreitungswege ausführt.
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12. Codemultiplex-Vielfachzugriff-(CDMA)-Empfangsschaltung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, welche aufweist:
eine
Einrichtung
zum
Vergleichen
der
geschätzten
Bewegungsgeschwindigkeit
mit
einem
vorgeschriebenen
Schwellenwert,
wobei,
wenn
ein
Wert
der
Bewegungs-
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geschwindigkeit kleiner als der Schwellenwert ist, die
Schaltung zum Suchen angekommener Funkwellen die Suche
angekommener Funkwellen nur in Umgebungen zuvor gefundener
Ankunftszeiten für jeden der Ausbreitungswege ausführt.
13. Schaltung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei
der Schwankungsbetrag mindestens einer von dem Kehrwert des
Fading-Abstands und der Fading-Tiefe ist.
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