DE69533086T2

DE69533086T2 - Kodierung für mehrfach-zugriff unter verwendung limitierter sequenzen für mobile radio nachrichtenübertragung

Info

Publication number: DE69533086T2
Application number: DE69533086T
Authority: DE
Inventors: E. Gregory BOTTOMLEY; W. Paul DENT
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1994-08-16
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2015-08-12
Also published as: AU3322095A; NO970667L; MX9701053A; CN1159872A; RU2242819C2; CN1086079C; CA2643142A1; US5550809A; ATE268078T1; BR9508876A; AU703405B2; EP0776555A1; US5742678A; CA2197640C; WO1996005668A1; NO970667D0; JPH10507322A; FI970637A0; DE69533086D1; CA2643172A1

Description

HINTERGRUND
Die Erfindung betrifft Spreizspektrum-Vielfachzugriffs-(SSMA)- oder Codemultiplex-Vielfachzugriffs-(CDMA)-Kommunikationstechniken in Funktelefonsystemen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein CDMA-Kommunikationssystem, bei dem Verwürfelungsmasken zum Unterscheiden und Schützen von Informationssignalen benutzt werden.
In einem herkömmlichen Codemultiplex-(CDM-) oder CDMA-System wird eine zu übermittelnde Informationssequenz zu einer längeren Sequenz gespreizt oder in diese umgesetzt, indem die Informationssequenz mit einer Spreizsequenz kombiniert wird. Im Ergebnis werden ein oder mehrere Bits der Informationssequenz durch eine Sequenz von N "Chip"-Werten dargestellt.
Zum Beispiel kann an einem Sender ein binäres Informationssymbol b (±1) durch Multiplikation von b mit einer Spreizsequenz x gespreizt werden; die Spreizsequenz x kann zum Beispiel +1, –1, +1, –1 sein, bestehend aus vier binären Chips. Im wesentlichen ersetzt der Spreizungsprozeß jedes binäre Informationssignal durch ein gespreiztes Symbol aus vier Chips: +1, -1, +1, –1, wenn b = +1 und –1, +1, –1, +1, wenn b = –1. Bei diesem als "direkte Spreizung" bezeichneten Prozeß ist jedes gespreizte Symbol im wesentlichen das Produkt aus einem Informationssymbol und der Spreizsequenz.
Bei einer zweiten als "indirekte Spreizung" bezeichneten Form der Spreizung werden die verschiedenen möglichen Informationssymbole durch verschiedene, nicht unbedingt verknüpfte Spreizsequenzen ersetzt. Eine solche Umsetzung vom Informationssymbol in ein gespreiztes Symbol kann als eine Form der Blockcodierung betrachtet werden. Im allgemeinen Fall wird ein einzelnes M-äres Informationssymbol (d. h. ein Symbol, das irgendeinen von M möglichen Werten annehmen kann) in eines von M möglichen gespreizten Symbolen umgesetzt. Im binären Fall könnte das Symbol b = +1 durch die Sequenz x = +1, –1, +1, –1 ersetzt werden, und das Symbol b = –1 könnte durch die Sequenz y = +1, +1, –1, –1 ersetzt werden.
Sowohl bei der direkten als auch bei der indirekten Spreizung kann das Informationssymbol aus einem differentiellen Symbol d abgeleitet werden. Zum Beispiel kann ein binäres Informationssymbol b zu einer Zeit n (bezeichnet als b(n)) durch das Informationssymbol zu einer Zeit n – 1 (bezeichnet als b(n – 1)) und ein differentielles Informationssymbol d zur Zeit n (bezeichnet als d(n)) bestimmt sein gemäß der folgenden Beziehung: b(n) = b(n – 1)d(n)was ergibt: d(n) = b(n)b*(n – 1)wobei * "komplex konjugiert" bedeutet. Ferner ist es verständlich, daß die oben beschriebenen Informationssymbole durch aufeinanderfolgende Stufen der Kanalcodierung und/oder -spreizung erzeugt werden können.
Ein Vorteil einer solchen Spreizung besteht darin, daß Information von vielen Quellen zur gleichen Zeit im gleichen Frequenzband gesendet werden kann, vorausgesetzt, daß die Spreizsequenzen, die benutzt werden, um die Informationen der verschiedenen Quellen zu repräsentieren, sich gegenseitig nicht zu sehr stören. In Wirklichkeit entsprechen die verschiedenen Spreizsequenzen verschiedenen Kommunikations-"Kanälen".
Grundsätzlich gibt es 2^N mögliche binäre Spreizsequenzen von Chips der Länge N, was zu einer sehr großen Zahl von möglichen CDMA-Kanälen führt. Diese Eigenschaft eines CDMA-Systems wird manchmal als "weiche Kapazität" bezeichnet, weil die Zahl der Kanäle nicht auf N beschränkt ist, wie sie es in einem Frequenzmultiplex-(FDMA)- oder Zeitmultiplex-(TDMA)-System der gleichen Bandbreite und Datenrate wäre. Zahlreiche Aspekte herkömmlicher CDMA-Kommunikation sind in K. Gilhousen et al, "On the Capacity of a Cellular CDMA System", IEEE Trans. Veh. Technol. Vol. 40, S. 303–312 (Mai 1991) beschrieben.
Die Nutzung dieses Vorteils der CDMA zieht jedoch eine Leistungseinbuße nach sich. Um die Interferenz zwischen den Kanälen aufgrund ihrer Überlappung in Zeit und Frequenz zu minimieren, müssen die Spreizsequenzen (und somit die CDMA-Kanäle) zueinander orthogonal sein, das heißt, die Kreuzkorrelation der Spreizsequenzen muß null sein. (Zwei binäre Sequenzen sind orthogonal, wenn sie in genau einer Hälfte ihrer Bitstellen voneinander abweichen.) Andererseits gibt es nur N orthogonale Spreizsequenzen der Länge N. Das begrenzt die Zahl der verfügbaren CDMA-Kanäle erheblich, was die Vorzüge der CDMA, wie zum Beispiel weiche Kapazität, vermindert oder aufhebt. Außerdem müssen bei Systemen hoher Kapazität die Kanäle in den Zellen, die dichter beieinander liegen, wiederverwendet werden, was zu stärkerer Interferenz führt.
Wie oben erwähnt, ist zu erkennen, daß die Spreizung einer Informationssequenz durch Kombinieren mit einer aus einer Menge orthogonaler Spreizsequenzen dem üblichen Verfahren der Blockcodierung gleicht. In vielen Kommunikationssystemen wird die zu übermittelnde Informationssequenz so codiert, um Fehler zu korrigieren. Bei der orthogonalen Blockcodierung wird eine Anzahl M von Informationsbits in eines von 2^M orthogonalen 2^M-Bit-Codewörtern konvertiert. Ein solches orthogonales Codewort zu decodieren, schließt ein, es mit allen Elementen der Menge von N = 2^M Codewörtern zu korrelieren. Der binäre Index des Codeworts, das die höchste Korrelation ergibt, liefert die gewünschte Information.
Wenn zum Beispiel die Korrelationen eines empfangenen 16-Bit-Codeworts mit jedem Codewort aus der Menge von sechzehn orthogonalen 16-Bit-Codewörtern mit den Indizes 0 bis 15 die höchste Korrelation beim zehnten Codewort ergeben, dann ist das zugrundeliegende Informationssignal das binäre 4-Bit-Codewort 1010 (welches im Dezimalsystem die ganze Zahl zehn ist). Ein solcher Code wird als orthogonaler [16,4]-Blockcode bezeichnet. Durch Invertieren aller Bits der Codewörter kann pro Codewort ein weiteres Informationsbit übermittelt werden. Dieser Typ von Codierung ist als biorthogonale Blockcodierung bekannt.
Ein wesentliches Merkmal einer solchen Codierung ist, daß die gleichzeitige Korrelation mit allen orthogonalen Block-Codewörtern in einer Menge effizient mittels einer Vorrichtung zur schnellen Walsh-Transformation (FWT) ausgeführt werden kann. Im Fall eines [128,7]-Blockcodes zum Beispiel werden 128 Eingangssignal-Abtastwerte in ein 128-Punkt-Walsh-Spektrum konvertiert, in dem jeder Punkt im Spektrum den Wert der Korrelation der Eingangssignal-Abtastwerte mit einem der Codewörter in der Menge repräsentiert. Ein geeigneter FWT-Prozessor ist in dem US-Patent 5357454 beschrieben.
Wie oben erwähnt, spreizt das typische CDMA-System eine Informationssequenz zu Block-Fehlerkorrekturcodewörtern und kombiniert dann die Block-Codewörter mit einer Codesequenz, die für jeden Anwender einmalig ist. In dem in EP 0565506 beschriebenen System werden die Blockcodewörter mit einer Verwürfelungsmaske kombiniert, die die Informationssequenz nicht weiter spreizt.
Ein CDMA-System, das orthogonale pn-Codesequenzen nutzt, ist in WO 092/00639 beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG
sDie Anmelder haben festgestellt, daß es nicht notwendig ist, daß alle Anwender alle Codewörter aus einer Menge orthogonaler Fehlerkorrektur-Codewörter verwenden. Stattdessen ist es eine Aufgabe der Erfindung der Anmelder, die Kapazität eines CDMA-Systems durch Zuordnung einer kleinen Anzahl von Codewörtern zu jedem Anwender und durch Verwendung von Verwürfelungsmasken, die ausgewählte Eigenschaften haben, zu erhöhen.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein zellulares Kommunikationssystem mit einer erweiterten Anzahl von Kanälen, die in jeder Zelle verfügbar sind, bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein zellulares Kommunikationssystem bereitzustellen, in dem die Interferenz zwischen Zellen vermindert ist.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile werden unter einem Aspekt der Erfindung der Anmelder durch einen Sender in einem System zur Übermittlung einer Sequenz von Informationssymbolen erreicht, der eine Einrichtung zum Spreizen jedes Informationssymbols mit einer jeweiligen Spreizsequenz zum Bilden einer Sequenz von gespreizten Symbolen aufweist. Die Spreizsequenzen werden aus einer Menge von Spreizsequenzen gewählt, die zueinander orthogonal oder biorthogonal sind.
Der Sender weist außerdem eine Einrichtung zum Verwürfeln jedes gespreizten Symbols mit einer gemeinsamen Verwürfelungsmaske zum Erzeugen einer Sequenz von verwürfelten Symbolen und eine Einrichtung zum Senden der Sequenz von verwürfelten Symbolen über einen Kommunikationskanal auf. Die gemeinsame Verwürfelungsmaske wird aus einer Menge von Verwürfelungsmasken mit optimalen oder halboptimalen Korrelationseigenschaften gewählt.
Unter einem anderen Aspekt der Erfindung der Anmelder kann die Spreizeinrichtung des Senders jedes Informationssymbol einer Vielzahl von Sequenzen von Informationssymbolen mit einer jeweiligen Spreizsequenz spreizen, um eine Vielzahl von Sequenzen gespreizter Symbole zu erzeugen. Die Verwürfelungseinrichtung verwürfelt dann jedes gespreizte Symbol in jeder Sequenz gespreizter Symbole mit einer gemeinsamen Verwürfelungsmaske, um eine Vielzahl von Sequenzen verwürfelter Symbole zu erzeugen. Der Sender weist dann eine Einrichtung zum Kombinieren der Vielzahl von Sequenzen verwürfelter Symbole auf, um eine Sequenz kombinierter verwürfelter Symbole zu bilden, die über den Kommunikationskanal gesendet werden.
Die Spreizeinrichtung und die Verwürfelungseinrichtung des Senders können zu einer Einrichtung zum Spreizen und Verwürfeln jedes Informationssymbols mit einer jeweiligen effektiven Spreizsequenz zur Bildung einer Sequenz verwürfelter gespreizter Symbole kombiniert werden. Die effektiven Spreizsequenzen werden aus einer Menge effektiver Spreizsequenzen gewählt, wobei Paare der effektiven Spreizsequenzen entweder zueinander orthogonal bzw. biorthogonal sind oder optimale bzw. halboptimale Korrelationseigenschaften haben. Die verwürfelten gespreizten Symbole werden über den Kommunikationskanal gesendet.
Der Sender kann außerdem eine Einrichtung zum Konvertieren der Sequenz von Informationssymbolen in eine Sequenz von Blöcken binärer Ziffern und eine Einrichtung zum Erzeugen erster Pseudozufallszahlen und einer zweiten Pseudozufallszahl aufweisen. Jede erste Pseudozufallszahl ist einem zugehörigen Block von Ziffern zugeordnet. Der Sender hat ferner eine Einrichtung zum Kombinieren der ersten Pseudozufallszahlen mit den zugehörigen Blöcken, um eine Sequenz verschlüsselter Symbole zu erzeugen, und eine Einrichtung zum Verschieben der ersten Pseudozufallszahl, um einen Verwürfelungsmaskenindex zu bilden. Die Spreizeinrichtung spreizt jedes verschlüsselte Symbol mit einer zugehörigen Spreizsequenz, um die Sequenz gespreizter Symbole zu bilden; die Verwürfelungseinrichtung verwürfelt jedes gespreizte Symbol mit der gemeinsamen Verwürfelungsmaske; um die Sequenz verwürfelter Symbole zu erzeugen, und die Verwürfelungsmaske wird auf der Grundlage des Verwürfelungsmaskenindex gewählt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung der Anmelder weist ein Empfänger in einem System zum Übertragen von Sequenzen von Informationssymbolen eine Einrichtung zum Empfangen eines Mischsignals auf, das eine Vielzahl spektral überlappender Sequenzen gespreizter, verwürfelter Informationssymbole aufweist. Der Empfänger weist außerdem eine Einrichtung zum Entwürfeln des Mischsignals mit einer Verwürfelungsmaske auf, die aus einer Menge von Verwürfelungsmasken mit optimalen oder halboptimalen Eigenschaften gewählt wurde.
Die Entwürfelungseinrichtung erzeugt eine Sequenz entwürfelter Symbole, die durch eine Entspreizeinrichtung unter Verwendung von Spreizsequenzen entspreizt werden, und die Entspreizeinrichtung weist eine Einrichtung zum Korrelieren mindestens einer Verschiebung jedes entwürfelten Symbols mit mindestens einer Spreizsequenz auf. Die Entspreizeinrichtung erzeugt mindestens einen Korrelationswert für jedes entwürfelte Symbol unter Verwendung der Spreizsequenzen, die zueinander orthogonal oder biorthogonal sind. Ein Prozessor verarbeitet die Korrelationswerte, um mindestens eine Sequenz von Informationssymbolen zu detektieren.
Unter einem anderen Aspekt der Erfindung erzeugt die Entwürfelungseinrichtung des Empfängers eine Vielzahl von Sequenzen entwürfelter Symbole, wobei jede Sequenz entwürfelter Symbole einer jeweiligen Sequenz von Informationssymbolen entspricht. Die Entspreizeinrichtung erzeugt dann mindestens einen Korrelationswert aus jedem entspreizten Symbol, indem sie mindestens eine Verschiebung jedes entwürfelten Symbols mit mindestens einer jeweiligen Spreizsequenz korreliert. Die Verarbeitungseinrichtung verarbeitet die Korrelationswerte, um die Vielzahl von Informationssymbolen zu detektieren.
Die Entwürfelungseinrichtung und die Entspreizeinrichtung des Empfängers können zu einer Einrichtung zum Entwürfeln und Entspreizen des Mischsignals mit einer effektiven Spreizsequenz, die aus einer Menge von effektiven Spreizsequenzen gewählt wird, kombiniert werden. Paare der effektiven Spreizsequenzen haben entweder optimale bzw. halboptimale Korrelationseigenschaften oder sind zueinander orthogonal bzw. biorthogonal.
Der Empfänger kann außerdem eine Einrichtung zum Erzeugen einer Verwürfelungsmaskenadresse und zum Wählen einer Verwürfelungsmaske aus der Menge von Verwürfelungsmasken, die optimale bzw. halboptimale Korrelationseigenschaften haben, auf der Grundlage der Verwürfelungsmaskenadresse aufweisen. Dann entwürfelt die Entwürfelungseinrichtung das Mischsignal mit der gewählten Verwürfelungsmaske, um eine Sequenz entwürfelter Symbole zu erzeugen, und die Verarbeitungseinrichtung verarbeitet die Korrelationswerte, um mindestens eine Sequenz verschlüsselter Informationssymbole zu detektieren. Eine Einrichtung zum Entschlüsseln mindestens einer detektierten Sequenz verschlüsselter Informationssymbole unter Verwendung einer mit dem entsprechenden Informationssymbol verknüpften Pseudozufallszahl wird ebenfalls bereitgestellt.
Unter weiteren Aspekten der Erfindung der Anmelder werden mehrere Verfahren des Sendens einer Sequenz von Informationssymbolen und mehrere Verfahren zum Detektieren von Informationssymbolen bereitgestellt. Zum Beispiel weist ein Sendeverfahren folgende Schritte auf: Spreizen jedes Informationssymbols mit einer jeweiligen Spreizsequenz, Verwürfeln jedes gespreizten Symbols mit einer gemeinsamen Verwürfelungsmaske und Senden der Sequenz von verwürfelten Symbolen über einen Kommunikationskanal. Ein beispielhaftes Detektionsverfahren weist folgende Schritte auf Empfangen eines Mischsignals mit einer Vielzahl spektral überlappender Sequenzen gespreizter, verwürfelter Informationssymbole, Entwürfeln des Mischsignals mit einer Verwürfelungsmaske, die aus einer Menge von Verwürfelungsmasken mit optimalen oder halboptimalen Eigenschaften gewählt wird, Entspreizen der entwürfelten Symbole unter Verwendung von Spreizsequenzen und Verarbeiten der im Entspreizungsschritt erzeugten Signale, um mindestens eine Sequenz von Informationssymbolen zu detektieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung der Anmelder werden bei der Lektüre der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verständlich, die folgendes zeigen:
1 ist ein verallgemeinertes Schema, das ein Spreizspektrum-Kommunikationssystem gemäß der Erfindung der Anmelder zeigt,
1A ist ein verallgemeinertes Schema, das ein Spreizspektrum-Kommunikationssystem zeigt, das effektive Spreizsequenzen gemäß der Erfindung der Anmelder nutzt,
2 ist ein funktionales Blockschaltbild eines Systems, das verwendet werden kann, um eine der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung der Anmelder zu realisieren,
3 ist ein Blockschaltbild eines weiteren Empfängers gemäß der Erfindung der Anmelder,
4 ist ein Funktionalsblockschaltbild eines Systems, das verwendet werden kann, um eine weitere der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung der Anmelder zu realisieren,
5 ist ein verallgemeinertes Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Senders für ein Spreizspektrum-Kommunikationssystem gemäß der Erfindung der Anmelder,
6 ist ein Blockschaltbild, das eine alternative Ausführungsform des in 5 dargestellten Senders darstellt,
7 ist ein Blockschaltbild einer alternativen Anordnung für den in 6 dargestellten Sender,
8 ist ein verallgemeinertes Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform eines Empfängers für ein Spreizspektrum-Kommunikationssystem gemäß der Erfindung der Anmelder,
9 ist ein Blockschaltbild, das eine alternative Ausführungsform des in 5 dargestellten Empfängers zeigt, und
10 ist ein Blockschaltbild einer alternativen Anordnung für den Empfänger aus 9.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Erfindung der Anmelder ist sowohl für direkte als auch für indirekte Spreizung geeignet. Gemäß einem Aspekt wird nicht jedes Codewort aus einer vollständigen Menge von orthogonalen oder biorthogonalen Walsh-Hadamard-Codewörtern benutzt, um eine Vielzahl von Informationsbits, die von jedem Anwender zu senden sind, zu codieren oder zu spreizen. Stattdessen sind nur einige aus der Menge der Codewörter oder Spreizsequenzen jedem Anwender zugeordnet, und jedes Symbol der binären Informationssequenz dieses Anwenders wird entsprechend dem Wert des Informationssymbols durch eines der gewählten Codewörter ersetzt. Zum Beispiel können ein Codewort und sein biorthogonales Gegenstück jedem Anwender zugeordnet sein, und dies wird als ein System anerkannt, das direkte Spreizung nutzt.
Im allgemeinen besteht die Informationssequenz aus M-ären Informationssymbolen m, die jeweils einen von M möglichen Werten annehmen können. Für eine M-äre Informationssequenz werden M Codewörter aus einer Menge von Codewörtern gewählt und jedem Anwender zugeordnet. Bei einer binären Informationssequenz werden zwei aus einer Menge binärer Codewörter jedem Anwender zugeordnet und jedes Bit der Informationssequenz dieses Anwenders wird entsprechend dem Wert des Informationsbits durch das eine oder das andere der gewählten Codewörter ersetzt.
Für jeden Anwender werden die zugeordneten Codewörter dann mit einer mehreren Anwendern zugeordneten Verwürfelungsmaske kombiniert, um die Signatursequenzen zu bilden, die gesendet werden. Für binäre Sequenzen werden die Kombinationen durch Modulo-2-Addition gebildet. Die zugeordnete Verwürfelungsmaske, die die gleiche Länge wie die zugeordneten Codewörter hat, wird, wie unten beschrieben, aus einer Menge von Verwürfelungsmasken mit optimalen oder halboptimalen Eigenschaften gewählt. Gemäß der Erfindung der Anwender ist die Menge der Verwürfelungsmasken, wie in EP 0565506 beschrieben, so gestaltet, daß sie die Kreuzkorrelation irgendeines durch eine erste Verwürfelungsmaske maskierten orthogonalen Codeworts mit irgendeinem durch irgendeine andere Verwürfelungsmaske maskierten orthogonalen Codewort reguliert.
In der Praxis können das Codewort und die Verwürfelungsmaske vorkombiniert sein, um eine effektive Spreiz- oder Signatursequenz zu bilden. Somit können im Sender getrennte Spreiz- und Verwürfelungsschritte zu einem einzigen Spreizschritt unter Verwendung der effektiven Spreizsequenzen kombiniert werden. Ähnlich können im Empfänger getrennte Entwürfelungs- und Entspreizungsschritte zu einem einzigen Entspreizungsschritt kombiniert werden.
Da die Länge der Verwürfelungsmaske gleich der Länge des Codeworts ist, ist es verständlich, daß die Konvertierung des Informationssymbols in ein Codewort die gesamte Spreizung bewirkt, wenn getrennte Spreiz- und Verwürfelungsschritte genutzt werden. Falls die Spreiz- und Verwürfelungsschritte mittels einer effektiven Spreizsequenz (zum Beispiel eines verwürfelten Codeworts) kombiniert werden, dann erfolgt die Spreizung durch die effektive Spreizsequenz.
Eine geeignete Menge an Verwürfelungsmasken kann, wie in EP 0565506 beschrieben, erzeugt werden. Mehrere Mengen effektiver Spreizsequenzen können aus einer ursprünglichen Menge von N Spreizsequenzen oder Codewörtern, die orthogonal oder biorthogonal sein können, durch Verwürfeln jeder Sequenz in der ursprünglichen Menge mit jeder Verwürfelungsmaske aus dieser Menge von Verwürfelungsmasken erzeugt werden. Somit erzeugt jede Verwürfelungsmaske eine zusätzliche Menge von N neuen effektiven Spreizsequenzen. Da jedem Anwender mindestens zwei effektive Spreizsequenzen (für binäre Informationssymbole) zugeordnet würden, können diese zusätzlichen Mengen zum Erweitern der Anzahl der Kanäle in einer Zelle, das heißt, zum Erhöhen der Kapazität, genutzt werden, und verschiedene Zellen können verschiedene der ursprünglichen Mengen nutzen und dabei die Zellen-Interferenz beherrschen.
Die Verwürfelungsmasken sind vorzugsweise Elemente einer "idealen" Menge von Verwürfelungsmasken mit "optimalen" Eigenschaften, wie in EP 0565506 beschrieben. Eine Menge von binären Verwürfelungsmasken ist eine ideale Menge, wenn die Modulo-2-Summe zweier beliebiger Masken in der Menge eine "krumme" (Bent-)Sequenz ist.
Das System der Anmelder, das solche Verwürfelungsmasken verwendet, vermeidet die Nachteile eines herkömmlichen orthogonalen CDMA-Systems. Erstens kann es verloren gegangene "weiche Kapazität" wiedergewinnen, nämlich die Anzahl der Kanäle einer Zelle von N Spreizsequenzen auf kN Spreizsequenzen erhöhen, indem die ursprünglichen N orthogonalen Spreizsequenzen mit jeder der k verschiedenen Verwürfelungsmasken verwürfelt werden. Zweitens kann das System der Anmelder die Interferenz zwischen Zellen minimieren, indem nahegelegene Basisstationen unterschiedliche Verwürfelungsmasken zum Erzeugen von in den Zellen genutzten Spreizsequenzen nutzen. Diese Verwürfelungsmasken können durch andere, durch geeignete Entfernungen getrennte Basisstationen in einer Weise ähnlich der Frequenzmehrfachnutzung in zellularen FDMA-Systemen mehrfach genutzt werden. Auf diese Weise kann das CDMA-System der Anmelder Codeplanung anstelle von Frequenzplanung nutzen. Es ist verständlich, daß der Begriff "Zelle" in dieser Beschreibung bedeutet: Gebiet, das von einer oder mehreren Antennen bestrahlt wird.
Wie in EP 0565506 beschrieben, sind ideale Verwürfelungsmasken mit optimalen Korrelationseigenschaften nur möglich, wenn die Sequenzlänge N eine geradzahlige Potenz von zwei und die Quadratwurzel von N eine ganze Zahl ist. Solche Verwürfelungsmasken führen zu sich überlagernden Signalen, die ein flaches Walsh-Spektrum haben. EP 0565506 beschreibt ein Verfahren A zum Erzeugen einer Menge von N^1/2 idealen Verwürfelungsmasken und ein Verfahren B zum Erzeugen einer Menge von N/2 idealen Verwürfelungsmasken.
Wenn N eine ungeradzahlige Potenz von zwei ist, ist es nicht möglich, die Verwürfelungsmasken so aufzubauen, daß die Summe von zwei beliebigen Verwürfelungsmasken eine krumme Sequenz ergibt, die im Betrag mit allen N Walsh-Hadamard-Codewörtern gleich korreliert ist. Nichtsdestoweniger kann man Mengen "halbidealer" Verwürfelungsmasken konstruieren, so daß die Summe zweier beliebiger eine "halb-krumme" Sequenz ergibt, das heißt, eine Sequenz, die mit der Hälfte der N Codewörter gleich korreliert ist und mit der anderen Hälfte keine Korrelation aufweist.
Bei einer ersten Möglichkeit des Aufbaus halboptimaler Mengen von Verwürfelungsmasken wird entweder Verfahren A oder Verfahren B genutzt, um entweder eine Menge von (N')^1/2 oder von N'/2 Verwürfelungsmasken der Länge N' zu erzeugen, wobei N' = 2N und N eine ungeradzahlige Potenz von zwei ist. Dann wird die zweite Hälfte jeder Verwürfelungsmaske verworfen, so daß Masken der Länge N'/2 = N übrigbleiben. So wird, je nachdem, welches Verfahren angewendet wird, eine Menge von entweder (2N)^1/2 oder N Verwürfelungsmasken der Länge N gebildet, so daß die Summe zweier beliebiger Verwürfelungsmasken halb-krumm ist.
Bei einer zweiten Möglichkeit des Aufbaus halboptimaler Mengen von Verwürfelungsmasken wird wieder entweder Verfahren A oder Verfahren B genutzt, um entweder eine Menge von (N')^1/2 oder von N'/2 Verwürfelungsmasken der Länge N' zu erzeugen, wobei N' = 2N und N eine ungeradzahlige Potenz von zwei ist. An jede Sequenz der Länge N' wird eine Kopie derselben angehängt, was Masken der Länge 2N' = N ergibt. Alternativ ist es auch möglich, an jede Maske die Kopie einer anderen Maske anzuhängen, anstatt jeweils die eigene Kopie einer Maske an diese anzuhängen. So wird, je nachdem, welches Verfahren angewendet wird, eine Menge von entweder (N/2)^1/2 oder N/4 Verwürfelungsmasken der Länge N gebildet, so daß die Summe zweier beliebiger Verwürfelungsmasken halb-krumm ist.
Außerdem können ideale und halbideale Verwürfelungsmasken durch die Nutzung spezieller Masken erweitert werden, wie in EP 0565506 beschrieben.
Wenn eine Menge von Verwürfelungsmasken halbideal ist oder erweitert worden ist, können die Korrelationseigenschaften der Menge als "halboptimal" bezeichnet werden. Wenn man die Verwürfelungsmasken verschiedenen Zellen zuordnet, sollte darauf geachtet werden, daß Verwürfelungsmasken mit optimalen Eigenschaften in eng beieinanderliegenden Zellen genutzt werden, um übermäßige Interferenz zu vermeiden; Verwürfelungsmasken mit halboptimalen Eigenschaften können in Zellen verwendet werden, die durch größere Entfernungen getrennt sind.
Beim Senden der gespreizten Symbole wird vorteilhafterweise eine Impulsformung auf die Chipwerte angewendet. Nyquist-Impulsformen, wie zum Beispiel Wurzel-Rolloff-Formen, sind allgemein erwünscht. Ein Verfahren besteht darin, die Chipwerte als Impulse an ein Filter mit einer Impulsantwort zu übergeben, die die gewünschte Impulsform ist. Ein solches Filter kann entweder als analoges oder digitales Filter realisiert werden. Ein anderes Verfahren besteht darin, die Chipwerte als Adressen in Verweistabellen zu nutzen, um überabgetastete Wellenformen zu gewinnen, die an einen Digital-Analog-Umsetzer übergeben werden.
Die impulsförmigen gespreizten Symbole modulieren dann ein Trägersignal und werden gesendet. Um gleichzeitig auf demselben Träger die gespreizten Symbole aus einer Vielzahl von Informationskanälen zu senden, können die gespreizten Symbole nach dem Spreizen, nach dem Impulsformen oder nach der Modulation kombiniert werden. Das Kombinieren kann sogar während des Spreizens geschehen, da das Spreizen erfolgen kann, indem die Vielzahl von Informationssymbolen durch eine Vorrichtung zur schnellen Walsh-Transformation geschickt werden, wie sie in US-Patent 5357454 offenbart ist.
Um eine gleichmäßigere Verteilung der Signalenergie zu liefern, kann es wünschenswert sein, sowohl phasengleiche (I-)Komponenten als auch um 90° phasenverschobene (Q-)Komponenten zu nutzen, wie es nach dem von der TIA mit IS-95 bezeichneten CDMA-Standard erfolgt. Alternativ kann ein ganzes Signal entweder auf einem I-Träger oder einem Q-Träger untergebracht werden.
Im Empfänger wird das empfangene modulierte Trägersignal üblicherweise gefiltert und mit einem lokalen Oszillatorsignal mit der Frequenz des Trägers gemischt, wodurch ein demodulierttes Signal im Basisband erzeugt wird, das dann abgetastet wird. Ein Beispiel dieses Prozesses nutzt die Log-Polar-Verarbeitung, wie im US-Patent 5048059 beschrieben.
Die Abtastwerte des demodulierten Signals werden dann mit der/den Konjugierten der Spreizsequenzen) entsprechend der verwendeten Spreizform und der Anzahl der zu detektierenden Kanäle korreliert. Dieser Prozeß, der als Entwürfeln und Entspreizen des demodulierten Signals bezeichnet wird, kann durch direktes Korrelieren mit der zugeordneten effektiven Spreizsequenz ausgeführt werden, die, wie oben beschrieben, die Kombination aus einer Verwürfelungsmaske und einer orthogonalen oder biorthogonalen Spreizsequenz bzw. einem Codewort ist. Alternativ kann das Entwürfeln und Entspreizen separat ausgeführt werden: (1) Entwürfeln durch Korrelieren mit der/den geeigneten Verwürfelungsmaske(n) und (2) Entspreizen durch Korrelieren mit der/den geeigneten orthogonalen oder biorthogonalen Spreizsequenz(en).
Nach dem Entwürfeln und Entspreizen sind mehrere Detektionsschemen zum Detektieren der gespreizten Informationssymbole möglich. Während jedes Zeitabschnitts der Informationssymbolspreizung wird für jede Spreizsequenz ein Korrelationswert für jeden Strahl bzw. jedes Echo des gesendeten Signals erstellt. In Abhängigkeit von den Systemparametern kann das empfangene Signal entweder nur einen Strahl oder eine Vielzahl von Strahlen aufweisen. RAKE-Techniken für die Handhabung mehrerer Strahlen sind im US-Patent 5237586 beschrieben.
Für den Fall des kohärenten Detektierens können die mit verschiedenen Strahlen derselben Informationssequenz verknüpften Korrelationswerte einer kohärenten RAKE-Kombination unterzogen werden, indem jeder Korrelationswert mit der Konjugierten des zugeordneten Kanalabgriff-Schätzwerts multipliziert wird und dann die reellen Teile der Produkte summiert werden (siehe J. G. Proakis, Digital Communications, 2. Aufl., New York: McGraw-Hill, 1989). Jeder kombinierte Wert wird dann benutzt, um festzustellen, welches gespreizte Symbol gesendet wurde. Im Fall des inkohärenten Detektierens können die verschiedenen Strahlen derselben Informationssequenz zugeordneten Korrelationswerte einer inkohärenten RAKE-Kombination unterzogen werden, indem der quadrierte Betrag gebildet und dann die Ergebnisse summiert werden. Die kombinierten Werte, einer für jede Informationssequenz, werden dann verglichen, um den größten zu bestimmen. Man wird anerkennen, daß sowohl im Fall des kohärenten Detektierens als auch des inkohärenten Detektierens Abwandlungen der Kombinierprozesse angewendet werden können, in Abhängigkeit davon, ob die Strahlen durch Maximal-Ratio-(SNR-Maximierungs-)Kombinieren, Equal-Gain-(Wichtungsgleichheits-)Kombinieren oder selektives Kombinieren kombiniert werden.
Die detektierten gespreizten Symbole werden benutzt, um das Informationssymbol zu bestimmen. Man wird anerkennen, daß ein System gemäß der Erfindung der Anmelder eine Vielzahl von verbundenen Demodulationstechniken nutzen kann, zum Beispiel Maximum-Likelihood-Sequenzschätzungs-(MLSE-)Verbunddetektion, Dekorrelation oder Pseudo-MLSE, wie im US-Patent 5506861 beschrieben. Das System kann auch subtraktive Demodulation verwenden, wie im US-Patent 5151919 beschrieben.
Ein allgemeines CDMA-System gemäß der Erfindung der Anmelder wird nun in Verbindung mit 1 beschrieben. Eine Informationsquelle, wie zum Beispiel Sprache, wird in einem herkömmlichen Quellencodierer 20 vom analogen Format in das digitale Format konvertiert. Ein Sendecodewortgenerator 21 erzeugt eine Menge, nämlich ein oder mehrere orthogonale oder biorthogonale Codewörter, und ein Sendespreizer 22 verwendet diese Codewörter, um den vom Sender-Quellencodierer 20 erzeugten digitalen Bitstrom zu spreizen. Der Sendespreizer 22 spreizt jedes Informationssymbol mit einem zugehörigen Codewort, wobei er eine orthogonale Spreizsequenz oder Codewort erzeugt, die bzw. das dem Wert eines jeden Informationssymbols entspricht.
Als Antwort auf ein Verwürfelungsmasken-Auswahlsignal von einem geeigneten Kontrollmechanismus, wie zum Beispiel einem programmierbaren Mikroprozessor (nicht dargestellt), wird von einem Sende-Verwürfelungsmaskengenerator 24 eine bestimmte Verwürfelungsmaske erzeugt. Die gewählte Verwürfelungsmaske wird in einem Modulo-2-Addierer 26 mit den Codewörtern vom Sendespreizer 22 summiert. Es ist zu erkennen, daß die Modulo-2-Addition zweier binärer Sequenzen im wesentlichen eine Exklusiv-ODER-Operation in binärer Logik ist, und die Modulo-2-Summierung verwürfelt jedes Codewort effektiv. Die vom Addierer 26 erzeugten verwürfelten Codewörter modulieren einen Funkfrequenz-(RF-)Träger unter Verwendung einer beliebigen Technik aus einer Anzahl von Modulationstechniken, wie zum Beispiel binäre Phasenumtastung (BPSK), die von einem Modulator 28 ausgeführt werden.
Der modulierte Träger wird über eine Schnittstelle, zum Beispiel die Luft, mit Hilfe eines geeigneten herkömmlichen Funksenders 30 gesendet. Eine Vielzahl von codierten Signalen, die sich im zugeteilten Frequenzband überlappen, werden in einem Funkempfänger 32, zum Beispiel einer Zellen-Basisstation, in Form einer Mischsignal-Wellenform gemeinsam empfangen. Nach der Demodulation zum Basisband in einem Demodulator 34 wird das Mischsignal decodiert.
Ein individuelles Informationssignal wird entwürfelt durch Multiplizieren des Mischsignals mit der entsprechenden einzigartigen Verwürfelungsmaske, die durch einen Empfänger-Verwürfelungsmaskengenerator 36 erzeugt wird. Diese einzigartige Verwürfelungsmaske entspricht der ursprünglich zum Verwürfeln dieses Informationssignals im Sende-Verwürfelungsmaskengenerator 24 verwendeten Verwürfelungsmaske. Die Verwürfelungsmaske und das demodulierte Mischsignal werden durch einen Multiplizierer 38 kombiniert. Das entstandene entwürfelte Signal wird an einen Empfangs-Entspreizer 40 übergeben, der es mit einem oder mehreren der orthogonalen Codewörter oder Spreizsequenzen korreliert, die durch einen Empfangs-Codewortgenerator 41 bereitgestellt werden. Insbesondere entspreizen der Multiplizierer 38 und der Empfangs-Entspreizer 40 vorzugsweise mindestens eine Verschiebung des Demodulator-Ausgangssignals. Falls gewünscht, kann der Entspreizer 40 auch Vorkehrungen treffen für das RAKE-Kombinieren mehrerer Korrelationen, entsprechend dem Entwürfeln und Entspreizen mehrerer Verschiebungen des Demodulator-Ausgangssignals. In jedem Fall wird das erzeugte entspreizte oder detektierte Signal durch einen Quellendecodierer 42 in ein analoges Format (zum Beispiel Sprache) konvertiert.
Wie oben erwähnt können die vom Sendespreizer 22 bereitgestellten Codewörter und die vom Generator 24 erzeugte Verwürfelungsmaske vorkombiniert werden, um eine effektive Spreizsequenz oder verwürfelte Codewörter zu bilden. 1A zeigt das in 1 dargestellte allgemeine CDMA-System, das für die Verwendung effektiver Spreizsequenzen entsprechend modifiziert ist. Im Sender werden die getrennten Spreiz- und Verwürfelungsschritte zu einem einzigen Spreizschritt kombiniert, der durch einen Sendespreizer 22 unter Nutzung effektiver Spreizsequenzen ausgeführt wird, die durch einen Sende-Verwürfelungscodewortgenerator 23 übergeben werden, welcher den Sende-Codewortgenerator 21, den Sende-Verwürfelungsmaskengenerator 24 und den Addierer 26 ersetzt. Gleichermaßen werden im Empfänger die getrennten Entwürfelungs- und Entspreizungsschritte zu einem einzigen Entspreizungsschritt kombiniert, der durch einen Empfangs-Entspreizer 40 unter Verwendung entsprechender effektiver Spreizsequenzen ausgeführt wird, die durch einen Generator für verwürfelte Empfangs-Codewörter 43 übergeben werden, der den Empfangs-Codewortgenerator 41, den Multiplizierer 38 und den Empfänger-Verwürfelungsmaskengenerator 36 ersetzt. Ansonsten arbeitet das in 1A dargestellte System genau wie das in 1 gezeigte System.
Die wichtigen Unterschiede zwischen den Systemen gemäß 1 und 1A bestehen in den Sequenzen, die vom Sendespreizer 22 und vom Empfangsspreizer 40 verwendet werden. Das in 1 gezeigte System verwendet orthogonale Sequenzen, und das in 1A gezeigte System verwendet verwürfelte orthogonale Sequenzen. Tatsächlich sind die Sendespreizer 22 einfache Selektoren, die das entsprechende Codewort oder verwürfelte Codewort entsprechend den Werten ihrer jeweiligen Eingangssignale auswählen. Für das in 1A gezeigte System wird deutlich, wie in dieser Anmeldung beschrieben, daß zwei beliebige effektive Spreizsequenzen entweder zueinander orthogonal sind oder gute Korrelationseigenschaften haben. Da die Codewörter zueinander orthogonal sind, sind zwei effektive Spreizsequenzen zueinander orthogonal, wenn sie aus derselben Verwürfelungsmaske erzeugt wurden, und sie haben "gute" (das heißt optimale oder halboptimale) Korrelationseigenschaften, wenn sie aus unterschiedlichen Verwürfelungsmasken erzeugt wurden.
Die Erfindung der Anmelder kann einfach in ein Vielfachzugriffsspreizspektrum-Kommunikationssystem integriert werden, indem die Verwürfelungsmasken zum Beispiel in einer Verweistabelle eines RAM- oder ROM-Speichers gespeichert werden, aus der eine bestimmte Maske durch Eingabe ihrer zugehörigen Adresse ermittelt werden kann. Ein System zum Integrieren der Verwürfelungsmasken in ein Spreizspektrum-System ist in 2 dargestellt, die grundsätzlich 1 entspricht. Auch wenn es anhand einer Speicherverweistabelle beschrieben wurde, wird man anerkennen, daß auch ein geeigneter Verwürfelungsmaskengenerator, wie zum Beispiel ein digitaler Logikschaltkreis oder Mikrorechner, verwendet werden kann, der während der Laufzeit die Verwürfelungsmasken erzeugt, die durch Maskenauswahlsteuerungs-Eingangssignale indiziert werden. Speicherverweis- und Laufzeiterzeugungstechniken können auch auf die orthogonalen oder biorthogonalen Spreizsequenzen sowie auf die effektiven Spreizsequenzen angewendet werden.
Die Quelleninformation, wie zum Beispiel Sprache, wird im Quellencodierer 50 in Blöcke von M binären Bits konvertiert, und jedes Bit in diesen Blöcken wird in das eine oder das andere aus einem Paar von orthogonalen N-Bit-Codewörtern konvertiert, in Abhängigkeit davon, welches Verfahren benutzt wurde, um die Verwürfelungsmaskenmenge zu erzeugen.
Da nur eine Verwürfelungsmaske aus der Menge benötigt wird, kann die Erzeugungseinrichtung 60 ein Register oder eine andere Speichereinrichtung sein, die zum Speichern der N Bits der zugeordneten Verwürfelungsmaske imstande ist. Andererseits kann die gesamte Menge als Verweistabelle in einem Speicher gespeichert werden, wobei dann die Zahl der Bits, die für die Addressierung jeder Maske aus dem Speicher 60 benötigt werden, entweder b_A = log2(n_A) oder b_B = log2(n_B) ist. Beim Senden der b_A-Bit- oder b-Bit-Verwürfelungsmasken-Auswahladresse, die einer bestimmten Verwürfelungsmaske zugeordnet ist, an den Speicher 60 wird diese Maske aus dem Speicher abgerufen und zum blockcodierten Signal Modulo-2-addiert.
Die Fähigkeit, eine spezifische Verwürfelungsmaske wahlweise zu adressieren und abzurufen, ist in einem subtraktiven CDMA-System wichtig. Wenn zum Beispiel stärkere codierte Informationssignale decodiert und aus dem Mischsignal entfernt werden, bevor schwächere Signale decodiert werden, müssen die Verwürfelungsmasken anhand der Signalstärke ihrer zugeordneten codierten Informationssignale sortiert werden. Bei der subtraktiven CDMA-Demodulation gemäß US-Patent 5151919 wird die dem stärksten Informationssignal entsprechende Verwürfelungsmaske zum Decodieren ausgewählt. Nachdem dieses Signal entfernt worden ist, würde die dem nächststärkeren Informationssignal entsprechende Verwürfelungsmaske ausgewählt und entfernt und so weiter, bis das schwächste Signal decodiert wäre.
Die maskierten Codewörter aus dem N-Bit-Addierer 53 werden an einen Parallel-Seriell-Umsetzer und Modulator 54 übergeben, der sie einem Funkfrequenzträger aufprägt. Das modulierte Trägersignal wird verstärkt und über einen Sender 56 und eine Antenne 58 gesendet.
Am Empfänger wird das durch eine Antenne 61 empfangene Mischsignal an einen Empfänger-Demodulator 62 übergeben, der das Mischsignal demoduliert, abtastet und digitalisiert. Ein Seriell-Parallel-Umsetzer 64 konvertiert die seriellen Abtastwerte in parallele Blöcke von Signalabtastwerten (die komplex sein können, entsprechend den phasengleichen und um 90° phasenverschobenen Signalkomponenten). Die Reihenfolge, in der jedes Informationssignal im Empfänger decodiert wird, wird bestimmt durch die Empfangs-Verwürfelungsmasken-Auswahladresse b_A oder b_B, die an einen Verwürfelungsmaskenspeicher 66 übergeben wird.
In einem spezialisierten N-Abtastwerte-Multiplizierer 68 wird jedes der im Seriell-Parallel-Umsetzer 64 gepufferten N parallelen Abtastwerten mit +1 oder –1 multipliziert, in Abhängigkeit von der aus dem Speicher 66 abgerufenen Verwürfelungsmaske. Eine Möglichkeit, diese Multiplikation durchzuführen, besteht darin, jedes Bit der digitalen Abtastwerte einer Exklusiv-ODER-Verknüpfung mit dem zugehörigen Verwwfelungsmaskenbit zu unterziehen. Wenn zum Beispiel der erste der N digitalen Abtastwerte 1011 ist und das erste Verwürfelungsmaskenbit –1 entspricht, dann wäre der erste der N Ausgangs-Abtastwerte 0100. Wenn die empfangenen Abtastwerte komplex sind, können für die phasengleichen und um 90° phasenverschobenen Komponenten unterschiedliche Verwürfelungsmasken verwendet werden.
Die entwürfelten Signale werden in einem Empfangs-Entspreizer 70, der eine FWT-Schaltung 72 aufweisen kann, entspreizt. Beim direkten Spreizen würde die FWT-Schaltung alle Signale mit einer gemeinsamen Verwürfelungsmaske parallel entspreizen; dann würde die Detektion möglicherweise durch Kanalschätzung erfolgen. Beim indirekten Spreizen würden die betragsquadrierten Werte, die den M möglichen Sequenzen eines bestimmten Anwenders entsprechen, in einer Ordnungs- und Auswahleinheit 74 verglichen werden; der größte Wert würde die detektierte Sequenz anzeigen. Die FWT-Schaltung 72 würde vorzugsweise komplexen Zahlen verarbeiten, wenn der Demodulator 62 und der Umsetzer 64 komplexe Signalabtastwerte liefern, was häufig der Fall ist, wenn die Phase des empfangenen Signals nicht bekannt ist. Die decodierten oder detektierten gespreizten Informationsbits werden von einem Quellendecodierer 76 zur Umsetzung in eine analoge Form, zum Beispiel Sprache, empfangen.
Bei der Vielfachzugriffs-Spreizspektrum-Kommunikation ist es für den Empfänger nicht ungewöhnlich, das Verfahren des RAKE-Kombinierens zu verwenden, um Korrelationen von verschiedenen Signalstrahlen zu kombinieren (das heißt, Energie eines Signals und seinen Echos aufzunehmen). Für das in 2 gezeigte System würde dies als RAKE-Kombinierelement 73 zwischen der FWT-Schaltung 72 und der Ordnungs- und Auswahleinheit 74 erscheinen, wie in 3 dargestellt. Für jedes der N Ausgangssignale der FWT-Schaltung würden Ergebnisse von verschiedenen Signalankunftszeiten gewichtet und akkumuliert werden, bevor sie an die Ordnungs- und Auswahl- Schaltung übergeben werden. Daten, die den verschiedenen Ankunftszeiten entsprechen, würden durch den Seriell-Parallel-Umsetzer 64 bereitgestellt werden. Des weiteren könnte ein neues, als WRAKE-Kombinierung bezeichnetes Verfahren an Stelle des herkömmlichen RAKE-Kombinierens genutzt werden. Die RAKE-Kombiniertechnik und die neue effiziente WRAKE-Methode sind im US-Patent 5237586 ausführlich beschrieben.
Es ist üblich, daß CDMA-Systeme verschiedene Spreizstufen haben. Somit ist die vorangegangene Beschreibung so zu verstehen, daß sie früheres oder weiteres Spreizen der Signale vor der Übertragung nicht ausschließt. Auch schließt sie nicht die Nutzung eines zusätzlichen Verwürfelns durch andere Sequenzen aus, welche um ein Vielfaches länger als N, die Länge der Spreizsequenzen, sein können. Zum Beispiel sind komplexe gesendete Signale durch weiteres Verwürfeln jedes Signals möglich, so daß bestimmte Chips auf dem phasengleichen (I-)Kanal und andere Chips auf dem um 90° phasenverschobenen (Q-)Quadraturkanal gesendet werden.
Andere Szenarien zum Erzeugen komplexer Signale sind ebenfalls möglich. Um ein Beispiel zu nennen, kann das verwürfelte und gespreizte Signal entweder auf dem I- oder dem Q-Kanal gesendet werden. In einem zweiten Beispiel könnte eine Spreizsequenz der Länge 2N genutzt werden, wenn die geradzahligen Chips von einer Spreizsequenz der Länge N stammen und auf dem I-Kanal gesendet werden und die ungeradzahligen Chips von einer möglicherweise anderen Spreizsequenz der Länge N stammen und auf dem Q-Kanal gesendet werden. In diesem Fall würde es zwei Verwürfelungsmasken geben, die möglicherweise dieselben wären und die getrennt auf die geradzahligen oder ungeradzahligen Chips angewendet würden.
Die Verwürfelungsmasken können auch mit verschiedenen Mengen orthogonaler Sequenzen verwendet werden, um geeignete effektive Spreizsequenzen zu erzeugen. Im oben beschriebenen Beispiel ist die Menge orthogonaler Sequenzen die Walsh-Hadamard-Menge, und die in EP 0565506 beschriebenen Verwürfelungsmasken werden direkt erwendet. Die beschriebenen Verwürfelungsmasken können auch direkt mit einer Menge orthogonaler Sequenzen verwendet werden, die durch Verwürfeln jedes Codeworts der Walsh-Hadamard-Menge mit einer gemeinsamen Basissequenz entstehen.
Als ein weiteres Beispiel kann eine Menge orthogonaler Sequenzen aus der Walsh-Hadamard-Menge durch Permutieren oder Neuordnen jedes Walsh-Hadamard-Codeworts gebildet werden; für eine solche orthogonale Menge würde eine neue Menge von Verwürfelungsmasken, die durch Permutieren der beschriebenen Verwürfelungsmasken auf die gleiche Weise entstehen, genutzt werden. Wenn die Menge orthogonaler Sequenzen aus einer orthogonalen Menge durch Verwürfeln mit einer gemeinsamen Basissequenz und durch Permutieren gebildet worden ist, dann können die beschriebenen Verwürfelungsmasken auch nach dem Permutieren genutzt werden.
Wie in EP 0565506 beschrieben, können die Elemente der Menge von Verwürfelungsmasken ihrerseits durch eine gemeinsame Basissequenz verwürfelt werden, wodurch sie eine andere Menge von Verwürfelungsmasken bilden.
In einem typischen zellularen Kommunikationssystem auf der Grundlage der vorangegangenen Beschreibung wäre ein "Chip" ein ±1-Wert, der in einem bestimmten Zeitfenster auftritt, aber wie oben beschrieben, können die Chipwerte im allgemeinen M-är sein. Man wird auch anerkennen, daß die Chips bestimmten Frequenzspeichern anstelle bestimmter Zeitspeicher oder Zeitfenster zugeordnet werden können. Ein solches System würde "Frequenzspreizungs-Vielfachzugriff" verwenden, wie in O.-C. Yue, "Spread spectrum mobile radio, 1977–1982", IEEE Trans. Veh. Technol., vol. VT-32, Seite 98–105 (Feb. 1983) beschrieben. Des weiteren wird man anerkennen, daß ein "Chip" selbst eine Codesequenz sein kann; zum Beispiel könnte ein "Chip"-Wert von +1 die Sequenz +1, –1 und ein "Chip"-Wert von –1 kann die Sequenz –1, +1 sein. Der Fachmann wird anerkennen, daß diese Möglichkeiten ohne weiteres kombiniert werden können, was dann hybride "Chip"-Definitionen ergibt.
Ein orthogonales CDMA-System, das die oben beschriebenen optimalen oder halboptimalen Verwürfelungsmasken verwendet, kann durch Anwendung der in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren auch Merkmale der Systemsicherheit und der individuellen Privatsphäre bereitstellen, wie in EP 0565506 beschrieben.
Gemäß 4 konvertiert ein Quellencodierer 80 Sprachinformationen in digitale Form. Obwohl das kein wesentlicher Aspekt dieser Erfindung ist, kann der Quellencodierer 80 auch herkömmliche Fehlerkorrektur-Codierfähigkeiten aufweisen. Vor dem Spreizen oder Codieren mit einer orthogonalen Sequenz werden M-Bit-Blöcke der Informationsbits durch Modulo-Addition einer durch einen Sende-Sequenzgenerator 84 als Funktion eines Chiffrierschlüssels K1 und eines Codierschlüssels K2 erzeugten einzigartigen Verschlüsselungs-Bitsequenz in einem M-Bit-Addierer 82 individuell verschlüsselt. Jedes Bit der verschlüsselten Informationssignale wird dann in einem orthogonalen Codierer 86 in eines der vorzugsweise orthogonalen oder biorthogonalen Codewörter konvertiert.
Die durch den Codierer 86 erzeugten Codewörter werden durch eine bitweise Exklusiv-ODER-Schaltung 88 mit einer ausgewählten Sende-Verwürfelungsmaske kombiniert. Die Verwürfelungsmaske wird aus einem Sender-Verwürfelungsmaskenspeicher 90 abgerufen. Das verwürfelte Codewort wird dann in einen seriellen Bitstrom konvertiert, der, wie in Funktionsblock 92 dargestellt, einen Funkträger moduliert. Das modulierte Trägersignal wird durch einen geeigneten Verstärker 94 verstärkt und von einer Antenne 96 gesendet.
Der Empfängerabschnitt in 4 hat eine Hardware, die zur Sendeeinheit analog ist. Ein Empfänger/Demodulator 102 empfängt ein Mischsignal von einer Antenne 104, demoduliert es zum Basisband und konvertiert das serielle Signal in parallele Signalabtastwerte oder Blöcke von N Bits. Wie oben beschrieben können die Signalabtastwerte komplex sein, was aus den phasengleichen und um 90° phasenverschobenen Komponenten resultiert. Diese Signalblöcke werden in einem spezialisierten N-Abtastwerte-Multiplizierer 106 mit einer in geeigneter Weise ausgewählten Verwürfelungsmaske kombiniert, die aus einer Speichereinrichtung für Empfänger-Verwürfelungsmasken 108 ermittelt wurde.
Das durch den Multiplizierer 106 erzeugte entwürfelte Signal wird durch einen orthogonalen Decodierer 110 entspreizt, der zum Beispiel das oben beschriebene subtraktive Demodulationsverfahren verwendet. Das entspreizte oder detektierte Signal wird durch Kombinieren des durch einen Empfänger-Sequenzgenerator 112 erzeugten, geeigneten Chiffrierschlüssels K1 mit dem entspreizten Signal in einem M-Bit-Addierer 114 entschlüsselt. Fehlerkorrekturcodes werden in einem Quellendecodierer 116 aus der entwürfelten digitalen Information entfernt und das Ergebnis wird in Sprache konvertiert.
In 4 wäre das oben in Verbindung mit 3 beschriebene RAKE-Kombinierelement Teil des orthogonalen Blockdecodierers 110. Daten, die den unterschiedlichen Ankunftszeiten entsprechen, würden durch den Empfänger/Demodulator 102 bereitgestellt werden.
Der Fachmann wird anerkennen, daß die Anmeldung der Erfinder auf die Übertragung einer Vielzahl von Informationssignalen angewendet werden kann. Größere Effizienz kann erreicht werden, indem nur ein Teil der Übertragungskette für jedes Signal dupliziert wird, statt die gesamte Übertragungskette für jedes Signal zu duplizieren. Gemäß 1 können mehrere Signale an irgendeinem von mindestens drei Orten kombiniert werden: Zwischen dem Modulator 28 und dem Sender 30, zwischen dem Modulo-2-Addierer 26 und dem Modulator 28 und zwischen dem Sende-Spreizer 22 und dem Modulo-2-Addierer 26. Die beiden letzteren Fälle werden unten ausführlicher am einfachen Beispiel zweier Informationssignale ausgeführt, wobei es verständlich ist, daß diese Beispiele ohne weiteres auf mehr als zwei Informationssignale ausgedehnt werden können.
5 ist ein verallgemeinertes Blockschaltbild eines Senders für ein Spreizspektrum-Kommunikationssystem entsprechend der Anmeldung der Erfinder. Gleichartige Elemente in 1 und 5 haben gleiche Bezugszeichen. Erste und zweite Quelleninformationssignale, wie zum Beispiel Sprache, werden durch entsprechende Quellencodierer 20-1, 20-2 in digitale Bitströme konvertiert. Die Informationssymbole in den digitalen Bitströmen werden durch entsprechende Sende-Spreizer 22-1, 22-2 unter Verwendung von Codewörtern gespreizt, die durch den Sende-Codewortgenerator 21 bereitgestellt werden. Unterschiedliche Codewörter werden für die unterschiedlichen Quelleninformationssignale genutzt.
Außerdem stellt der Empfangs-Verwürfelungsmaskengenerator 24 für die unterschiedlichen Quelleninformationssignale entweder die gleichen oder unterschiedliche Verwürfelungsmasken bereit, und die entsprechenden Verwürfelungsmasken werden durch entsprechende Modulo-2-Addierer 26-1, 26-2 mit den Codewörtern oder gespreizten Symbolen aus den entsprechenden Sende-Spreizern summiert. Die Sequenzen der durch die Addierer 26-1, 26-2 erzeugten, verwürfelten Codewörter werden durch einen Summierer 27 kombiniert, und die durch den Summierer 27 erzeugte Sequenz kombinierter verwürfelter Symbole wird an den Modulator 28 übergeben. Da die verwürfelten Codewörter vor der Modulation kombiniert werden, kann der Summierer 27 ein digitaler Logik-Schaltkreis oder ein digitaler Signalprozessor sein. Da außerdem beide Quelleninformationssignale vor dem Kombinieren gespreizt und verwürfelt werden, können die Spreiz- und Verwürfelungsschritte auch kombiniert werden, wie in 1A dargestellt.
Wenn die gleiche Verwürfelungsmaske für beide Quelleninformationssignale verwendet wird, ist es effizienter, die durch die Empfangs-Spreizer 22-1, 22-2 erzeugten Sequenzen von Codewörtern zu kombinieren und dann die kombinierte Sequenz zu verwürfeln. Ein solcher Sender ist in 6 dargestellt, die einen Summierer 25 anstelle des Summierer 27 zeigt. Bestandteile in 1 und 6, die gleichartig sind, haben gleiche Bezugszeichen.
In 6 stellt der Empfangs-Codewortgenerator 21 wieder verschiedene Codewörter für die beiden durch die Empfangs-Spreizer 22-1, 22-1 erzeugten, digitalen Sequenzen gespreizter Symbole bereit. Die durch die Sende-Spreizer erzeugten gespreizten Informationssymbole werden durch den Summierer 25 kombiniert, der ein geeigneter digitaler Logikschaltkreis oder Prozessor sein kann, da die Signale vor der Modulation kombiniert werden. Da andererseits die durch den Summierer 25 erzeugten Sequenzen kombinierter gespreizter Symbole nicht mehr binär sind, wird das Verwürfeln nicht mehr durch Modulo-2-Addition erreicht. Wie in 6 gezeigt, verwürfelt ein Multiplizierer 29 die kombinierten gespreizten Symbole durch Bildung des Produkts aus den kombinierten gespreizten Symbole und entweder aus dem Verwürfelungsmaskenwert –1 oder +1. In der Praxis kann diese Multiplikation einfach entweder durch Negierung oder Nichtnegierung der kombinierten gespreizten Symbolwerte ausgeführt werden, ein Verfahren, das auch bei den Entwürfelungsschritten jeder der in dieser Anmeldung beschriebenen Empfänger-Ausführungsformen angewendet werden kann.
Man wird anerkennen, daß der in 6 dargestellte Sender zum Senden von Quelleninformations-Binärsymbolen durch Senden eines Codewortes und des invertierten Codeworts entsprechend verwendet werden kann. In diesem Fall können der Sende-Codewortgenerator 21, die Sende-Spreizer 22-1, 22-1 und der Summierer 25 durch die in 7 dargestellte Anordnung ersetzt werden. Ein FWT-Prozessor 100 führt eine schnelle Walsh-Transformation der Bits aus den Quellencodierern 20-1, 20-2 aus und erzeugt einen parallelen Datenstrom, der durch einen Parallel-Seriell-Umsetzer 101 in einen seriellen Datenstrom konvertiert wird. Der serielle Datenstrom entspricht der Sequenz der kombinierten gespreizten Symbole, die durch den in 6 gezeigten Summierer 25 erzeugt werden, und wird an den in 6 gezeigten Multiplizierer 29 übergeben. Das Produkt aus dem seriellen Datenstrom und der durch den Multiplizierer 29 erzeugten Sende-Verwürfelungsmaske ist die Sequenz von verwürfelten kombinierten gespreizten Symbolen, die schließlich gesendet wird.
Der Fachmann wird verstehen, daß die Erfindung der Anmeldet auf den Empfang einer Vielzahl vom Informationssignalen angewendet werden kann. Mit Bezug auf 1 können Mehrfachsignale an jedem von mindestens drei Orten getrennt werden: Zwischen dem Empfänger 32 und dem Demodulator 34; zwischen dem Demodulator 34 und dem Multiplizierer 38; und zwischen dem Multiplizierer 38 und dem Empfangs-Entspreizer 40. Die beiden letzten Fälle werden unten ausführlicher anhand einfacher Beispiele von zwei Informationssignalen beschrieben, wobei deutlich werden wird, daß diese Beispiele auch auf mehr als zwei Informationssignale erweitert werden können.
8 ist ein verallgemeinertes Blockschaltbild eines Empfängers für ein Spreizspektrum-Kommunikationssystem, das ein empfangenes Mischsignal gemäß der Erfindung der Anmeldet vor dem Multiplizierer 38 trennt. Gleichartige Elemente in 1 und 8 haben gleiche Bezugszeichen. Der Empfangs-Verwürfelungsmaskengenerator 36 übergibt entweder die gleichen oder unterschiedliche Verwürfelungsmasken, die für die unterschiedlichen Sequenzen von wiederherzustellenden Quelleninformationssymbolen geeignet sind, an die Multiplizierer 38-1, 38-2. Der Empfangs-Codewortgenerator 41 übergibt unterschiedliche Codewörter, die für die unterschiedlichen Quelleninformationssymbole geeignet sind, an die entsprechenden Empfangs-Entspreizer 40-1, 40-2. Die durch die Entspreizer erzeugten entwürfelten, entspreizten Signale (das heißt, die aus mindestens einem Korrelationswert für jedes entwürfelte, entspreizte Symbol erzeugten detektierten Signale) werden an entsprechende Quellendecodierer 42-1, 42-2 übergeben. Obwohl in 8 beide Quelleninformationssignale getrennt voneinander entwürfelt und entspreizt werden, können diese Schritte kombiniert werden, wie in 1A dargestellt.
Wenn die gleiche Verwürfelungsmaske durch beide Quelleninformationssignale genutzt wird, ist es effizienter, die Signale nach dem Multiplizierer 38 zu trennen. Ein solcher Empfänger ist in 9 dargestellt, worin gleichartige Elemente wie in 1 gleiche Bezugszeichen aufweisen. In 9 liefert der Empfangs-Codewortgenerator 41 wieder unterschiedliche Codewörter entsprechend den unterschiedlichen Sequenzen von wiederherzustellenden Quelleninformationssymbolen. Da die Codewörter orthogonal sind, können die getrennten Entspreizer 40-1, 40-2 und der Empfangs-Codewortgenerator 41 ebenfalls kombiniert werden.
Man wird anerkennen, daß der in 9 dargestellte Empfänger entsprechend auch für das Wiederherstellen von Quelleninformations-Binärsymbolen durch Detektieren eines Codewortes und des Kehrwerts des Codeworts verwendet werden kann. In einer solchen Ausführungsform können der Empfangs-Codewortgenerator 41 und die Empfangs-Entspreizer 40-1, 40-2 durch die in 10 dargestellte Anordnung ersetzt werden. Das durch den Multiplizierer 38 erzeugte entwürfelte Signal wird durch einen Seriell-Parallel-Umsetzer 200 in einen parallelen Datenstrom konvertiert. Ein FWT-Prozessor 202 führt dann eine schnelle Walsh-Transformation der parallelen Werte durch, die binärwertig oder, allgemeiner ausgedrückt, M-är-wertig sein können, und die transformierten Werte werden an einen Signalprozessor 204 weitergeleitet. Der Signalprozessor 204 kann je nach Anwendung weitere Schritte mit den transformierten Werten durchführen; zum Beispiel können die Ergebnisse mehrerer empfangener Datenverschiebungen RAKE-kombiniert werden. Die bei dieser Verarbeitung entstehenden detektierten Signale (das heißt, mindestens ein Korrelationswert für jedes entwürfelte, entspreizte Symbol) werden durch den Prozessor 204 an die Quellendecodierer 42-1, 42-2 übergeben.
8 und 9 stellen Ausführungsformen der Erfindung der Anmelder dar, die getrenntes Detektieren der Quelleninformationssignale verwenden. In einer Ausführungsform, bei der eine Form der gemeinsamen Signaldetektion verwendet wird, können die getrennten Empfangs-Entspreizer 40-1, 40-2 zu einem vereinigten Entspreizer kombiniert werden. Zum Beispiel könnte der in 10 dargestellte Signalprozessor 204 die entsprechenden Entspreizungs- und gemeinsamen Detektionsschritte ausführen. Viele Arten der gemeinsamen Signaldetektion oder der gemeinsamen Demodulation können verwendet werden, einschließlich der Maximum-Likelihood-(Wahrscheinlichkeits-)Detektion, der Dekorrelationsdetektion und subtraktiven oder Interferenzauslöschungstechniken, wie oben erwähnt.
Der Fachmann wird anerkennen, daß die vorstehend beschriebenen Verfahren und Funktionen durch entsprechend angeordnete digitale Allzweck-Signalprozessor-Schaltkreise und -Bauelemente ausgeführt werden können. Für eine größere Effizienz sind jedoch spezialisierte, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) vorzuziehen.
Es sind zwar bestimmte Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben und dargestellt worden, aber es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, da Modifikationen durch den Fachmann möglich sind. Die vorliegende Anwendung berücksichtigt jegliche Modifikation, die im Schutzbereich der hierin offenbarten und in den Ansprüchen geltend gemachten Erfindung liegt.

Claims

Sender in einem System zur Übermittlung einer Sequenz von Informationssymbolen mit einer Einrichtung zum Spreizen mit einer Einrichtung (22-1, 52, 82, 86) zum Spreizen einer ersten und zweiten Vielzahl von Informationssymbolen, die jeweils einem ersten und zweiten Anwender zugeordnet sind, mit einer ersten Spreizsequenz, und einer dritten und vierten Vielzahl von Informationssymbolen, die jeweils einem dritten und vierten Anwender zugeordnet sind, mit einer zweiten Spreizsequenz, die sich von der ersten Spreizsequenz unterscheidet, wodurch eine Sequenz von gespreizten Symbolen erzeugt wird, wobei die Spreizsequenzen aus einer Menge von Spreizsequenzen gewählt werden, die zueinander orthogonal oder biorthogonal sind; einer Einrichtung zum Verwürfeln der Informationssymbole mit einer Einrichtung (26-1, 53, 88) zum Verwürfeln von gespreizten Symbolen, die der ersten und dritten Vielzahl von Informationssymbolen zugeordnet sind, mit einer ersten gemeinsamen Verwürfelungsmaske, und zum Verwürfeln von gespreizten Symbolen, die der zweiten und vierten Vielzahl von Informationssymbolen zugeordnet sind, mit einer zweiten gemeinsamen Verwürfelungsmaske, die sich von der ersten gemeinsamen Verwürfelungsmaske unterscheidet, wodurch eine Sequenz von verwürfelten Symbolen erzeugt wird, wobei die gemeinsamen Verwürfelungsmasken aus einer Menge von Verwürfelungsmasken mit optimalen oder halboptimalen Korrelationseigenschaften gewählt werden; einer Einrichtung (27) zum Kombinieren der Vielzahl von Sequenzen von verwürfelten Symbolen, wodurch eine Sequenz von kombinierten verwürfelten Symbolen erzeugt wird; einer Einrichtung (30, 56, 94) zum Senden der Sequenz von verwürfelten Symbolen über einen Kommunikationskanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Senden geeignet ist, die Vielzahl von Sequenzen von Informationssymbolen an eine Zelle in einem zellularen Kommunikationssystem zu senden, wobei die Vielzahl von Sequenzen von Informationssymbolen allen Informationssignalen entspricht, die an die Zelle im zellularen Kommunikationssystem gesendet werden.
Sender nach Anspruch 1, wobei eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine Sequenz ist, deren Größe etwa mit jeder der Spreizsequenzen gleich korreliert ist.
Sender nach Anspruch 1, wobei eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine Sequenz ist, deren Größe etwa mit jeder Spreizsequenz in einer Untermenge der Spreizsequenzen gleich korreliert ist und die etwa eine Null-Korrelation mit den verbleibenden Spreizsequenzen hat.
Sender nach Anspruch 1, wobei die optimalen Korrelationseigenschaften die Eigenschaft aufweisen, daß eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine krumme Sequenz ist.
Sender nach Anspruch 1, wobei die halboptimalen Korrelationseigenschaften die Eigenschaft aufweisen, daß eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine partiell krumme Sequenz ist.
Sender nach Anspruch 1, wobei die Spreizsequenzen Permutationen von Walsh-Hadamard-Codewörtern sind.
Sender nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (30, 56, 94) zum Senden aufweist: eine Einrichtung zum weiteren Verwürfeln der verwürfelten Symbole, wodurch eine Sequenz weiter verwürfelter Symbole erzeugt wird; eine Einrichtung zum Senden der weiter verwürfelten Symbole über den Kommunikationskanal.
Sender nach Anspruch 1, wobei die Spreiz- und die Verwürfelungseinrichtung zu einer Einrichtung zum Spreizen und Verwürfeln jedes Informationssymbols mit einer entsprechenden effektiven Spreizsequenz kombiniert werden, die aus einer Menge von effektiven Spreizsequenzen gewählt wird, von der Paare entweder zueinander orthogonal oder biorthogonal sind oder optimale oder halboptimale Korrelationseigenschaften haben, wodurch eine Sequenz von verwürfelten gespreizten Symbolen erzeugt wird; die Sendeeinrichtung die verwürfelten gespreizten Symbole über den Kommunikationskanal sendet.
Sender nach Anspruch 8 mit einer Einrichtung zum Kombinieren der Vielzahl von Sequenzen von verwürfelten gespreizten Symbolen, wodurch eine Sequenz von kombinierten verwürfelten gespreizten Symbolen erzeugt wird; einer Sendeeinrichtung zum Senden der Sequenz von kombinierten verwürfelten gespreizten Symbolen über den Kommunikationskanal.
Sender nach Anspruch 9, wobei die Verwürfelungseinrichtung geeignet ist, jedes kombinierte gespreizte Symbol in der Sequenz von kombinierten gespreizten Symbolen mit einer gemeinsamen Verwürfelungsmaske zu verwürfeln, wodurch eine Sequenz von kombinierten verwürfelten gespreizten Symbolen erzeugt wird.
Sender nach Anspruch 1, ferner mit: einer Einrichtung (20-1, 50, 80) zum Konvertieren der Sequenz von Informationssymbolen zu einer Sequenz von Blöcken von Binärziffern; einer Einrichtung (21, 84) zur Erzeugung erster Pseudozufallszahlen, wobei jede erste Pseudozufallszahl einem jeweiligen Block zugeordnet wird, und einer Einrichtung zum Erzeugen einer zweiten Pseudozufallszahl; einer Einrichtung (22-1, 82) zum Kombinieren der ersten Pseudozufallszahlen mit jeweiligen Blöcken, wodurch eine Sequenz von verschlüsselten Symbolen erzeugt wird; einer Einrichtung (98) zum Verschieben der zweiten Pseudozufallszahl, wodurch ein Verwürfelungsmaskenindex erzeugt wird; einer Spreizeinrichtung zum Spreizen jedes verschlüsselten Symbols mit einer jeweiligen Spreizsequenz, wodurch die Sequenz von gespreizten Symbolen erzeugt wird; einer Verwürfelungseinrichtung zum Verwürfeln jedes gespreizten Symbols mit der gemeinsamen Verwürfelungsmaske, die auf der Grundlage des Verwürfelungsmaskenindexes gewählt wird.
Sender nach Anspruch 11, wobei die zweite Pseudozufallszahl von einem digitalen Mehrbit-Steuersignal und von dem Block abhängt, der dem gespreizten Symbol entspricht, das mit der Verwürfelungsmaske verwürfelt wird, die auf der Grundlage des Verwürfelungsmaskenindexes gewählt wird, der durch Verschiebung der zweiten Pseudozufallszahl erzeugt wird.
Sender nach Anspruch 11, wobei die Kombinationseinrichtung und die Verwürfelungseinrichtung Modulo-2-Addierer sind.
Sender nach Anspruch 11, wobei eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine Sequenz ist, deren Größe etwa mit jeder der Spreizsequenzen gleich korreliert ist.
Sender nach Anspruch 11, wobei eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine Sequenz ist, deren Größe etwa mit jeder Spreizsequenz in einer Untermenge der Spreizsequenzen gleich korreliert ist und die etwa eine Null-Korrelation mit den verbleibenden Spreizsequenzen hat.
Verfahren zum Senden einer Sequenz von Informationssymbolen mit den folgenden Schritten: Spreizen einer ersten und zweiten Vielzahl von Informationssymbolen, die jeweils einem ersten und zweiten Anwender zugeordnet sind, mit einer ersten Spreizsequenz, und einer dritten und vierten Vielzahl von Informationssymbolen, die jeweils einem dritten und vierten Anwender zugeordnet sind, mit einer zweiten Spreizsequenz, die sich von der ersten Spreizsequenz unterscheidet, wodurch eine Sequenz von gespreizten Symbolen erzeugt wird, wobei die Spreizsequenzen aus einer Menge von Spreizsequenzen gewählt werden, die zueinander orthogonal oder biorthogonal sind; Verwürfeln der einen der gespreizten Symbole, die der ersten und dritten Vielzahl von Informationssymbolen zugeordnet sind, mit einer ersten gemeinsamen Verwürfelungsmaske und Verwürfeln der einen der gespreizten Symbole, die der zweiten und vierten Vielzahl von Informationssymbolen zugeordnet sind, mit einer zweiten gemeinsamen Verwürfelungsmaske, die sich von der ersten gemeinsamen Verwürfelungsmaske unterscheidet, wodurch eine Sequenz von verwürfelten Signalen erzeugt wird, wobei die gemeinsamen Verwürfelungsmasken aus einer Menge von Verwürfelungsmasken mit optimalen oder halboptimalen Korrelationseigenschaften gewählt werden; Kombinieren der Vielzahl von Sequenzen von verwürfelten Symbolen, wodurch eine Sequenz von kombinierten verwürfelten Symbolen erzeugt wird; Senden der Sequenz von verwürfelten Symbolen über einen Kommunikationskanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Sequenzen von Informationssymbolen allen Informationssignalen entspricht, die an eine Zelle in einem zellularen Kommunikationssystem gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine Sequenz ist, deren Größe mit jeder der Spreizsequenzen etwa gleich korreliert ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine Sequenz ist, deren Größe mit jeder Spreizsequenz in einer Untermenge der Spreizsequenzen etwa gleich korreliert ist und die etwa eine Null-Korrelation mit den verbleibenden Spreizsequenzen hat.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die optimalen Korrelationseigenschaften die Eigenschaft aufweisen, daß eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine krumme Sequenz ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die halboptimalen Korrelationseigenschaften die Eigenschaft aufweisen, daß eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine partiell krumme Sequenz ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Spreizsequenzen Permutationen von Walsh-Hadamard-Codewörtern sind.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Sendeschritt die folgenden Schritte aufweist: weiteres Verwürfeln der verwürfelten Symbole, wodurch eine Sequenz von weiter verwürfelten Symbolen erzeugt wird; Senden der Sequenz von weiter verwürfelten Symbolen über den Kommunikationskanal.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Schritte des Spreizens und des Verwürfelns zu einem Schritt des Spreizens und des Verwürfelns jedes Informationssymbols mit einer jeweiligen effektiven Spreizsequenz kombiniert werden, die aus einer Menge von effektiven Spreizsequenzen gewählt wird, von denen Paare entweder zueinander orthogonal oder biorthogonal sind oder optimale oder halboptimale Korrelationseigenschaften haben, wodurch eine Sequenz von verwürfelten gespreizten Symbolen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, ferner mit den folgenden Schritten: Kombinieren der Vielzahl von Sequenzen von verwürfelten gespreizten Symbolen, wodurch eine Sequenz von kombinierten verwürfelten gespreizten Symbolen erzeugt wird; Senden der Sequenz von kombinierten verwürfelten gespreizten Symbolen über den Kommunikationskanal.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner mit den folgenden Schritten: Kombinieren der Vielzahl von Sequenzen von gespreizten Symbolen, wodurch eine Sequenz von kombinierten gespreizten Symbolen erzeugt wird; Verwürfeln jedes kombinierten gespreizten Symbols in der Sequenz von kombinierten gespreizten Symbolen mit einer gemeinsamen Verwürfelungsmaske, wodurch eine Sequenz von kombinierten verwürfelten gespreizten Symbolen erzeugt wird; Senden der Sequenz von kombinierten verwürfelten gespreizten Symbolen über den Kommunikationskanal.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner mit den folgenden Schritten: Konvertieren der Sequenz von Informationssymbolen zu einer Sequenz von Blöcken von Binärziffern; Erzeugen erster Pseudozufallszahlen und einer zweiten Pseudozufallszahl, wobei jede erste Pseudozufallszahl einem jeweiligen Block zugeordnet wird; Kombinieren der ersten Pseudozufallszahlen mit den jeweiligen Blöcken, wodurch eine Sequenz von verschlüsselten Symbolen erzeugt wird; und Verschieben der zweiten Pseudozufallszahl, wodurch ein Verwürfelungsmaskenindex erzeugt wird; Spreizen jedes verschlüsselten Symbols mit einer jeweiligen Spreizsequenz, so daß eine Sequenz von gespreizten Symbolen erzeugt wird; Verwürfeln jedes gespreizten Symbols mit der gemeinsamen Verwürfelungsmaske, die auf der Grundlage des Verwürfelungsmaskenindexes gewählt wird, wodurch die Sequenz von verwürfelten Symbolen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die zweite Pseudozufallszahl von einem digitalen Mehrbit-Steuersignal und von dem Block abhängt, der dem gespreizten Symbol entspricht, das mit der Verwürfelungsmaske verwürfelt wird, die auf der Grundlage des Verwürfelungsmaskenindexes gewählt wird, der durch Verschieben der zweiten Pseudozufallszahl erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei sowohl der Kombinationsschritt als auch der Verwürfelungsschritt ein Modulo-2-Additionsschritt ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine Sequenz ist, deren Größe mit jeder der Spreizsequenzen etwa gleich korreliert ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei eine Modulo-2-Summe beliebiger zweier Verwürfelungsmasken eine Sequenz ist, deren Größe mit jeder Spreizsequenz in einer Untermenge der Spreizsequenzen etwa gleich korreliert ist und die etwa eine Null-Korrelation mit den verbleibenden Spreizsequenzen hat.