MÉTODO E APARELHO PARA TRANSMISSÃO DE SINAIS EM UM SISTEMA
DE COMUNICAÇÃO
CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se, em geral, a sistemas de comunicação e, mais particularmente, a transmissão de sinais em tais sistemas.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO A diversidade de transmissão ae eios avançauus (estação base para estação móvel) foi proposta para aperfeiçoar o desempenho dos sistemas de comunicação por acesso múltiplo de divisão de códigos (CDMA). Para implantar a diversidade de transmissão de elos avançados, uma cópia retardada (mas por outro lado idêntica) do sinal original é transmitida a partir de uma antena adicional. Na estação móvel, um receptor RAKE, bem conhecido daqueles habilitados na técnica, é capaz de resolver estes sinais retardados e combiná-los para melhorar a recepção dos sinais, especialmente quando se experimenta as características de propagação móvel típica tais como o desvanecimento de Rayleigh quando presente. Um sistema que implanta a diversidade de transmissão de elos avançados é capaz de proporcionar sensibilidade e robustez aperfeiçoadas para interferência e multitrilhagem no ambiente CDMA.
Nas estações móveis correntes, entretanto, o receptor RAKE é somente capaz de resolver e combinar um total de 3 (três) raios simultâneos. Estes raios podem ser produzidos não somente a partir da técnica de diversidade de transmissão de elos avançados descrita, mas também criados por, entre outros, (a) sinais recebidos de outras células destinadas a um subscritor particular (repasse suave) (b) sinais recebidos de outros setores (dentro de uma célula) destinados aquele subscritor (repasse mais suave), ou (c) reflexões múltiplas devidas ao ambiente (multitrilhas) de qualquer ou de todos os sinais acima. Como tal, está claro que sob certas situações, as limitações do receptor RAKE dentro da estação móvel evitariam a utilização benéfica de raio adicional produzido a partir da aplicação da diversidade da transmissão de elos avançados. De fato, quando tal situação ocorre, uma degradação na recepção CDMA realmente ocorre, impactando negativamente o desempenho do sistema.
Um outro problema associado com a diversidade de transmissão de elos avançados conforme implantada em um sistema de comunicação CDMA é que a cópia retardada (mas, por outro lado, idêntica) do sinal original transmitido a partir de uma antena adicional atua como interferência para o sinal original. Declarado em termos de CDMA, a cópia retardada (mas, por outro lado, idêntica) do sinal original transmitido a partir de uma antena adicional não é ortogonal para o sinal original e atua como auto-interferêncía. Visto que os sistemas de comunicação CDMA são limitados por interferência, ao se adicionar interferência a uma área de cobertura particular sem manter a ortogonalidade, da mesma forma causa uma degradação no desempenho do sistema CDMA.
Assim, existe uma necessidade para um método e aparelho aperfeiçoados para proporcionar diversidade de transmissão de elos avançados em um sistema de comunicação CDMA que superar as deficiências do estado da técnica.
RREVE DESCRICÃO DOS DESENHOS A figura 1 ilustra de forma geral uma área de cobertura celular setorizada em 120° contendo canais pilotos dedicados transmitidos através do setor conforme no estado da técnica. A figura 2 ilustra de forma geral um diagrama em bloco da área de cobertura celular setorizada em 120° da figura 1, sustentada por uma estação base contendo duas antenas para sustentar a diversidade de transmissão de elos avançados. A figura 3 ilustra de forma geral um transmissor de uma estação base em comunicação por CDMA com uma estação móvel usando a designação de códigos ortogonais do estado da técnica. A figura 4 ilustra de forma geral um transmissor de uma estação base em comunicação por CDMA com uma estação móvel usando a designação de códigos ortogonais de acordo com a presente invenção. A figura 5 ilustra de forma geral a designação dos códigos ortogonais para implantar uma diversidade de transmissão de elos avançados no estado da técnica. A figura 6 ilustra de forma geral a designação dos códigos ortogonais para implantar a diversidade de transmissão de elos avançados de acordo com a invenção. A figura 7 ilustra de forma geral um exemplo dos códigos ortogonais Walsh IS-95A para implantar a diversidade de transmissão de elos avançados de acordo com a invenção.
DESCRICÃQ DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA
Os códigos ortogonais diferentes em cada antena são usados para distribuir uma pluralidade de canais pilotos comuns designados para transmissão para uma estação móvel em particular dentro de uma área de cobertura para implantar a diversidade de transmissão de elos avançados. Pela implantação de códigos ortogonais diferentes separados para cada canal piloto, os sinais pilotos transmitidos via antenas para uma área de cobertura comum são ortogonais um ao outro e assim não degradam o desempenho do sistema. Adicionalmente, o uso de códigos ortogonais diferentes para cada canal piloto permite que a estação móvel discirna qual canal piloto distribuído com um código ortogonal inclui as informações de canais de tráfego correspondentes. Isto permite que a diversidade de transmissão de elos avançados seja ativada/desativada para cada canal de tráfego independentemente com base nas condições associadas com o ambiente, o canal de comunicações, etc. sem uma perda completa das informações conforme visualizado pela estação móvel. Pela implantação do método e aparelho presentes, a interferência do sistema é minimizada.
Geralmente declarado, um método de transmissão de sinais em um sistema de comunicação inclui as etapas de aplicação de códigos ortogonais diferentes para canais pilotos para proporcionar canais pilotos ortogonais e transmitir canais pilotos ortogonais para uma estação móvel via antenas separadas espacialmente. Na modalidade preferida, o código ortogonal é um código Walsh e os canais pilotos ortogonais são sincronizados para substancialmente manter a ortogonalidade. Cada canal piloto ortogonal possui informações de canais de tráfego associadas com ele, e as informações de canais de tráfego são transmitidas para a estação móvel via um ou mais códigos ortogonais em cada das antenas separadas espacialmente. Adicionalmente, a associação dos canais de tráfego com relação aos canais pilotos é comunicada para a estação móvel, a associação incluindo, entre outros, informações de fase e/ou amplitude para cada canal de tráfego relativas ao canal piloto em cada antena separada espacialmente. A fase e/ou amplitude para cada canal de tráfego é variável para implantar a formação de feixe direcional para a estação móvel via antenas espacialmente separadas, onde a formação do feixe é baseada na locação da estação móvel. A formação do feixe direcional é implantada via uma série de antenas. A recepção das informações dos canais de tráfego é baseada na associação do canal de tráfego para o canal piloto. Os canais pilotos com códigos ortogonais diferentes são proporcionados dentro duma área de cobertura comum. 0 método de transmissão de sinais em um sistema de comunicação também inclui as etapas de transmissão de um primeiro canal piloto em uma primeira antena usando um primeiro código e transmitindo um segundo canal piloto em uma Segunda antena usando um segundo código que é ortogonal para o primeiro código de tal modo que o primeiro canal piloto e o segundo canal piloto são ortogonais um ao outro. 0 primeiro canal piloto e o segundo canal piloto são transmitidos para uma estação móvel para efetuar a recepção da diversidade na estação móvel. As informações de canais de tráfego comuns associadas com cada do primeiro canal piloto e do segundo canal piloto são transmitidas para a estação móvel. Um aparelho correspondente implanta as etapas de acordo com a invenção. 0 método para implantação da diversidade de transmissão de elos avançados em um sistema de comunicação sem fio também inclui as etapas de divisão de um conjunto predeterminado de códigos ortogonais em uma pluralidade de subconjuntos de códigos ortogonais e a designação de certas antenas servindo a uma área de cobertura comum com certos conjuntos de códigos ortogonais. 0 método então transmite, via antenas, os canais pilotos e as informações destinadas a uma estação móvel dentro da área de cobertura comum via antenas usando os códigos ortogonais designados para as antenas. Nesta modalidade, cada dos códigos ortogonais dentro dos subconjuntos dos códigos ortogonais são diferentes. Os canais pilotos e as informações destinadas para uma estação móvel dentro da área de cobertura comum transmitidos via antenas são distribuídos por diferentes códigos ortogonais com base na antena destinada para transmissão e cada dos subconjuntos de codigos ortogonais possui ρρΐ π menos um codicfo ortogonal diferente de um outro código ortogonal dentro dos outros subconjuntos de codigos ortogonais. 0 código ortogonal que é diferente de um outro código ortogonal dentro dos outros subconjuntos de códigos ortogonais é usado para distribuir os canais pilotos para transmissão via antenas.
Um novo receptor em uma estação móvel é também divulgado de acordo com a invenção. 0 receptor inclui meios de recuperação de um primeiro canal piloto para recuperação de um primeiro canal piloto distribuído por um primeiro código e transmitido para a estação móvel via uma primeira antena e um meio de recuperação de um segundo canal piloto para recuperação de um segundo canal piloto distribuído por um secundo código ortogonal ao primeiro código e transmitido para a estação móvel via uma segunda antena. 0 primeiro canal piloto e o segundo canal piloto têm informações de canais de tráfegos comuns com eles e as informações de canais de tráfego comuns associadas com o primeiro canal piloto e o segundo canal piloto é ele próprio distribuído por códigos que são ortogonais um ao outro. 0 meio de recuperação do primeiro canal piloto e o meio de recuperação do segundo canal piloto são associados cada um com os ponteiros respectivos de um receptor RAKE. A figura 1 ilustra de forma geral uma área de cobertura celular setorizada em 120° (célula) tendo canais pilotos dedicados PilotoA.c transmitidos através de seus respectivos setores como é bem conhecido na técnica anterior. Por conveniência, somente uma única célula 100 é mostrada na Figura 1, mas uma habilidade comum na técnica apreciará que um sistema de comunicações celular normal tenha muitas dessas células posicionadas uma ao lado a outra. Conforme mostrado na figura 1, uma estação base 103 contendo três transmissores-receptores CDMA está centrada dentro da célula 100 pelo menos um dos quais é capaz de comunicar-se com uma estação móvel 106 via uma interface aérea sem fio. Na modalidade preferida, a interface aerea sem fio é compatível com o sistema de comunicação celular (CDMA) de acesso múltiplo de divisão de códigos definido em IS-95A Para mais informações sobre o IS-95A, vide TIA/EIA/IS-95A, Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Srpead Spectrum Cellular System, Março 1995, editado pela Electronic Indstries Association (EIA), 2001 Eye Street, N.W. Washington, D.C. 20006. A figura 2 ilustra de forma geral um diagrama em bloco de uma área de cobertura celular setorizada em 120° da figuxa i sustentada pela estaçao base 103 contendo duas antenas 218, 222 para sustentar uma diversidade de transmissão de elos avançados. Novamente, para fins de simplicidade, somente o setor A da figura 1 é mostrado na figura 2. Conforme declarado anteriormente, a estação base 103 mostrada na figura 2 é capaz de comunicar-se via canais de comunicação CDMA com uma estação móvel 106. Acoplado à estação base 103 está um controlador 209 que realiza, entre funções de transcodificação e comutação primariamente relacionadas com o sistema de comunicação. O controlador 209 é acoplado a um centro de comutação móvel (Msc) 212 que realiza primariamente as funções de comutação relacionadas com a rede de linhas térreas. Acoplada ao MSC 212 está a rede de telefones comutada pública (PSTN) 215 que, entre outros, criação de subscritores, aparelhos de fax, etc., que são capazes de criar e/ou receber comunicações para/a partir da estação móvel 106 dentro do sistema de comunicação CDMA.
Também mostrado na figura 2 está um par de antenas 218 e 222 que é capaz de implantar diversidade de transmissão de elos avançados dentro da área de cobertura do setor A . Com referência a figura 2 e a figura 5, os problemas associados com a implantação do estado da técnica da diversidade de transmissão de elos avançados podem ser agora explicados. Um grupo de códigos ortogonais e designado para ser transmitido via antenas 218 e 222. Na modalidade preferida, os códigos ortogonais são códigos Walsh. Conforme visto na figura 5, um canal piloto A e transmitido via antenas 218 e 222 usando o código Walsh Wx.
Por razões de medição e aquisição, este piloto é ajustado para ter uma grande amplitude em comparação com quaisquer outros sinais individuais transmitidos - talvez 20% da potência transmitida total máxima. Como pode também ser visto na figura 5, todas as informações de canais de tráfego para usuários separados N (TCHH)são transmitidas para a es^ção móvel 106 via antenas 218 e 222 com códigos Walsh que são diferentes do código Walsh usado para o canal piloto Piloto^, mas são os mesmos para as transmissões via antenas 218 e 222. Esses códigos Walsh são mostrados como códigos Walsh Wi a W*. Enquanto os sinais transmitidos entre as antenas 218 e 222 são retardados no tempo, e como tal um receptor RAKE dentro da estação móvel 106 pode resolver e combinar estes sinais em um sinal composto, os sinais . transmitidos via antenas 218 e 222 não sao ortogonais um ao outro e assim aumentam a quantidade de interferência dentro da área de cobertura, setor A. Como tal, e conforme explicado acima, alguma das vantagens potenciais adquiridas pela implantação da diversidade de transmissão de elos avançados é mitigada devido a interferência crescente apresentada pela cópia do sinal original. A figura 3 ilustra de forma geral um transmissor 300 de uma estação base em comunicação CDMA com uma estação móvel usando a designação de códigos ortogonais da técnica anterior. Conforme mostrado na figura 3, as informações na forma de entrada de bits de canal de tráfego 303 para um codificador 304 via um processador 305 em uma velocidade de bits particular (por exemplo, 9,6 quilobits/segundo). 0 processador 305 primeiramente recebe os bits 303 do canal de tráfego da interface 309 que é acoplado a um controlador (não mostrado na figura 3) . O processador 305 é também acoplado a funções relacionadas designadas em bloco 307, onde as funções incluindo processamento de chamadas, estabelecimento de elos, e outras funções gerais relativas ao estabelecimento e manutenção das comunicações celulares são realizadas. Na modalidade preferida, os bits dos canais de tráfego 303 incluem informações por voz, informações por dados, ou uma combinação das duas. O codificador 304 codifica os bits de canais de tráfego 303 em símbolos de dados 306 a uma velocidade de codificação fixa ((1/r) com um algoritmo codificador que facilita a codificação de probabilidade máxima dos símbolos de dados em bits de dados (ex. algoritmo de codificação convolucional ou em bloco). Por exemplo, o codificador 304 é capaz de codificar bits de canais de tráfego 303 (ex. 192 bits de dados de entrada) recebidos a uma velocidade de 9,6 quilobits/segundo a uma velocidade de codificação fixa de um bit de dados para dois símbolos de dados (isto é, velocidade = 1/2) de modo que o codificador 304 produz os símbolos de dados 306 (ex. produção de 384 símbolos de dados)a uma velocidade de 19,2 quilossímbolos/segundo. O codificador 304 á capaz de codificar em outras velocidades (isto é, velocidade velocidade=plena, velocidade=l/8) como alguém habilitado na técnica apreciará.
Os símbolos de dados 306 são colocados em uma intercalaçao 308 que organiza os símbolos de dados 306 em blocos (isto é, estruturas) e o bloco intercala os símbolos de dados de entrada 306 no nível de símbolos. Dentro do intercalador 308, os símbolos de dados são individualmente introduzidos em uma matriz que define um bloco de tamanho predeterminado de símbolos de dados. Os símbolos de dados são introduzidos na locação na matriz de modo que a matriz é preenchida em uma coluna pela sequência de colunas e são individualmente expedidos a partir das locações para a matriz de modo que a matriz é esvaziada em uma seqüência fileira por fileira. A matriz é uma matriz retangular contendo um número inteiro de fileiras e colunas que são escolhidas para aumentar a distância de intercalaçao da expedição entre os símbolos de dados não intercalados de entrada. 0 resultado são símbolos de dados intercalados 309 que são expedidos pelo intercalador 308 na mesma velocidade de símbolos de dados que eles receberam (ex. 19,2 quilossímbolos/segundo). O tamanho pré-determinado do bloco de símbolos de dados definidos pela matriz é derivado do número máximo de símbolos de dados que podem ser transmitidos em uma velocidade bits codificados dentro de um bloco de transmissão de comprimento predeterminado. Por exemplo, se os símbolos de dados 303 forem expedidos a partir do codificador 304 em uma velocidade de 19,2 quilossímbolos/segundo, e se o comprimento pré-determinado do bloco de transmissão for 20 milissegundos, então o tamanho predeterminado do bloco de símbolos de dados é 19,2 quilossímbolos/segundo multiplicado por 20 milissegundos (ms) , resultando em 384 símbolos de dados que definem uma matriz de 16 x 24. Será apreciado por aqueles habilitados na técnica que os símbolos de dados dentro da corrente de bits de dados intercalados, codificados 309 podem ser distribuídos de acordo com inúmeros outros algoritmos em uma sequência de códigos de comprimento maior sem fugir ao âmbito e espírito da presente invenção.
Os símbolos de dados codificados, intercalados 309 são em seguida introduzidos para um difusor 312 que convolve os símbolos intercalados 309 com uma seqüência de difusão ortogonal. A seqüência de difusão ortogonal é um sinal que é o produto de dois sinais: o primeiro sinal é uma seqüência pseudoaleatória QPSK cujo deslocamento de tempo é conhecido e o segundo sinal é um código ortogonal tal como um código Walsh Wi. Para maiores informações sobre a seqüência de difusão ortogonal, vide parágrafo 3.1.3.1 em MSI J-STD-008, Personal Station Base Station Compatibílity Requirement for 1,8 to 2,0 GHz Code Division Multiple Access (CDMA) Personal Communications Systems, 24 de março de 1995, editado pela Electronic Industries Association (EIA), 2001 Eye Street, N.W., Washington, D.C. 20006. 0 difusor 312 expede chíps QPSK a uma velocidade que é o produto da velocidade de entrada do intercalador 308 e o comprimento da seqüência de difusão ortogonal (ex. a seqüência de difusão ortogonal do comprimento 64 seria um Código Walsh de comprimento de 64 bits). Isto resultaria em uma velocidade de expedição do difusor 312 de 1.2288 megachips/segundo (isto é, 19,2 quilossímbolos/segundo x 64) .
Conforme mostrado na figura 3, o difusor 312 realiza a difusão associada com o canal de tráfego. Nesta modalidade, o codificador 304, o intercalador 308 e o difusor 312 compreendem um gerador de canal de tráfego único 302. Para sistemas que exigem canais de tráfego múltiplos, o gerador de canais de tráfego 302 seria duplicado para cada canal de tráfego e sua saída seria resumida pelo somador 314 em conjunto com os chips QPSK a partir do difusor 310. 0 difusor 310 realiza a difusão para o canal piloto. Conforme o canal piloto não transferir nenhum bit de informação, nenhuma entrada de dados do processador 305 é exigida. Na modalidade preferida, as informações que são distribuídas para formar um canal piloto consistem em uma corrente de dados compreendida de todos os 0's. O chips QPSK somados são expedidos do somador 314 a uma velocidade de 1.2288 megachips/segundo, e são introduzidos na porção do transmissor 316 do transmissor 300. A porção do transmissor 316 prepara os chips QPSK somados para transmissão sobre um canal de comunicação convertendo-o na freqüência de transmissão apropriada. Em seguida à conversão, o sinal é filtrado por filtro pré-seletor para remover energia de faixa lateral indesejada e então é expedido da porção do transmissor 316. 0 sinal modulado da porção do transmissor 316 é proporcionado para uma antena 218 para transmissão através da trilha de comunicação por rádio 330. O sinal da porção do transmissor 316 é também dirigido a um circuito de retardo 320 que retarda o sinal modulado, onde este é então proporcionado para a antena 222 para transmissão por trilha de comunicação de rádio 332. Proporcionando o receptor 390 com dois sinais 330 e 332, cada um dos quais é retardado um do outro por uma quantidade predeterminada, a diversidade no receptor 390 é realizada.
Ainda com referência a figura 3, um receptor 390 recebe a soma de ambos sinais transmitidos de espectro difundido a partir das trilhas de comunicação por rádio 330 e 332 até a antena 352 e é passado para o demodulador 354. 0 demodulador 354 filtra o sinal de entrada para remover sinais de freqüência adjacentes indesejáveis e amostragem a uma velocidade predeterminada (ex. 1,2288 mega amostras/segundo). 0 sinal amostrado QPSK do demodulador 354 é fundido pelo fusor 364 correlacionando os sinais amostrados recebidos com o código de fusão, onde o codigo de fusão é uma cópia da sequência difusora original. Lembremos que a sequência difusora ortogonal original é o produto de dois sinais; o primeiro sinal é uma sequencia pseudoaleatória cujo deslocamento de tempo é conhecido e o sinal de segundos é um código difusor ortogonal tal como o código Walsh Wj.. 0 sinal amostrado fusão resultante 365 é amostrado em uma velocidade predeterminada, por exemplo, 19,2 guiloamostras/segundo, de modo que a seqüêncía de 64 amostras do sinal de espectro difundido recebido é fundido. Este sinal é representado por uma amostra de dados e fase) complexa simples e a expedição para um detetor coerente 368 para detecção coerente.
Como pode ser visto na figura 3, a saída do demodulador 354 é também alimentada para o circuito de recuperação piloto 362 em que um processo similar àquele realizado pelo fusor 364 é completado, exceto que o código Walsh Wx é usado para recuperação em vez do código Walsh Wi. A saída de ambos circuito de recuperação piloto 362 e do fusor 364 é introduzida para o detetor coerente 368 que leva o conjugado complexo da saída do circuito de recuperação piloto 362 e multiplica-o pela saída do fusor 364. A parte real da solução é passada como uma saída do detetor coerente 368 (a parte imaginária da multiplicação do complexo é descartada). A saída do demodulador 354 é também proporcionada para um investigador 350 que investiga todos os sinais distribuídos com o código Walsh Wx que são gerados pelo transmissor da estação base 300. Neste exemplo, o investigador 350 encontraria dois sinais, um da trilha de comunicação por rádio 330 e o outro da trilha de comunicação por rádio 322. Com esta mformaçao, o investigador 350 designa um primeiro receptor RAKE de ponteiro 360 e um segundo receptor RAKE de ponteiro 370 para cada dessas trilhas. Ambos receptores de ponteiros RAKE 360 e 370 são idênticos em operação. A saída do receptores RAKE 360 e 370 são idênticas em operação. A saída dos receptores RAKE 360 e 370 é resumida pelo somador ^ o a saída do somador 375 é proporcionada para o desintercalador 380, que essencialmente "desfaz" o processo de intercalação realizado pelo intercalador 308. No desintercalador 380, os símbolos de dados são individualmente introduzidos em uma matriz que é do mesmo tamanho da matriz no intercalador 308. Os símbolos de dados são introduzidos em uma locação na matriz de tal modo que a matriz é preenchida em uma sequência fileira por fileira e os símbolos de dados são individualmente expedidos de outras locações na matriz de tal modo que a matriz é esvaziada em uma sequência coluna por coluna.
Os dados de decisão suave desintercalados 381 expedidos do desintercalador 380 são introduzidos em um decodificador 382 que utiliza as técnicas de decodificação de estimativas de seqüência de probabilidade máxima (MLSE) para gerar bits de dados de canais de tráfego estimados 383. As técnicas de decodificação MLSE podem ser aumentadas pelo uso de um algoritmo que é substancialmente similar ao algoritmo de decodificação Viterbi. O decodificador 382 utiliza um grupo de dados de decisão suave individual 381 para formar um conjunto de métricas de transição de decisão suave para uso em cada estado de tempo particular do decodificador MLSE 382. 0 número de dados de decisão suave 364 no grupo usado para formar cada conjunto de métrica de transição de decisão suave corresponde ao número de símbolos de dados 306 na saída do codificador convolucional 304 gerado de cada bit de dados de entrada 303. O número fte métricas de transição de decisão suave em cada conjunto é igual a dois elevado à potência do número de dados de decisão suave 364 em cada grupo. Por exemplo, guando um codificador convolucional 1/2 for usado no transmissor 300, dois símbolos de dados 306 são gerados de cada bit de dados de entrada 303. Assim, o codificador 366 utiliza grupos de dois dados de decisão suave individual 381 para formar quatro métricas de transição de decisão suave para uso em cada estado de tempo no decodificador MLSE 382. Os bits de dados de canais de tráfego estimados 383 são gerados a uma velocidade relativa à velocidade na qual os dados de decisão suave 381 são introduzidos para o decodificador 382 e também a taxa fixada usada para originalmente codificar os bits de canais de tráfego 303. Como exemplo, se os dados de decisão suave 381 forem introduzidos a velocidade de 19,2 quilossímbolos/segundo e a velocidade de codificação original foi de 1/2, então os bits dos canais de tráfego estimados 383 são expedidos a uma velocidade de 9600 bits/segundo. Os bits de canais de trafego estimados 383 são introduzidos em um processador 384 que, em conjunto um bloco de funções relacionadas 386, apresenta os bits de canais de tráfego estimados 383 em uma forma adequada para uso pelo usuário da estação móvel. A figura 4 geralmente ilustra um transmissor de uma estação base em comunicação CDMA com uma estação móvel usando a designação de código ortogonal de acordo com a presente invenção. Aqueles blocos entre a figura 3 e a figura 4 que têm funcionalidade comum também têm numeração comum.
Conforme mostrado na figura 4, os blocos acima do intercalador 308 são similares em função ao transmissor da técnica anterior 300 da figura 3, exceto quando declarado diversamente abaixo. Diferentemente do transmissor 300 mostrado na figura 3, entretanto, a produção dos símbolos de dados intercalados 309 do intercalador 308 na figura 4 é introduzida em dois difusores, o difusor 312 e o difusor 413. Cada destes difusores 312 e 413 convolve os símbolos intercalados 309 com sua seqüência de difusão ortogonal, a saber Código Walsh Wi e Código Walsh WA, respectivamente. A difusão com as seqüências de difusão ortogonal (códigos Walsh) é funcionalmente equivalente conforme descrito acima com referência a figura 3. Observe que o codificador 304, o intercalador 308 e os dois difusores 312 e 413 compreendem um gerador de canais de tráfego duplicado 402. A divisão e a designação dos codigos Walsh são realizadas pelo bloco de designação do código Walsh 403. O bloco de designação do código Walsh 403 divide um conjunto predeterminado de códigos ortogonais em uma pluralidade de subconjuntos de códigos ortogonais e designa os subconjuntos de códigos ortogonais de acordo corn o critério predeterminado. Na modalidade preferida, o critério predeterminado inclui a designação dos subconjuntos dos códigos ortogonais para certas antenas servindo a uma área de cobertura comum com certas ou a certas antenas dentro de uma série de antenas.
Cada dos difusores 312 e 413 produz chips QPS a uma velocidade de 1,2288 megachips/segundo (isto é, 19,2 quilossímbolos/segundo x 64) . Para a difusão do canal piloto, a combinação dos canais piloto e de tráfego difundidos e a transmissão dos canais piloto e de tráfego combinados, o difusor 310, o nódulo de resumo 314 e a porção do transmissor 316 da figura 4 operam funcionalmente de modo equivalente aos blocos correspondentes da figura 3. 0 difusor 411, o nódulo de resumo 415 e a porção do transmissor 417 também operam funcionalmente de modo equivalente aos seus blocos correspondentes da figura 3. Importante observar que, diferentemente do transmissor da técnica anterior 300 mostrado na figura 3, cada dos difusores 310 e 411 usados para difundir o canal piloto (novamente, todos os 0's) usa uma seqüência difusora (código Walsh Wx e Código Walsh Wy, respectivamente) que é ortogonal um ao outro de acordo com a invenção. Isto significa que os sinais de espectro difundido transmitido a partir das trilhas de comunicação por rádio 330 e 432 são ortogonais um ao outro, e assim não aumentam a quantidade de interferência do sistema para implantar a diversidade de transmissão avançada como na técnica anterior, Ainda com referência a figura 4, o receptor 490 recebe a soma de ambos sinais de espectro difundido transmitido 330 e 432 a partir das trilhas de comunicação por rádio 330 e 432 via antena 352 e é passado para o demodulador 354 que funciona como descrito acima com referência a figura 3. A produção do sinal amostrado QPSK do demodulador 354 é fundida e detectada pelo primeiro receptor RAKE de ponteiro 360 conforme descrito acima para a figura 3. Adicionalmente, a produção dos sinais amostrados QPSK a partir do demodulador 354 é fundida e detectada por um segundo receptor RAKE de ponteiro 470 conforme essencialmente descrito acima para a figura 3, exceto que a produção de sinais amostrados QPSK a partir do demodulador 354 ao entrar neste receptor RAKE 470 é fundida pelo código Walsh WA (para o canal de tráfego) e o código Walsh Wy (para o canal piloto). Observe que este difere do receptor da técnica anterior 390 mostrado na figura 3 no ponto em que cada dos receptores RAKE 360-370 têm o canal piloto fundido pelo mesmo código Walsh Wx, e o canal de tráfego fundido pelo mesmo código Walsh Wi. A designação de um receptor RAKE de ponteiro particular para uma trilha de comunicação é realizada pelo investigador 450. 0 investigador 450 investiga por todos os sinais difundidos com o código Walsh Wx transmitido pelo transmissor 400; neste exemplo, o investigador 450 encontraria um sinal que corresponde a trilha de comunicação por rádio 330. Com esta informação, o investigador 450 designa o primeiro receptor RAKE de ponteiro 360 para a trilha de comunicação 330 com o código Walsh dos canais pilotos Wx, e o código Walsh dos canais de tráfego Wi. Um processo similar é realizado pelo investigador 450 para sinais difundidos com o código Walsh Wy transmitidos pelo transmissor 400. Neste exemplo, um segundo receptor RAKE de ponteiro 470 é designado para a trilha de comunicação 432 com o código Walsh Wy dos canais piloto e os códigos Walsh WA dos canais de tráfego.
Tendo dois canais pilotos difundidos por diferentes seqüências de difusão ortogonal dentro de uma área de cobertura comum {por exemplo o setor A da figura 2) permite a um dos canais pilotos ser usado como o canal piloto primário para todas as estações móveis dentro da área de ; cobertura (como na técnica anterior) enquanto que o outro canal piloto é usado como um canal piloto secundário. Nesta implantação, o canal piloto primário, que é usado para aquisição e as medições vizinhas pela estação móvel 106, está em um nível de potência de sinais muito mais baixo. Este ainda atua para reduzir a interferência desnecessária do sistema quando se implanta a diversidade de elos avançados de acordo com a invenção.
Na implantação descrita acima onde os canais pilotos têm níveis de potência de sinais diferentes, uma correção anterior para resumir no somador 375 é necessária de modo que os sinais que entram no somador 375 a partir de cada dos receptores RAKE 350 e 370 estão substancialmente no mesmo nível de potência. Um modo de conseguir isto e reduzir apropriadamente, via um atenuador, os sinais que saem do receptor Rake 350 ou do receptor Rake 470 de acordo com a diferença de nível de potência no transmissor 400. Todo o processamento após o somador 375 é o mesmo conforme descrito acima com referência a figura 3. A figura 6 geralmente ilustra a designação dos códigos ortogonais na modalidade preferida para implantar a diversidade de transmissão de elos avançados de acordo com a invenção. Conforme mostrado na figura 6, cada antena 218 e 222 têm um grupo separado de códigos Walsh designados a ela. Por exemplo, com referencia a figura 6, um canal piloto primário transmitido via antena 218 é difundido pelo código Walsh Wx, enquanto um canal piloto secundário transmitido via antena 222 é difundido por um código Walsh Wy diferente. Similarmente, todos os canais de tráfego para cada dos usuários separados N (TCHN) podem cada Ter códigos Walsh designados a eles na antena secundária 222. Ê importante notar, entretanto que as informações TCH (por exemplo TCHi conforme mostrado nos blocos 600-601) são as mesmas informações. Também importante notar que os canais piloto PilotoA mostrados nos blocos 602-603 são similarmente canais pilotos comuns que são difundidos usando códigos Walsh diferentes. Isto permite a combinação das informações transmitidas de ambas antenas de base dentro do receptor da estação móvel após cada ter sido respectivamente demodulada com o auxílio de seu piloto associado. Será apreciado por aquele habilitado na técnica que os benefícios proporcionados de acordo com a invenção são também realizados por uma modalidade alternada onde as informações TCH comuns conforme mostrado nos blocos 600-601 flãn difundidas por um código Walsh comum. Neste caso, por exemplo Wi= WA.
Deve ser entendido que o projeto e o conhecimento contido na estação móvel 106 é tal que ele apropriadamente realiza uma técnica de demodulação apropriada a se um sinal de diversidade está sendo transmitido ou não. Isto inclui conhecimento total de quais codigos são usados para todos os canais pilotos e de trafego em cada das antenas. Isto pode ser facilitado através do uso de emissão de mensagem de informação entre a estação base 103 e a estação móvel 106. Métodos para implantar a sinalização esta informação são conhecidos e são prontamente realizados com mensagens proporcionadas na norma IS-95.
Com referência a modalidade preferida descrita acima, pela designação de porções de informações a serem transmitidas (quer o canal piloto ou o TCH} com códigos diferentes ortogonais ou Walsh, a ortogonalidade dentro da área de cobertura particular (por exemplo, setor A) pode assim ser mantida. Pela manutenção da ortogonalidade enquanto se implanta a diversidade de transmissão de elos avançados, todas as vantagens da diversidade de transmissão de elos avançados são realizadas sem degradar o desempenho dos sistema CDMA de acordo com a invenção.
Em sua forma mais simples, a implantação da diversidade de transmissão de elos avançados de acordo com a invenção é o uso de uma seqüencia de difusão ortogonal diferente para difundir canais pilotos e TCHs para transmissão em uma segunda antena. Em um cenário IS-95A onde 64 códigos (Walsh) ortogonais são implantados, isto pode ser realizado pelo uso de dois códigos Walsh na antena 218 que não são usados na antena 222. Tal designação de códigos Walsh para o exemplo IS-95a é mostrada na figura 7. Conforme mostrado na figura 7, a antena 218 recebe a designação do código Walsh 63 para difundir o canal piloto PilotOA e assim atuar como um canal piloto para todas as estações móveis que estão no modo de diversidade de transmissão, enquanto o código Walsh 62 é usado para difundir as informações. TCH destinadas para a estação móvel 106 {designadas TCHios na figura 7) . A antena 222 recebe então a designação do código Walsh 0 para difundir o canal piloto PilotA e o código Walsh 1 para difundir as informações TCHi06 destinadas para a estação móvel 106. 0 código Walsh 0, neste exemplo, assim atua como o canal piloto comum para todas as estações móveis sendo servido pelo ou realizando o repasse assistido móvel (MAHO) naquela área de cobertura, enquanto o código Walsh 1 transporta as informações TCH para a estação móvel particular. A capacidade de designar os códigos Walsh para uma antena em particular leva a muitas característica benéficas dentro do sistema de comunicação celular. Por exemplo, uma das habilidades comuns na técnica apreciará que enquanto o conceito tiver sido explicado com referência a antena 218 e a antena 222 conforme mostrado na figura 2, qualquer número de antenas pode receber a designação de seus próprios códigos Walsh, ex., como em uma série de antenas. Por exemplo, na situação IS-95A descrita acima, oito antenas dentro de uma série de antenas podem receber a designação de oito códigos Walsh que são eles próprios não designados para qualquer outra antena, e estes oitos códigos Walsh podem então ser usados para difundir um canal piloto para cada antena respectiva, por exemplo o PilotoA. A estação móvel 106 podería então receber a designação de um código Walsh único para suas informações de canais de tráfego TCH106 que seriam então transmitidas em todos os elementos de antenas dentro da série. Pelo ajuste das fases e amplitudes relativas deste código Walsh único usado para difundir as informações TCH10Ê nos elementos individuais das antenas, a formação de feixe para dirigir a potência de transmissão diretamente na estação móvel 106 é realizada de acordo com a invenção.
Para gerar um sinal de referência dentro da estação móvel 106 para realizar a demodulação coerente, a estação base 103 informa a estação móvel 106 das amplitudes e fases relativas do código Walsh TCHios que a estação base 103 usada para formar o feixe na direção da estação móvel 106. Isto é realizado pela transmissão de uma mensagem apropriada da estação base 103 para a estação móvel 106 incluindo tais informações. A estação móvel 106 determinaria então a amplitude e a fase de cada dos canais piloto PilotOA difundidos com os códigos Walsh diferentes nas antenas individuais. Dadas as amplitudes e fases relativas dos canais pilotos PilotoA difundidos com diferentes códigos Walsh e a mensagem da estação base 103 que inclui as amplitudes e fases relativas do código Walsh TCHios, a estação móvel 106 calcula um vetor para cada código Walsh de canal piloto diferente. A soma de todos estes vetores de diferença é então usada pela estação móvel 106 para realizar a demodulação coerente. O sinal adequado para a razão de interferência necessária para aperfeiçoar a reutilização pode ser obtido quando o mesmo código Walsh de canal de tráfego e usado para móveis múltiplos no mesmo setor pela formação de feixes separados em cada dos móveis e transmitindo-os sobre a mesma série de antenas. Em cada um desses casos, o código Walsh/canal piloto para cada antena podería ser compartilhado entre as estações móveis dentro da área de cobertura de interesse (por exemplo, setor A da figura 2).
Um outro benefício resultante da capacidade de designar códigos Walsh pilotos separados para uma antena particular é a capacidade de controlar o uso da diversidade de transmissão de elos avançados. Pelo uso do esquema de designação do estado da técnica conforme mostrado na figura 5, o único "controle" disponível é transmitir nada para a estação móvel 106 ou transmitir via ambas antena 218 e antena 222, Isto deve-se ao fato de que algum receptor RAKE combinando o peso de algoritmos, a combinação sendo estritamente a quantidade de níveis de sinais pilotos recebidos. Portanto, se múltiplas antenas forem usadas contendo o sinal piloto mas se nenhum canal de tráfego apropriado estiver presente, ruído indesejável pode ser combinado causando a degradação do sistema. Entretanto, existem certos modos e/ou certas características que ocorrem durante uma comunicação onde a transmissão de ambos o sinal original e sua versão retardada via antenas 218 e 222 não é benéfica. Por exemplo, quando a estação móvel 106 entra numa condição de repasse suave, e especificamente uma condição de repasse suave de três vias, a presença da versão retardada do sinal via antena 222 não auxilia a estação móvel 106 a melhor decodificar o sinal (lembramos que a estação móvel 106 é somente capaz de resolver um total de 3 (tris) raios simultâneos). Adicionalmente, mais de 3 (três) raios transmitidos a somente uma única estação móvel 106 significa que a potência excessiva (não usada) está sendo transmitida pela estação base 103, que degrada o desempenho do sistema. Quando a designação do código Walsh da figura 6 de acordo com a invenção for implantada, entretanto, o uso da diversidade de transmissão de elos avançados é controlável, visto que a estação móvel 106 pode agora ser instruída, via mensagem apropriada, quanto a qual canal piloto Piloto^ ouvir via a designação de código Walsh diferente. Como tal, no exemplo de repasse de três vias descrito acima, um dos sinais sendo transmitido via diversidade de transmissão de elos avançados é removido, visto que ele não auxilia a estação móvel 106 a melhor decodificar o sinal.
Outros modos e/ou características ocorrem durante uma comunicação que requer um mecanismo para inibir ou controlar o uso da diversidade de transmissão de elos avançados na estação base 103. Por exemplo, pode ser necessário inibir a diversidade de transmissão de elos avançados quando está determinado que o canal de rádio (sito é, o condutor de frequência de rádio) estiver experimentando difusão de retardo excessiva. Visto que as trilhas de transmissão elo ascendente (estação móvel para estação base) e o elo descendente (estação base para estação móvel) tendem a ser recíprocas, a quantidade de difusão experimentada na estação móvel 106 pode ser inferida a partir da transmissão elo ascendente. Se energia significativa for recebida em múltiplos raios na estação base, (conforme determinado, por exemplo, pelo conhecimento de quantos ponteiros são utilizados para decodificar o sinal elo ascendente), a adição de um outro raio no elo avançado (via antena 218 ou 222) pode somente servir para degradar o desempenho do sistema total. Estas informações estão prontamente disponíveis a partir do receptor (não mostrado) da estação base 103 e podem ser introduzidas no bloco de funções relacionado 407 para uso pelo bloco de designação do código Walsh 403 da figura 4.
Inúmeros outros modos e/ou características ocorrem que poderiam servir para proporcionar informações úteis para auxiliar estabelecer uma decisão de controle para o uso da divprsidade de transmissão de elos avançados. Estes modos e/ou características incluem a resistência de sinais de recepção conforme determinado pela estação móvel 106 (ou a estação e as trilhas de transmissão são presumivelmente recíprocas), as informações de medições piloto obtidas em uma mensagem de medição de resistência piloto (PSMM), e o retardo de um sinal recebido na estação móvel 106. Esta última característica proporciona uma indicação direta da distância da estação móvel 106 a partir da estação base 103 que podería ser então usada para determinar a alta probabilidade de uma quantidade excessiva de retardo difundido.
Ainda um outro modo e/ou características para controlar o uso da diversidade de transmissão de elos avançados podería ser a locação da estação móvel 106. Por exemplo, uma área de tal como o setor A poderia ser pré-testada para determinar as locações dentro da área de cobertura onde a diversidade de transmissão de elos avançados é conhecida por proporcionar cobertura degradada para a estação móvel. Estas informações de pré-teste representando estas locações podem então ser localmente armazenadas na estação base 103 ou em uma instalação central, tal como o controlador 209. Quando a estação base 103 determinar a locação da estação móvel 106, uma comparação pode ser feita para a informação armazenada para determinar se a estação móvel 106 está em uma das locações "mal conhecidas". Se a estação móvel 106 estiver em uma locacão "mal conhecida", então a diversidade de transmissão de elos avançados não auxiliará a estação móvel 106 e esta será então desativada até que a estação móvel 106 seja movida para uma área mais adequada dentro da área de cobertura; se a estação móvel não estiver em uma locação "mal conhecida", então a diversidade de transmissão de elos avançados é ativada.
Em um modalidade alternativa, a estação móvel 106 poderia ser equipada para determinar sua própria locação e propiciar estas informações para a estação base 103 para. a comparação. Tal mecanismo para a estação móvel 106 determinar sua própria locação é efetivado via o uso do Global Positioníng System (GPS) ou similar. Se a estação móvel 106 for capaz de determinar sua própria posição, as informações pré-teste poderíam também ser descarregadas para a estação móvel 106 e armazenadas localmente lã. Nessa configuração, a própria estação móvel 106 poderia determinar se está em uma locação "mal conhecida" ou bem conhecida", e desativar/ativar a recepção de um dos canais pilotos difundidos com os códigos de difusão ortogonais de acordo com a invenção.
Enquanto a invenção tiver sido particularmente mostrada e descrita com referência a uma modalidade em particular, será compreendido por aqueles habilitados na técnica que várias mudanças na forma e detalhes podem ser feitas na mesma sem fugir ao espirito e âmbito da invenção. As estruturas, materiais, atos e equivalentes de todos ou meios ou elementos funcionais avançados correspondentes nas reivindicações abaixo são destinados a incluir qualquer estrutura, material ou atos para realização das funções em combinação com outros elementos reivindicados conforme especificamente reivindicado.