DE19745432A1

DE19745432A1 - Verfahren und Vorrichtung zur schnellen Pilotkanalerfassung unter Verwendung eines Optimalfilters bei einem CDMA-Sprechfunkgerät

Info

Publication number: DE19745432A1
Application number: DE19745432A
Authority: DE
Inventors: Richard J Vilmur
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: GB2318952A; CN1185705A; AR009797A1; CN1086541C; DE19745432C2; JPH10145333A; KR19980033222A; US5950131A; BR9705310A; KR100253104B1; GB9720012D0; GB2318952B; JP4057111B2; CA2213960C

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf die digitale Kommu nikation und im besonderen auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Pilotkanalerfas sung in einem Kommunikationssystem mit verteiltem und/oder aufgespreiztem Spektrum wie beispielsweise einem Mobiltelefonsystem mit Codemultiplex-Zugangsverfahren.

Stand der Technik

Kommunikationssysteme mit dem sogenannten DS-CDMA-Zugangsverfahren (DS-CDMA = direct-sequence code division multiple access, Verfahren mit Direktzugang mit Codemultiplex) wurden bereits für den Einsatz in Mobiltelefonsystemen mit einer Be triebsfrequenz bei 800 MHz und bei Systemen zur Individualkommunikation im Fre quenzband bei 1800 MHz vorgeschlagen. Bei einem DS-CDMA-System können alle Ba sisstationen in allen Zellen zur Kommunikation mit derselben Funkfrequenz arbeiten. Die Basisstationen werden bei dem System durch jeweils spezifisch zugewiesene Vertei lungscodes jede für sich identifiziert. Dabei verwenden alle Basisstationen zwei spezifi zierte Pseudorauschstörungs-Folgen (PN-Folgen) bzw. Folgen von pseudozufälligen Störungen mit einer Länge von 2¹⁵ Bits. Bei einem quadraturmodulierten System bzw. einem System mit Modulation durch 90°-Verschiebung wird eine Folge für die Verteilung des gleichphasigen Kanals (I-Kanal) mit I-Kanalsymbolen verwendet und die andere Folge für den um 90° phasenverschobenen Kanal (Q-Kanal) zur Verteilung der Q-Kanalsymbole. Mobilstationen in dem System besitzen dieselben zwei jeweils 2¹⁵ Bits Kanalsymbole. Mobilstationen in dem System besitzen dieselben zwei jeweils 2¹⁵ Bits langen Verteilungscodes und verwenden diese zur anfänglichen Entteilung der I- und Q-Kanäle.

Vor der Verteilung auf die I- und Q-Kanäle werden die Symbole für die Übertra gung unter Heranziehung einer Reihe in einer Hadamardschen Matrix der Dimension 64 aufgeteilt; diesen Vorgang bezeichnet man als Walsh-Belegung. Wenn bei einem Anruf die Basisstation jeder Mobilstation einen einzigen spezifischen Walsh-Code zuweist, um sicherzustellen, daß die Übertragung an jede Mobilstation innerhalb einer bestimmten Zelle senkrecht zur Übertragung zu jeder anderen Mobilstation verläuft, wird davon aus gegangen, daß für jede Mobilstation eine andere Reihe der Hadamardschen Matrix her angezogen wird. Auf diese Weise werden zur Gegensprech-Kommunikation zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation Verkehrskanäle eingerichtet.

Neben den Verkehrskanälen sendet jede Basisstation einen Pilotkanal, einen Synchronisierkanal und einen Funkrufkanal aus. Der Pilotkanal wird von einem Signal mit gleichbleibendem Pegel gebildet, der mit einem Walsh-Code 0 belegt ist, welcher nur als Nullen besteht. Der Pilotkanal wird üblicherweise von allen Mobilstationen innerhalb eines Bereichs empfangen und die Mobilstation verwendet ihn zur Feststellung, ob ein bestimmtes CDMA-System vorhanden ist, für die anfängliche Systemerfassung, die Übergabe im Ruhezustand und zur kohärenten Demodulation des Synchronisierkanals, des Funkrufkanals und der Verkehrskanäle.

Da alle Basisstationen dieselben PN-Folgen zur Verteilung der I- und Q-Kanäle verwenden, werden die Basisstationen spezifisch dadurch identifiziert, daß eine spezifi sche Startphase verwendet wird, die auch als Startzeit oder Phasenverschiebung für die PN-Folgen bezeichnet wird. Die Folgen werden mit einer Chip- bzw. Teilstückrate von 1,2288 Megachips pro Sekunde erzeugt und wiederholen sich somit alle 26-2/3 Millise kunden. Die kleinsten Zeitteilungen besitzen eine Länge von 64 Chips, so daß insgesamt 512 verschiedene PN-Codephasenzuweisungen für die Basisstationen möglich sind. An dere zulässige Zeitteilungen sind 64 Chips mal Mehrfache von 2.

Bei der Mobilstation enthalten die empfangenen HF-Signale die Pilot-, Synchro nisier-, Funkruf- und Verkehrskanäle aller nahegelegenen Basisstationen. Die Mobilsta tion muß alle empfangbaren Pilotsignale identifizieren, darunter auch das Pilotsignal von der Basisstation mit dem stärksten Pilotkanal. Bei den Mobilstationen nach dem Stand der Technik wurde als Empfängersuchlaufteil ein Korrelationsanalysator zur seriellen Su che nach den PN-Phasen der empfangbaren Pilotsignale verwendet. Die Kenntnis der PN-Phasen zur korrekten Aufteilung der I- und Q-Kanäle der Basisstation(en), mit der bzw. denen die Mobilstation in Kommunikationsverbindung steht, ermöglicht die kohä rente Erfassung aller anderen von der Basisstation übertragenen Codekanäle. PN-Pha sen mit nicht korrekter I- und Q-Kanal-Aufteilung erzeugen kein Ausgangssignal vom Korrelationsanalysator, wenn dieser zur Demodulierung der übrigen Codekanäle ver wendet wird.

Da der Phasenraum der PN-Folge zur I- und Q-Kanalaufteilung groß ist, dauerte es bei der Technik mit serieller Korrelation nach dem Stand der Technik verboten lang, um die Pilotsignalenergie zu orten. Bei starken Signalen dauert die Systemerfassung nach dem Einschalten der Mobilstation mindestens 2,5 Sekunden. Sind keine empfang baren Pilotsignale vorhanden, sucht die Mobilstation den gesamten Phasenraum der PN-Folgen auf dem I- und Q-Kanal weiter ab, bis die Systemzeit überschritten wird, die bis zu 15 Sekunden betragen kann. Dann kann die Mobilstation auf eine andere HF-Fre quenz umschalten und wieder das CDMA-System zu erfassen suchen. Damit wird es wichtig, rasch festzustellen, ob CDMA-Pilotsignale bei jeder möglichen HF-Kanalzuwei sung empfangbar sind.

Die lange Verzögerung bei der Systemerfassung ist ungünstig und bei den meisten Benutzern unerwünscht. Ein Anwender, der ein Funktelefon, ein Sprechfunkgerät und/oder eine Funksprechanlage einschaltet, erwartet, daß er das Funktelefon sofort, mit kleinstmöglicher Verzögerung, benutzen kann. Auch eine Verzögerung von 2,5 Sekunden ist für viele Benutzer zu lang, und längere Verzögerungen könnten schwerwiegende Folgen haben, beispielsweise bei Notrufnummern (011). Da bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik alle sich verteilenden PN-Folgephasen korreliert werden, ist die lange Verzögerung fester Bestandteil der schon bekannten DS-CDMA-Mobilstationen. Im Rahmen dieser Erfindung ist ein Funktelefon auch ein Sprechfunkgerät oder eine Funksprechanlage.

Das Verfahren zur Pilotkanalsuche nach dem Stand der Technik erzeugt noch weitere Einschränkungen für alle anderen Einsatzmöglichkeiten des Pilotkanals nach erster Systemerfassung. Bei den Empfängern einer typischen DS-CDMA-Mobilstation wird ein Gabelempfänger mit drei oder mehr unabhängig voneinander angesteuerten Kontaktfingern verwendet, die anhand der Kenntnis der vom Empfängersuchlaufteil für die Pilotphase ermittelten Pilotkanalphasen auf die korrekten PN-Folgephasen zeitlich ausgerichtet werden. Die Gabelkontaktfinger werden normalerweise den stärksten Strahlen zugewiesen, die von allen kommunizierenden Basisstationen empfangen wer den, was von dem Empfängersuchlaufteil zur Suche nach der Pilotphase bestimmt wird.

Die Strahlenzuweisungen werden im Rahmen eines Erhaltungsvorgangs aktualisiert, bei dem die Informationen des Pilotphasen-Suchlaufteils verwendet werden. Ist das Pilot phasen-Suchlaufteil langsam, so ergibt sich eine langsame Aufrechterhaltung der Zuwei sung der stärksten Strahlen zu den Gabelkontaktfingern, wobei unter Fadingbedingun gen die Qualität der Empfangsleistung der Mobilstation beeinträchtigt wird.

Unter der Übergabe im Ruhezustand versteht man die Verbindung mit dem Funkrufkanal der Basisstation und das Abhören desselben mit dem stärksten Pilotsignal, das von dem Pilotsuchlaufteil identifiziert wird. Empfängt die Mobilstation einen Funkruf oder schaltet sich dem System für einen Anruf zu, ist es wichtig, daß die Mobilstation den Funkruf von der Basisstation abhört oder den Zugang zur Basisstation versucht, welcher der stärkste empfangene Pilotton zugeordnet ist. Dies setzt ein schnelles Pilot phasen-Suchlaufteil voraus, besonders in den Fällen, in denen sich die Mobilstation be wegt.

Bei batteriebetriebenen tragbaren Mobilstationen ist es auch sehr wichtig, beim Warten auf Funkrufe die Batterie zu schonen. Bei der DS-CDMA ist ein Zeitschlitzmodus vorgesehen, in dem die tragbaren Stationen abschalten können, mit Ausnahme der Zei ten, in denen die ihnen zugewiesenen Funkrufschlitz-Informationen von den Basisstatio nen übertragen werden. Die Dauer des Funkrufzeitschlitzes kann nur 1,28 Sekunden betragen und zur stärkeren Batterieschonung 1,28 Sekunden multipliziert mit Potenzen von 2 betragen. Während dieser Zeiten "schläft" die Mobilstation in einer Betriebsart mit niedrigem Energiebedarf.

Eine tragbare Station muß bei jedem Aufwachen gegebenenfalls den möglichen Phasenraum von bis zu zwanzig Basisstationen absuchen. Für einen sicheren Empfang des Funkrufzeitschlitzes nach dem Aufwachen muß die tragbare Station auf Empfang von der Basisstation geschaltet sein, die eine entsprechende Signalstärke liefert. Wenn sich die Mobilstation in Bewegung befindet, kann die zu dekodierende richtige Basissta tion leicht von einem Funkrufintervall zum nächsten Funkrufintervall umschalten. Deshalb ist es sehr wichtig, daß ein schneller Pilotsuchmechanismus vorhanden ist, um vor dem Beginn des zugewiesenen Funkrufzeitschlitzes die richtige Basisstation zu identifizieren. Die Verwendung des Pilotsuchmechanismus nach dem Stand der Technik setzt voraus, daß die tragbare Station lange vor dem Funkrufzeitschlitz aufwacht, damit genügend Zeit bleibt, um den PN-Folgen-Phasenraum sequentiell abzusuchen. Damit geht ein erhebli cher Teil der potentiellen Batterieschonung, die durch den Zeitschlitzmodus möglich wird, wieder verloren.

Die schlechte Leistung des Suchmechanismus nach dem Stand der Technik wirkt sich auch nachteilig auf die Leistung der Mobilstation bei weicher Übergabe aus. Bei einem Anruf auf einem Verkehrskanal wird der Pilotsuchmechanismus nach dem Stand der Technik eingesetzt, um die korrekten Zuweisungen der Gabelkontaktfinger zur optimalen Demodulation des Verkehrskanals und zur Identifizierung störender Basissta tionen aufrechtzuerhalten. Wird eine störende Basisstation gefunden, meldet die Mobil station diese der Basisstation als Kandidaten für eine weiche Übergabe mit. Bei der wei chen Übergabe wird ein Zustand in einem DS-CDMA-System verstanden, in dem eine Mobilstation mit mehreren Basisstationen gleichzeitig kommuniziert. Befindet sich eine Basisstation in Bewegung, ist der Suchmechanismus nach dem Stand der Technik gele gentlich entweder bei der Optimierung der Gabelkontaktfinger oder bei der Identifizierung neuer starker störender Basisstationen zu langsam, was zu allzuvielen Kommunikations fehlern und möglicherweise zum Abbruch eines Gesprächs durch eine plötzliche starke Störung führen kann, was zum Beispiel dann der Fall sein kann, wenn um eine HF-Blockierstruktur herum abgebogen wird.

Dementsprechend wird ein schneller und genauer Pilotsuchmechanismus ge braucht, mit dem sich die Leistung einer Mobilstation zur Identifizierung der Anwesenheit eines mit Pilotkanälen arbeitenden DS-CDMA-Systems, die Anfangssystemerfassung, die Übergabe im Ruhemodus, die Batterieschonung im Zeitschlitzmodus und die Identi fizierung ursprünglicher und verzögerter Strahlen von kommunizierenden und störenden Basisstationen zur kohärenten Demodulation der Synchronisier-, Funkruf- und Verkehrs kanäle und zur weichen Übergabe verbessern lassen.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die als neu angesehenen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind speziell in den beiliegenden Patentansprüchen aufgeführt. Die Erfindung läßt sich zusammen mit weiteren Zielsetzungen und Vorteilen am besten anhand der nachstehenden Beschrei bung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erfassen, wobei dort in mehre ren Figuren gleiche Bezugszeichen sich auf identische Systemkomponenten beziehen und in welchen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines CDMA-Kommunikationssystems zeigt;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des CDMA-Kommunikationssystems aus Fig. 1 während der Systemerfassung ist;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung der Funktionsweise des CDMA-Kommunikationssystems gemäß Fig. 1 während des Ruhemodus zeigt;

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise des CDMA-Kommunikationssystems nach Fig. 1 während des Rufmodus darstellt; und

Fig. 5 ein Blockschaltbild für ein alternatives Ausführungsbeispiel des Optimalfil ters nach Fig. 1 ist.

Ausführliche Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß ein Kommunikationssystem 100 eine Vielzahl von Basisstationen, z. B. die Basisstation 102, umfaßt die zur Funkkommunikation mit einer oder mehreren Mobilstationen, z. B. einem Funktelefon 104, ausgelegt sind. Das Funkte lefon 104 ist so aufgebaut, daß es DS-CDMA-Signale [direct-sequence code division multiple access, Verfahren mit Direktzugang mit Codemultiplex] empfangen und übertra gen kann, um mit einer Vielzahl von Basisstationen, darunter der Basisstation 102, zu kommunizieren. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet das Kommunikati onssystem 100 nach dem TIA/EIA-Normentwurf IS-95 "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", für das eine Betriebsfrequenz von 800 MHz vorgesehen ist. Alternativ könnte das Kommu nikationssystem 100 auch entsprechend anderen DS-CDMA-Systemen mit PCS-System mit 1800 MHz Betriebsfrequenz arbeiten.

Die Basisstation 102 übermittelt Signale mit Spektrumverteilung zum Funktele fon 104. Die Symbole auf dem Verkehrskanal werden mit Hilfe eines Walsh-Codes mit Pseudorauschstörung (PN) nach einem als Walsh-Belegung bezeichneten Verfahren verteilt. Jeder Mobilstation, zum Beispiel dem Funktelefon 104, weist die Basisstation 102 einen spezifischen Walsh-Code zu, so daß die Übertragung auf dem Verkehrskanal zu jeder Mobilstation senkrecht zu den Übertragungen auf dem Funkkanal zu jeder an deren Mobilstation ist. Die verteilten Signale werden zur Bildung von gleichphasigen Si gnalen (I-Signale) und um 90° phasenverschobenen Signalen (Q-Signale) quadraturmo duliert. Die I- und Q-Signale werden jeweils mit Hilfe zweier vorgegebener PN-Folgen mit einer Länge von 2¹⁵ Bits verteilt. Die gleichen I- und Q-Verteilfolgen werden von allen Basisstationen im Kommunikationssystem 100 verwendet.

Neben den Verkehrskanälen sendet die Basisstation 102 einen Pilotkanal, einen Synchronisierkanal und einen Funkrufkanal. Der Pilotkanal besteht aus einem Signal mit konstantem Pegel, der mit einem Walsh-Code 0 belegt ist, d. h. er besteht nur aus Nul len. Der Pilotkanal wird üblicherweise von einem Mobilstationen innerhalb eines Bereichs empfangen und das Funktelefon 104 verwendet ihn zur Identifizierung der Anwesenheit eines CDMA-Systems, zur ersten Systemerfassung, zur Übergabe im Ruhezustand, zur Identifizierung ursprünglicher und verzögerter Strahlen kommunizierender und störender Basisstationen und zur kohärenten Demodulation der Synchronisier-, Funkruf und Ver kehrskanäle. Der Synchronisierkanal dient zur Synchronisierung der Taktung der Mobil station mit dem Takt der Basisstation. Der Funkrufkanal wird zur Übermittlung von Funk rufinformationen von der Basisstation 102 an Mobilstationen, darunter auch das Funkte lefon 104, benutzt.

Da alle Basisstationen zur Verteilung der I- und Q-Kanäle mit denselben PN-Folgen arbeiten, werden die Basisstation 102 und alle Basisstationen im Kommunikati onssystem 100 spezifisch durch Verwendung einer spezifischen Startphase identifiziert, die auch als Startzeit oder Phasenverschiebung für die I- und Q-PN-Folgen bezeichnet wird. Die Folgen werden mit einer Chiprate von 1,2288 Megachips pro Sekunde erzeugt und wiederholen sich damit alle 26-2/3 Millisekunden. Die zulässige kleinste Zeitteilung beträgt 64 Teilstücke bzw. Chips, wodurch insgesamt 512 verschiedene PN-Codepha sen-Zuweisungen möglich werden. Die verteilten I- und Q-Kanäle modulieren einen Funkfrequenz-Träger (RF) und werden an alle Mobilstationen, unter anderem auch an das Funktelefon 104, in einem von der Basisstation 102 bedienten Gebiet übermittelt.

Das Funktelefon 104 umfaßt eine Antenne 106, ein analoges Eingangsteil 108, einen Empfangspfad mit einem ND-Wandler (ADC) 110, einem Gabelempfänger 112 und einem Empfängersuchlaufteil 114, einem Steuerteil 116 und einem Übertragungs weg, der eine Übertragungswegschaltung 118 und einem D/A-Wandler 120 umfaßt. Die Antenne 106 empfängt Funksignale von der Basisstation 102 und anderen Basisstatio nen in der Nähe. Einige der empfangenen Funksignale sind direkt übermittelte Strahlen, die in quasi-optischer Sichtweite von der Basisstation übertragen werden. Andere emp fangene Funksignale sind reflektierte Strahlen und damit zeitlich verzögert.

Die empfangenen Funksignale werden von der Antenne 106 in Stromsignale umgesetzt und dem analogen Eingangsteil 108 zugeführt. Das analoge Eingangsteil 108 filtert die Signale und sorgt für die Umsetzung in I- und Q-Signale im Basisband. Die analogen Basisband-I- und Q-Signale werden dem A/D-Wandler 110 zugeführt, der sie in digitale I- und Q-Datenströme zur weiteren Verarbeitung umwandelt.

Der Gabelempfänger 112 weist eine Vielzahl von Empfängerkontaktfingern auf, unter anderem den Empfängerkontaktfinger 122, den Empfängerkontaktfinger 124 und den Empfängerkontaktfinger 126. Es könnte jedoch jede geeignete Anzahl von Empfän gerkontaktfingern verwendet werden. Die Empfängerkontaktfinger sind in konventioneller Weise aufgebaut. In nachstehend noch näher zu erläuternder Weise werden die Emp fängerkontaktfinger des Gabelempfängers 112 von dem Steuerteil 116 angesteuert. Das Steuerteil 116 weist einen Speicher 132 und einen Taktgeber 134 auf. Der Taktgeber 134 steuert die Taktung des Funktelefons 104. Beispielsweise liefert der Taktgeber 134 ein Chiptaktsignal zur Steuerung der zeitlichen Taktung der Verarbeitung empfangener PN-Folgen im gesamten Funktelefon 104. Das Chiptaktsignal ist vorzugsweise doppelt so groß wie die Chiprate.

Das Empfängersuchteil 114 erfaßt die vom Funktelefon 104 von einer Vielzahl von Basisstationen, unter anderem der Basisstation 102, empfangenen Pilotsignale. Er findungsgemäß weist das Empfängersuchteil 114 ein Optimalfilter bzw. einen angepaßten Filter (matched Filter) 128 und einen Speicher 130 auf. Das Optimalfilter 128 vergleicht eine vom A/D-Wandler 110 empfangene erfaßte I- und Q-PN-Folge mit einer im Speicher abgelegten vorgegebenen PN-Folge und erzeugt eine Antwort. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die vorgegebenen PN-Folgen in dem Speicher 130 abgespeichert.

Das Optimalfilter bzw. der angepaßte Filter 128 übernimmt die I- und Q-Datenströme vom A/D-Wandler 110. Die Daten entsprechen dem verteilten, um 90° phasenverschobenen modulierten Signal von der Basisstation 102, welches direkt empfangene bzw. Primärstrahlen und zeitlich verzögerte reflektierte Strahlen umfaßt. Daneben entsprechen die Daten den direkten und reflektierten verteilten quadraturmodulierten Signalen, die von anderen Basisstationen im Kommunikationssystem 100 empfangen werden. Die Daten enthalten die PN-Folgen, die zur Verteilung der I- und Q-Kanäle an der Basisstation 102 und an allen anderen Basisstationen verwendet werden.

Das Optimalfilter 128 vergleicht die erfaßten I- und Q-PN-Folgen mit vorgege benen PN-Folgen. Die vorgegebenen PN-Folgen entsprechen einem Teil der kurzen PN-Folgen mit einer Länge von 2¹⁵-Elementen, die zur Verteilung der I- und Q-Kanäle an al len Basisstationen verwendet werden. Das Funktelefon 104 weist ein Speicherteil wie beispielsweise den Speicher 130 oder den Speicher 132 auf, in dem ein unveränderli ches Muster für die PN-Werte abgespeichert ist. Die vorgegebene PN-Folge umfaßt die ses unveränderliche Muster. Bei einem Ausführungsbeispiel enthält das unveränderliche Muster eine vorgegebene Anzahl von Chips einer PN-Folge, beispielsweise die letzten 512 Teilstücke einer PN-Folge, z. B. die kurze PN-Folge. Bei einem anderen Ausfüh rungsbeispiel liefert das Steuerteil 116 ein veränderliches Muster an das Empfängersuchteil 11. Das veränderliche Muster umfaßt eine vorgegebene Anzahl von Teilstücken einer PN-Folge, beispielsweise die 512 letzten Chips in einer PN-Folge.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Pilotsignale um 90° phasen verschoben, wobei jedes Pilotsignal gleichphasige Symbole (I-Symbole) und um 90° phasenverschobene (Q-Symbole) enthält. Die I-Symbole werden mit Hilfe einer I-PN-Folge verteilt und die Q-Symbole mit Hilfe einer Q-PN-Folge. Das Optimalfilter 128 um faßt dementsprechend ein I-Filter 140 zum Vergleichen einer erfaßten I-PN-Folge mit ei ner gespeicherten I-PN-Folge, sowie ein Q-Filter 142 zum Vergleichen einer erfaßten Q-PN-Folge mit einer gespeicherten Q-PN-Folge und zur Erzeugung einer Antwort. Bei ei nem Ausführungsbeispiel umfaßt ein Teil der gespeicherten I-PN-Folge ein erstes unver änderliches Muster und ein Teil der gespeicherten Q-PN-Folge ein zweites unveränderli ches Muster. Beispielsweise gehören zum ersten unveränderlichen Muster die 512 letz ten Chips einer I-PN-Folge und zum zweiten unveränderlichen Muster die letzten 512 Chips einer Q-PN-Folge, beispielsweise der kurzen PN-Folge mit 2¹⁵ Elementen.

Das I-Filter 140 und das Q-Filter 142 erzeugen jeweils eine Antwort. Die Antwort eines der beiden Filter 140 und 142 oder beider Filter können als Antwort des Optimalfil ters 128 herangezogen werden. Werden beide Antworten verwendet, verbessert sich damit die Qualität der Antwort des Optimalfilters 128. Bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel verknüpft der Summierer 144 die Antwort des I-Filters 140 mit der Antwort des Q-Filters 142 und bildet daraus die Antwort des Optimalfilters 128. Ein Vergleicher 146 unterdrückt die Antwort, wenn diese eine vorgegebene Schwelle nicht überschreitet. Beispielsweise erzeugt das Optimalfilter kontinuierlich die Antwort auch dann, wenn kein CDMA-System vorhanden ist oder nur Rauschen vorliegt. Die Schwelle ist auf einen vor gegebenen Wert eingestellt, um zu verhindern, daß die Antwort im Speicher 130 abge legt wird, wenn keine sinnvollen Eingangssignale empfangen werden.

Das Optimalfilter 128 erzeugt eine Antwort auf den Vergleich der erfaßten PN-Folge mit der vorgegebenen PN-Folge. Die Antwort wird beispielsweise im Speicher 130 oder im Speicher 132 abgespeichert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Antwort doppelt gepuffert. Das bedeutet, daß das Optimalfilter 114 die Antwort in einer ersten Menge Speicherstellen (z. B. im Speicher 130) abspeichert, wenn die Antwort ermittelt wird. Das Speicherteil 116 liest die gespeicherte Antwort aus einer zweiten Menge Speicherzellen aus (z. B. aus dem Speicher 132). Jeder Speicher enthält 26-2/3 ms Antwortwerte. Nach jeder Suchzeit von jeweils 26-2/3 ms wird der Inhalt aus der er sten Menge Speicherstellen in die zweite Menge Speicherstellen übertragen und wird der Inhalt der ersten Menge Speicherstellen mit neuen Daten überschrieben.

Wie im weiteren noch näher erläutert wird, werden das Steuerteil 116 und das Empfängersuchteil 114 mit dem Optimalfilter 128 zur Erkennung herangezogen, ob ein DS-CDMA-System vorhanden ist, wozu die Pilotkanäle, verwendet werden, sowie zur ersten Systemerfassung, zur Übergabe im Ruhemodus, zur Batterieschonung im Zeit schlitzmodus und zur Erkennung primärer und verzögerter Strahlen von kommunizieren den und störenden Basisstationen zur kohärenten Demodulation der Synchronisier-, Funkruf- und Verkehrskanäle und zur weichen Übergabe.

Das Steuerteil 116 stellt die Anwesenheit von DS-CDMA-Signalen anhand der Antwort fest. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Steuerteil 116 außerdem in der Weise aufgebaut, daß es ein jeweils stärkstes DS-CDMA-Pilotsignal anhand der Antwort identifiziert. Das Steuerteil leitet die Kommunikation mit einer Basisstation ein, die durch das stärkste DS-CDMA-Pilotsignal identifiziert wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Funktelefon im Modus mit geringer Leistung gehalten (als Schlafmodus oder als batterieschonender Zeitschlitzmo dus bezeichnet), der periodisch von einem aktiven Modus unterbrochen wird. Das Steu erteil erkennt ein jeweils stärkstes DS-CDMA-Pilotsignal anhand der Antwort nach Um schaltung in den aktiven Modus.

In einigen Anwendungsfällen befindet sich das Funktelefon 104 in einem Ge biet, wo es sowohl Primärstrahlen als auch reflektierte bzw. zeitlich verzögerte Strahlen empfängt. Das Empfängersuchteil 114 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgelegt, daß es einen oder mehr Strahlen erfaßt, die von einer Basisstation kommen. Das Steuerteil 116 identifiziert einen oder mehrere der stärksten Strahlen anhand der Antwort, wobei das Steuerteil die entsprechender Empfängerkontaktfinger des Gabel empfängers 112 dem einen oder mehreren stärksten Strahlen zuweist. Außerdem ist das Steuerteil 116 in der Form aufgebaut, daß es anhand der Antwort einen von einer Basisstation kommenden stärksten Strahl identifiziert. Das Steuerteil 116 weist dem stärksten Strahl dann einen Empfängerkontaktfinger des Gabelempfängers 112 zu. An schließend identifiziert das Steuerteil 116 aus derselben Antwort Null oder mehr starke Strahlen von der Basisstation und weist Null oder mehr entsprechender Empfängerkon taktfinger den Null oder mehr starken Strahlen zu.

In anderen Anwendungsbereichen befindet sich das Funktelefon 104 in einem Gebiet, wo es von mehr als nur einer Basisstation Pilotkanalenergie empfängt. Das Empfängersuchteil 114 ist so ausgelegt, daß es eine Vielzahl von Pilotsignalen von einer gleich großen Vielzahl von Basisstationen erfaßt, wobei das Steuerteil 116 zwei oder mehr stärkste Pilotsignale anhand der Antwort identifiziert. Das Steuerteil 116 weist ent sprechende Empfängerkontaktfinger des Gabelempfängers 112 den zwei oder mehr stärksten Strahlen zu, um während der Aufschaltung auf einen Verkehrskanal eine wei che Übergabe anzusteuern.

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens für den Be trieb des CDMA-Kommunikationssystems 100 aus Fig. 1 während der Systemerfassung. Das Verfahren beginnt mit dem Schritt 200. Im Schritt 202 wird der Betrieb des Funktele fons 104 eingeleitet. Beispielsweise wird die Betriebsenergie für das Funktelefon 104 eingeschaltet oder das Funktelefon 104 schaltet sich in irgendeiner Form dem Kommu nikationssystem 100 zu. An diesem Punkt versucht das Funktelefon 104, das System zu identifizieren und zu erfassen.

Im Schritt 204 stimmt sich das Funktelefon 104 auf einen HF-Kanal ab. Das analoge Eingangsteil 108 wird zur Auswahl eines bestimmten HF-Kanals verwendet. Der HF-Kanal kann von dem Kommunikationssystem 100 entsprechend einem Systemproto koll, z. B. IS-95, vordefiniert werden. Alternativ kann der HF-Kanal irgendwo in einem oder mehreren Frequenzbereichen lokalisiert werden, wie es bei vielen PCS-Systemen der Fall ist, die im Bereich um 1800 MHz arbeiten.

Im Schritt 206 sucht das Empfängersuchteil 114 nach passenden PN-Gegen stücken. Das Empfängersuchteil 114 wird vom Steuerteil 116 angesteuert und prüft den Strom der vom A/D-Wandler 110 gelieferten Empfangsdaten. Die Daten umfassen er faßte PN-Folgen entsprechend verteilten HF-Signalen, die von einer oder mehr Basis stationen, z. B. der Basisstation 102, empfangen werden. Das Optimalfilter 128 vergleicht erfaßte PN-Folgen und eine vorgegebene PN-Folge und erzeugt eine Antwort. Die Ant wort kann in dem Speicher 130 oder dem Speicher 132 oder auch woanders gespeichert werden. Die vorgegebene PN-Folge wird beim Funktelefon 104 gehalten, beispielsweise im Speicher 130 oder im Speicher 132. Die vorgegebene PN-Folge weist beispielsweise eine Länge von 512 Chips bzw. Teilstücken auf. Das Optimalfilter 128 erfaßt die Pilot energien aller übertragenen Sendungen von empfangbaren Basisstationen während ei ner vorgegebener Zeitdauer. Die bevorzugte vorgegebene Zeitdauer beträgt bei einem DS-CDMA-Kommunikationssystem nach IS-95, beispielsweise dem Kommunikationssy stem 100, 26-2/3 Millisekunden und entspricht somit der Zeit, die zur Wiederholung aller Phasen der PN-Folgen erforderlich ist, die zur Verteilung der I- und Q-Kanäle verwendet werden. Das Optimalfilter 128 kann entweder den I-Kanal oder den Q-Kanal prüfen. Al ternativ könnte das Optimalfilter 128 ein auf den I-Kanal abgestimmtes Filter für den I-Kanal und ein auf den Q-Kanal abgestimmtes Filter für den Q-Kanal aufweisen, wobei die Ausgangssignale der beiden optimierten Filter zur Verbesserung der Genauigkeit kombiniert werden.

Im Schritt 208 ermittelt das Funktelefon 104, ob ein DS-CDMA-System vorhan den ist. Das Steuerteil 116 prüft die vom Optimalfilter 128 erzeugte Antwort. Ist ein DS-CDMA-System vorhanden, umfaßt die Antwort einen Hinweis auf eine starke Überein stimmung entsprechend der Phase einer Basisstation in der Nähe des Funktelefons 104. Die Antwort kann eine Menge von Übereinstimmungen aufweisen, was zwei oder mehr Hinweisen auf eng gebündelte starke Übereinstimmungen entspricht. Diese Hinweise auf starke Übereinstimmung entsprechen vielen starken Strahlen, die von einer einzelnen Basisstation mit zeitlicher Verzögerung entsprechen. Die Menge an Übereinstimmungen befindet sich innerhalb einer vorgegebenen Chip-Distanz (d. h. in zeitlichem Abstand) da zwischen, z. B. 25 Chips. Das Vorhandensein eines einzigen Hinweises auf eine starke Übereinstimmung oder auch eine Menge an Übereinstimmungen ist ein Hinweis darauf, daß ein DS-CDMA-System vorhanden ist.

Ist kein DS-CDMA-System vorhanden, so stellt das Funktelephon 104 im Schritt 210 fest, ob alle HF-Kanäle ausgeschöpft sind. Bei einigen DS-CDMA-Systemen sind zwei oder mehr HF-Kanäle zur Systemerfassung vordefiniert. Wurden nicht alle auf CDMA-Energie geprüft, stimmt sich das Funktelefon 104 im Schritt 212 auf einen ande ren HF-Kanal und das Steuerteil schaltet im Schritt 206 zurück, um mit dem Optimalfilter 128 Pilotsignale zu erfassen.

Sind im Schritt 210 alle HF-Kanäle ausgeschöpft, wird im Schritt 214 ermittelt, ob es sich bei dem Funktelefon um Multimodefunk handelt. Bei einigen Anwendungen kann das Funktelefon 104 die nötigen Schaltungen für den Betrieb in anderen Systemen als einem DS-CDMA-System wie dem Kommunikationssystem 100 aufweisen. Zu den anderen möglichen Systemen gehören AM PS-Systeme [Advanced Mobile Phone Ser vice; moderner Mobiltelefondienst], GSM-Systeme [Global System for Mobile communi cation], TDMA-Systeme [time division multiple access; Zugangsverfahren mit Zeitmulti plex] wie zum Beispiel das nordamerikanische Mobilfunknetz North American Digital Cellular oder das japanische digitale Mobilnetz Japan Digital Cellularsystem, sowie Sa tellitensysteme wie das von Iridium, LLC, vorgeschlagene Iridium-System oder schnur lose Systeme wie das DECT-System [Digital Extended Cordless Telephone; digitales schnurloses Nebenstellentelefon] oder das PHS-System [Personal Handyphone Sy stem]. Handelt es sich bei dem Funktelefon 104 nicht um ein Multimode-Funkgerät, schaltet das Steuerteil im Schritt 204 zurück und setzt die Suche nach einem CDMA-Sy stem fort. Alternativ beendet das Verfahren den Betrieb durch Zeitüberschreitung oder in anderer Weise, um die Batterieenergie im Funktelefon 104 zu schonen. Handelt es sich bei dem Funktelefon 104 um ein Multimode-Funkgerät, was im Schritt 216 festgestellt wird, versucht das Funktelefon 104, ein anderes System als ein DS-CDMA-System zu orten.

Stellt das Funktelefon 104 im Schritt 208 fest, daß ein CDMA-System vorhanden ist, weist das Steuerteil 116 Empfängerkontaktfinger dem stärksten Strahl oder der Menge an stärksten Übereinstimmungen zu. Wurde ein einzelner Strahl identifiziert, wird diesem Strahl zum Empfangen desselben ein einzelner Empfängerkontaktfinger, z. B. der Finger 122, zugewiesen. Wurden mehrere Strahlen identifiziert, werden den Strahlen zum Empfangen derselben mehrere Empfängerkontaktfinger, z. B. die Finger 122 und 124, zugewiesen.

Im Schritt 220 stellt das Funktelefon 104 den Synchronisierkanal fest und erfaßt die Systemsynchronisierung. Als Antwort auf den Synchronisierkanal wird die Taktung des Funktelefons 104 mit der Taktung der Basisstation synchronisiert, die den Synchro nisierkanal übertragen hat. Im Schritt 222 erfaßt das Funktelefon 104 die Übertragung des Funkrufkanals von der Basisstation. Der Funkrufkanal enthält Systeminformationen, die als Systemparametermeldung bezeichnet werden und die für alle mit der Basisstation in Kommunikationsverbindung stehenden Mobilstationen vorgesehen ist. Der Funkrufka nal kann auch eine Funkmeldung oder eine andere Information enthalten, die an das Funktelefon 104 gerichtet ist. Im Schritt 224 werden die in der Systemparametermeldung enthaltenen Daten abgespeichert und im Schritt 226 schaltet das Funktelefon 104 in den Ruhezustand. Im Ruhebetrieb überwacht das Funktelefon HF-Signale, die von einer Ba sisstation empfangen werden und einen oder mehrere Strahlen umfassen, wobei zum Empfangen des Funkrufkanals Empfängerkontaktfinger den stärksten empfangenen Strahlen zugewiesen werden.

Nun wird auf Fig. 3 Bezug genommen, aus welcher ein Ablaufdiagramm mit der Darstellung eines Verfahrens für den Betrieb des CDMA-Kommunikationssystems aus Fig. 1 im Ruhezustand entnehmbar ist. Das Verfahren beginnt mit dem Schritt 300.

Im Schritt 302 sucht das Empfängersuchteil 114 nach PN-Übereinstimmungen in dem vom A/D-Wandler 110 kommenden Empfangsdatenstrom. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel legt das Empfängersuchteil 114 den empfangenen Datenstrom an das Optimalfilter 128 während einer Zeitdauer an, die gleich 26-2/3 Millisekunden ist und damit der Zeit entspricht, die zur Wiederholung aller Phasen der PN-Folgen erforderlich ist, die zum Verteilen der I- und Q-Kanäle verwendet werden. Das Optimalfilter 128 ver gleicht die erfaßten PN-Folgen im empfangenen Datenstrom mit einer vorgegebenen PN-Folge und speichert das Ergebnis des Vergleichs als Antwort ab. Die Antwort wird im Speicher 130 oder im Speicher 132 abgelegt. Die Antwort wird laufend aktualisiert und kann deshalb doppelt gepuffert werden, wobei das Optimalfilter 128 die Antwort aus dem aktuellen Suchlauf in eine Menge Speicherstellen schreibt und das Steuerteil 116 die Antwort aus dem letzten Suchlauf aus einer anderen Menge Speicherstellen ausliest. Der Betrieb des Empfängersuchteils 114 kann kontinuierlich und unabhängig vom Be trieb des übrigen Teils des in Fig. 3 dargestellten Verfahrens ablaufen.

Im Schritt 304 prüft das Steuerteil 116 die gespeicherte Antwort. Im Ansprechen auf die gespeicherte Antwort steuert das Steuerteil 116 nun die Vielzahl von Empfänger kontaktfingern an, zu welcher der Empfängerkontaktfinger 122, der Empfängerkontakt finger 124 und der Empfängerkontaktfinger 126 gehören. Insbesondere weist das Steu erteil 116 Empfängerkontaktfinger der Menge an stärksten Übereinstimmungen aus der Antwort aus dem letzten Suchlauf zu. Die Menge an Übereinstimmungen kann einen oder mehr stärkste Strahlen aufweisen, die von einer einzelnen Basisstation übertragen werden.

Im Schritt 306 empfängt das Funktelefon 104 den von der Basisstation übertra genen Funkrufkanal. Im Schritt 308 stellt das Funktelefon 104 fest, ob der Funkrufkanal einen an das Funktelefon 104 adressierten Funkruf enthält. Ist dies der Fall, was im Schritt 310 geschieht, so schaltet das Funktelefon 104 in den Zugangsmodus und nimmt die Kommunikation im Gegensprechbetrieb mit der Basisstation auf. Ein solcher Ablauf entspricht dem Kommunikationsprotokoll, z. B. IS-95, mit dem das Kommunikationssy stem 100 gesteuert wird. Enthält der Funkrufkanal keinen Funkruf für das Funktelefon 104, stellt das Funktelefon 104 im Schritt 312 fest, ob der Funkrufkanal neue Parameter zur Systemsteuerung enthält. Ist dies der Fall, werden im Schritt 314 die Parameter im Funktelefon 104 abgespeichert und der Ablauf wird mit dem Schritt 316 weitergeführt. Enthält der Funkrufkanal keine neuen Parameter, schaltet die Steuerung direkt zum Schritt 316 weiter.

Im Schritt 316 stellt das Funktelefon fest, ob es in den Schlafmodus umschalten soll. Bei dem Schlafmodus handelt es sich um einen Betriebsmodus mit niedrigem Energieverbrauch, um die Batterieladung zu schonen und dadurch die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Im Schlafmodus sind die Schaltungselemente mit hohem Strom verbrauch wie beispielsweise das analoge Eingangsteil 108, der A/D-Wandler 110, der Gabelempfänger 112, die Übertragungswegschaltung 118 und der D/A-Wandler 120 (Fig. 1) abgeschaltet. Soll das Funktelefon 104 nicht in den Schlafmodus umschalten, kehrt das Verfahren zum Schritt 304 zurück und prüft das Steuerteil 116 wieder die vom Empfängersuchteil 114 abgespeicherte Antwort aus dem letzten Suchlauf und weist dementsprechend Empfängerkontaktfinger zu. Alternativ schaltet im Schritt 318 das Funktelefon für eine vorgegebene Zeit in den Schlafmodus. Entsprechend dem IS-95-Protokoll hält der Schlafmodus für die Dauer von 1,28 Sekunden bzw. einen Zeitraum an, der einer Potenz von zwei Mehrfachen dieser Dauer entspricht.

Im Schritt 320 stellt das Funktelefon 104 fest, ob es aus dem Schlafmodus zu rückschalten soll. Ein Schlafmodus-Timer ist zum Messen der Dauer des Schlafmodus vorgesehen. Ist die Timerzeit abgelaufen, schaltet die Steuerung zum Schritt 322 weiter und das Funktelefon 104 weckt das analoge Eingangsteil 108 und die Übertragungs wegschaltung mit dem A/D-Wandler 110, dem Gabelempfänger 112 und dem Empfän gersuchteil 114 auf. Diese Elemente werden dadurch "aufgeweckt", daß ihnen Energie zugeführt wird. Anschließend schaltet das Verfahren zum Schritt 302 zurück und ver sucht das Empfängersuchteil 114, Pilotenergie zu orten. Ist es noch nicht an der Zeit, aus dem Schlafmodus zurückzuschalten, kehrt das Verfahren zum Schritt 318 zurück und bleibt das Funktelefon im Schlafmodus.

Das Ablaufdiagramm in Fig. 4 veranschaulicht den Betrieb des CDMA-Kommu nikationssystems 100 aus Fig. 1 während des Anrufmodus. Im Anrufbetrieb steht das Funktelefon 104 mit der Basisstation 102 über einen Verkehrskanal in Gegensprechver bindung bzw. Duplex-Kommunikationsverbindung. Außerdem überwacht das Funktele fon 104 die Pilotsignale anderer Basisstationen in der Nähe, um den Vorgang einer wei chen Übergabe einzuleiten, indem es Basisstationen mit starken Pilotsignalen meldet. Bei der weichen Übergabe steht das Funktelefon mit mehr als einer Basisstation in Kommunikationsverbindung. Das System nutzt die Meldungen über die Pilotsignalstärke, um festzustellen, ob eine weiche Übergabe vorgenommen, aufrechterhalten oder abge baut werden sollte.

Das Verfahren beginnt mit dem Schritt 400. Im Schritt 402 schaltet das Funktelefon in den Rufmodus um und nimmt die Kommunikation mit einer Basisstation im Ge gensprechbetrieb auf.

Die Schritte 404 und 406 laufen kontinuierlich und unabhängig vom übrigen Teil des Verfahrens ab. Im Schritt 404 verwendet das Empfängersuchteil 114 das Optimalfil ter 128 zur Suche nach Übereinstimmungen zwischen der im Datenstrom vom A/D-Wandler 110 empfangenen erfaßten PN-Folge und einer im Funktelefon 104 gespeicher ten vorgegebenen PN-Folge. Im Schritt 406 wird die Antwort des Optimalfilters 128 im Speicher 130 der im Speicher 132 abgespeichert. Bei dem dargestellten Ausführungs beispiel wird die Antwort über eine Zeitdauer von 26-2/3 ms doppelt gepuffert, wobei das Optimalfilter 128 die Ergebnisse des aktuellen Suchlaufs in einer Menge von Speicher stellen abgespeichert, während das Steuerteil 116 die Ergebnisse aus dem vorherge henden Suchlauf aus einer zweite Menge Speicherstellen ausliest.

Im Schritt 408 liest das Steuerteil 116 die vom Optimalfilter 128 erzeugte Ant wort aus und weist den Mengen stärkster Übereinstimmungen von den Basisstationen, die augenblicklich in Kommunikationsverbindung mit dem Funktelefon 104 stehen, ent sprechende Gabelkontaktfinger des Gabelempfängers 112 zu. Diese Entscheidung hängt in erster Linie vom Pilotkanaleintrag ab, den das Optimalfilter abgespeichert hat. Bei einem Beispiel kommuniziert das Funktelefon 104 mit einer einzigen Basisstation und empfängt von dieser Basisstation einen einzigen starken Strahl. In diesem Fall wird dem Strahl nur ein einzelner Empfängerkontaktfinger wie beispielsweise der Finger 122 zugewiesen. Bei einem anderen Beispiel kommuniziert das Funktelefon 104 mit einer einzigen Basisstation, empfängt aber mehrere Strahlen von dieser Basisstation. In die sem Fall werden den mehrfachen Strahlen mehrere Empfängerkontaktfinger zugewie sen, solange der Strahl nutzbare Energie zur Erfassung des Verkehrskanals liefert. Bei einem weiteren Beispiel empfängt das Funktelefon 104 einen oder mehr Strahlen von einer ersten Basisstation und einen oder mehr Strahlen von einer zweiten Basisstation. In diesem Fall weist das Funktelefon 104 der Menge stärkster Übereinstimmungen von der ersten Basisstation und der Menge stärkster Übereinstimmungen von der zweiten Basisstation entsprechende Empfängerkontaktfinger zu.

Im Schritt 410 stellt das Funktelefon 104 fest, ob von anderen Basisstationen, mit denen das Funktelefon noch nicht in Kommunikationsverbindung steht, noch weitere starke Übereinstimmungen vorliegen. Im einzelnen stellt das Funktelefon 104 fest, ob die Stärke des empfangenen Strahls ausreicht, um eine mögliche weiche Übergabe mit der anderen Basisstation zu gewährleisten. Ist dies nicht der Fall, schaltet die Steuerung zum Schritt 408 zum Halten der Empfängerkontaktfinger durch das Steuerteil 116 zu rück. Sind starke Übereinstimmungen von einer anderen Basisstation vorhanden, sendet das Funktelefon 104 im Schritt 412 eine Pilotstärkemeldung als Hinweis auf die im Funktelefon 104 empfangene Signalstärke des Pilotsignals aus. Außerdem werden an haltende schwache Antworten von Basisstationen, mit denen das Funktelefon kommuni ziert, in einer Pilotstärkemeldung gemeldet. Die Pilotstärkemeldung wird im Kommunika tionssystem 100 zur Steuerung der weichen Übergabe verwendet. Anschließend schaltet das Verfahren zum Schrift 408 zurück, um die Empfängerkontaktfinger durch das Steuerteil 116 halten zu lassen.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels des Op timalfilters 128 aus Fig. 1. Wenn das Empfängersuchteil 114 nach PN-Übereinstimmun gen sucht (Schritt 206, Fig. 2), ist es möglich, daß eine Übereinstimmung von 512 Teil stücken bzw. Chips unkorrekte Antworten liefert. Dies kann der Fall sein, wenn die HF-Frequenz, auf die der Empfänger 104 eingestellt ist, zu weit von der von der bzw. Ba sisstation(en) übertragenen HF-Frequenz weg liegt.

Zum Abstimmen auf eine Frequenz weist ein Funkgerät wie beispielsweise das Funktelefon 104 herkömmlicherweise einen Quarzschwinger auf. Dieser Quarzoszillator lieft ein Ausgangssignal mit einer vorgegebenen Frequenz, das zum Abstimmen des analogen Eingangsteils 108 verwendet wird. Die Ausgangsfrequenz des Quarzschwin gers verändert sich jedoch bei einer Änderung von Faktoren wie Temperatur und Alte rung. Dies kann zu Ungenauigkeiten bei der Abstimmung führen, und somit wurden Techniken zum Ausgleich dieser Schwankungen entwickelt. Ein Beispiel hierfür besteht darin, daß eine Synchronisierung mit einem empfangenen Signal bekannter Frequenz, beispielsweise von der Basisstation 102, vorgenommen wird, nachdem die Kommunika tion zwischen dem Funktelefon 104 und der Basisstation 102 aufgenommen wurde. Noch vor der Erfassung des CDMA-Systems verfügt der Empfänger 104 nur über die Frequenzgenauigkeit seines Quarzschwingers. Diese Genauigkeit beträgt im typischen Fall 2,5 Teile/Million, einschließlich der temperatur- und alterungsbedingten Schwankun gen. Beispielsweise beträgt bei 900 MHz die maximale Frequenzverschiebung 2250 Hz. Diese Genauigkeit kann zu einer Frequenzverschiebung zwischen der abgestimmten Empfangsfrequenz am Funktelefon 104 und der an der Basisstation 102 übertragenen Frequenz führen.

Die Frequenzverschiebung führt zu einer Phasendrehung bei der Modulation mit einer Rate gleich der Frequenzverschiebung. Dabei wird ein mit einem Wert +1 übertra genes Teilstück bei einer Phasendrehung um einhundertachtzig Grad in ein Teilstück verwandelt, das mit einem Wert -1 empfangen wird. Werden somit die Teilstücke nach dem Suchverfahren gemäß dem Stand der Technik aufsummiert oder wird ein Optimalfil ter eingesetzt ist der Anzahl der aufeinanderfolgenden Teilstücke, die sich aufsummie ren und in Übereinstimmung bringen lassen, eine praktische Grenze gesetzt.

Bei einer Frequenzverschiebung um 2250 Hz tritt in 111,1 Mikrosekunden eine Phasendrehung um 90 Grad auf. Bei einem auf der IS-95-Norm aufbauenden System weist ein Teilstück eine zeitliche Länge von 0,8138 Mikrosekunden auf. Somit treten in 111,1 Mikrosekunden 1336,5 Teilstückzeiten auf, so daß 136 Teilstücke sicher und zu verlässig aufsummiert bzw. in Übereinstimmung gebracht werden können, während die Phasenkohärenz erhalten bleibt.

Sollen 512 Chips in Übereinstimmung gebracht werden, beträgt die maximale Frequenzverschiebung bei einer Phasendrehung um 90 Grad 600 Hz. Diese Vorausset zung wird nach der Erfassung des CDMA-Systems und nach Aufschaltung der Abstimm frequenz des Empfängers 104 auf die Übertragungsfrequenz der Basisstation problem los erfüllt. Vor der Systemerfassung sind jedoch noch weitere Vorkehrungen nötig, um die Passungsgenauigkeit in der Antwort um 512 Chips bei einer Frequenzverschiebung von mehr als 600 Hz zu erzielen.

Gemäß Fig. 5 weist ein I-Filter 140 mehrere Optimalfilter auf, unter anderem das Optimalfilter 502, das Optimalfilter 504, das Optimalfilter 506 und das Optimalfilter 508. In gleicher Weise umfaßt das Q-Filter 142 mehrere Optimalfilter, darunter das Optimalfil ter 510, das Optimalfilter 514, das Optimalfilter 516 und das Optimalfilter 518. Der Ein gang des ersten Optimalfilters in jeder Gruppe, also des Optimalfilters 502 im I-Filter 140 und des Optimalfilters 510 im Q-Filter 142, ist mit dem A/D-Wandler 110 jeweils zum Empfangen der I-PN-Folge bzw. der Q-PN-Folge gekoppelt. Der Eingang der anschlie ßenden Optimalfilter in jeder Gruppe ist mit einem Ausgang des vorhergehenden Opti malfilters gekoppelt, um die erfaßte PN-Folge zu einem anschließenden Zeitpunkt für den Abgleich zu übernehmen.

Jedes Optimalfilter vergleicht einen Teil der erfaßten PN-Folge mit einer vorge gebenen PN-Folge und erzeugt eine entsprechende Antwort. Der jeweilige Ausgang je des Optimalfilters ist mit einem Summierer 520 verbunden. Der Summierer 520 verknüpft die Antwort von den jeweiligen Filtern und erzeugt eine Gesamtantwort. Die Gesamtant wort wird im Speicher 522 erfaßt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen das I-Filter 140 und das Q-Filter 142 jeweils vier Optimalfilter auf. Dabei könnte natürlich je nach der annehmbaren Stufe der Komplexität der Hardware, der Anzahl der abzugleichenden Teilstücke und anderen Faktoren jede beliebige Anzahl von Optimalfiltern vorgesehen werden. Sind vier Optimalfilter vorgesehen und sollten 512 Chips abgeglichen werden, so werden die zu erst empfangenen 128 Teilstücke der erfaßten I-PN-Folge im Optimalfilter 508 abge stimmt, die als zweites empfangenen 128 Teilstücke der I-PN-Folge im Optimalfilter 506, die als drittes empfangenen 128 Teilstücke der I-PN-Folge im Optimalfilter 504, und die zuletzt empfangenen 128 Teilstücke der I-PN-Folge im Optimalfilter 502. In gleicher Weise werden die als erstes empfangenen 128 Teilstücke der erfaßten Q-PN-Folge im Optimalfilter 518 abgeglichen, die als zweites empfangenen 128 Teilstücke der Q-PN-Folge im Optimalfilter 5116, die als drittes empfangenen 128 Teilstücke der Q-PN-Folge im Optimalfilter 514 und die zuletzt empfangenen 128 Teilstücke der Q-PN-Folge im Op timalfilter 510. Die empfangenen Teilstücke werden sequentiell durch die Optimalfilter getaktet, wobei das Chip-Taktsignal zum Beispiel verwendet wird. Bei jedem Takt liefert der Summierer 520 die Antwort zum Speicher 522. Auf diese Weise wird das Optimalfil ter in viele Optimalfilter mit kurzer Chippaßlänge unterteilt, wodurch sich bei einer Fre quenzverschiebung um mehr als 600 Hz die Paßgenauigkeit der Antwort von 512 Teil stücken erzielen läßt.

Gemäß einem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel zur Wahrung der Ge nauigkeit in der Passungsantwort bei 512 Teilstücken zum Beispiel im Falle einer zu starken Frequenzverschiebung besteht in der Verwendung von Optimalfiltern mit kürze rer Chiplänge, deren Ausgangssignale aus aufeinanderfolgenden PN-Folgezeiten zu 26-2/3 Millisekunden miteinander verknüpft werden. Beispielsweise wird nochmals auf das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel Bezug genommen; zur Passung von 512 Teil stücken mit diesem alternativen Ausführungsbeispiel weisen sowohl das I-Filter 140 als auch das Q-Filter 142 jeweils eine Länge von 128 Teilstücken auf. Während einer ersten PN-Folgezeit von 26-2/3 Millisekunden wird eine erste Gruppe von 128 Teilstücken in je dem Filter abgeglichen, und dann wird die Antwort abgespeichert. Während einer zwei ten PN-Folgezeit von 26-2/3 Millisekunden wird eine zweite Gruppe von 128 Teilstücken in jedem Filter abgeglichen und die Antwort dann abgespeichert oder mit der ersten Ant wort verknüpft. Anschließend werden so eine dritte und eine vierte Gruppe zu 128 Teil stücken abgeglichen und die jeweiligen Antworten dann mit der ersten und zweiten Ant wort verknüpft, um die Gesamtantwort zu erzeugen. Auf diese Weise kombiniert das Op timalfilter die Antwort von einer vorgegebenen Anzahl aufeinanderfolgender Passungs vorgänge, um so die Gesamtantwort zu bilden.

Bei dem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel ist eine ähnliche Genauigkeit wie bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Das zweite alterna tive Ausführungsbeispiel sieht zwar eine geringere hardwaremäßige Komplexität vor, doch dauert der Vorgang der Passung etwa viermal so lang bzw. 4 × 26-2/3 Millisekun den = 106-2/3 Millisekunden. Während des Anfangsvorgangs zur CDMA-Systemerfas sung ist diese Leistung aber noch immer befriedigen.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ersehen läßt, sieht die vorlie gende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Pilotkanalerfassung unter Verwendung eines Optimalfilters in einer Mobilstation vor. Das Empfängersuchteil 114 umfaßt dabei ein Optimalfilter 128 zum Vergleichen erfaßten PN-Folgen mit einer vorgegebenen PN-Folge und zum Abspeichern des Ergebnisses dieses Vergleichs. Der Vergleich läßt sich alle 26-2/3 ms - entsprechend der Wiederholrate der PN-Folgen der Basisstation für den I- und den Q-Kanal vornehmen. Der Vergleich wird laufend und un abhängig von anderen Vorgängen in der Mobilstation wiederholt. Mit diesem Vorgang kann die CDMA-Energie innerhalb einer Suchzeit von 26-2/3 ms zuverlässig erfassen, mit Zuweisung der Empfängerkontaktfinger, wodurch die von konventionellen Empfän gersuchteilen benötigte Suchzeit erheblich verkürzt wird. Das Verfahren verbessert auch die Leistung der Mobilstation während der Übergabe im Ruhebetrieb, den Betrieb im Zeitschlitzmodus und die weiche Übergabe, indem die zur Pilotkanalsuche benötigte Zeit verkürzt wird.

Auch wenn vorstehend die vorliegende Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels dargestellt und beschrieben wurde, können Veränderungen und Modifizierungen daran vorgenommen werden. Deshalb sollen die beiliegenden Ansprü che alle Änderungen und Modifizierungen umfassen, die in den Rahmen des Erfin dungsgedankens und des Umfangs der Erfindung fallen.

Claims

1. Sprechfunkgerät zum Empfangen von DS-CDMA-Signalen in einem Kommunikationssystem mit einer Vielzahl von Basisstationen, von denen eine jede durch eine spezifische Anfangsphase mit einer bekannten Folge von Pseudorauschstörungen und/oder pseudozufälligen Störungen (PN) identifiziert ist, dadurch gekennzeichnet, daß es folgendes aufweist:
einen Gabelempfänger (112) mit einer Vielzahl von Empfängerkontaktfingern (122, 124, 126),
eine Empfängersuchlaufteil (114) zum Erfassen von Pilotsignalen von der Viel zahl von Basisstationen (102), wobei das Empfängersuchlaufteil einen Optimalfilter (128) und/oder einen angepaßten Filter (128) zum Vergleichen einer erfaßten PN-Folge und einer vorgegebenen PN-Folge und zum Erzeugen einer Antwort aufweist; und
ein Steuerteil (116), das mit dem Empfängersuchlaufteil (114) und dem Gabel empfänger (112) gekoppelt ist und einen Speicher (132) zum Abspeichern der Antwort als gespeicherte Antwort umfaßt, wobei das Steuerteil (116) die Vielzahl von Empfän gerkontaktfingern (122, 124, 126) insbesondere als Antwort der gespeicherten Antwort ansteuert.

2. Sprechfunkgerät nach Anspruch 1, bei welchem die Pilotsignale quadraturmodulierte Signale sind und jeweils gleichphasige Symbole (I) und um 90° phasenverschobene Symbole (Q) enthalten, und daß die gleichphasigen Symbole unter Verwendung einer I-PN-Folge und die Q-Symbole mittels einer Q-PN-Folge verteilt werden, und daß der Optimalfilter und/oder der angepaßte Filter (128) ein I-Filter (140) zum Vergleich einer erfaßten I-PN-Folge mit einer gespeicherten I-PN-Folge und ein Q-Filter (142) zum Vergleichen einer erfaßten Q-PN-Folge mit einer gespeicherten Q-PN-Folge umfaßt und die Antwort erzeugt.

3. Sprechfunkgerät nach Anspruch 1, bei welchem der Optimalfilter und/oder der angepaßte Filter (128) einen Vergleicher (146) zum Unterdrücken der Antwort umfaßt wenn die Antwort einen vorgegebenen Schwellwert nicht überschreitet.

4. Sprechfunkgerät nach Anspruch 2, bei welchem das Steuerteil (116) anhand der Antwort feststellt, ob DS-CDMA-Signale vorhanden sind.

5. Sprechfunkgerät nach Anspruch 1, bei welchem das Steuerteil (116) so ausgelegt ist, daß es anhand der Antwort ein jeweils stärkstes DS-CDMA-Pilotsignal identifiziert, wobei das Steuerteil die Kommunikation mit einer Basisstation (102) einleitet, die durch das stärkste DS-CDMA-Pilotsignal identifiziert wird.

6. Sprechfunkgerät nach Anspruch 1, bei welchem das Sprechfunkgerät in einem Betriebsmodus mit geringem Energieaufwand gehalten wird, der periodisch von einem aktiven Modus unterbrochen wird, wobei das Steuerteil (116) nach dem Umschalten in den aktiven Betriebsmodus anhand der Antwort ein jeweils stärkstes DS-CDMA-Pilotsignal identifiziert.

7. Sprechfunkgerät nach Anspruch 6, bei welchem das Empfängersuchlaufteil (114) so ausgelegt ist, daß es einen oder mehrere von einer Basisstation (102) kommende Strahlen erfaßt, wobei das Steuerteil (116) anhand der Antwort einen oder mehrere jeweils stärkste Strahlen identifiziert und dem einen oder mehr jeweils stärksten Strahlen einen jeweiligen Empfängerkontaktfinger (122, 124, 126) zuweist, um einen von der Basisstation (102) übertragenen Funkrufkanal zu erfassen.

8. Sprechfunkgerät nach Anspruch 1, bei welchem das Empfängersuchlaufteil (114) so aufgebaut ist, daß es eine Vielzahl von Pilotsignalen von einer gleichen Vielzahl von Basisstationen (102) erfaßt, wobei das Steuerteil zwei oder mehr jeweils stärkste Pilotsignale anhand der Antwort identifiziert und den zwei oder mehr stärksten Pilotsignalen entsprechende Empfängerkontaktfinger (122, 124, 126) zum Ansteuern einer weichen Übergabe zuweist, während es von der Vielzahl von Basisstationen (102) einen Verkehrskanal empfängt.

9. Sprechfunkgerät nach Anspruch 1, bei welchem das Steuerteil so ausgelegt ist, daß es anhand der Antwort einen jeweils stärksten Strahl von einer Basisstation (102) identifiziert, wobei das Steuerteil (116) anschließend anhand der Antwort ein oder mehr andere starke Pilotsignale von der Basisstation (102) identifiziert und dabei dem einen oder mehr starken Strahlen jeweils entsprechende Empfängerkontaktfinger (122, 124, 126) zuweist.

10. Verfahren zum Erfassen von DS-CDMA-Signalen in einem Kommunikati onssystem, welches die folgenden Schritte umfaßt:
Erfassung von Pilotsignalen, von denen jedes von einer jeweiligen kurzen Folge von Pseudorauschstörungen und/oder pseudozufälligen Störungen (PN) abgedeckt ist;
Einsatz eines Optimalfilters und/oder eines angepaßten Filters, mit welchem jede kurze PN-Folge mit einer vorgegebenen PN-Folge verglichen wird; und
Erzeugen eines Übereinstimmungssignals, wenn eine kurze PN-Folge mit der vorgegebenen PN-Folge übereinstimmt.