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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles CDMA(Code Division Multiple
Access)-Nachrichtenübertragungssystem
und ein Verfahren, welches ein Spreizspektrum-Nachrichtenübertragungssystem verwendet.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Spreizspektrum-Kommunikationssender
und -empfänger,
die für
ein derartiges mobiles CDMA-Nachrichtenübertragungssystem verwendet
werden.
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2. Beschreibung verwandten
Standes der Technik
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1 ist
ein Blockschaltbild eines Basisstation-Senders, der in einem mobilen
CDMA Nachrichtenübertragungssystem
verwendet wird, welches ein konventionelles Spreizspektrum-Kommunikationssystem
benutzt, das typischerweise in dem IS/95 beschrieben ist, welches
ein Standardsystem der U.S. Telecommunications Industry Association/Electronic Industries
Association (TIA/EIA) ist. 2 ist ein Blockschaltbild
eines mobilen Stationsempfängers
in dem mobilen CDMA Nachrichtenübertragungssystem.
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Der
in 1 gezeigte Sender kann simultan mit n Stationen
kommunizieren, wobei n eine ganze Zahl ist. Spezieller umfasst der
Sender Nutzkanal-Sendeeinheiten 311 , 312 ,..., 31n ,
die jeweils mit der ersten, zweiten, ... und nten mobilen Station
kommunizieren. Jede der Nutzkanal-Sendeeinheiten 311 bis 31n umfasst einen Informationsmodulator 2 und einen
Spreizspektrum-Modulator 5. Der Informationsmodulator 2 jedes
Nutzkanals moduliert Sendedaten (Information) 4 durch ein
BPSK, QPSK oder anderes Modulationsverfahren. Die modulierten gesendeten
Daten werden auf den Spreizspektrum-Modulator 5 gegeben.
Die Spreizspektrum-Modulatoren 5 der Nutzkanal-Sendeeinheiten 311 bis 31n erzeugen
jeweilige Spreizcodes (PN-Codes). Der Spreizspektrum-Modulator 5 jedes
Nutzkanals spreizt das Spektrum der modulierten, gesendeten Daten
vom Informations-Modulator 2.
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Der
in 1 gezeigte Sender hat eine Pilotkanal-Sendeeinheit 30.
Die mobilen Empfänger
unterscheiden die Basisstationen durch Bezugnahme auf den Pilotkanal
voneinander. Die Pilotkanal-Sendeeinheit 30 umfasst einen
Pilotdaten-Erzeuger 1, einen Informations-Modulator 2 und
Spreizspektrum-Modulator 3. Der Informations-Modulator 2 moduliert
vom Pilotdaten-Erzeuger 1 erzeugte Pilotdaten mit dem BPSK,
QPSK oder anderen Modulationsverfahren. Der Spreizspektrum-Modulator 3 spreizt das
Spektrum der modulierten Pilotdaten unter Verwendung eines Spreizcodes,
der spezifisch für
den Pilotkanal verwendet wird und verschieden ist von den Spreizcodes,
die für
die Nutzkanäle
verwendet werden. Das so erzeugte Pilotsignal kann aus beliebigen
Daten bestehen, die in den Basisstationen und den mobilen Empfängern bekannt
seien können.
Beispielsweise können
Daten, die nur aus binären
Einsen oder binären
Nullen bestehen, als die Pilotdaten verwendet werden.
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Die
Ausgangssignale der Nutzkanalsendeeinheit 311 bis 31n und der Pilotkanal-Sendeeinheit 30 werden so kombiniert,
dass der Pilotkanal und die Nutzkanäle simultan in einem gegebenen
Sequenzband gesendet werden. Dann wird das kombinierte Funksignal über eine
Antenne gesendet.
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3 zeigt
eine Beziehung zwischen den Pilot- und Nutzkanälen bezogen auf die Zeit. Wie
in 3 gezeigt ist, wird das Pilotsignal ohne jedwedes Intervall
stets gesendet. Diesbezüglich
ist das Pilotsignal ein kontinuierliches Signal.
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Gemäss 2 umfasst
der in dem konventionellen mobilen CDMA-Nachrichtenübertragungssystem
verwendete mobile Empfänger
eine Pilotkanal-Empfangseinheit 34 und eine Nutzkanal-Empfangseinheit 35.
Die Pilotkanal-Empfangseinheit 34 umfasst einen Entspreizer 8,
einen Pfaddetektor 11 und eine Handover-Steuereinrichtung 19. Die Nutzkanal-Empfangseinheit 35 umfasst
Entspreizer 9 und 10, einen RAKE-Kombinierer 12,
einen Informationsdemodulator 13 und eine Pegelmesseinheit 14 zum Steuern
einer Sendeleistung.
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Der
Entspreizer 8 führt
einen Entspreizungsprozess bzgl. des empfangenen Signals unter Verwendung
des Spreizungscodes für
den Pilotkanal durch. Die Entspreizer 9 und 10 unterziehen
das empfangene Signal einem Entspreizungsprozess unter Verwendung
des Spreizungscodes, der dem in 2 gezeigten
Empfänger
am Sender zugewiesen wird. Der Pfaddetektor 11 detektiert
aus dem Pilotsignal multiple Pfade. Die Handover-Steuereinrichtung 19 führt eine
Handover-Steuerung
unter Verwendung der Ergebnisse der Multipfaddetektion aus, die
vom Pfaddetektor 11 geliefert wird. Das Ausgangssignal vom
Pfaddetektor 11 wird auch als Zeitsteuersignal verwendet,
welches für
den Entspreizungsprozess benutzt wird, der von den Entspreizern 9 und 10 ausgeführt wird.
Der RAKE-Kombinierer 12 führt einen RAKE-Prozess bzgl.
der entspreizten Signale vor den Entspreizern 9 und 10 aus.
Der Informationsdemodulator 13 demoduliert das Ausgangssignal
des RAKE-Kombinierers 12, um so die ursprüngliche
Information zu erzeugen. Die Pegelmesseinheit 14 führt einen
Pegelmessvorgang aus zur Steuerung der Sendeleistung.
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4 zeigt
eine Zellstruktur des mobilen CDMA-Nachrichtenübertragungssystems mit dem obigen
Sender und Empfänger.
Es sind eine erste, zweite, dritte und vierte Basisstation 21, 22, 23 und 24 gezeigt,
die Dienstbereiche (Zellen) 26, 27, 28 bzw. 29 abdecken.
Sämtliche
Basisstationen 21 bis 24 haben Sender gemäss Darstellung 1.
Eine Bezugszahl 25 zeigt einen mobilen Empfänger (eine Station)
an, die die Struktur gemäss
Darstellung in 2 hat. Die mobile Station 25 liegt
innerhalb der Zelle 26, die von der Basisstation 21 abgedeckt
wird, und kann mit der Basisstation 21 kommunizieren.
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5 ist
eine Zeittabelle von Zeitsteuerungen, mit denen die Basisstationen 21 bis 24 jeweils das
Pilotsignal senden. Im mobilen, konventionellen CDMA-Nachrichtenübertragungssystem
verwenden sämtliche
Basisstationen 21 bis 24 denselben Spreizcode
zum Spreizen der Pilotdaten. Die Periode des Spreizcodes, die zum
Spreizen der Pilotdaten verwendet wird, ist ausreichend länger als
eine Symbolzeit von Informationen (Daten). Wie in 5 gezeigt
ist, senden die Basisstationen 21 bis 24 denselben
Spreizcode für
den Pilotkanal mit jeweiligen inhärenten Offset-Zeiten entsprechend
einer Zeit t'. Dies bedeutet,
dass die Startpunkte der Spreizcodes, die in den Basisstationen 21 bis 25 verwendet
werden um die Zeit t' versetzt
sind.
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Die
in 4 gezeigte mobile Station 25 empfängt die
Pilotsignale von den Basisstationen 21, 22, 23 und 24. Üblicherweise
hat das Pilotsignal von der der mobilen Station 25 nächstgelegenen
Basisstation 21 den stärksten
Pegel. Der Entspreizer 8 der Pilotkanal-Empfangseinheit 34 aus 2 führt den Entspreizungsprozess
bzgl. des empfangenen Signals unter Verwendung des Spreizcodes aus,
wie er im Sender verwendet wurde.
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6A zeigt
eine Korrelation zwischen den Spreizcodes für das Pilotsignal und dem von
der Basisstation 21 gesendeten und von der mobilen Station 25 empfangenen
Pilotsignal. Gleichermassen zeigen 6B, 6C und 6D Korrelationen
zu den Pilotsignalen, die von den Basisstationen 22, 23 und 24 gesendet
werden und von der mobilen Station 25 empfangen werden.
Spitzen 201 bis 204, die in den 6A bis 6D jeweils
gezeigt sind, zeigen Zeitsteuerungssynchronisationspunkte in den
Pilotkanälen
der Basisstationen 21 bis 24 an. Andere Variationen
in den Wellenformen als die Peaks oder Spitzen 201 bis 204 gemäss Darstellung
in den 6A bis 6D resultieren
aus einer Eigenkorrelation des Spreizcodes für das Pilotsignal. Diese Variationen
in den Wellenformen sind Rauschkomponenten für die mobile Station 25 (Empfänger).
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Die
in 4 gezeigte mobile Station 25 empfängt die
Signale der Pilotkanäle,
die von den Basisstationen 21 bis 24 in einem
solchen Zustand gesendet wurden, dass die Signale überlagert
sind. Folglich hat das Ausgangssignal des Entspreizers 8 der
Pilotkanal-Empfangseinheit 34 eine Formation, bei der die
vier in den 6A bis 6D gezeigten
Wellenformen überlagert
sind. Es ist zu beachten, dass die in den 6A bis 6D gezeigten
Korrelationen nicht durch Multipfad-Fading oder Relais-Fading beeinträchtigt sind.
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Der
in 2 gezeigte Pfaddetektor 11 detektiert
die höchste
Spitze im Ausgangssignal des Entspreizers (die höchste Spitze in der Überlagerungskorrelations-Wellenform). Im Fall
der 4 ist die mobile Station 25 innerhalb
der Zelle 26 der Basisstation 21 gelegen. Folglich
ist die Ausbreitungsdistanz zwischen der Basisstation 21 und
der mobilen Station 25 kürzer als die Ausbreitungsdistanzen von
den Basisstationen 22, 23 und 24. Daher
hat der Pfad zwischen der Basisstation 21 und der mobilen Station 25 den
geringsten Ausbreitungsverlust. Folglich entspricht die grösste Spitze
im entspreizten empfangen Signal, das vom Entspreizer 8 ausgegeben
wird, dem Korrelationspeak 201 des Pilotsignals der Basisstation 21,
die die Zelle 26 hat, in der die mobile Station 25 liegt.
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Die
Pilotsignale, die von den Basisstationen 21 bis 24 gesendet
werden, haben jeweilige inhärente
Zeit-Offsets. Folglich ist es der mobilen Station 25 möglich, durch
Detektieren des höchsten
Peaks der überlagerten
Korrelationswellenform, die Basisstation 21 von den anderen
Basisstationen 22 bis 24 zu unterscheiden und
die Zeitsteuerung der Spektrumspreizung zu detektieren. Der Pfaddetektor 11 informiert
die Entspreizer 9 und 10 der Nutzkanal-Empfangseinheit 35 bzgl.
der Zeitsteuerung des grössten Peaks 201.
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Die
Entspreizer 9 und 10 führen die Entspreizungsprozesse
hinsichtlich des empfangenen Signals vom zugewiesenen Nutzkanal
mit der Zeitsteuerung durch, die aus der Information des Pfaddetektors 11 resultiert.
Der RAKE-Kombinierer 12 führt eine RAKE-Kombinationprozess
(Pfaddiveritäts-Kombination)
hinsichtlich der Ausgangssignale der Entspreizer 9 und 10 unter
Verwendung von Information durch, die den Pilotkanal betrifft, wobei
die Information vom Pfaddetektor 11 geliefert wird. Die obige
Information umfasst Informationen betreffend die Zeitsteuerung,
Amplitude (Empfangsleistungspegel) und Phase des Pilotsignals. Der
Informationsdemodulator 13 demoduliert das Ausgangssignal
des RAKE-Kombinierers, um hierdurch die ursprüngliche Information (Daten)
zu erzeugen.
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Die
Pegelmesseinheit 14 misst das empfangene Signal des Nutzkanals
unter Verwendung des Ausgangssignals vom RAKE-Kombinierer 12 und steuert
die Sendeleistung der mobilen Station 25. Es sei anzumerken,
dass ein Sendebereich der mobilen Station gemäss Darstellung in 2 der
Einfachheit halber weggelassen wurde.
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Die
Handover-Steuereinrichtung 19 führt eine Steuerung aus, indem
sie das Ausgangssignal des Pfaddetektors 11 nutzt, so dass
die mobile Station 25 zum Bereich der Basisstation weitergereicht wird,
welche das Pilotsignal sendet, das mit dem grössten Peak bei der mobilen
Station 25 empfangen wurde.
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Jedoch
hat das mobile, konventionelle CDMA-Nachrichtenübertragungssystem, das derart konfiguriert
ist, einen Nachteil dahingehend, dass zum Zeitpunkt des Empfangs
der Pilotsignale von den Basisstationen in Folge der Tatsache, dass alle Basisstationen
fortfahren, die Pilotsignale zu senden, kein gutes Signal-Rauschverhältnis erhältlich ist.
Die mobile Station 25 gemäss Darstellung empfängt das Pilotsignal
von der Basisstation 21, zu der die mobile Station 25 gehört, so dass
die Signale der Pilotkanäle,
die von den anderen Basisstationen 22, 23 und 24 gesendet
werden, als Rauschkomponenten dem Pilotkanal-Datensignal von der
Basisstation 21 überlagert
werden. Folglich hat die Pilotkanal-Empfangseinheit 34 kein
gutes Signal-/Rauschverhältnis.
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Die
Signale der von den Basisstationen 22 bis 24 gesendeten
Pilotkanäle
dienen als Interferenzsignale bzgl. des Signals vom Nutzkanal, das
von der Nutzkanal-Empfangseinheit 35,
der mobilen Station 25 verarbeitet wird. Dies bedeutet,
dass die mobile Station 25 stets die Signale von den Pilotkanälen empfängt, die
von den Basisstationen 22 bis 24 gesendet werden,
zu denen die mobile Station 25 nicht gehört, und
auf diese Weise stets eine Interferenz bzw. Störung durch die Basisstationen 22 bis 24 empfängt. Folglich
kann der gegebene Frequenzbereich nur eine reduzierte Anzahl von
Stationen (entsprechend einer Kanalkapazität) aufnehmen.
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Ein
weiteres Beispiel eines derartigen CDMA-Nachrichtenübertragungssystems
ist in der US-A-5341397 offenbart.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Die
Erfindung besteht darin, einen Sender, einen Empfänger, ein
CDMA-Mobilkommunikationssystem und ein CDMA-Mobilkommunikationsverfahren,
wie in den Ansprüchen
1, 2, 3 bzw. 4 definiert, vorzusehen.
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Kurzbeschreibungen der
Zeichnungen:
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Weitere
Gegenstände,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der
folgenden detaillierten Beschreibung beim Lesen im Zusammenhang
mit den beiliegenden Zeichnungen offenbar, in denen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Spreizspektrum-Kommunikationssenders ist,
der in einem konventionellen mobilen CDMA-Nachrichtenübertragungssystem
verwendet wird;
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2 ein
Blockschaltbild eines Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers ist,
der im konventionellen mobilen CDMA-Nachrichtenübertragungssystem verwendet
wird;
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3 ein
Diagramm ist, welches Sendungen in einem Pilotkanal und Nutzkanälen im konventionellen
System zeigt;
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4 ein
Diagramm einer Zellenanordnung ist;
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5 ein
Diagramm ist, das Sendungen von Pilotsignalen in den Zellen im konventionellen
System zeigt;
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6A, 6B, 6C und 6D Wellenform-Diagramme
sind, die Korrelationen zeigen, welche nach einem Entspreizungsprozess
im konventionellen System gewonnen werden;
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7 ein
Blockschaltbild eines Spreizspektrum-Kommunikationssenders ist,
der in einem mobilen CDMA-Nachrichtenübertragungssystem nach einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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8 ein
Diagramm ist, welches Sendungen in einem Pilotkanal und Nutzkanälen im System
nach dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ein
Diagramm ist, das Sendungen von Pilotsignalen in Zellen im System
nach dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ein
Blockschaltbild eines Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers ist,
der im System nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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11A bis 11E Wellenform-Diagramme
sind, die Korrelationen zeigen, welche nach einem Entspreizungsprozess
im System nach dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gewonnen werden;
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12 ein
Flussdiagramm einer Funktionsweise des Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers aus 10 ist;
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13 ein
Blockschaltbild eines Spreizspektrum-Kommunikationssenders nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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14 ein
Blockschaltbild einer Abschätzungseinheit,
die in 13 gezeigt ist, für einen
Ausbreitungspfadzustand ist;
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15A, 15B und 15C Diagramme von entspreizten Ausgangssignalen
sind; und
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16 ein
Diagramm ist, das eine Funktionsweise der Ausbreitungspfadzustands-Abschätzungseinheit
zeigt, die in 14 dargestellt ist.
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Detaillierte
Beschreibung
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7 ist
ein Blockschaltbild eines Spreizspektrum-Kommunikationssenders,
der in einem mobilen CDMA-Nachrichtenübertragungssystem nach einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In 7 sind
Teile, die Teilen entsprechen, die in den zuvor beschriebenen Figuren
gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Der
in 7 gezeigte Sender oder Übertrager umfasst eine Pilotkanal-Sendeeinheit 40 und
n Nutzkanal-Sendeeinheiten 411 , 412 ,..., 41n ,
die mit der ersten, zweiten,..., und n-ten Mobilstation kommunizieren.
Die Pilotkanal-Sendeeinheit 40 umfasst einen Pilotübertragungs-Zeitsteuergenerator 50 zusätzlich zu
dem zuvor erwähnten
Pilotdatengenerator 1, dem Informationsmodulator 2 und
dem Spreizspektrum-Modulator 3. Der Pilotübertragungs-Zeitsteuergenerator 50 erzeugt
ein Pilotübertragungszeitsteuersignal,
welches dem Pilotdatengenerator 1, dem Informationsmodulator 2 und
Spreizspektrum-Modulator 3 zugeführt wird. Diesbezüglich unterscheidet
sich die Pilotkanal-Sendeeinheit 40 aus 7 von
der in 1 gezeigten.
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Das
Pilotübertragungszeitsteuersignal
steuert den Pilotdatengenerator 1, den Informationsmodulator 2 und
den Spreizspektrum-Modulator 3, so dass das Pilotsignal
intermittierend gesendet wird. Dies wird weiter unten unter Bezugnahme
auf 9 erläutert.
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Die
Nutzkanal-Sendeeinheiten 411 bis 41n haben eine identische Struktur. Jede
der Nutzkanal-Sendeeinheiten 411 bis 41n umfasst einen Fehlerkorrektur-Codierer 51 und
eine Verschachtelungseinheit 52 zusätzlich zum Informationsmodulator 2 und dem
Spreizspektrum-Modulator 5. Die gesendeten Daten 4 werden
durch den Fehlerkorrektur-Codierer 51 einem Fehlerkorrektur-Codierprozess
unterzogen und dann durch die Verschachtelungseinheit 52 einem
Verschachtelungsprozess. Das Ausgangssignal der Verschachtelung
wird durch den Informationsmodulator 2 moduliert. Das Ausgangssignal
des Informationsmodulators 2 wird durch den Spreizspektrum-Modulator 5 dem
Spektrumspreizprozess unterzogen. Die durch die Pilotkanal-Sendeeinheit 40 und die
Nutzkanal-Sendeeinheit 411 bis
41n erzeugten und modulierten Signale werden
in einem Kombinierer 53 kombiniert. Der Fehlerkorrektur-Codierer 51 und
die Verschachtelungseinheit 52 werden auch in 1 verwendet,
sind dort jedoch der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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Ein
so erzeugtes und kombiniertes Signal passiert einen Bandbegrenzer 54,
einen Frequenzumsetzer 55 und einen Leistungsverstärker 56 und wird über eine
Antenne 57 gesendet.
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8 ist
eine Zeittabelle für
die Funktionsweise des in 7 gezeigten
Senders. Die Pilotkanal-Sendeeinheit 40 sendet intermittierend
das Pilotsignal mit einem Intervall τ. In der Periode, in der das Pilotsignal
gesendet wird, wird ein Zyklus des Spreizcodes für den Pilotkanal abgeschlossen.
Der Zyklus des Spreizcodes für
das Pilotsignal ist kürzer
als das Sendeintervall τ des
Pilotsignals. Die obige intermittierende Sendung des Pilotsignals
wird durch das vom Generator 50 erzeugte Pilotübertragungs-Zeitsteuersignal
gesteuert. Während
des Intervalls zwischen aufeinander folgenden Pilotsignalen werden nur
die Nutzkanalsignale übertragen.
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Haben
die Basisstationen 21 bis 24 aus 4 Sender,
die gemäss
Darstellung in 7 konfiguriert sind, senden
die Sender der Basisstationen 21 bis 24 jeweilige
Pilotsignale, wie in 9 gezeigt ist. Die Basisstationen 21 bis 24 senden
intermittierend die Pilotsignale zu den Intervallen τ und beginnen,
sie mit unterschiedlichen Zeittakten entsprechend der jeweiligen
inhärenten
zeitlichen Offsets zusenden, so dass eine Mehrzahl von Basisstationen die
jeweiligen Pilotsignale nicht simultan senden.
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Im
in 9 gezeigten Fall sind Abschnitte TS vorgesehen,
in denen keine der Basisstationen die jeweiligen Pilotsignale überträgt. Wenn
die Abschnitte TS grösser
eingestellt sind als die Verzögerung
des Multipfades, ist es möglich,
zu verhindern, dass eine Verzögerungswelle
des Pilotsignals, welches durch eine Basisstation gesendet wurde
und sich über
den Multipfad ausbreitete, mit dem Pilotsignal überlappt, das als nächstes durch
eine andere Basisstation gesendet wird. Falls die Distanzen zwischen
den Basisstationen kurz sind und kurze Verzögerungszeiten vorliegen wie
im Fall eines Funk-LAN-Systems, wird es nicht erforderlich sein, die
Zeitabschnitte TS vorzusehen.
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10 ist
ein Blockschaltbild eines Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers, der
im mobilen CDMA-Nachrichtenübertragungssystem
nach dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In 10 sind
Teile, die Teilen entsprechen, die in den zuvor beschriebenen Figuren
dargestellt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Der in 10 gezeigte
Empfänger umfasst
eine Antenne 61, einen Verstärker 62, einen Frequenzumsetzer 63,
einen Bandbegrenzer 64, eine Pilotkanal-Empfangseinheit 44 und
eine Nutzkanal-Empfangseinheit 45.
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Die
Pilotkanal-Empfangseinheit 44 umfasst eine Empfangspegel-Messeinheit 18,
eine Handover-Steuereinrichtung 19 und einen Zeitsteuer-Regenerator 65.
Der Entspreizer 8 führt
den Entspreizungsprozess am empfangenen Signal unter Verwendung
des Spreizcodes für
den Pilotkanal durch. Der Pfaddetektor 11 detektiert die
Pfade des empfangenen Signals, die jeweilige Verzögerungszeiten
aufweisen. Der Zeitsteuer-Regenerator 65 regeneriert ein
Zeitsteuersignal, das den Beginn des Pilotsignal-Übertragungsintervalls τ anzeigt,
indem er hierzu das Ausgangssignal des Pfaddetektors 11 verwendet.
Die Handover-Steuereinrichtung 19 führt einen Handover-Prozess
unter Verwendung des Ausgangssignals vom Pfaddetektor 11 und
des Zeitsteuersignals durch, das vom Zeitsteuer-Regenerator 65 regeneriert
worden ist. Die Empfangspegel-Messeinheit 18 misst den
Empfangsleistungspegel des detektierten Pfades mit der durch das
Zeitsteuersignal angezeigten Zeitsteuerung.
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Es
erfolgt nun eine weitere Beschreibung der Pilotkanal-Empfangseinheit 44 unter
Bezugnahme auf die 11A bis 11E.
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Der
Pfaddetektor 11 detektiert Spitzen (Peaks) der Pilotsignale
in Abschnitten A, B, C und D, die in 11E gezeigt
sind, wobei dies den Offset-Zeiten zwischen den Basisstationen 21, 22, 23 und 24 entspricht,
die in 4 gezeigt sind. Der Pfaddetektor 11 detektiert
Spitzen 201, 202, 203 und 204 in
den Abschnitten A, B, C und D und vergleicht sie miteinander, um
die grösste
Spitze unter ihnen zu selektieren. Im in 4 gezeigten
Fall liegt die Mobilstation 25 am dichtesten zur Basisstation 21 und
die Spitze 201 ist grösser
als die Spitze 202, 203 und 204. Die
in 10 gezeigte Nutzkanal-Empfangseinheit 55 arbeitet
auf der Grundlage der grössten
Spitze 201. Der Zeitsteuer-Regenerator 65 regeneriert das
Zeitsteuersignal aus der Zeitsteuerung der grössten Spitze 201.
Das Pilotsignal-Sendeintervall τ jeder
Basisstation ist bekannt. Folglich ist es möglich, die Sendezeit für das nächste Pilotsignal
aus der Zeitsteuerung oder zeitlichen Lage der Spitze 201, die
von der Basisstation 21 gesendet wurde, abzuschätzen. Auf
diese Weise kann das Zeitsteuersignal reproduziert werden.
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Die
Handover-Steuereinrichtung 19 führt die Handover-Steuerung
durch, wenn der Pfaddetektor 11 die grösste Spitze von einer weiteren
Basisstation detektiert. Ansprechend auf das Zeitsteuersignal auf der
Grundlage der Zeitsteuerung der grössten Spitze einer weiteren
Basisstation wird die Handover-Steuerung ausgeführt. Die Empfangsleistung-Messeinheit 18 misst
den Empfangsleistungspegel der grössten Spitze und bestimmt so
einen Sendeleistungspegel der mobilen Station 25.
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Wieder
bezugnehmend auf 10, umfasst die Nutzkanal-Empfangseinheit 45 die
Entspreizer 9 und 10, den RAKE-Kombinierer 12,
den Informationsdemodulator 13, eine Entschachtelungseinheit 66 und
einen Fehlerkorrektur-Decoder 67. Die Entschachtelungseinheit 66 führt eine
Entschachtelungsfunktion an dem demodulierten Signal vom Informationsdemodulator 13 durch.
Der Fehlerkorrektur-Decoder 67 führt eine Fehlerkorrektur und
einen Decodierungsprozess am Ausgangssignal der Entschachtelungseinheit 66 aus.
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12 ist
ein Flussdiagramm einer Funktionsweise des in 10 gezeigten
Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers nach dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Im
Schritt S11 entspreizt der Entspreizer 8 das empfangene
Signal unter Verwendung des Spreizcodes vom Pilotkanal. Im S12 detektiert
der Pfaddetektor 11 die grösste Spitze (die die grösste Amplitude
aufweisende Spitze), wie vorab bereits beschrieben wurde. Zu diesem
Zeitpunkt werden über etwas
verzögerte
Pfade ausgebreitete Spitzen, die der grössten Spitze folgen, für den RAKE-Kombinierprozess
ebenfalls detektiert und die Zeitsteuerinformation, die diese Spitzen
betrifft, wird der Nutzkanal-Empfangskanal 45 zugeführt, wie
durch einen gebrochenen Pfeil in 12 angezeigt
ist. Im Schritt S13 regeneriert der Zeitsteuer-Regenerator 65 das Zeitsteuersignal,
wie oben beschrieben wurde. Im Schritt S14 misst die Empfangspegel-Messeinheit 18 die
Empfangleistungspegel der durch den Pfaddetektor 11 detektierten
Spitzen.
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Im
Schritt S15 detektiert der Pfaddetektor 11, dass die grösste Spitze
durch eine andere Basisstation als die gegenwärtig identifizierte Basisstation
gesendet worden ist. Daher wird die Handover-Steuerung im Schritt
S16 gestartet und der Zeitsteuerung-Regenerator 65 startet
die Regenerierung des Zeitsteuerungssignals auf der Grundlage der
im Schritt S15 detektierten Spitze in einem Schritt S17. In diesem
Schritt wird die Zeitsteuerinformation, die die im Schritt S15 detektierte
Spitze betrifft, der Nutzkanal-Empfangseinheit 45 zugeführt.
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Die
Entspreizer 9 und 10 der Nutzkanal-Empfangseinheit 45 entspreizen
das empfangene Signal durch die Spreizcodes mit einer Offset-Zeit im
Schritt S21. Bspw. entspreizt der Entspreizer 9 das empfangene
Signal mit einer Zeitsteuerung, bei der die grösste Spitze durch den Pfaddetektor 11 detektiert
wird, und der Entspreizer 10 entspreizt das empfangene
Signal mit einer Offset-Zeit entsprechend einer Verzögerungszeit
der zweitgrössten durch
den Pfaddetektor 11 detektierten Spitze. Im Schritt S22
kombiniert der RAKE-Kombinierer 12 die empfangenen entspreizten
Signale in einem RAKE-Kombinierprozess. Im Schritt S23 demoduliert der
Informationsdemodulator 13 das RAKE-Kombinationssignal.
Dann werden sukzessive der Entschachtelungsprozess und der Fehlerkorrektur-Codierprozess
ausgeführt.
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Gemäss dem ersten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung können
die folgenden Vorteile erzielt werden. Das Ausgangssignal des Entspreizers 8 ist
von den in den 11A bis 11D gezeigten
Signalen überlagert.
Bei der Zeitsteuerung beziehungsweise dem Zeitpunkt der Pilotsignalübertragung
der Basisstation 21, zu der die mobile Station 25 gehört, senden
die anderen Basisstationen 22, 23 und 24 keine
Pilotsignale. Daher werden zum Zeitpunkt der Pilotsignalübertragung
der Basisstation die Pilotsignale der Basisstationen 22, 23 und 24,
zu denen die Mobilstation 25 nicht gehört, nicht überlagert und es wird kein
Rauschen zum durch die Basisstation 21 übertragenen Pilotsignal hinzugefügt. Folglich wird
ein hohes Signal/Rauschverhältnis
erzielbar.
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Sämtliche
Basisstationen 21 bis 24 senden intermittierend
die Pilotsignale zu unterschiedlichen Zeitsteuerungspunkten. Daher
empfängt
die Funkkanalempfangseinheit 45 der Mobilstation 25 für eine kurze
Zeit im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem sämtliche
Basisstationen fortfahren, die Pilotsignale zu senden, Interferenzsignale.
Infolgedessen kann eine grössere
Anzahl von Stationen im selben Frequenzband untergebracht werden.
Mit anderen Worten kann die Kanalkapazität gesteigert werden.
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Der
Spreizcode, der eine Periode im Pilotsignal-Übertragungsintervall τ aufweist,
wird im Spreizspektrummodulator 3 gemäss Darstellung in 7 verwendet.
Alternativ ist es möglich,
einen Spreizcode zu verwenden, der eine Mehrzahl von Perioden im
Pilotsignal-Übertragungsintervall τ aufweist. Selbst
in diesem Fall können
dieselben Effekte wie diejenigen, die erzielt werden, wenn der Spreizcode eine
Periode im Intervall τ aufweist,
erzielt werden. Es ist auch möglich,
einen Spreizcode zu verwenden, der eine längere Periode als das Pilotsignal-Übertragungsintervall τ hat. In
diesem Fall wird ein Teil des Spreizcodes im Pilotsignal-Übertragungsintervall τ gesendet.
Selbst in diesem Fall können
dieselben Effekte wie diejenigen erzielt werden, die erzielt werden,
wenn der Spreizcode eine Periode im Intervall τ aufweist.
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In
der obigen Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung übertragen
die Basisstationen die Pilotsignale und die Mobilstationen empfangen
diese. Jedoch kann das Konzept des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung auch auf eine Struktur angewandt werden, in der die mobilen
Stationen Signale wie Pilotsignale senden und die Basisstationen
diese Signale empfangen.
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Die
obige Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung richtet sich auf die Verwendung von vier Zellen. Doch
können
dieselben Effekte wie diejenigen, die im Fall von vier Zellen erzielt
werden, selbst dann erreicht werden, wenn eine andere Anzahl von
Zellen verwendet wird.
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Wenn
eine geringere Anzahl von Zellen vorgesehen wird, ist es möglich, eine
Anordnung zu realisieren, bei der, wenn eine Basisstation das Pilotsignal
sendet, die anderen Basisstationen die Pilotsignale nicht übertragen.
Falls eine grosse Anzahl von Zellen vorgesehen wird, kann es schwierig
sein, die obige Anordnung zu realisieren. In diesem Fall wird es
mehreren Basisstationen gestattet, simultan die Pilotsignale unter
einer Bedingung zu senden, bei der diese Basisstationen ausreichend
weit voneinander entfernt sind und die mobile Station, die dazwischen liegt,
ausreichend abgeschwächte
Pilotsignale von diesen infolge ausbreitungsbedingter Abschwächung empfängt.
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In
der obigen Beschreibung sind die Zeitabschnitte TS gemäss Darstellung
in 9 vorgesehen, wobei in diesen Abschnitten keine
der Basisstationen die Pilotsignale senden. Jedoch werden die Zeitabschnite
TS vollständig
oder teilweise weggelassen.
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In
der oben dargelegten Beschreibung wird das Pilotübertragungs-Zeitsteuersignal
den Einheiten 1, 2 und 3 zugeführt, wie
in 7 gezeigt ist. Es ist jedoch möglich, die Struktur der 7 so
zu modifizieren, dass das Pilotübertragungs-Zeitsteuersignal
vor einer oder zweien der Einheiten 1, 2 und 3 zugeführt wird,
um hierdurch das Pilotsignal intermittierend zu übertragen.
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Es
wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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13 ist
ein Blockschaltbild eines Spreizspektrum-Kommunikationsempfängers nach
dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 13 sind
Teile, die Teilen entsprechen, welche in den zuvor beschriebenen
Figuren gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Der
in 13 gezeigte Empfänger hat eine Pilotkanal-Empfangseinheit 44A,
in der eine Abschätzungseinheit 17 für einen
Ausbreitungspfadzustand vorgesehen ist. Die Abschätzungseinheit 17 für den Ausbreitungspfadzustand
schätzt
den Zustand des Ausbreitungspfades unter Verwendung der intermittierend
gesendeten Pilotsignale ab.
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14 zeigt
einen Aufbau der Abschätzungseinheit 17 für den Ausbreitungspfadzustand. Wie
in 14 dargestellt ist, umfasst die Einheit 17 einen
Schwundvariations-Messbereich 250 und einen Schwundvariations-Abschät zungsbereich 251, der
ein Ausgangssignal des Schwundvariations-Messbereich 250 erhält.
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In
den gegenwärtigen
mobilen Kommunikationssystemen wird eine sich über einen Übertragungspfad ausbreitende
Funkwelle durch Multipath-Fading und Rayleigh-Fading beeinträchtigt.
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Die 15A bis 15C sind
Beispiele der Entspreizungsausgangssignale. In diesen Figuren sind
die Signale gezeigt, die von der Basisstation 21 gesendet
werden, zu der die mobile Station 25 gehört. Ferner
werden Vektoren dazu verwendet, die Spitzenpunkte (Lagen) und Amplituden
der Korrelationswellenform anzuzeigen, die für den Demodulationsprozess
erforderlich ist. Eine Referenzzahl 101 zeigt eine orthogonale
Achse an und eine Referenzzahl 102 zeigt eine In-Phase Achse an. Ferne
zeigt eine Referenzzahl 103 eine Zeitachse an.
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15A zeigt das entspreizte Ausgangssignal, das
keiner Schwundvariation oder keine Fading-Variation unterzogen ist.
Ein Vektor 104 zeigt die Amplitude und Phase jedes Peaks
beziehungsweise jeder Spitze 201, die in 11A gezeigt ist. 15B zeigt
das entspreizte Ausgangssignal, das durch Rayleigh-Fading beeinträchtigt ist,
so dass die Amplitude und Phase eine Vektors 105 mit der
Zeit variiert werden. Die Amplitude und Phase des Vektors 105 werden
infolge des Zustandes des Ausbreitungspfades variiert. 15C zeigt das entspreizte Ausgangssignal, das
durch Zwei-Wellen-Multipath-Fading beeinträchtigt worden ist. Eine Referenzzahl 106 zeigt
eine vorlaufende Welle und eine Bezugszahl 107 zeigt eine
verzögerte
Welle an. Die Amplituden und Phasen beider Wellen 106 und 107 sind
variiert.
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Das
durch die Basisstation 21 übertragene Pilotsignal besteht
aus bekannten Daten. Folglich ist auch die entspreizte Ausgangswelle
in Form des Pilotsignals, das durch die Basisstation 21 ohne
Beeinträchtigung
durch jedwedes Fading ( 15A) übertragen
worden ist, der Mobilstation 25 ebenfalls bekannt. Folglich
ist es möglich,
in der Mobilstation 25 Variationen (15B und 15C) in der Amplitude und Phase des Pilotsignals
abzuschätzen,
welches während
seiner Ausbreitung durch Fading beeinträchtigt worden ist, sowie auch
die Differenz zwischen der voreilenden Welle und der verzögerten Welle,
indem die entspreizte Aus gangswellenform, die nicht durch Fading
beeinträchtigt,
und die entspreizte Ausgangswellenform, die durch Fading beeinträchtigt ist,
verglichen werden.
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Wie
zuvor beschrieben wurde, wird das Pilotsignal intermittierend durch
jede der Basisstationen mit Zeit-Offsets übertragen. Folglich entsprechen
die Grösse
der Änderungen
in der Amplitude und Phase des Pilotsignals, hervorgerufen durch
Fading und gemessen durch den Schwundvariations-Messbereich 250 aus 14,
Daten, die durch Abtasten des Pilotsignals bei Intervallen τ gewonnen
werden. Folglich interpoliert der Schwundvariations-Abschätzungsbereich 251 die
abgetasteten ausgegebenen Daten des Schwundvariations-Messbereichs 250 und
schätzt so
Schwundvariationen in jedem Pilotsignal-Übertragungsintervall bezüglich derselben
Basisstation ab.
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16 zeigt
abgeschätzte
Ergebnisse, die von dem Schwundabschätzungsbereich 251 ausgegeben
werden. Der Schwundabschätzungsbereich 251 gibt
eine abgeschätzte
Schwundvariation 108 der voreilenden Welle oder vorlaufenden
Welle und eine abgeschätzte
Schwundvariation 109 der verzögerten Welle aus. Diese abgeschätzten Variationen 108 und 109 werden
dazu verwendet, die Zeitpunkte oder Zeitsteuerungen zu ermitteln,
mit denen die Entspreizer 9 und 10 beginnen, das
empfangene Signal zu entspeeizen, so wie Wichtungskoeffizienten für den RAKE-Kombinationsprozess
zu bestimmen, der durch den RAKE-Kombinierer 12 ausgeführt wird.
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Im
zuvor erwähnten
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die RAKE-Kombinierung durch Verwendung
von Information betreffend die Phase, Amplitude und Zeitsteuerung
des Pilotsignals ausgeführt,
das intermittierend übertragen
wird. Folglich wird die RAKE-Kombination während der Zeit ausgeführt, wenn
das Pilotsignal nicht empfangen wird, und die RAKE-Kombination verwendet
die Information, die gewonnen wird, wenn das Pilotsignal tatsächlich empfangen
wird. Andererseits werden gemäss
dem zweiten Ausführungsbeispiel Änderungen
im entspreizten Ausgangssignal während
der Zeit, wenn das Pilotsignal nicht empfangen wird, wie oben beschrieben
abgeschätzt.
Daher verwendet die RAKE-Kombination im zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die abgeschätzten Ergebnisse 108 und 109 und
das empfangene Signal des Nutzkanals. Folglich kann die Leistungsfähigkeit
des Empfängers
nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weiter verbessert werden.
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Die
Empfangsleistungs-Messeinheit 18 aus 13 kann
den Empfangsleistungspegel unter Berücksichtigung eines Schwundeinflusses
bestimmen. Folglich kann die Übertragungsleistung
präziser
bestimmt werden. Die Handover-Steuereinrichtung 19 verwendet
auch die Variationen infolge des Schwundes beziehungsweise Fadings
und kann den Take-Over-Prozess präziser ausführen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die speziell offenbarten Ausführungsbeispiele
beschränkt,
es können
vielmehr Abwandlungen und Veränderungen
vorgenommen werden, ohne dass dabei der Schutzumfang der Erfindung
verlassen wird.