DE102011056385B4

DE102011056385B4 - Benutzereinrichtung und Verfahren zum Durchführen von Abwärts- und/oder Aufwärts-Leistungsregelung

Info

Publication number: DE102011056385B4
Application number: DE102011056385.7A
Authority: DE
Inventors: Herbert DAWID; Thorsten Clevorn; Edgar Bolinth
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2031-12-15
Also published as: US8538472B2; US20120149424A1; DE102011056385A1; US9307501B2; CN102547950A; CN102547950B; US20130315170A1

Abstract

Benutzereinrichtung, umfassend: eine Vielzahl von Antennenanschlüssen eingerichtet zum Empfangen von Abwärtssignalen von einer Basisstation; eine Vielzahl von Empfängerschaltungen jeweils an eine jeweilige der Vielzahl von Antennenanschlüssen angekoppelt und eingerichtet zum Verarbeiten der empfangenen Abwärtssignale; eine Güteschätzeinheit zum Schätzen eines Gütewerts für jedes der empfangenen Abwärtssignale, wobei die Güteschätzeinheit eine SINR-Schätzeinheit zum Schätzen eines Signal-Interferenz-Verhältnisses einschließlich Rauschens (Signal-to-Interference-and-Noise Ratio (SINR)) umfasst, die eingerichtet ist, die Gütewerte der empfangenen Abwärtssignale als SINR-Werte von in den Abwärtssignalen enthaltenen TPC(Transmit Power Control)-Symbolen zu schätzen; eine Stromschleifensteuerung eingerichtet zum Erzeugen von Sendeleistungsregelbefehlen basierend auf den geschätzten Gütewerten der empfangenen Abwärtssignale, wobei die Sendeleistungsregelbefehle zum Einstellen einer Leistung der durch die Basisstation erzeugten Abwärtssignale eingerichtet sind; und eine Diversity-Steuerung eingerichtet zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren einer oder mehrerer der Empfängerschaltungen basierend auf den geschätzten Gütewerten der empfangenen Abwärtssignale.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abwärts-Leistungsregelung (DLPC – Downlink Power Control) durchführende Benutzereinrichtung (UE – User Equipment), eine Aufwärts-Leistungsregelung (ULPC – Uplink Power Control) durchführende Benutzereinrichtung, ein Verfahren zur Abwärts-Leistungsregelung einer Benutzereinrichtung und ein Verfahren zur Aufwärts-Leistungsregelung einer Benutzereinrichtung.
In Mobilkommunikationen zwischen einer Basisstation (BS) und einer Benutzereinrichtung (UE) werden Diversity-Empfänger in der Benutzereinrichtung zum Verbessern des Empfangs von durch die Basisstation gesendeten Funksignalen benutzt. Die Diversity-Empfänger verbessern die Güte des Empfangssignals. Die Verwendung von Empfangs-Diversity führt jedoch zu einem bedeutsam erhöhten Stromverbrauch und verringert damit die verfügbaren Sprechzeiten beträchtlich. Es besteht daher ein Bedarf zur Bereitstellung einer Benutzereinrichtung, die Batteriestrom wirkungsvoll zur Bereitstellung von hohen Sprechzeiten mit hoher Signalgüte benutzt.
Bei Standardisierung nach 3GPP (3^rd Generation Partnership Project) werden Leistungserfordernisse für den Empfang des DPCH (Dedicated Physical Channel – Dedizierten Physikalischen Kanals) angegeben, die die sogenannten „Enhanced Performance Requirements Type 1 (Erweiterte Leistungserfordernisse Typ 1)” erfüllen. Diese Erfordernisse des Typs 1 beziehen sich auf Benutzereinrichtungen mit Empfangs-Diversity (RxDiv, zwei oder mehr Empfangsantennen) nach 3GPP Technical Specification TS 25.101 V7.16.0 (2009-05), Abschnitt 8.3, 8.6, 8.8. Zum Erfüllen dieser Erfordernisse ist es nach 3GPP erforderlich, den RxDiv-Empfänger die gesamte Zeit im RxDiv-Modus zu betreiben, d. h. mit beiden Antennen aktiviert und mit dem vollen Empfangs-Diversity-Empfänger aktiviert. Die Häufigkeit des Auftretens von Verbindungsausfällen, die eines der für letztendlich durch Netzwerk-(NW-)Betreiber und Handapparat-Lieferanten benutzte Vorrichtungen benutzten Hauptgütekriterien ist, wird bedeutsam verringert, wenn RxDiv benutzt wird, da RxDiv einen beträchtlichen SNR-Gewinn bietet, z. B. mindestens 3dB ohne Schwund und ohne Antennenkorrelation und sogar größere Gewinne mit Schwund und ohne Antennenkorrelation. Anderseits führt jedoch die Benutzung von RxDiv zu einem bedeutsam erhöhten Stromverbrauch und verringert damit die Sprechzeit beträchtlich.
Die Druckschrift WO 2007/074285 A1 beschreibt eine Kommunikationseinrichtung mit einem rekonfigurierbaren Empfänger, mit Mitteln zum Einstellen der Konfiguration des Empfängers und mit Mitteln zur Leistungssteuerung und Bestimmung von Leistungssteuerbefehlen, die an eine Basisstation übertragen werden sollen.
Die Druckschrift WO 99/52226 A1 beschreibt eine Abwärts-Leistungssteuerung in einem Mobilfunkkommunikationssystem.
Die Druckschrift US 6070086 A beschreibt ein Verfahren zur Leistungsregelung im geschlossenen Regelkreis für ein CDMA Mobilfunksystem.
Die Druckschrift US 2008/0220819 A1 beschreibt ein Mobilfunksystem mit einem Sendeempfänger, der einen von mehreren Empfängern auswählen kann in Abhängigkeit von einer detektierten ”Low Windup” Situation.
Die Druckschrift US 2004/0106441 A1 beschreibt eine drahtlose Sende-/Empfangseinheit mit mehreren Empfängern und einer Schnittstelle zum Kombinieren empfangener Signale, um einen verbesserten Empfang zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Benutzereinrichtung sowie verbesserte Verfahren zur Abwärts- und Aufwärts-Leistungsregelung einer Benutzereinrichtung anzugeben.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die beiliegenden Zeichnungen sind beigefügt, um ein weiteres Verständnis von Ausführungsformen bereitzustellen und sind in der vorliegenden Patentschrift aufgenommen und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern von Grundsätzen von Ausführungsformen. Weitere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile der Ausführungsformen werden leicht erkannt werden, wenn sie durch Bezugnahme auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabgetreu zueinander. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen entsprechende gleichartige Teile.
1 zeigt schematisch eine Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform.
2 zeigt schematisch eine Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform.
3 zeigt schematisch ein Leistungsregelsystem mit einer Benutzereinrichtung und einer Basisstation nach einer Ausführungsform.
4 zeigt schematisch Beispiele von Abwärtssignalen und Aufwärtssignalen zwischen einer Basisstation und einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform.
5 zeigt schematisch ein Zustandsdiagramm eines Systems gemäß der 3 nach einer Ausführungsform.
6 zeigt schematisch eine Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform.
7 zeigt schematisch ein Leistungsdiagramm einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform, das ein Szenario mit hohem Windup zeigt.
8 zeigt schematisch ein Leistungsdiagramm einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform, das ein Außertritt-Szenario zeigt.
9 zeigt schematisch einen Testfall für ein Außertritt-Szenario in einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform.
10 zeigt schematisch einen Testfall für ein Szenario mit hohem Windup in einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform.
11 zeigt schematisch ein Leistungsgewinndiagramm einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform.
12 zeigt schematisch ein Leistungsgewinndiagramm einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform.
13 zeigt schematisch ein weiteres Zustandsdiagramm eines Systems gemäß der 3 nach einer Ausführungsform.
In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil derselben bilden und in denen zur Veranschaulichung bestimmte Ausführungsformen dargestellt sind, in denen die Erfindung in dieser Hinsicht ausgeübt werden kann. Richtungsbegriffe wie beispielsweise „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „führend”, „nachlaufend” usw. werden in Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) benutzt. Da Bestandteile von Ausführungsformen in einer Anzahl unterschiedlicher Orientierungen positioniert sein können werden die Richtungsbegriffe für Veranschaulichungszwecke benutzt und sind auf keine Weise begrenzend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt werden können und strukturmäßige oder logische Änderungen ausgeführt werden können, ohne aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung zu weichen.
Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben.
So wie sie in dieser Patentschrift eingesetzt werden, sollen die Begriffe „gekoppelt” und/oder „elektrisch gekoppelt” nicht bedeuten, dass die Elemente direkt zusammengekoppelt sein müssen; es können Zwischenelemente zwischen den „gekoppelten” oder „elektrisch gekoppelten” Elementen vorgesehen sein.
Benutzereinrichtungen, d. h. Vorrichtungen, die Antennen, Empfängerschaltungen, Sender und Stromschleifensteuerungen enthalten und die SIR-Schätzeinheiten (Signal-to-Interference-Ratio – Signal/Störleistungsverhältnis) enthalten können, Diversity-Regler und TPC-Güteschätzer sind unten beschrieben.
Antennen sind Wandler, die elektromagnetische Wellen senden oder empfangen. Anders gesagt wandeln Antennen elektromagnetische Strahlung in elektrischen Strom um, oder umgekehrt. Antennen haben allgemein mit der Übertragung und dem Empfang von Funkwellen zu tun. Antennen werden in Systemen wie Funkkommunikation, drahtloses LAN, Zellulartelefonen und Mobilkommunikationen benutzt.
Antennen in der Benutzereinrichtung empfangen Abwärts-Funksignale von einer Basisstation und wandeln diese wieder in elektrische Signale um, die die empfangenen Abwärtssignale sind.
Funksignale sind Hochfrequenzsignale, die durch einen Funksender (Sender) mit einer Hochfrequenz (HF) im Bereich von ca. 3 Hz bis 300 GHz abgestrahlt werden. Dieser Bereich entspricht der Frequenz von zum Erzeugen und Erkennen von Funkwellen benutzter Frequenz von elektrischen Wechselstromsignalen. HF bezieht sich gewöhnlich auf Schwingungen in elektrischen Schaltungen.
Die Verwendung mehrerer Antennen in einer Benutzereinrichtung ergibt eine verbesserte Gesamt-Systemleistung aufgrund der Verwendung von Diversity-Verfahren. Empfänger-Diversity (RxDiv – Receiver Diversity) oder Antennen-Diversity, auch als Raum-Diversity bekannt, ist ein beliebiges von mehreren drahtlosen Diversity-Verfahren, die zwei oder mehrere Antennen zum Verbessern der Güte und Zuverlässigkeit einer drahtlosen Strecke benutzen. Besonders in städtischen und Innenraumumgebungen gibt es häufig keine klare Sichtlinie (LOS – Line Of Sight) zwischen Sender und Empfänger. Stattdessen wird das Signal entlang mehreren Wegen reflektiert, ehe es endlich empfangen wird. Jeder dieser Sprünge kann Phasenverschiebungen, Zeitverzögerungen, Dämpfungen und selbst Verzerrungen einführen, die einander an der Öffnung der Empfangsantenne destruktiv stören können. Antennen-Diversity ist besonders wirksam in der Linderung dieser Mehrwegesituationen. Der Grund dafür ist, dass mehrere Antennen einem Empfänger mehrere Beobachtungen des gleichen Signals bieten. Jede Antenne wird eine unterschiedliche Störungsumgebung erfahren. Wenn daher eine Antenne einen tiefen Schwund erfährt, ist es wahrscheinlich, dass eine andere ein ausreichendes Signal aufweist. Insgesamt kann ein solches System eine robuste Verbindung bieten. Während dies hauptsächlich in Empfangssystemen zu sehen ist (Empfänger-Diversity), hat sich das Analoge auch bei Sendesystemen (Sender-Diversity) als wertvoll erwiesen. Die Verwendung mehrerer Antennen sowohl sendeseitig wie auch empfangsseitig ergibt ein MIMO-System (Multiple-Input Multiple-Output – Mehrfacheingang-Mehrfachausgang). Die Benutzung von Diversity-Verfahren an beiden Enden der Strecke wird als Raum-Zeit-Kodierung bezeichnet.
Empfängerschaltungen sind zum Verarbeiten des empfangenen Abwärtssignals der Antenne an eine jeweilige Antenne angekoppelt. Empfängerschaltungen können Rake-Empfänger und/oder -Entzerrer oder sonstige geeignete Empfänger umfassen.
Abwärtssignale sind in der Abwärtsrichtung übertragene Signale, d. h. von einer Basisstation zu einer Benutzereinrichtung. Abwärtssignale führen Abwärtskanäle. Bei WCDMA kann ein Benutzerendgerät einem oder mehreren physikalischen Datenkanälen (PDCH – Physical Data Channels) oder dedizierten physikalischen Datenkanälen (DPDCH – Dedicated Physical Data Channels) zugeordnet sein, die Benutzerbit führen. Einem Benutzerendgerät kann auch ein physikalischer Organisationskanal (PCCH – Physical Control Channel) oder ein dedizierter physikalischer Organisationskanal (DPCCH – Dedicated Physical Control Channel) zugeordnet sein, auf dem Overhead-Steuerungsinformationen zum Benutzer geführt werden, z. B. Bitrateninformation der zugeordneten PDCH, Sendeleistungs-Steuerbit und Pilotsymbole, die zum Durchführen der SIR-Messungen in Verfahren der schnellen Stromregelschleife benutzt werden können. Ein dedizierter physikalischer Kanal (DPCH – Dedicated Physical Channel) enthält dedizierte physikalische Datenkanäle (DPDCH – Dedicated Physical Data Channels) und einen dedizierten physikalischen Organisationskanal (DPCCH – Dedicated Physical Control Channel). Auch kann einem Benutzerendgerät ein F-DPCH-Kanal (fractional DPCH – Fraktional-DPCH) zugeordnet sein, der nur Sendeleistungsregelbit führt. Im Fall von F-DPCH müssen die empfangenen Sendeleistungsregelsymbole zum Durchführen von für das Verfahren der schnellen Stromsteuerschleife erforderlicher Güteschätzung benutzt werden.
Rakes sind Rake-Empfänger oder G-Rake-Empfänger (generalizedrake – verallgemeinertes Rake), die Mehrwegeinformationen des empfangenen Funksignals ausnutzen. Ein Rake kann benutzt werden, um den Auswirkungen von Mehrwegeschwund entgegenzuwirken. Dies kann durch Verwenden mehrerer Teilentzerrer oder „Finger” erreicht werden, d. h. mehrere Korrelatoren, die jeweils einer anderen Mehrwegekomponente zugewiesen sind. Von jedem Finger wird eine einzelne Mehrwegekomponente unabhängig entzerrt und in einem späteren Stadium werden die Beiträge von einigen oder allen Fingern kombiniert, um die unterschiedlichen Übertragungseigenschaften jedes Übertragungsweges auszunutzen. Dies ergibt ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis in einer Mehrwegeumgebung. Durch Verwenden von Rakes können unterschiedliche Wege mit unterschiedlichen Laufzeiten effektiv kombiniert werden, um den Weg-Diversity-Gewinn zu erhalten. Aufgrund schmaler Sendeimpulse und einer großen Sendebandbreite des Funkkanals kann die sich ergebende ISI (Inter-Symbol Interference – Symbol-Symbol-Störung) und eine lange Laufzeitausbreitung in der Kennzeichnung des Funkkanals durch Verwenden des Rakes überwunden werden. An einem Ausgang des Rakes wird ein Rake-Ausgangssignal bereitgestellt.
Entzerrer entzerren die Auswirkungen des Funkkanals auf das empfangene Funksignal, wie beispielsweise Laufzeit- oder Mehrwegeschwund, durch Anwenden der umgekehrten Kanalimpulsantwort auf das Empfangssignal zum Wiederherstellen des ursprünglichen Sendesignals. Der Kehrwert der Kanalimpulsantwort kann in einer z. B. ein FIR-Filter bildenden Gruppe gespeichert und durch einen adaptiven Algorithmus aktualisiert werden. Eine Schätzung des übertragenen Signals wird als entzerrtes Signal an einem Ausgang des Entzerrers bereitgestellt.
Empfängerschaltungen können Mischer zum Abwärtsmischen der Empfangssignale auf Basisband, Demodulatoren zum Demodulieren der Empfangssignale und Dekodierer zum Dekodieren der Empfangssignale enthalten. Demodulation ist die umgekehrte Operation der im Basisstationssender, z. B. einem UMTS-Sender durchgeführten Modulation. Beispielsweise ist das Modulationsschema (Konstellation) in UMTS-Sendern Quadratur-Phasenumtastung (QPSK – Quadrature Phase Shift Keying) oder Quadratur-Amplitudenmodulation, z. B. 16 QAM oder 256 QAM. Modulation ist ein Verfahren, bei dem die übertragenen Symbole mit dem Trägersignal multipliziert werden und ein zu übertragendes Signal ergeben. Demodulation ist das umgekehrte Verfahren von Multiplizieren des Empfangssignals mit dem Trägersignal zum Erhalten der ursprünglichen übertragenen Symbole. Die modulierenden Symbole werden Chips genannt und ihre Modulierrate kann beispielsweise 3,84 Mcps betragen.
Sender in der Benutzereinrichtung sind zur Übertragung des Aufwärtssignals zur Basisstation benutzte Übertragungsschaltungen. Aufwärtssignale sind in der Aufwärtsrichtung, d. h. von einer Benutzereinrichtung zu einer Basisstation übertragene Signale. Vom Sender können Aufwärtssignale mit unterschiedlichen Leistungspegeln übertragen werden, die durch eine Stromschleifensteuerung eingestellt werden können. Der Sender kann Leistung abschalten und Leistung anschalten. Vom Sender kann eine Sendeantenne oder eine Gruppe von Sendeantennen zum Übertragen des Aufwärtssignals zur Basisstation benutzt werden.
SIR-Schätzeinheiten (SIR = Signal-to-Interference-Plus-Noise-Ratio, manchmal auch SINR genannt) führen eine Schätzung von SIR-Werten der Abwärtssignale nach Demodulation durch. Das Signal-Interferenz-Verhältnis einschließlich Rauschen (SIR) ist der Quotient zwischen der durchschnittlichen empfangenen modulierten Signalleistung und der Summe der durchschnittlichen empfangenen Interferenzleistung und dem empfangenen Rauschen. Die Interferenzleistung kann durch andere Sender als das Nutzsignal erzeugt werden. Interferenz ist alles, das ein Signal bei seinem Durchlaufen eines Kanals zwischen einer Quelle und einem Empfänger ändert, abändert oder unterbricht. Bei Breitband-CDMA-Systemen wird diese Art Interferenz häufig Interferenz der anderen Zelle (Other-Cell Interference) genannt. Zusätzlich gibt es Interferenz der eigenen Zelle (Own-Cell Interference) oder Interferenz zwischen Wegen (Inter-Path Interference). Auf einem frequenzselektiven Übertragungskanal läuft das Signal vom Sender zum Empfänger entlang unterschiedlichen Übertragungswegen, die durch unterschiedliche Laufzeiten und unkorrelierten Schwund gekennzeichnet sind. Diese mehreren Übertragungswege stören einander, weshalb die sich ergebende Interferenz Interferenz zwischen Wegen genannt wird.
Stromschleifensteuerungen sind Regler zum Durchführen von Aufwärts- und/oder Abwärts-Leistungsregelung. Zur Aufwärtsleistungsregelung (ULPC – Uplink Power Control) können Stromschleifensteuerungen eine Leistung der zu einer Basisstation geleiteten Aufwärtssignale auf der Basis von in Abwärtssignalen von der Basisstation enthaltenen TPC-Befehlen (Transmit Power Control – Sendeleistungssteuerung) einstellen. Zur Abwärtsleistungsregelung (DLPC – Downlink Power Control) können Stromschleifensteuerungen TPC-Befehle auf der Basis von Güteschätzungen (z. B. geschätzten SIR-Werten) von Abwärtssignalen erzeugen und diese TPC-Befehle zum Anfordern des Einstellens einer Leistung der Abwärtssignale durch die Basisstation zur Basisstation übertragen.
Stromregelung (PC – Power Control) ist eine wesentliche Funktion von CDMA-Zellularsystemen. WCDMA ist das Zellularsystem der dritten Generation (3G) des 3GPP-Forums (3^rd Generation Partnership Project). Für WCDMA wird Leistungsregelung für das FDD-System (Frequency Division Duplex – Frequenz Duplex) und für das TDD-System (Time Division Duplex – Zeitduplex) definiert.
Die WCDMA-Luftschnittstelle ist in Rahmen von 10 ms Dauer eingerichtet. Ein Rahmen enthält 15 Zeitschlitze und jeder Schlitz enthält einen PC-Befehl (Power Control – Leistungssteuerung) (aufwärts oder abwärts), was eine PC-Aktualisierungsrate von 1500 Hz ergibt. Die Sendeleistung weist während eines gegebenen Zeitschlitzes einen festen Wert auf. Leistungssteuerung in WCDMA- oder DPCH-Kanälen ist eine PC im geschlossenen Kreis, die eine Kombination äußerer und innerer Steuerung im geschlossenen Kreis darstellt. Leistungssteuerung für WCDMA kann in der Stromschleifensteuerung durchgeführt werden. Die innere (auch schnelle genannte) PC im geschlossenen Kreis stellt die Sendeleistung des Abwärtskanals ein, um das empfangene SIR gleich einem gegebenen Ziel zu halten. Dieses SIR-Ziel wird entsprechend dem empfangenen BLER (Blockfehlerverhältnis) oder BER (Bitfehlerverhältnis) festgelegt. Die Einstellung des SIR-Ziels (SIR_target) geschieht durch die PC im äußeren Kreis, die Teil der Funkressourcensteuerungsschicht ist, um mit der erforderlichen BLER übereinzustimmen. Die Aktualisierungsfrequenz der PC im äußeren Kreis ist ca. 10–100 Hz. Das BLER-Ziel ist eine Funktion des geführten Dienstes. Sicherstellung, dass das niedrigstmögliche SIR-Ziel benutzt wird, ergibt eine größere Netzkapazität. Die innere PC im geschlossenen Kreis der Benutzereinrichtung misst die empfangene Güte auf dem Abwärtskanal auf der Basis des empfangenen SIR und sendet Sendeleistungsregelungs-Befehle (TPC – Transmit Power Control) auf einem Aufwärtskanal zur Basisstation zum Anfordern von Leistungsaktualisierung des Abwärtskanals. Für F-DPCH-Kanäle wird vom NW ein Güteziel für den F-DPCH gesetzt. Bei UE wird selbständig ein SIR-Zielwert gesetzt und eingestellt, um die gleiche Güte wie das vom NW gesetzte Güteziel zu erreichen. Das Güteziel wird als Abwärts-TPC-Befehl-Fehlerratenzielwert für den zu der Funkstrecke gehörenden F-DPCH von dem die Zelle bedienenden HS-DSCH wie durch das UTRAN signalisiert gesetzt. Daher wird für F-DPCH das für DPCH-Kanäle benutzte BLER-Ziel durch das TPC-Befehl-Fehlerratenziel ersetzt. Dies ist erforderlich, da die F-DPCH-Kanäle keine Benutzerdaten enthalten, die für eine BLER-Messung benutzt werden könnten.
SIR-Schätzung wird durch eine SIR-Schätzeinheit durchgeführt, die eine elektrische Schaltung zum Schätzen von SIR sein kann. Von der SIR-Schätzeinheit wird die Empfangsleistung des leistungsregelnden Abwärtskanals und die empfangene Interferenz und Rauschen auf diesem Abwärtskanal geschätzt. Bei DPCH-Kanälen kann die Signalleistung und die Interferenz- und Rauschleistung durch Verwendung von Pilotsymbolen, d. h. auf einem oder mehreren Abwärtskanälen übertragenen bekannten Symbolen geschätzt werden. Bei F-DPCH-Kanälen muss die Güteschätzung an den TPC-Symbolen durchgeführt werden. Die erhaltene SIR-Schätzung, bezeichnet als SIR_est, bzw. TPC-Güteschätzung im Fall von F-DPCH kann dann von der Stromschleifensteuerung zum Erzeugen von PC-Befehlen benutzt werden, die DPC Mode 0 oder 1 der 3GPP-Spezifikation entsprechen können.
Bei DPC-Modus 0 von 3GPP TS 25.214 V7.15.0 (2010-03) wird die übertragene Leistung mit jedem Zeitschlitz aktualisiert (10/15 ms). Sie wird um einen festen Wert erhöht oder erniedrigt: wenn SIR_est > SIR_target, dann ist der zu übertragende TPC-Befehl „0” und fordert eine Sendeleistungserniedrigung an; wenn SIR_est < SIR_target, dann ist der zu übertragende TPC-Befehl „1” und fordert eine Sendeleistungserhöhung an. DPC Mode 1 von 3GPP TS 25.214 V7.15.0 (2010-03) ist eine leichte Variante von DPC Mode 0, wo die Sendeleistungen alle drei Zeitschlitze aktualisiert werden können, wodurch kleinere Leistungsaktualisierungsschritte simuliert werden. Die Leistungssteuerungsschrittgröße ist ein Parameter der schnellen (inneren) PC mit geschlossenem Kreis, die auf der Stromschleifensteuerung implementiert sein kann. Sie ist gleich 0,5, 1, 1,5 oder 2 dB. Die Leistungsaktualisierungsschrittgröße kann gemäß der durchschnittlichen Mobilgeschwindigkeit und anderen Betriebsumgebungsparametern gewählt werden.
Güteschätzer sind Schätzvorrichtungen zum Schätzen eines Gütemaßes eines Signals, insbesondere einer Güte von in den Abwärtssignalen enthaltenen Sendeleistungssteuerungsbefehlen. Das Gütemaß kann ein Signal-Rausch-Verhältnis (SNR – Signal-to-Noise Ratio), ein Signal-Interferenz-Verhältnis einschließlich Rauschen (SIR), eine an der Benutzereinrichtung gemessene absolute Leistung des Abwärtssignals, eine Fehlerrate oder ein beliebiges sonstiges Gütemaß sein. Vom Güteschätzer können zum Schätzen eines Gütemaßes TPC-Befehle in dem empfangenen Abwärtssignal über eine angegebene Zeitdauer überwacht werden. Ein gültiger TPC-Befehl ist ein Befehl, der an der Basisstation als Reaktion auf das von dem letzten von der Benutzereinrichtung empfangenen Abwärtssignal gemessene SIR erzeugt wird und das im Abwärtssignal mit einem auf die TPC-Befehle in dem letzten von der Benutzereinrichtung empfangenen Aufwärtssignal reagierenden Leistungspegel übertragen wird.
Das Gütemaß kann für „Außer Tritt-” Erkennung zwischen Basisstation und Benutzereinrichtung benutzt werden. Wenn beispielsweise die Benutzereinrichtung das Abwärtssignal empfängt und bestimmt, dass, z. B. die TPC-Befehlsfehlerrate irgendeinen Schwellwert Q_out überschreitet, z. B. 30% über eine Messungszeit von 240 Schlitzen (bzw. 160 ms) nach 3GPP, könnte sie „Außer Tritt” erkennen. Wenn von der Benutzereinrichtung bestimmt wird, dass die TPC-Befehlsfehlerrate über eine Messungszeit von 240 Schlitzen (bzw. 160 ms) nach 3GPP weniger als eine Schwellen-Q_in, z. B. weniger als 20% ist, kann sie daraus schließen, dass sie „In Tritt” ist. Bei einer „Außer Tritt-” Erkennung könnte die Benutzereinrichtung ihren Sender ausschalten. Bei einer „In Tritt-” Erkennung könnte die Benutzereinrichtung ihren Sender wieder einschalten. Ein- und Ausschalten des Senders kann der Steuerung der Stromschleifensteuerung unterliegen.
Diversity-Regler werden zum Steuern von Diversity-Empfängern mit Empfängerschaltungen benutzt. Diversity-Empfänger verbessern die Zuverlässigkeit durch Minimieren der Kanalschwankungen aufgrund von Schwund. Das zentrale Konzept bei Diversity (Diversität) ist, dass unterschiedliche Antennen unterschiedliche Versionen des gleichen Signals empfangen. Die Möglichkeiten, dass sich alle diese Kopien in einem tiefen Schwund befinden, ist gering. Diese Verfahren sind daher sinnvoller, wenn der Schwund von Element zu Element unabhängig ist und haben nur begrenzten Zweck (neben Erhöhen des SNR) wenn sie perfekt korreliert sind (wie beispielsweise bei Sichtlinienzuständen). Unabhängiger Schwund wurde beispielsweise in einer dichten städtischen Umgebung entstehen, wo sich die mehreren Mehrwegekomponenten an jedem Element sehr unterschiedlich zusammenaddieren.
Schwund kann als drei Komponenten modelliert werden, die Streckendämpfung, Schwund in großem Ausmaß und Schwund in kleinem Ausmaß sind. Die ersten zwei Komponenten sind über ziemlich lange Zeiten annähernd konstant und können durch Verwenden von Leistungsregelung bearbeitet werden. Weiterhin sind diese Schwundkomponenten über alle Elemente der Gruppe ziemlich konstant (perfekt korreliert). Diversity-Kombinieren ist besonders zum Entgegenwirken von Schwund in kleinem Ausmaß, z. B. Rayleigh-Schwund ausgerichtet. Gemäß dem physikalischen Modell wird angenommen, dass Schwund von einem Element zum nächsten unabhängig ist. Diversity „funktioniert”, da für N-Elemente der Empfangsantennengruppe N unabhängige Kopien des gleichen Signals durch den Diversity-Empfänger empfangen werden. Es ist unwahrscheinlich, dass sich alle N Elemente in einem tiefen Schwund befinden. Wenn mindestens eine Kopie eine angemessene Leistung aufweist, sollte man denkbarerweise in der Lage sein, das Signal ausreichend zu verarbeiten.
Jedes Empfängerelement eines Diversity-Empfängers empfängt daher eine unabhängige Probe des zufallsmäßigen Schwundvorgangs, d. h. eine unabhängige Kopie des übertragenen Signals. Im Diversity-Empfänger werden diese unabhängigen Proben unter der Kontrolle des Diversity-Reglers kombiniert, um das gewünschte Ziel des Erhöhens des SNR und Verringerns des BER zu erreichen. Vom Diversity-Regler können einzelne Empfängerschaltungen im Diversity-Empfänger zur Datenverarbeitung ausgewählt werden. Der Diversity-Regler kann die Art und Weise des Kombinierens dieser Proben steuern, beispielsweise MRC auswählten (Maximum Ratio Combining – Kombinieren mit maximalem Verhältnis), d. h. Erhalten von Gewichten, die das Ausgangs-SNR maximieren, SC wählen (Selection Combining – Kombinieren der Auswahl), d. h. Wählen des Elements mit dem größten SNR zur Weiterverarbeitung oder EGC wählen (Equal Gain Combining – Kombinieren gleichen Gewinns), d. h. Einstellen von Einheitsgewinn an jedem Element. Weiterhin kann der Diversity-Regler die Leistung des Diversity-Empfängers durch Abschalten von Empfängerschaltungen steuern, die schlechte SNR oder BER bereitstellen, um Strom zu sparen, und durch Einschalten von Empfängerschaltungen, die gute SNR oder BER bereitstellen, um die Erkennungsgüte des Diversity-Empfängers zu verbessern. Im Diversity-Regler kann das Stromschalten der Empfängerschaltungen in Abhängigkeit von einem Gütemaß des Güteschätzers gesteuert werden.
Die unten beschriebenen Vorrichtungen können zum Implementieren des UMTS-Standards (UMTS = Universal Mobile Telecommunications System), z. B. eine der Versionen Release 99, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 oder höhere Versionen des UMTS-Standards ausgelegt sein. Die Vorrichtungen können ein HSPA-Mobiltelefonieprotokoll (HSPA = Hochgeschwindigkeits-Paketdatenzugang) wie beispielsweise HSDPA (High Speed Downlink Packet Access – Hochgeschwindigkeits-Paketdatenzugang auf der Abwärtsstrecke) und HSUPA (High Speed Uplink Packet Access – Hochgeschwindigkeits-Paketdatenzugang auf der Aufwärtsstrecke) implementieren. Die Vorrichtungen können den Standard HSPA+ (Evolved HSPA – Entwickelter HSPA) implementieren. Die Vorrichtungen können zum Implementieren des Standards WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access – Breitband-CDMA) ausgelegt sein. Die Vorrichtungen können zum Implementieren des Mobilkommunikationsstandards LTE (Long Term Evolution – Langfristige Entwicklung), des E-UTRAN-Standards (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network – Entwikkeltes Universelles Erd-Funkanschlussnetz), des Standards HSOPA (High Speed Orthogonal Frequency Division Multiplex Packet Access – Orthogonaler Hochgeschwindigkeits-Frequenzmultiplex-Paketdatenzugang) oder des 3GPP (Third Generation Partnership Project) definierten Standards Super-3G ausgelegt sein. Weiterhin können die Vorrichtungen zum Implementieren von WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access – Weltweite Interoperabilität für Mikrowellenzugang) gemäß dem industriellen Konsortium, das Prüfungsstrategien für Interoperabilität entwickelt, oder den IEEE-Standards (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 (Drahtloses MAN) und 802.11 (Drahtloses LAN) ausgelegt sein. Die im Folgenden beschriebenen Vorrichtungen können auch zum Implementieren anderer Standards ausgelegt sein.
Die Vorrichtungen können integrierte Schaltungen und/oder passive Elemente enthalten. Die integrierten Schaltungen können durch unterschiedliche Technologien hergestellt sein und können beispielsweise als logische integrierte Schaltungen, analoge integrierte Schaltungen, integrierte Mischsignalschaltungen, Speicherschaltungen oder integrierte passive Elemente ausgelegt sein.
1 zeigt schematisch eine Benutzereinrichtung 100 nach einer Ausführungsform, insbesondere eine Benutzereinrichtung, die zum Durchführen von Abwärts-Leistungsregelung (DLPC – Downlink Power Control) eingerichtet ist. Die Benutzereinrichtung 100 enthält eine Vielzahl von Antennen, z. B. eine erste Antenne 101 und eine zweite Antenne 102 zum Empfangen von Abwärtssignalen, z. B. eines ersten Abwärtssignals 103 und eines zweiten Abwärtssignals 104 von einer Basisstation 150. Die Benutzereinrichtung 100 enthält weiterhin eine Vielzahl von Empfängerschaltungen, z. B. eine erste Empfängerschaltung 105 und eine zweite Empfängerschaltung 106; jede der Empfängerschaltungen ist an eine jeweilige der Vielzahl von Antennen angekoppelt. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die erste Empfängerschaltung 105 an die erste Antenne 101 angekoppelt und die zweite Empfängerschaltung 106 ist an die zweite Antenne 102 angekoppelt. Die Empfängerschaltungen 105, 106 verarbeiten die empfangenen Abwärtssignale, d. h. die erste Empfängerschaltung 105 verarbeitet das erste Abwärtssignal 103 und die zweite Empfängerschaltung 106 verarbeitet das zweite Abwärtssignal 104.
Die Benutzereinrichtung 100 enthält weiterhin eine Güteschätzeinheit 110, die zum Schätzen der Güte der empfangenen Abwärtssignale 103, 104 eingerichtet ist. Die Schätzung kann auf dem SIR (Signal-Interferenz-Verhältnis einschließlich Rauschen) der in den Abwärtssignalen 103, 104 enthaltenen Pilotsymbole basieren und/oder kann auf der Güte von in den Abwärtssignalen 103, 104 enthaltenen TPC-Symbolen basieren. Die Güteschätzeinheit 110 kann zum Schätzen der Güte basierend auf Ausgangssignalen der Empfängerschaltungen 105, 106 an einige oder alle der Empfängerschaltungen 105, 106 angekoppelt sein. Die Güteschätzeinheit kann beispielsweise einen Gütewert für jedes der Ausgangssignale der Empfängerschaltungen 105, 106 schätzen. Die Benutzereinrichtung 100 enthält weiterhin eine Stromschleifensteuerung 120 und eine Diversity-Steuerung 130. Die Stromschleifensteuerung 120 ist an die Güteschätzeinheit 110 angekoppelt und ist zum Erzeugen von TPC-Befehlen 122 (TPC = Transmit Power Control – Sendeleistungsregelung) basierend auf der durch die Güteschätzeinheit 110 geschätzten Güte eingerichtet. Die Sendeleistungsregelbefehle 122 sind zum Einstellen der Leistung der Abwärtssignale 103, 104 zur Basisstation 150 geleitet.
Die Diversity-Steuerung 130 ist an die Güteschätzeinheit 110 angekoppelt und ist zum gezielten Aktivieren und/oder Deaktivieren mindestens einer der Empfängerschaltungen 105, 106 in Abhängigkeit von den geschätzten Gütewerten eingerichtet. Als Alternative kann mindestens eine der Antennen 101, 102 durch die Diversity-Steuerung 130 aktiviert und/oder deaktiviert werden oder es können beide Antennen 101, 102 und entsprechende Empfängerschaltungen 105, 106 aktiviert werden.
Die 2 zeigt schematisch eine Benutzereinrichtung 200 nach einer Ausführungsform, insbesondere eine Benutzereinrichtung, die zum Durchführen von Aufwärts-Leistungsregelung (ULPC – Uplink Power Control) eingerichtet ist. Die Benutzereinrichtung 200 enthält eine Vielzahl von Antennen, z. B. eine erste Antenne 201 und eine zweite Antenne 202 zum Empfangen von Abwärtssignalen, z. B. eines ersten Abwärtssignals 203 und eines zweiten Abwärtssignals 204 von einer Basisstation 250. Die Benutzereinrichtung 200 enthält weiterhin eine Vielzahl von Empfängerschaltungen, z. B. eine erste Empfängerschaltung 205 und eine zweite Empfängerschaltung 206; jede der Empfängerschaltungen ist an eine jeweilige der Vielzahl von Antennen angekoppelt. Beispielsweise ist die erste Empfängerschaltung 205 an die erste Antenne 201 angekoppelt und die zweite Empfängerschaltung 206 ist an die zweite Antenne 202 angekoppelt. Die Empfängerschaltungen 205, 206 verarbeiten die empfangenen Abwärtssignale, d. h. die erste Empfängerschaltung 205 verarbeitet das erste Abwärtssignal 203 und die zweite Empfängerschaltung 206 verarbeitet das zweite Abwärtssignal 204.
Die Vielzahl von Antennen 201, 202 mit entsprechenden Empfängerschaltungen 205, 206 zum Empfangen der Abwärtssignale 203, 204 von der Basisstation 250 können den jeweiligen Schaltungen 101, 102, 105, 106, 150 und Signalen 103, 104 wie in 1 dargestellt entsprechen.
Die Benutzereinrichtung 200 enthält weiterhin eine Stromschleifensteuerung 220, einen TPC-Güteschätzer 240 und eine Diversity-Steuerung 230. Die Stromschleifensteuerung 220 und der TPC-Güteschätzer 240 sind jeweils zum Empfangen der empfangenen Abwärtssignale 203, 204 an die Vielzahl von Empfängerschaltungen 205, 206 angekoppelt. Die Diversity-Steuerung 230 ist an den TPC-Güteschätzer 240 angekoppelt.
Von der Stromschleifensteuerung 220 wird eine Leistung der von einem Sender 260 in der Benutzereinrichtung 200 zu der Basisstation 250 übertragenen Aufwärtssignale 223 eingestellt. Von der Stromschleifensteuerung 220 wird zum Einstellen der Leistung des Senders 260 basierend auf in den Abwärtssignalen 203, 204 enthaltenen Sendeleistungsregelbefehlen ein Leistungseinstellsignal 222 benutzt.
Von dem TPC-Güteschätzer 240 wird ein Gütemaß der in den Abwärtssignalen 203, 204 enthaltenen Sendeleistungsregelbefehle geschätzt. Das Gütemaß kann beispielsweise ein Signal-Rausch-Verhältnis, ein Signal-Interferenz-Verhältnis einschließlich Rauschen (SIR) oder eine Fehlerrate der Leistungsregelbefehle sein.
Die Diversity-Steuerung 230 ist an den TPC-Güteschätzer 240 angekoppelt und ist zum gezielten Aktivieren und/oder Deaktivieren von mindestens einer der Empfängerschaltungen 205, 206 in Abhängigkeit von dem geschätzten Gütemaß eingerichtet. Als Alternative kann mindestens eine der Antennen 201, 203 durch die Diversity-Steuerung 230 aktiviert und/oder deaktiviert werden oder beides, Antennen 201, 202 und entsprechende Empfängerschaltungen 205, 206 können aktiviert werden.
In Abhängigkeit von dem geschätzten Gütemaß kann die Stromschleifensteuerung 220 den Sender 260 abschalten, z. B. wenn das Gütemaß unter einen ersten (niedrigeren) Schwellwert abfällt; die Stromschleifensteuerung 220 kann den Sender 260 abschalten, um zu vermeiden, dass der Sender 260 Aufwärtssignale 223 basierend auf unsicheren erkannten Sendeleistungsregelbefehlen in den Abwärtssignalen 203, 204 überträgt. Wenn das Gütemaß einen zweiten (höheren) Schwellwert überschreitet, kann die Stromschleifensteuerung 220 den Sender 260 wieder einschalten, da ein zuverlässiges Gütemaß einen zuverlässigen Sendeleistungsregelbefehl in den Abwärtssignalen 203, 204 anzeigt.
Die Stromschleifensteuerung 220 kann zusätzlich die Funktionalität der in 1 dargestellten Stromschleifensteuerung 120 aufweisen und die Benutzereinrichtung 200 kann zusätzlich die Güteschätzeinheit 110 von 1 enthalten. Die Diversity-Steuerung 230 kann zusätzlich die Funktionalität der in 1 dargestellten Diversity-Steuerung 130 aufweisen. Die Benutzereinrichtung 200 von 2 und die Benutzereinrichtung 100 von 1 können in der gleichen Vorrichtung integriert sein.
3 zeigt schematisch ein Leistungsregelsystem mit einer Benutzereinrichtung 300 und einer Basisstation 350 nach einer Ausführungsform. Die Basisstation 350 überträgt Abwärtssignale DL1, DL2 durch eine Antenne 351 zur Benutzereinrichtung 300. Die Benutzereinrichtung 300 enthält eine Vielzahl von Antennen, z. B. eine erste Antenne 301 und eine zweite Antenne 302 zum Empfangen der Abwärtssignale, z. B. des ersten Abwärtssignals DL1 und des zweiten Abwärtssignals DL2 von der Basisstation 350. Weiterhin enthält die Benutzereinrichtung 300 eine Vielzahl von Empfängerschaltungen, z. B. eine erste Empfängerschaltung 305 und eine zweite Empfängerschaltung 306; jede der Empfängerschaltungen ist an eine jeweilige der Vielzahl von Antennen angekoppelt. Beispielsweise ist die erste Empfängerschaltung 305 an die erste Antenne 301 angekoppelt und die zweite Empfängerschaltung 306 ist an die zweite Antenne 302 angekoppelt. Die Benutzereinrichtung 300 enthält einen an die Vielzahl von Empfängerschaltungen 305, 306 angekoppelten und die Empfangssignale von der Vielzahl von Empfängerschaltungen kombinierenden Kombinierer (z. B. einen MRC-Kombinierer – Kombinierer im maximalen Verhältnis), eine Güteschätzeinheit 310 (die als eine SIR-Schätzeinheit realisiert sein kann) angekoppelt an die Vielzahl von Empfängerschaltungen 305, 306 und an den Kombinierer MRC, eine an die Vielzahl von Empfängerschaltungen 305, 306 und an den Kombinierer MRC angekoppelte Stromschleifensteuerung 320. Die Benutzereinrichtung 300 enthält einen an die Stromschleifensteuerung 320 angekoppelten Sender 360, einen an die Vielzahl von Empfängerschaltungen 305, 306 und an den Kombinierer MRC angekoppelten Güteschätzer 340 und eine an die SIR-Schätzeinheit 310 und an den TPC-Güteschätzer 340 angekoppelte Diversity-Steuerung 330.
Die Empfängerschaltungen 305, 306 verarbeiten die empfangenen Abwärtssignale, d. h. die erste Empfängerschaltung 305 verarbeitet das erste Abwärtssignal DL1 und die zweite Empfängerschaltung 306 verarbeitet das zweite Abwärtssignal DL2.
Jede der Empfängerschaltungen 305, 306 enthält einen Demodulator zum Demodulieren des jeweiligen empfangenen Abwärtssignals und einen Rake zum Erkennen von Mehrwegesignalen in dem jeweiligen demodulierten empfangenen Abwärtssignal. Von dem Kombinierer werden die erkannten Mehrwegesignale F1 und F2 der ersten 305 und zweiten 306 Empfängerschaltungen zum Bereitstellen eines kombinierten Mehrwegesignals F1 + 2 kombiniert, das eine Kombination der erkannten Mehrwegesignale F1, F2 von beiden Empfängerschaltungen 305, 306 ist. Das kombinierte Mehrwegesignal F1 + 2 weist ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis auf. Die erkannten Mehrwegesignale F1, F2 und das kombinierte Mehrwegesignal F1 + 2 können Digitalsignale mit einer Rahmenstruktur mit einem Feld von Pilotsymbolen und/oder einem Feld von Sendeleistungsregelbefehlen (TPC) sein.
Die Güteschätzeinheit 310 ist zum Schätzen der Güte der erkannten Mehrwegesignale F1, F2 und des kombinierten Mehrwegesignals F1 + 2 über eine SIR-Schätzung eingerichtet. Die Güteschätzeinheit 310 kann drei (oder eine sonstige beliebige Anzahl von) SIR-Schätzern enthalten. Von einem ersten SIR-Schätzer SIR_EST1 wird ein erster SIR-Wert SIR1 des erkannten Mehrwegesignals F1 geschätzt, von einem zweiten SIR-Schätzer SIR_EST2 wird ein zweiter SIR-Wert SIR2 des erkannten Mehrwegesignals F2 geschätzt und von einem dritten SIR-Schätzer SIR_EST1 + 2 wird ein dritter SIR-Wert SIR1 + 2 des kombinierten Mehrwegesignals F1 + 2 geschätzt. Die Schätzung kann auf in den Mehrwegesignalen F1, F2 und F1 + 2 enthaltenen Pilotsymbolen und/oder TPC-Symbolen basieren. Die Benutzereinrichtung 300 weist eine Grundkonfiguration von zwei, zwei Mehrwegesignale und ein kombiniertes Mehrwegesignal bereitstellenden Antennen auf. Höhere Konfigurationen stellen mehr Signale für die SIR-Schätzeinheit 310 bereit. Beispielsweise kann eine Benutzereinrichtung mit drei Antennen drei Mehrwegesignale F1, F2, F3 und vier kombinierte Mehrwegesignale F1 + 2, F1 + 3, F2 + 3, F1 + 2 + 3 für die SIR-Schätzeinheit 310 bereitstellen, die dann sieben SIR-Schätzer aufweisen kann.
Die Stromschleifensteuerung 320 kann drei TPC-Ermittler TPC_DET1, TPC_DET2 und TPC_DET1 + 2 für die Grundkonfiguration von zwei Antennen enthalten. Jeder der drei TPC-Ermittler TPC_DET1, TPC_DET2 und TPC_DET1 + 2 ist an einen jeweiligen SIR-Schätzer SIR_EST1, SIR_EST2, SIR_EST1 + 2 angekoppelt. Vom ersten TPC-Ermittler TPC_DET1 wird ein TPC-Befehl TPC1 basierend auf dem ersten SIR-Wert SIR1 ermittelt. Vom zweiten TPC-Ermittler TPC_DET2 wird ein TPC-Befehl TPC2 basierend auf dem zweiten SIR-Wert SIR ermittelt. Vom dritten TPC-Ermittler TPC_DET1 + 2 wird ein TPC-Befehl TPC1 + 2 basierend auf dem dritten SIR-Wert SIR1 + 2 ermittelt. Die erzeugten Leistungsregelbefehle TPC1, TPC2 und TPC1 + 2 basieren auf den geschätzten SIR-Werten SIR1, SIR2 und SIR1 + 2 und werden zur Basisstation 350 zum Einstellen der Leistung der Abwärtssignale DL1, DL2 geleitet. Die Stromschleifensteuerung 320 enthält einen Schalter 321 zum Schalten eines der TPC-Befehle TPC1, TPC2 und TPC1 + 2 zur Übertragung zur Basisstation 350 durch den Sender 360. Für höhere Konfigurationen mit drei oder mehr Antennen kann in der Stromschleifensteuerung 320 eine höhere Anzahl von TPC-Ermittlern implementiert sein, z. B. entsprechend der Anzahl von SIR-Schätzern in der SIR-Schätzeinheit 310.
Weiterhin enthält die Stromschleifensteuerung 320 einen an die ersten 305 und zweiten 306 Empfängerschaltungen und an den Kombinierer MRC angekoppelten Leistungseinsteller PWR_ADJ. Vom Leistungseinsteller PWR_ADJ wird eine Leistung des Sender 360 basierend auf durch die Basisstation 350 übertragenen in den Mehrwegesignalen F1, F2 oder F1 + 2 enthaltenen TPC-Befehlen eingestellt.
In einer Ausführungsform kann sich das System wie in 5 gezeigt in drei möglichen Zuständen befinden:
Zustand 1) Antenne 1 301 aktiv. Demod1 und Rakel 305 aktiv. Schalter 321 zum Auswählen der TPC-Befehle TPC1 zur Übertragung zur Basisstation 350 eingestellt.
Zustand 2) Antenne 2 302 aktiv. Demod2 und Rake2 306 aktiv. Schalter 321 zum Auswählen der TPC-Befehle TPC2 zur Übertragung zur Basisstation 350 eingestellt.
Zustand 3) Antenne 1 301 und Antenne 2 302 aktiv. Demod1 und Rakel 305 und Demod2 und Rake2 306 und Kombinierer MRC aktiv. Schalter 321 zum Auswählen der TPC-Befehle TPC1 + 2 zur Übertragung zur Basisstation 350 eingestellt. Auswahl der in den Mehrwegesignalen F1, F2 oder F1 + 2 TPC enthaltenen TPC-Befehle wird durch den Leistungseinsteller PWR_ADJ wie folgt durchgeführt:
Zustand 1) im Mehrwegesignal F1 enthaltene TPC-Befehle werden benutzt.
Zustand 2) im Mehrwegesignal F2 enthaltene TPC-Befehle werden benutzt.
Zustand 3) im Mehrwegesignal F1 + 2 enthaltene TPC-Befehle werden benutzt.
Der Sender 360 kann einen Aufwärtsrahmen UL mit einer Sendeantenne 361 zur Basisstation 350 übertragen. Der Sender 360 enthält einen Modulator 363 zum Modulieren eines Aufwärtsrahmens 362 enthaltend den durch den Schalter 321 geschalteten TPC-Befehl TPC_UL und eine Leistungseinheit 364 zum Verstärken des modulierten Aufwärtsrahmens 362 zum Bereitstellen des Aufwärtssignals UL zur Übertragung durch die Sendeantenne 361.
Von dem TPC-Güteschätzer 340 wird ein Gütemaß der in den Mehrwegesignalen F1 und F2 und F1 + 2 enthaltenen Sendeleistungsregelbefehle geschätzt. Ein erstes Gütemaß QE1 basiert auf dem ersten Mehrwegesignal F1 und ein zweites Gütemaß QE2 basiert auf dem zweiten Mehrwegesignal F2 und ein drittes Gütemaß basiert auf dem kombinierten Mehrwegesignal F1 + 2. Die Gütemaße können Signal-Rausch-Verhältnisse, Signal-Rausch-Verhältnisse einschließlich Rauschen oder Fehlerraten der Sendeleistungsregelbefehle sein.
Die Diversity-Steuerung 330 entscheidet über den Zustand des Systems wie in 5 dargestellt, daher entscheidet die Diversity-Steuerung 300 über die Aktivierung oder Deaktivierung von Empfängerketten 1 und 2 (eine Empfängerkette enthält die Antenne, den Demodulator und Rake-Empfänger) und des Kombinierers. Die Diversity-Steuerung 330 enthält einen Synchronisationsdetektor SYNC_DET, der zum Empfangen der geschätzten Gütemaße QE1 und QE2 und QE1 + 2 an den TPC-Güteschätzer 340 angekoppelt ist. Von dem Synchronisationsdetektor SYNC_DET wird Synchronisation des ersten Mehrwegesignals F1 durch Vergleichen des ersten Gütemaßes QE1 mit einem niedrigeren Schwellwert Q_out und mit einem höheren Schwellwert Q_in detektiert. Wenn das erste Gütemaß QE1 den unteren Schwellwert Q_out unterschreitet, ist das Signal F1 nicht synchronisiert (out-of-sync oder OutOfSync). Wenn das erste Gütemaß QE1 den oberen Schwellwert Q_in überschreitet, ist das Signal F1 synchronisiert (in-sync oder InSync). Von dem Synchronisationsdetektor SYNC_DET wird Synchronisation des zweiten Mehrwegesignals F2 durch Vergleichen des zweiten Gütemaßes QE2 mit einem niedrigeren Schwellwert Q_out und mit einem höheren Schwellwert Q_in erkannt. Wenn das zweite Gütemaß QE2 den unteren Schwellwert Q_out unterschreitet, ist das Signal F2 nicht synchronisiert (out-of-sync oder OutOfSync). Wenn das zweite Gütemaß QE2 den oberen Schwellwert Q_in überschreitet, ist das Signal F2 synchronisiert (in-sync oder InSync). Vom Synchronisationsdetektor SYNC_DET wird Synchronisation des kombinierten Mehrwegesignals F1 + 2 durch Vergleichen des Gütemaßes QE1 + 2 mit einem niedrigeren Schwellwert Q_out und mit einem höheren Schwellwert Q_in erkannt. Wenn das Gütemaß QE1 + 2 den niedrigeren Schwellwert Q_out unterschreitet, ist das Signal F1 + 2 nicht synchronisiert (out-of-sync oder OutOfSync). Wenn das Gütemaß QE1 + 2 den oberen Schwellwert Q_in überschreitet, ist das Signal F1 + 2 synchronisiert (in-sync oder InSync). Die niedrigeren und höheren Schwellwerte Q_out bzw. Q_in können durch die Basisstation 350 übertragen werden, z. B. in einer Initialisierungsphase als konfigurierbare Parameter oder können in der Benutzereinrichtung 300 z. B. als vorkonfigurierte Parameter gespeichert sein.
Von dem Synchronisationsdetektor SYNC_DET wird in Abhängigkeit von der Synchronisation eines der Mehrwegesignale F1 und F2 und F1 + 2 ein Synchronisationssignal 331 an seinem Ausgang bereitgestellt. Das Synchronisationssignal 331 ist von dem Systemzustand abhängig. Im Zustand 1) kann das Synchronisationssignal 331 out-of-sync (nicht synchronisiert) anzeigen, wenn das Mehrwegesignal F1 nicht synchronisiert ist und kann in-sync (synchronisiert) anzeigen, wenn das Mehrwegesignal F1 synchronisiert ist. Im Zustand 2) kann das Synchronisationssignal 331 out-of-sync anzeigen, wenn das Mehrwegesignal F2 nicht synchronisiert ist und kann in-sync anzeigen, wenn das Mehrwegesignal F2 synchronisiert ist. Im Zustand 3), kann das Synchronisationssignal 331 out-of-sync anzeigen, wenn das Mehrwegesignal F1 + 2 nicht synchronisiert ist und kann in-sync anzeigen, wenn das Mehrwegesignal F1 + 2 synchronisiert ist. In Abhängigkeit von dem Synchronisationssignal 331 kann der Sender 360 ein- oder ausgeschaltet sein. Wenn das Synchronisationssignal 331 out-of-sync anzeigt, kann der Sender 360 ausgeschaltet sein, um zu vermeiden, dass der Sender 360 Aufwärtssignale UL basierend auf unsicheren erkannten Sendeleistungsregelbefehlen in den Abwärtssignalen DL1, DL2 oder DL1 + 2 übertragt. Wenn das Synchronisationssignal 331 in-sync anzeigt, kann der Sender 360 aufgrund einer zuverlässigen Erkennung von Sendeleistungsregelbefehlen in den Abwärtssignalen DL1, DL2 oder DL1 + 2 eingeschaltet sein.
In Abhängigkeit von dem am Ausgang des Synchronisationsdetektors SYNC_DET bereitgestellten Synchronisationssignals 331 kann die Vielzahl von Empfängerschaltungen 305, 306 eingeschaltet sein. Wenn das Synchronisationssignal 331 im Zustand 1 oder Zustand 2 den nichtsynchronisierten Zustand anzeigt, können beide Empfängerschaltungen 305, 306 zum Verbessern des Empfängergewinns der Benutzereinrichtung 300 eingeschaltet sein, um Empfänger-Diversity zu erhöhen, weshalb ein Zustandsübergang zum Zustand 3 durchgeführt wird.
Weiterhin enthält die Diversity-Steuerung 330 einen High-Windup-Detektor HW_DET (Detektor hoher Leistungserhöhung), der die geschätzten SIR-Werte SIR1 und SIR2 des ersten und zweiten SIR-Schätzers SIR_EST1 und SIR_EST2 empfängt. Im Zustand 1 wird der geschätzte SIR-Wert SIR_EST1 mit einem Ziel-SIR (SIR_target) verglichen, um zu prüfen, ob sich das empfangene Abwärtssignal DL1 in einem Zustand hoher Leistungserhöhung befindet, der unten erläutert wird (siehe 7). Im Zustand 2 wird der geschätzte SIR-Wert SIR_EST2 mit einem Ziel-SIR (SIR_target) verglichen, um zu prüfen, ob sich das empfangene Abwärtssignal DL2 in einem Zustand hoher Leistungserhöhung befindet. Im Fall von DPCH kann das SIR aus einer Ziel-Blockfehlerrate bestimmt werden, die aus einer Ziel-Dienstgüte (Quality of Service) QoS_target bestimmt werden kann. Die Ziel-Dienstgüte kann durch die Basisstation 350, z. B. in einer Initialisierungsphase als konfigurierbarer Parameter übertragen werden oder kann in der Benutzereinrichtung 300 z. B. als vorkonfigurierter Parameter gespeichert sein. Im Fall von F-DPCH kann das Ziel-SIR aus seiner Ziel-TPC-Befehlsfehlerrate bestimmt werden.
In Abhängigkeit von dem am Ausgang des High-Windup-Detektors HW_DET signalisierten Zustandes kann die Vielzahl von Empfängerschaltungen 305, 306 ein- oder ausgeschaltet sein. Wenn im Zustand 1 oder Zustand 2 der Ausgang des High-Windup-Detektors HW_DET einen Zustand hoher Leistungserhöhung anzeigt, können beide Empfängerschaltungen 305, 306 eingeschaltet sein, um zum Verbessern des Empfängergewinns der Benutzereinrichtung 300 die Empfänger-Diversity zu erhöhen; weshalb ein Zustandsübergang zum Zustand 3 durchgeführt wird.
Für Zustandsübergänge aus dem Zustand 3 zurück zum Zustand 1 oder Zustand 2 kann bei Eintreten in den Zustand 3 ein Zeitgeber gestartet werden. Wenn der Zeitgeber abläuft, kann der Zustandsübergang zum Zustand 1 oder Zustand 2 durchgeführt werden. Die Empfängerschaltung, die eingeschaltet bleibt (d. h. Zustandsübergang zum Zustand 1 oder Zustand 2), kann die das Abwärtssignal mit dem besseren SIR oder der besseren TPC-Güte bereitstellende Empfängerschaltung sein. Als Alternative kann die Diversity-Steuerung andere durch die Benutzereinrichtung durchgeführte Messungen prüfen (z. B. CPICH Ec/Io oder CPICH RSCP wie durch 3GPP definiert), um zu entscheiden, wann zum Zustand 1 oder Zustand 2 zurückzukehren ist.
Die Diversity-Steuerung 330 kann einen Kombinierer COMB enthalten, der an den Synchronisationsdetektor SYNC_DET und den High-Windup-Detektor HW_DET angekoppelt ist. Vom Kombinierer COMB wird das Synchronisationssignal 331 und das Ausgangssignal des High-Windup-Detektors HW_DET gemäß einer angegebenen Regel kombiniert und ein einen Zustand verringerter Leistung als Kombination eines nichtsynchronisierten Zustandes und eines Zustandes hoher Leistungserhöhung anzeigendes Ausgangssignal bereitgestellt. Die angegebene Regel des Kombinierers COMB kann eine logische UND-Kombination oder eine logische ODER-Kombination oder eine beliebige sonstige Art Kombination sein. Wenn der Ausgang des Kombinierers COMB einen Zustand verringerter Leistung anzeigt, können beide Empfängerschaltungen 305, 306 zum Erhöhen der Empfänger-Diversity zum Verbessern der Leistung der Benutzereinrichtung 300 eingeschaltet werden.
Es kann drei Ausführungsformen der Diversity-Steuerung 330 in der oben beschriebenen Benutzereinrichtung 300 geben. In einer ersten Ausführungsform enthält die Diversity-Steuerung 330 den Synchronisationsdetektor SYNC_DET zum Bereitstellen der nichtsynchronisierten und synchronisierten Zustände zum Ansteuern der Empfängerschaltungen 305, 306. Der High-Windup-Detektor HW_DET und der Kombinierer COMB werden nicht benötigt.
In einer zweiten Ausführungsform enthält die Diversity-Steuerung 330 den High-Windup-Detektor HW_DET zum Bereitstellen der Zustände hoher Leistungserhöhung und nicht hoher Leistungserhöhung zum Ansteuern der Empfängerschaltungen 305, 306. Der Synchronisationsdetektor SYNC_DET wird zum Ansteuern der Empfängerschaltungen 305, 306 nicht benötigt, kann aber zum Ein- oder Ausschalten des Senders 360 benötigt werden. Der Kombinierer COMB wird nicht benötigt.
In einer dritten Ausführungsform enthält die Diversity-Steuerung 330 den Synchronisationsdetektor SYNC_DET, den High-Windup-Detektor HW_DET und den Kombinierer COMB zum Bereitstellen der Zustände verringerter und nicht verringerter Leistung zum Ansteuern der Empfängerschaltungen 305, 306. Der Synchronisationsdetektor SYNC_DET kann zusätzlich zum Ein- und/oder Ausschalten des Senders 360 benutzt werden.
Die Basisstation 350 enthält eine Empfangsantenne 352 zum Empfangen des Aufwärtssignals UL von der Benutzereinrichtung 300 und einen Demodulator zum Demodulieren des empfangenen Aufwärtssignals UL, das einen empfangenen Aufwärtsrahmen 358 bereitstellt. In Abhängigkeit von einem im empfangenen Aufwärtsrahmen 358 enthaltenen Sendeleistungsregelbefehl TPC_UL stellt die Basisstation 350 ihre Leistung zum Übertragen von Abwärtssignalen DL1, DL2 ein. Die Abwärtssignale DL1, DL2 werden aus Abwärtsrahmen 354 enthaltend Abwärtssendeleistungsregelbefehle TPC_DL erzeugt, die von der Basisstation 350 zum Anfordern von der Benutzereinrichtung 300 des Einstellens der Leistung der durch die Benutzereinrichtung 300 übertragenen Aufwärtssignale UL. Weiterhin enthält die Basisstation 350 einen Leistungsbereicheinsteller 355 zum Einstellen eines Leistungsbereichs der Abwärtsrahmen 354 zwischen einer Mindestleistung P_MIN und einer Höchstleistung P_MAX. Beide Leistungswerte sind durch das Netz konfigurierbar. Wenn Aufwärts-Sendeleistungsregelbefehle TPC_UL eine höhere Leistung als die durch das Netz konfigurierte Höchstleistung P_MAX anfordern, wird die Leistung der Abwärtssignale DL1, DL2 durch den Leistungsbereicheinsteller 355 auf die Höchstleistung P_MAX begrenzt (High-Windup-Szenario – Szenario der hohen Leistungserhöhung). Von einem Modulator 356 werden die Abwärtsrahmen 354 auf durch die Sendeantenne 351 zur Benutzereinrichtung 300 übertragene Analog-Abwärtssignale DL1, DL2 aufmoduliert.
4 zeigt schematisch Beispiele von Abwärtssignalen und Aufwärtssignalen zwischen einer Basisstation und einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform. Die Ausführungsform entspricht 3GPP TS 25.214 V7.15.0 (2010-03), Fig. B.1. Ein erster Rahmen 401, z. B. ein Abwärts-DPCCH-Rahmen mit Datenfeldern (Data1, Data2), Pilotsymbolen (PILOT), Sendeleistungsregelbefehlen (TPC) und Transportformat-Kombinationsanzeiger-Bit (TFCI – Transport Format Combintion Indicator) können dem in 3 dargestellten Abwärtsrahmen 354 der Basisstation 350 entsprechen, einschließlich Abwärtsleistungsregelbefehlen TPC_DL, die von der Basisstation 350 zum Anfordern von der Benutzereinrichtung 300 des Einstellens einer Leistung der durch die Benutzereinrichtung 300 übertragenen Aufwärtssignale UL benutzt werden.
Ein zweiter Rahmen 402 kann den erkannten Mehrwegesignalen F1, F2 oder dem kombinierten Mehrwegesignal F1 + 2 entsprechen, die nach einer Laufzeitverzögerung und in Abhängigkeit von Mehrwege-Diversity von der Benutzereinrichtung 300 empfangen werden. Der Inhalt des zweiten Rahmens 402 entspricht dem Inhalt des ersten Rahmens 401. Der zweite Rahmen 402 ist jedoch durch eine Laufzeitverzögerung verzögert, die von dem zur Übertragung benutzten jeweiligen Mehrfachweg abhängig ist.
Ein dritter Rahmen 403, z. B. ein Aufwärts-DPCCH-Rahmen mit Sendeleistungsregelbefehlen (TPC), Pilotsymbolen (PILOT) und TFCI-Bit kann dem Aufwärtsrahmen 362 der in 3 gezeigten Benutzereinrichtung 300 entsprechen, der Aufwärts-Sendeleistungsregelbefehle TPC_UL enthält. Die TPC-Befehle des dritten Rahmens 403 können durch eine SIR-Messung von Pilotsymbolen oder TPC-Symbolen des zweiten Rahmens 402, F1, F2, F1 + 2 bestimmt werden.
Ein vierter Rahmen 404 kann dem empfangenen Aufwärtsrahmen 358 der in 3 gezeigten Basisstation 350 entsprechen. Der vierte Rahmen 404 wird durch die Laufzeitverzögerung in der Aufwärtsrichtung verzögert, die von dem Mehrwegeschwund abhängig ist. Die Basisstation kann die Abwärts-Sendeleistungsregelbefehle TPC_DL basierend auf einer SIR-Messung der Pilotsymbole des Aufwärtsrahmens 404, 358 bestimmen und TPC_DL in den Abwärtsrahmen 401, 354 einfügen.
6 zeigt schematisch eine Benutzereinrichtung 600 nach einer Ausführungsform. Die Benutzereinrichtung 600 enthält eine Mehrzahl von Antennen, z. B. eine erste Antenne 601 und eine zweite Antenne 602, zum Empfangen von Abwärtssignalen von einer Basisstation. Die Benutzereinrichtung 600 enthält eine Vielzahl von Hochfrequenz-(HF-)Einheiten 603, 604 (HF₁, HF₂), von denen jede zum Mischen und Demodulieren der empfangenen Abwärtssignale an eine jeweilige Antenne 601, 602 angekoppelt ist.
Die Benutzereinrichtung 600 enthält einen Empfänger 608, z. B. einen Empfänger des Typs 1 mit einer Vielzahl von Rake-Empfängerschaltungen 605, 606 und einen Kombinierer 607, z. B. einen Kombinierer im maximalen Verhältnis MRC (Maximum Ratio Combiner). Obgleich die 6 nur zwei Rake-Empfängerschaltungen 605 und 606 darstellt, kann der Empfänger 608 eine beliebige sonstige Anzahl von Rake-Empfängerschaltungen enthalten, z. B. drei, vier oder mehr. Jede der Rake-Empfängerschaltungen ist an eine jeweilige der Vielzahl von HF-Einheiten 603, 604 angekoppelt. Beispielsweise kann die erste Rake-Empfängerschaltung 605 an die erste HF-Einheit 603 angekoppelt sein und die zweite Rake-Empfängerschaltung 606 an die zweite HF-Einheit 604 angekoppelt sein. 6 zeigt eine Anzahl von zwei Antennen mit entsprechenden HF-Einheiten und Rake-Empfängerschaltungen. Eine beliebige sonstige Anzahl ist gleichfalls möglich.
Weiterhin enthält die Benutzereinrichtung 600 eine SIR-Schätzeinheit 610 mit einer Vielzahl von SIR-Schätzern 611, 612, 613, einen Schalter 621, eine Stromschleifensteuerung 620 und eine Diversity-Steuerung 630. Die SIR-Schätzer 611, 612, 613 sind jeweils an eine entsprechende der Vielzahl von Rake-Empfängerschaltungen 605, 606 und an den Kombinierer 607 angekoppelt. Der Schalter 621 ist an die Stromschleifensteuerung 620 und an die Diversity-Steuerung 630 angekoppelt.
Die Funktionalität der HF-Einheiten 603, 604, der Rake-Empfängerschaltungen 605, 606, des Kombinierers 607 kann den jeweiligen, oben in Verbindung mit 3 beschriebenen Schaltungen entsprechen. Die Funktionalität der SIR-Schätzeinheit 610 kann der Funktionalität der oben in Verbindung mit 3 beschriebenen SIR-Schätzeinheit 310 entsprechen. Die SIR-Schätzer 611, 612, 613 können einen Wert eines Signal-Interferenz-Verhältnisses einschließlich Rauschen, einen Wert eines Signal-Interferenz-Verhältnisses, einen Wert eines Signal-Rausch-Verhältnisses oder ein beliebiges sonstiges Gütemaß schätzen, das das empfangene Mehrwegesignal an dem jeweiligen Ausgang des Empfängers 608 kennzeichnet.
Die Stromschleifensteuerung 620 der 6 ist zum Empfangen aller der durch die SIR-Schätzer 611, 612, 613 bereitgestellten SIR-Werte (oder mindestens mehr als einen) direkt mit jedem der SIR-Schätzer 611, 612, 613 verbunden. Die Stromschleifensteuerung 620 enthält einen ersten TPC-Ermittler (TPC_Ant1), einen zweiten TPC-Ermittler (TPC_Ant2) und einen dritten TPC-Ermittler (TPC). Jeder der TPC-Ermittler ist zum Empfangen der jeweiligen SIR-Werte an einen jeweiligen der SIR-Schätzer 611, 612, 613 angekoppelt. Für jeden der empfangenen SIR-Werte kann die Stromschleifensteuerung 620, d. h. die TPC-Ermittler der Stromschleifensteuerung 620, einen auf dem jeweiligen SIR-Wert basierenden jeweiligen TPC-Befehl ermitteln. Die TPC-Ermittler können zum Schätzen von in den Abwärtssignalen enthaltenen TPC-Symbolen als ein Maß der Güte der empfangenen Abwärtssignale eingerichtet sein. Die SIR-Schätzer 611, 612, 613 können zum Schätzen von SIR-Werten an in den Abwärtssignalen enthaltenen Pilotsymbolen als ein Maß der Güte der empfangenen Abwärtssignale eingerichtet sein. Die Stromschleifensteuerung 620 führt DLPC-Verarbeitung 620 (DLPC = Downlink Power Control – Abwärtsleistungsregelung) durch Bereitstellen von TPC-Befehlen (TPC = Transmit Power Control – Sendeleistungsregel) 622 durch, die wie in 3 dargestellt durch einen Sender 360 zum Netz (NW) zurückgesendet werden können. Die Erzeugung von TPC-Befehlen kann auf den durch die SIR-Schätzer 611, 612, 613 geschätzten SIR-Werten basieren.
Der Schalter 621 wird durch die Diversity-Steuerung 630 gesteuert und wählt einen durch die TPC-Ermittler der Stromschleifensteuerung 620 ermittelten jeweiligen TPC-Befehl aus. Die Einstellung des Schalters 621 ist von dem durch die Diversity-Steuerung 630 bestimmten Systemzustand abhängig. Die Aufwärts-(UL – Uplink)TPC-Befehle können zum Netz (NW) zurückgesendet werden. 6 zeigt eine Auswahl von TPC-Befehlen durch den Schalter 621.
Neben der Auswahl von TPC-Befehlen kann die Diversity-Steuerung 630 Aktivierung und/oder Deaktivierung der Rake-Empfängerschaltungen 605, 606 auch durch Aktivieren derjenigen Rake-Empfängerschaltungen, die Mehrwegesignale mit den höchsten Signal-Interferenz-Verhältnissen einschließlich Rauschen empfangen und Detaktivieren derjenigen Rake-Empfängerschaltungen, die Mehrwegesignale mit schlechterer Güte empfangen steuern. Beispielsweise kann in einer Konfiguration mit fünf Antennen und fünf Rake-Empfängerschaltungen die Diversity-Steuerung 630 die zwei die höchsten SIR-Werte bereitstellenden Rake-Empfängerschaltungen aktivieren und die drei die niedrigsten SIR-Werte bereitstellenden Rake-Empfängerschaltungen deaktivieren. Durch die RxDiv-Verarbeitung wird die Benutzereinrichtung veranlasst, ihren Stromverbrauch zu verringern und ihre Genauigkeit zu verbessern, da verzerrte Signale bereitstellende Rake-Empfängerschaltungen abgeschaltet werden können. Abschalten von Verzerrung ergibt eine höhere Genauigkeit, da nur Signale mit hohen Signal-Interferenz-Verhältnissen einschließlich Rauschen zur Weiterverarbeitung benutzt werden. Der Schalter kann weiterhin Aktivierung/Deaktivierung des Kombinierers 607, der HF-Einheiten 603, 604 und der Antennen 601, 602 steuern.
Der Gedanke bei diesem Konzept ist, Empfänger-Diversität (RxDiv) nur dann einzuschalten, wenn die über RxDiv erreichte Leistungsverbesserung tatsächlich benötigt wird, um Verbindungsausfälle zu vermeiden. Obwohl die sich ergebende Vorrichtung nicht vollständig mit der in der Schrift 3GPP TS25.101 V7.16.0 (2009-05) Abschnitte 8.3, 8.6 und 8.8 beschriebenen Spezifikation 3GPP ”Enhanced Performance Requirements Type 1” (verbesserte Leistungserfordernisse des Typs 1) konform ist, wird diese jedoch bedeutsam verringerte Verbindungsausfallraten bei einer vergleichsmäßig geringen Erhöhung des Stromverbrauchs und daher nur leicht verringerten Sprechzeit erreichen.
7 zeigt schematisch ein Leistungsdiagramm einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform mit einem High-Windup-Szenario (Szenario hoher Leistungserhöhung). In der Praxis werden Abwärtskanäle, z. B. DPCH-Kanäle durch das Netzwerk (NW), d. h. die Basisstation, mit Leistungsregelung betrieben, d. h. vom Netzwerk kann ein Dienstgüteziel (QoS – Quality of Service) als eine Blockfehlerrate gesetzt werden und Leistungsregelmechanismen mit äußerer und innerer Regelschleife können angewandt werden, um zu garantieren, z. B. durch Anfordern zusätzlicher Sendeleistung aus dem Netzwerk falls sie benötigt wird, dass das QoS-Ziel tatsächlich erreicht wird. Trotzdem können in einigen Situationen Verbindungsausfälle eintreten.
Eine solche Situation besteht dann, wenn die Sendeleistung auf der Netzwerk-Abwärtsstrecke (z. B. DPCH oder F-DPCH) die vom Netzwerk eingestellte Obergrenze erreicht. Dieses Szenario ist in 3 dargestellt. Die Benutzereinrichtung 300 fordert die Basisstation 350 durch den TPC_UL-Befehl im Aufwärtsrahmen 358 auf, die Leistung der Abwärtsrahmen DL1, DL2 zu erhöhen. Eine solche Erhöhung widerspricht jedoch dem maximalen Leistungswert P_MAX des Leistungsbereicheinstellers 355, wobei die Höchstleistung durch das Netzwerk eingestellt wird. Die Basisstation 350 darf die Leistung nicht über den zulässigen Pegel hinaus erhöhen. Der Leistungsregelmechanismus kann das QoS-Ziel nicht länger garantieren und es können Übertragungsfehler auftreten, die letztendlich zu einem Verbindungsausfall führen können. Dieses Szenario wird als die High-Windup-Situation der Leistungsregelung bezeichnet und ist in 7 dargestellt.
7 zeigt beispielhaft den gemessenen SIR-Wert in Bezug auf den Ziel-SIR-Wert. Solange das Netzwerk in der Lage ist, die von der Benutzereinrichtung angeforderte Leistung bereitzustellen, wird die Leistung der Abwärtssignale von dem Leistungsregelschleifenmechanismus als so hoch wie benötigt geregelt, damit das gemessene SIR das Ziel-SIR verfolgt. Bei annähernd zwei Drittel der Zeitachse wird die Höchstleistung durch die Basisstation so begrenzt, dass das verfügbare (gemessene) SIR an der Benutzereinrichtung bedeutend geringer als das angeforderte (Ziel-)SIR an der Benutzereinrichtung wird. Die Benutzereinrichtung befindet sich in einem High-Windup-Zustand (Zustand der hohen Leistungserhöhung). In Abhängigkeit von der Dauer des High-Windup-Zustands und in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ziel-SIR und gemessenem-SIR kann die Benutzereinrichtung zum Halten der Kommunikation unfähig werden. Letztendlich wird ein Verbindungsausfall eintreten.
Benutzereinrichtungen nach in 1–3, 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen können die High-Windup-Situation z. B. durch Messen und Filtern der Differenz zwischen Ziel-SIR und gemessenem SIR erkennen. Der Zustand der hohen Leistungserhöhung (High-Windup) kann erkannt werden, wenn eine Differenz zwischen gemessenem SIR an der Benutzereinrichtung und Ziel-SIR an der Benutzereinrichtung einen Schwellwert überschreitet. Bei Eintreten (oder selbst vor Eintreten) in eine High-Windup-Situation können diese Benutzereinrichtungen Empfänger-Diversity (RxDiv) aktivieren, die beträchtlichen Leistungsgewinn bereitstellt. Da die erforderliche Sendeleistung entsprechend niedriger ist, wenn RxDiv eingeschaltet wird, kann das gemessene SIR das Ziel-SIR erreichen und die High-Windup-Situation kann verlassen oder vermieden werden. Zumindest wird durch den RxDiv-Leistungsgewinn für Benutzereinrichtungen gemäß Ausführungsformen der 1–3 und 6 das Eintreten von High-Windup-Zuständen bedeutsam verringert, und damit die Wahrscheinlichkeit von Verbindungsausfällen.
RxDiv kann durch Einführen von neuen Zuständen in das System-Zustandsdiagramm wie in 13 gezeigt problemlos deaktiviert werden. Das in 5 gezeigte Zustandsdiagramm mit Zuständen 1, 2, 3 wird durch die neuen Zustände 3a und 3b (sogenannte DLPC-Versuchszustände) erweitert. Zustand 3a) Antenne 1 301 und Antenne 2 302 aktiv, Demod1 und Rakel 305 und Demod2 und Rake2 306 und Kombinierer MRC aktiv. Schalter 321 zum Auswählen der TPC-Befehle TPC1 zur Übertragung zur Basisstation 350 eingestellt. Zustand 3b) Antenne 1 301 und Antenne 2 302 aktiv, Demod1 und Rakel 305 und Demod2 und Rake2 306 und Kombinierer MRC aktiv. Schalter 321 zum Auswählen der TPC-Befehle TPC2 zur Übertragung zur Basisstation 350 eingestellt. In den neuen Zuständen 3a und 3b bleibt RxDiversity eingeschaltet (beide Empfängerketten bleiben aktiv) und es wird nur die Abwärts-Leistungsregelung (DLPC – Downlink Power Control) zum Betrachten nur einer Antenne (Antenne 1 im Zustand 3a und Antenne 2 im Zustand 3b) geschaltet. Damit kann RxDiv eingeschaltet bleiben und damit Demodulationsleistung aufrechterhalten bleiben und nur die DLPC zu einer Antenne geschaltet werden, um vor Rückkehr zum Zustand 1 oder Zustand 2 zu überprüfen, ob noch eine Windup-Situation besteht oder nicht. Die für DLPC benutzte eine Antenne (daher der Zustandsübergang zum Zustand 3a oder 3b) kann die eine bessere Signalgüte zeigende Antenne sein. Die SNR-Schätzeinheit 610 benutzt eine Vielzahl von SNR-Schätzern 611, 612, 613. Ein SNR-Schätzer 613 wird zum Betrieb mit zwei Antennen 601, 602 benutzt und die anderen SNR-Schätzer 611, 612 werden zum Betrieb mit nur einer der Antennen 601, 602 benutzt. Dadurch lässt sich in Zuständen 3a und 3b leicht erkennen, ob der High-Windup-Zustand noch weiter besteht, ohne die Diversity-Verstärkung zu kompromittieren, da beide Antennen noch aktiv sind und empfangen. Wenn High-Windup noch besteht bleibt RxDiv eingeschaltet, weshalb ein Zustandsübergang zurück zum Zustand 3 durchgeführt wird. Ansonsten wird ein Zustandsübergang vom Zustand 3a zum Zustand 1 oder vom Zustand 3b zum Zustand 2 durchgeführt (d. h. die schlechtere Antenne (und/oder die entsprechende Empfängerschaltung) wird abgeschaltet).
Der Grundgedanke ist bei solchen Benutzereinrichtungen, RxDiv nur dann einzuschalten, wenn die über RxDiv erreichte Leistungsverbesserung tatsächlich erforderlich ist, um Verbindungsausfälle zu vermeiden. Dadurch wird beinahe die gleiche Verringerung bei Verbindungsausfallraten erreicht, wie wenn RxDiv während Abwärtsempfang (z. B. DPCH-Empfang) stets eingeschaltet ist, aber mit bedeutend verringertem Stromverbrauch. Daher wird die Sprechzeit solcher RxDiv-Regelung benutzenden Benutzereinrichtungen bedeutend größer als bei einer RxDiv die gesamte Zeit während Abwärtsempfang (z. B. DPCH-Empfang) benutzenden Vorrichtung, und es gibt nur eine relativ geringe Verringerung der Sprechzeit im Vergleich mit einer Vorrichtung, die überhaupt keine RxDiv benutzt.
Die High-Windup-Bestimmung kann durch eine Diversity-Steuerung realisiert werden, z. B. eine Diversity-Steuerung 330, wie in 3 dargestellt, die einen High-Windup-Detektor HW_DET enthält, der geschätzte SIR-Werte SIR1 und SIR2 von zwei Mehrwegesignalen bereitgestellt durch eine SIR-Schätzeinheit 310 empfängt. Der Wert SIR_Ziel der 3 kann dem Ziel-SIR der 7 entsprechen. Die Diversity-Steuerung kann dementsprechend die Empfängerschaltungen aus-/einschalten.
8 zeigt schematisch ein Leistungsdiagramm einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform, die ein Außer Tritt-Szenario darstellt. Synchronzustände der Benutzereinrichtung, d. h. im Tritt- und Außer Tritt-Zustände werden durch eine Güte von in den Abwärtssignalen von der Basisstation zur Benutzereinrichtung übertragenen Leistungsregel-(TPC-)Befehlen gekennzeichnet. Wenn die Güte unter einen unteren Schwellwert (OutofSync = Außer Tritt-Schwellwert in der 8) abfällt, ist die Benutzereinrichtung zur zuverlässigen Erkennung der empfangenen TPC-Befehle unfähig und fällt Außer Tritt, d. h. befindet sich im Außer Tritt-Zustand. Wenn diese Güte einen oberen Schwellwert überschreitet (InSync = Synchronschwellwert in der 8) ist die Benutzereinrichtung zur zuverlässigen Erkennung der empfangenen TPC-Befehle und Einstellung der Leistung ihres Senders fähig, die Benutzereinrichtung befindet sich im Synchronzustand.
Nach einer Ausführungsform können Benutzereinrichtungen die Güte der TPC-Befehle als den SIR-Wert der TPC-Befehle, bezeichnet als RhoTPC in der 8, messen. Auch können Benutzereinrichtungen andere Gütemaße wie beispielsweise den SNR-Wert oder einen Fehlerwert der TPC-Befehle benutzen. Wenn die Güte empfangener TPC-Befehle, z. B. gemessen als der RhoTPC-Wert den in 8 dargestellten Außer Tritt-Schwellwert trifft, muss Streckensynchronisation gemäß 3GPP aufrechterhalten und während laufender Verbindungen unter Verwendung der Güte der die Sendeleistung der Benutzereinrichtung steuernden TPC-Befehle überprüft werden. Wenn die eigentliche RhoTPC den Außer Tritt-Schwellwert trifft, muss der Sender der Benutzereinrichtung gemäß 3GPP ausgeschaltet werden und kann nur dann wieder eingeschaltet werden, wenn ein weiterer Güteschwellwert, der sogenannte In Tritt-Schwellwert, der höher als der Außer Tritt-Schwellwert ist, wieder getroffen wird. Wenn dies innerhalb einer durch das Netzwerk angegebenen gewissen Zeit erreicht wird, kann ein Verbindungsausfall nicht vermieden werden. Dieses Szenario wird als die Außer Tritt-Situation bezeichnet und ist in 8 dargestellt.
8 zeigt beispielhafterweise den RhoTPC-Wert in Bezug auf die Im Tritt und Außer Tritt-Schwellwerte. Solange die Güte der TPC-Befehle, d. h. RhoTPC über dem unteren Außer Tritt-Schwellwert liegt, befindet sich die Benutzereinrichtung im Synchronzustand und die durch die Basisstation gesendeten TPC-Befehle können durch die Benutzereinrichtung zuverlässig erkannt werden. Bei rund zwei Drittel der Zeitachse fällt der RhoTPC-Wert unter den Außer Tritt-Schwellwert ab. Die Benutzereinrichtung tritt in den Außer Tritt-Zustand ein und schaltet ihren Sender ab. In Abhängigkeit von der Dauer des Außer Tritt-Zustandes kann die Benutzereinrichtung zum Halten der Kommunikation unfähig werden und einen Verbindungsausfall veranlassen.
Benutzereinrichtungen nach in 1–3, 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen sind möglicherweise in der Lage, die Außer Tritt-Situation zu erkennen, z. B. durch Messen des RhoTPC-Wertes und Vergleichen dessen mit dem unteren Außer Tritt-Schwellwert. Das Außer Tritt-Szenario kann leicht durch Messen und Filtern der Differenz zwischen Außer Tritt-Schwellwert und gemessenem RhoTPC erkannt werden. Bei Eingang in eine Außer Tritt-Situation können solche Benutzereinrichtungen Empfänger-Diversity (RxDiv) aktivieren und damit beträchtlichen Leistungsgewinn bereitstellen. Da die erforderliche Sendeleistung und damit die Leistung der TPC-Befehle in den Abwärtssignalen und ihr RhoTPC-Wert dementsprechend niedriger ist, wenn RxDiv eingeschaltet wird, kann der RhoTPC-Wert den Im Tritt-Schwellwert erreichen und die Außer Tritt-Situation kann beendet sein. Zumindest werden durch den RxDiv-Leistungsgewinn für Benutzereinrichtungen nach Ausführungsformen der 1–3, 5 und 6 Vorkommnisse von Außer Tritt-Zuständen und damit die Wahrscheinlichkeit von Verbindungsausfällen bedeutend verringert.
Zum Abschalten von RxDiv kann die Benutzereinrichtung die oben beschriebenen Verfahren benutzen.
Die Benutzereinrichtung kann RxDiv einschalten, wenn entweder eine High-Windup-Bedingung oder eine Außer Tritt-Bedingung oder High-Windup- sowie Außer Tritt-Bedingungen erfüllt sind. Die Dauer der RxDiv-Nutzung kann durch einen Zeitgeber bestimmt werden, so dass RxDiv nach einer gewissen Zeitspanne ausgeschaltet wird. Der Zeitgeber selbst kann gestartet werden, wenn entweder eine High-Windup-Bedingung oder eine Außer Tritt-Bedingung oder High-Windup- sowie Außer Tritt-Bedingungen erfüllt sind. Daher kann bei Ablauf des Zeitgebers ein Zustandsübergang vom Zustand 3, 3a oder 3b zum Zustand 1 oder Zustand 2 durchgeführt werden.
Wenn RhoTPC-Schätzer nicht verfügbar sind, kann das oben in Verbindung mit 7 und der High-Windup-Situation beschriebene Verfahren benutzt werden. Dies ist möglich, da ein Außer Tritt-Zustand gewöhnlich von einem High-Windup-Zustand begleitet ist und umgekehrt.
Die Außer Tritt-Bestimmung kann durch eine Diversity-Steuerung, z. B. eine Diversity-Steuerung 330 wie in der 3 dargestellt realisiert werden, die einen Synchrondetektor SYNC_DET enthält, der geschätzte Gütemaße QE1 und QE2 von zwei durch einen TPC-Güteschätzer 340 bereitgestellten Mehrwegesignalen empfängt. Der obere und untere Schwellwert Q_in und Q_out der 3 kann dem oberen Im Tritt-Schwellwert und unteren Außer Tritt-Schwellwert der 8 entsprechen. Dementsprechend kann die Diversity-Steuerung die Empfängerschaltungen aus-/einschalten.
Die 9 zeigt schematisch einen Prüfungsfall für ein Außer Tritt-Szenario in einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform. Der Probefall entspricht 3GPP TS 34.121-1 V8.9.0 (2009-12), Abschnitt 5.4.4 ”Out-of-synchronisation handling of output power” (Außer Tritt-Bearbeitung der Ausgangsleistung). Beide Antennenverbinder der geprüften Vorrichtung, z. B. der Benutzereinrichtung nach einer in 1–3, 5 und 6 dargestellten Ausführungsform sollen verbunden sein. Die an jeden Empfängerantennenverbinder angelegten AWGN-Signale (AWGN = Additional White Gaussian Noise – Additives Weisses Gaußsches Rauschen) sollen unkorreliert sein. Die Pegel des an jeden der Antennenverbinder angelegten Prüfsignals sollen den im Abschnitt 5.5.5.2 definierten Pegeln entsprechen.
In diesem Probefall sind die Erfordernisse für die Benutzereinrichtung, dass:

1. die Benutzereinrichtung den Sender nicht vor Punkt B abschalten soll,
2. die Benutzereinrichtung den Sender vor Punkt C abschalten soll, der T_off = 200 ms nach Punkt B ist,
3. die Benutzereinrichtung den Sender nicht zwischen Punkten C und E einschalten soll,
4. die Benutzereinrichtung den Sender vor Punkt F einschalten soll, der T_on = 200 ms nach Punkt E ist.

Während bei einer Benutzereinrichtung mit statischer RxDiv nach 3GPP RxDiv zu allen Zeiten während der Prüfung aktiviert ist und den gleichen Pegel von Stromverbrauch über die gesamte Prüfung hinweg zeigt, wird eine Benutzereinrichtung gemäß in 1–3, 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen RxDiv nur nach Erreichen des Punkts B einschalten. Nach einem kurzen Zeitraum δ_ON nach Punkt B wird die Benutzereinrichtung Außer Tritt-Zustand erkennen und schaltet RxDiv ein, was einen Anstieg des Stromverbrauchs auf den Pegel P_RXDiON,UE veranlasst. Auf ähnliche Weise wird einen kurzen Zeitraum δ_OFF nach dem Punkt E die Benutzereinrichtung den In Tritt-Zustand erkennen und schaltet RxDiv aus, was eine Verringerung des Stromverbrauchs auf den Pegel P_RXDivOFF,UE bewirkt.
10 zeigt schematisch einen Probefall für ein High-Windup-Szenario in einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform. Der Probefall entspricht 3GPP TS 34.121-1 V8.9.0 (2009-12), Abschnitt 7.8.3A ”Power control in the downlink, wind up effects” (Leistungsregelung auf der Abwärtsstrecke, Windup-Effekte). In dieser Prüfung wird die geprüfte Vorrichtung, z. B. die Benutzereinrichtung nach einer in 1–3, 5 und 6 dargestellten Ausführungsform durch Umschalten der maximal verfügbaren Leistung der Basisstation von einen Pegel P_MAX,BS in Stufe 1 auf einen niedrigen Pegel P_MIN,BS in Stufe 2 in ein High-Windup-Szenario in Stufe 2 der Prüfung gezwungen. In Stufe 3 wird die maximal verfügbare Leistung auf den hohen Pegel P_MAX,BS zurückgeschaltet, wodurch die Benutzereinrichtung zum Verlassen des High-Windup-Zustands gezwungen wird.
Während eine Benutzereinrichtung mit statischer RxDiv gemäß 3GPP in der gesamten Prüfung beide Empfangsantennen benutzt, d. h. RxDiv zu jeder Zeit während der Prüfung aktiviert ist und daher den gleichen Pegel von Stromverbrauch in der gesamten Prüfung aufweist, wird von einer Benutzereinrichtung nach in 1–3, 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen RxDiv nur nach Erkennen von High-Windup in der Stufe 2 der Prüfung eingeschaltet. Eine kurze Zeitspanne δ_ON nach Erreichen der Stufe 2 wird die Benutzereinrichtung High-Windup-Zustand erkennen und RxDiv einschalten und damit einen bedeutenden Anstieg des Stromverbrauchs bis zu dem Pegel P_RXDivON,UE veranlassen. Ähnlicherweise wird die Benutzereinrichtung eine kurze Zeitspanne δ_OFF nach Verlassen der Stufe 2 erkennen, dass High-Windup-Zustand vorbei ist und RxDiv abschalten und damit eine bedeutende Verringerung des Stromverbrauchs zum Pegel P_RXDivOFF,UE veranlassen.
11 zeigt schematisch ein Leistungsgewinndiagramm einer Benutzereinrichtung nach einer Ausführungsform. Das Diagramm zeigt zwei Leistungskurven einer Benutzereinrichtung nach einer in 1–3 und 6 dargestellten Ausführungsform, die gemäß der Prüfung 5a von 3GPP TS 25.101 V7.16.0 (2009-05), Abschnitt 8.3.1 in einer Mehrwegeschwundausbreitung (VA30) zum Unterstützen der erweiterten Leistungserfordernisse Typ 1 für DCH geprüft wird. Wenn bei der Benutzereinrichtung RxDiv eingeschaltet ist (linke Kurve), kann die Basisstation ihre Sendeleistung DPCH Ec/Ior im Vergleich zu dem Benutzereinrichtungszustand mit abgeschalteter RxDiv (rechte Kurve) um 3 bis 5 dB verringern. Der Leistungsgewinn von RxDiv ist von der erforderlichen Blockfehlerrate (BLER) abhängig. Wenn vom Netzverwalter eine hohe Blockfehlerrate von 5% (obere Punkte der linken und rechten Kurve) geduldet wird, kann mit eingeschalteter Empfänger-Diversity ein Gewinn von 3 dB erreicht werden. Wenn vom Netzverwalter eine Blockfehlerrate von 0,2% (untere Punkte der linken und rechten Kurve) erfordert wird, kann mit eingeschalteter Empfänger-Diversity ein Gewinn von 5 dB erreicht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Benutzereinrichtung RxDiv nur dann einschaltet, wenn die mit RxDiv erreichte Leistungsverbesserung tatsächlich zum Vermeiden von Verbindungsausfällen erforderlich ist. Dadurch kann im Vergleich mit einer Benutzereinrichtung mit statischer Empfänger-Diversity ein Gewinn von 3–5 dB wie in 11 dargestellt und beinahe die gleiche Verringerung bei Verbindungsausfallraten erreicht werden, aber mit bedeutsam verringertem Stromverbrauch.
12 zeigt schematisch ein Leistungsdiagramm einer Benutzereinrichtung nach einer der in 1 bis 3 und 6 dargestellten Ausführungsformen. Das Diagramm zeigt drei Kurven, die Signal-Interferenz-Verhältnisse einschließlich Rauschen (SIR – Signal-Interference-plus-Noise Ratios) darstellen. Die drei Kurven zeigen SIR-Ziel, das im Fall einer DPCH-Übertragung basierend auf dem durch das Netz eingestellten QoS-Ziel (Zielblockfehlerrate) durch die äußere Schleifenleistungsregelung eingestellt wird, oder im Fall von F-DPCH gemäß der durch das Netz eingestellten Ziel-TPC-Befehlsfehlerrate eingestellt ist, SIR, das dem gemessenen SIR entspricht und an der Benutzereinrichtung gemessenes Signal-Interferenz-Verhältnis einschließlich Rauschen beschreibt, und wahres SIR, das in einem Versuchszustand zum Beschreiben des verfügbaren SIR gemessen wird, wenn der volle RxDiv-Gewinn verfügbar ist.
12 zeigt sechs Stufen auf der Zeitachse. In einer ersten Stufe ist Empfänger-Diversitiy (RxDiv) abgeschaltet (d. h. eine der zwei Antennen und die entsprechenden HF- und Empfängerschaltungen sind abgeschaltet) und Leistungsregelung (PC – Power Control) wird nur mit der aktiven Antenne angewandt. Das System befindet sich im Zustand 1 oder 2 wie in 13 dargestellt. Nach 6 wird von der RxDiv-Steuerung 630 der Schalter 621 zum Schalten eines seiner Eingänge des Schalters 621 auf seinen Ausgang angesteuert, um einen TPC-Befehl 622 (TPC Ant1 oder TPC Ant2) bezüglich einer der Antennen 601, 602 zurück zum Netz zu senden. Beispielsweise wird TPC-Befehl TPC Ant1 bezüglich der ersten Antenne 601 ausgewählt. Am Ende der Stufe 1 tritt eine Windup-Situation ein, z. B. tritt Mehrwegeschwund ein, der das SIR des durch die erste Antenne 601 empfangenen Mehrwegesignals verringert, während das Netz nicht in der Lage ist, seine Leistung zu erhöhen.
Wenn die Windup-Situation durch die Benutzereinrichtung erkannt wird, wird von der Diversity-Steuerung RxDiv aktiviert (d. h. die Benutzereinrichtung aktiviert beide Antennen, beide HF- und Empfängerschaltungen) und Leistungsregelung an beiden Antennen in der Stufe 2 durchgeführt. Daher wird von der Diversity-Steuerung ein Zustandsübergang zum Systemzustand 3 durchgeführt. Durch einen sich aus RxDiv-Aktivierung ergebenden höheren Antennengewinn wird das gemessene SIR zum Konvergieren auf das SIR-Ziel veranlasst. Sobald RxDiv gestartet ist, werden periodisch Versuche durchgeführt, z. B. in Stufe 3 und Stufe 5 (von der Diversity-Steuerung werden Zustandsübergänge zu DLPC-Versuchszuständen 3a oder 3b durchgeführt), um sie wieder abzuschalten. Die Dauer der Zustände 3, 3a und 3b kann durch Verwendung einzelner Zeitgeber ermittelt werden.
In Stufe 3 wird an der bessere Ergebnisse erhaltenden Antenne (DLPC-Versuchszustand 3a oder 3b) Leistungsregelung durchgeführt, während RxDiv eingeschaltet bleibt und noch eine Windup-Situation eintritt. Es wird daher ein Zustandsübergang zurück zum Zustand 3 durchgeführt, weshalb in der Stufe 4 wieder Leistungsregelung an beiden Antennen durchgeführt wird. Hier konvergiert gemessene SIR auf Ziel-SIR. In Stufe 5 wird wieder Leistungsregelung an der besseren Antenne durchgeführt (DLPC-Versuchszustand 3a oder 3b), während RxDiv eingeschaltet bleibt und anfänglich noch die Windup-Situation eintritt. Dann ist aber die Windup-Situation beendet und dies wird durch die Benutzereinrichtung so erkannt, dass ein Zustandsübergang zum Systemzustand 1 oder 2 in Stufe 6 durchgeführt wird, d. h. die Empfängerkette (Antenne, HF und Empfänger) mit der schlechteren Leistung abgeschaltet wird und Leistungsregelung und Empfang an der besseren Antenne durchgeführt werden. Sowohl in Stufe 1 (vor Eintreten der Windup-Situation) als auch Stufe 6 (nach Eintreten der Windup-Situation) wird RxDiv abgeschaltet und die Benutzereinrichtung befindet sich in einem Stromsparmodus.
In der 12 bleibt RxDiv in Stufen 25 eingeschaltet und Leistungsregelung wird in Stufe 3 und Stufe 5 nur für die bessere Antenne durchgeführt. Es lässt sich leicht bewerten, ob die Windup-Situation mit der besseren Antenne noch besteht oder nicht. RxDiv wird nur nach einer Überprüfung abgeschaltet, dass Windup-Situation bei der besseren Antenne nicht mehr besteht.
Es wird ein Verfahren zur Abwärtsleistungsregelung (DLPC – Downlink Power Control) einer Benutzereinrichtung mit einer Vielzahl von Antennen und einer Vielzahl von jeweils an eine entsprechende der Vielzahl von Antennen gekoppelten Empfängerschaltungen dargestellt. Das Verfahren umfasst Empfangen von Abwärtssignalen von einer Basisstation durch die Vielzahl von Antennen, Verarbeiten der empfangenen Abwärtssignale durch die Vielzahl von Empfängerschaltungen, Schätzen einer Güte der empfangenen Abwärtssignale, gezieltes Aktivieren mindestens einer der Empfängerschaltungen in Abhängigkeit von der geschätzten Güte der empfangenen Abwärtssignale und Erzeugen von Sendeleistungsregelbefehlen basierend auf der geschätzten Güte der empfangenen Abwärtssignale. Die Sendeleistungsregelbefehle werden zum Einstellen der Leistung der Abwärtssignale zur Basisstation geleitet. Die Güte der empfangenen Abwärtssignale kann durch Schätzen von SIR-Werten von in den Abwärtssignalen enthaltenen Pilotsymbolen und/oder TPC-Symbolen geschätzt werden.
Es wird ein Verfahren zur Aufwärts-Leistungsregelung (ULPC – Uplink Power Control) einer Benutzereinrichtung mit einer Vielzahl von Antennen und einer Vielzahl von jeweils an eine jeweilige der Vielzahl von Antennen angekoppelten Empfängerschaltungen dargestellt. Das Verfahren umfasst Empfangen von Abwärtssignalen von einer Basisstation durch die Vielzahl von Antennen, Verarbeiten der empfangenen Abwärtssignale durch die Vielzahl von Empfängerschaltungen, Schätzen eines Gütemaßes von in den Abwärtssignalen enthaltenen Sendeleistungsregelbefehlen, gezieltes Aktivieren mindestens einer der Empfängerschaltungen in Abhängigkeit von dem geschätzten Gütemaß und Einstellen der Leistung von zu der Basisstation gerichteten Aufwärtssignalen basierend auf den Sendeleistungsregelbefehlen. Die Leistung der Aufwärtssignale kann abgeschaltet werden, wenn das Gütemaß unter einen ersten Schwellwert abfällt, und kann eingeschaltet werden, wenn das Gütemaß einen zweiten Schwellwert überschreitet.
Während zusätzlich ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt einer Ausführungsform der Erfindung hinsichtlich nur einer von mehreren Ausführungen offenbart sein kann, kann ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Ausführungen, wie es für jegliche gegebene oder bestimmte Anwendung gewünscht oder vorteilhaft ist, kombiniert werden. Weiterhin sollen in dem Ausmaß, dass die Begriffe „enthalten”, „aufweisen”, „mit” oder andere Varianten derselben in entweder der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen benutzt werden, solche Begriffe auf ähnliche Weise wie der Begriff „umfassen” inklusive sein. Weiterhin versteht es sich, dass Ausführungsformen der Erfindung in diskreten Schaltungen, teilintegrierten Schaltungen oder vollintegrierten Schaltungen oder Programmiermitteln implementiert sein können. Auch sollen die Begriffe „beispielhaft”, „beispielsweise” und „z. B.” nur als Beispiel anstatt von bestens oder optimal dienen. Auch sollte anerkannt werden, dass hier dargestellt Merkmale und/oder Elemente mit bestimmten Abmessungen zueinander der Einfachheit halber und Leichtigkeit des Verständnisses dargestellt sind, und dass wirkliche Dimensionen sich wesentlich von den hier dargestellten unterscheiden können.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen hier dargestellt und beschrieben worden sind, wird der gewöhnliche Fachmann erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen bestimmten Ausführungsformen durch eine Vielzahl alternativer und/oder gleichwertiger Ausführungen ersetzt werden können, ohne aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung zu weichen. Beispielsweise könnten im Zusammenhang mit einer Benutzereinrichtung beschriebene Ausführungen auf WCDMA-Sender/Empfänger, UMTS-Sender/Empfänger oder auf Mobilkommunikations-Sender/Empfänger bezüglich anderer technischer Standards wie beispielsweise GSM oder Ableitungen derselben oder Anwendung anderer Mehrfachzugriff-Verfahren wie beispielsweise TDMA, FDMA usw. angewandt werden.

Claims

Benutzereinrichtung, umfassend: eine Vielzahl von Antennenanschlüssen eingerichtet zum Empfangen von Abwärtssignalen von einer Basisstation; eine Vielzahl von Empfängerschaltungen jeweils an eine jeweilige der Vielzahl von Antennenanschlüssen angekoppelt und eingerichtet zum Verarbeiten der empfangenen Abwärtssignale; eine Güteschätzeinheit zum Schätzen eines Gütewerts für jedes der empfangenen Abwärtssignale, wobei die Güteschätzeinheit eine SINR-Schätzeinheit zum Schätzen eines Signal-Interferenz-Verhältnisses einschließlich Rauschens (Signal-to-Interference-and-Noise Ratio (SINR)) umfasst, die eingerichtet ist, die Gütewerte der empfangenen Abwärtssignale als SINR-Werte von in den Abwärtssignalen enthaltenen TPC(Transmit Power Control)-Symbolen zu schätzen; eine Stromschleifensteuerung eingerichtet zum Erzeugen von Sendeleistungsregelbefehlen basierend auf den geschätzten Gütewerten der empfangenen Abwärtssignale, wobei die Sendeleistungsregelbefehle zum Einstellen einer Leistung der durch die Basisstation erzeugten Abwärtssignale eingerichtet sind; und eine Diversity-Steuerung eingerichtet zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren einer oder mehrerer der Empfängerschaltungen basierend auf den geschätzten Gütewerten der empfangenen Abwärtssignale.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die SINR-Schätzeinheit ferner eingerichtet ist, die Gütewerte der empfangenen Abwärtssignale als SINR-Werte von in den Abwärtssignalen enthaltenen Pilotsymbolen und TPC-Symbolen zu schätzen.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend einen Sender eingerichtet zum Übertragen von an die Basisstation gerichteten Aufwärtssignalen, wobei die Aufwärtssignale die Sendeleistungsregelbefehle umfassen.
Benutzereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Güteschätzeinheit eine Vielzahl von SINR-Schätzern umfasst und wobei jede der Empfängerschaltungen an den jeweiligen der Vielzahl von SINR-Schätzern angekoppelt ist.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 4, weiterhin umfassend eine an mindestens zwei Empfängerschaltungen der Vielzahl von Empfängerschaltungen angekoppelte Kombiniererschaltung, wobei die Kombiniererschaltung an einen der Vielzahl von SINR-Schätzern angekoppelt ist.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Stromschleifensteuerung eine Vielzahl von TPC-Ermittlern umfasst, wobei jeder der TPC-Ermittler an einen jeweiligen der Vielzahl von SINR-Schätzern angekoppelt ist.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 6, wobei jeder der Vielzahl von TPC-Ermittlern zum Ermitteln eines Sendeleistungsregelbefehls basierend auf dem durch den an den jeweiligen TPC-Ermittler angekoppelten SINR-Schätzer geschätzten SINR-Wert eingerichtet ist.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 7, weiterhin umfassend einen zwischen die Vielzahl von TPC-Ermittlern und den Sender gekoppelten Schalter und eingerichtet zum Übertragen mindestens eines der durch den jeweiligen TPC-Ermittler ermittelten Sendeleistungsregelbefehle zum Sender.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 8, wobei der Schalter durch die Diversity-Steuerung gesteuert wird.
Benutzereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Diversity-Steuerung zum Erkennen einer High-Windup-Situation oder einer Außer Tritt-Situation oder beider eingerichtet ist.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 10, wobei die Diversity-Steuerung zum Aktivieren mindestens einer der Empfängerschaltungen bei Erkennen eines Beginns der High-Windup- oder Außer Tritt-Situation eingerichtet ist.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 11, wobei die Diversity-Steuerung zum Deaktivieren mindestens einer der aktivierten Empfängerschaltungen bei Erkennen eines Endes der High-Windup- oder Außer Tritt-Situation eingerichtet ist.
Benutzereinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Diversity-Steuerung zum Erkennen eines Beginns der High-Windup-Situation durch Vergleichen einer Differenz zwischen den SINR-Werten und Ziel-SINR-Werten mit einem Schwellwert eingerichtet ist.
Benutzereinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Diversity-Steuerung zum Erkennen eines Beginns der Außer Tritt-Situation durch Vergleichen eines Gütemaßes basierend auf Sendeleistungsregelbefehlen mit einem Schwellwert eingerichtet ist.
Benutzereinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Diversity-Steuerung einen ersten Zeitgeber umfasst, der bei Erkennung eines Beginns der High-Windup- oder der Außer Tritt-Situation gestartet wird, und wobei die Diversity-Steuerung ein Ende der High-Windup- oder der Außer Tritt-Situation erkennt, wenn der erste Zeitgeber abläuft.
Benutzereinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die Diversity-Steuerung zum Schalten zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand während einer High-Windup- oder der Außer Tritt-Situation eingerichtet ist, wobei im ersten Zustand die Stromregelsteuerung zum Erzeugen der Sendeleistungsregelbefehle basierend auf SINR-Werten von durch mindestens zwei aktivierte Empfängerschaltungen empfangenen Abwärtssignalen eingerichtet ist; und wobei im zweiten Zustand die Stromregelsteuerung zum Erzeugen der Sendeleistungsregelbefehle basierend auf SINR-Werten von durch eine von mindestens zwei aktivierten Empfängerschaltungen empfangenen Abwärtssignalen eingerichtet ist.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 16, wobei die eine der mindestens zwei aktivierten Empfängerschaltungen die Empfängerschaltung ist, die Abwärtssignale mit maximalem Signal-Interferenz-Verhältnis einschließlich Rauschen empfängt.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Diversity-Steuerung einen zweiten Zeitgeber eingerichtet zum Bestimmen einer Länge des ersten Zustands und einen zweiten Zeitgeber eingerichtet zum Bestimmen einer Länge des zweiten Zustandes umfasst.
Benutzereinrichtung umfassend: eine Vielzahl von Antennenanschlüssen eingerichtet zum Empfangen von Abwärtssignalen von einer Basisstation; eine Vielzahl von Empfängerschaltungen jeweils angekoppelt an eine jeweilige der Vielzahl von Antennenanschlüssen eingerichtet zum Verarbeiten der empfangenen Abwärtssignale; einen Sender eingerichtet zum Übertragen von an die Basisstation gerichteten Aufwärtssignalen; eine Stromschleifensteuerung eingerichtet zum Einstellen einer Leistung der Aufwärtssignale basierend auf in den Abwärtssignalen enthaltenen Sendeleistungsregelbefehlen; einen TPC-Güteschätzer eingerichtet zum Schätzen eines Gütemaßes der Sendeleistungsregelbefehle; und eine Diversity-Steuerung eingerichtet zum gezielten Aktivieren und Deaktivieren einer oder mehrerer der Empfängerschaltungen basierend auf dem geschätzten Gütemaß, wobei die Stromschleifensteuerung zum Abschalten des Senders eingerichtet ist, wenn das Gütemaß unter einen ersten Schwellwert abfällt.
Benutzereinrichtung nach Anspruch 19, wobei die Stromschleifensteuerung zum Einschalten des Senders eingerichtet ist, wenn das Gütemaß einen zweiten Schwellwert überschreitet.
Verfahren zur Abwärtsleistungsregelung einer Benutzereinrichtung umfassend eine Vielzahl von Antennenanschlüssen und eine Vielzahl von Empfängerschaltungen jeweils angekoppelt an eine jeweilige der Vielzahl von Antennenanschlüssen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen von Abwärtssignalen von einer Basisstation durch die Vielzahl von Antennenanschlüssen; Verarbeiten der empfangenen Abwärtssignale durch die Vielzahl von Empfängerschaltungen; Schätzen eines Gütewerts für jedes der empfangenen Abwärtssignale, wobei das Schätzen der Gütewerte der empfangenen Abwärtssignale ein Schätzen von SINR-Werten von in den Abwärtssignalen enthaltenen TPC-Symbole umfasst; Gezieltes Aktivieren und Deaktivieren einer oder mehrerer der Empfängerschaltungen basierend auf den geschätzten Gütewerten der empfangenen Abwärtssignale; und Erzeugen von Sendeleistungsregelbefehlen basierend auf den geschätzten Gütewerten der empfangenen Abwärtssignale, wobei die Sendeleistungsregelbefehle zum Einstellen einer Leistung der durch die Basisstation erzeugten Abwärtssignale eingerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Schätzen der Gütewerte der empfangenen Abwärtssignale ferner ein Schätzen von SINR-Werten von in den Abwärtssignalen enthaltenen Pilotsymbolen und TPC-Symbolen umfasst.
Verfahren zur Aufwärtsleistungsregelung einer Benutzereinrichtung umfassend eine Vielzahl von Antennenanschlüssen und eine Vielzahl von Empfängerschaltungen jeweils angekoppelt an eine jeweilige der Vielzahl von Antennenanschlüssen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen von Abwärtssignalen von einer Basisstation durch die Vielzahl von Antennenanschlüssen; Verarbeiten der empfangenen Abwärtssignale durch die Vielzahl von Empfängerschaltungen; Schätzen eines Gütemaßes von in den Abwärtssignalen enthaltenen Sendeleistungsregelbefehlen; Gezieltes Aktivieren und Deaktivieren einer oder mehrerer der Empfängerschaltungen basierend auf dem geschätzten Gütemaß; und Einstellen einer Leistung von an die Basisstation gerichteten Aufwärtssignalen basierend auf den Sendeleistungsregelbefehlen, wobei eine Leistung der Aufwärtssignale abgeschaltet wird, wenn das Gütemaß unter einen ersten Schwellwert abfällt.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Leistung der Aufwärtssignale eingeschaltet wird, wenn das Gütemaß einen zweiten Schwellwert überschreitet.