DE202006007918U1 - Vorrichtung für die Leistungssteuerung in einem Mehrantennensystem - Google Patents

Vorrichtung für die Leistungssteuerung in einem Mehrantennensystem Download PDF

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Abstract

Drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU), die derart konfiguriert ist, daß sie den Leistungsverbrauch in drahtlosen Kommunikationssystemen minimiert, wobei die WTRU aufweist:
einen Signalgenerator 302 zum Erzeugen eines anfänglichen Sendesignals;
einen mit dem Signalgenerator 302 verbundenen Seriell-Parallel-Umsetzer (S/P-Umsetzer) 304 zum Bereitstellen von Kopien eines anfänglichen Sendesignals;
einen mit dem S/P-Umsetzer 304 verbundenen Multiplizierer 308 zum Gewichten der Kopien einer anfänglichen Sendung;
einen mit dem Multiplizierer 308 verbundenen Gewichtungsprozessor 306 zum Bereitstellen, Erhalten und Anpassen von Antennengewichten; und
mehrere mit dem Multiplizierer 306 verbundene Sende/Empfangsantennen 310a, 310b, 310c, ..., 310n.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Leistungssteuerung in drahtlosen Kommunikationssystemen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für die Vorwärtsleistungssteuerung in Mehrantennen-Kommunikationssystemen.
  • Die Leistungssteuerung in drahtlosen Kommunikationssystemen, insbesondere in Codemultiplex-Vielfachzugriffsystemen (CDMA-Systemen) und in orthogonalen Frequenzteilungsmultiplex-(OFDM)/OFDMA-basierten Systemen, wird verwendet, um die zellulare Kapazität und Signalqualität zu verbessern, indem die Empfängerinterferenz begrenzt und der Leistungsverbrauch minimiert wird. Die Vorwärtsleistungssteuerung (Open Loop Power Control-OLPC) wird zum Beispiel in einer mobilen Kommunikationsvorrichtung genutzt, um ihre Anfangssendeleistung auf einen Pegel einzustellen, der für den Empfang durch einen Empfänger geeignet ist. Wenn einmal eine Kommunikationsverbindung mit diesem Empfänger eingerichtet ist, wird ein Rückkopplungsleistungssteuerungsmodell (Closed Loop Power Control-CLPC-Modell) verwendet, um die Kommunikationsverbindung mit einem gewünschten Dienstqualitätsniveau (QoS-Niveau) beizubehalten.
  • In herkömmlichen OLPC-Modellen sendet eine mobile Vorrichtung ein Signal unter Verwendung einer vorbestimmten Anfangssendeleistung an eine vorgesehene Basisstation. An der Basisstation wird die Qualität des übertragenen Signals gemessen, um zu bestimmen, ob eine Kommunikationsverbindung mit der mobilen Vorrichtung eingerichtet werden kann. In dieser Hinsicht ist die Qualität des übertragenen Signals typischerweise ein Maß für die Funkfelddämpfung, die Interferenz oder den Störabstand (SIR). Wenn die Qualität des übertragenen Signals für die Einrichtung einer Kommunikationsverbindung geeignet ist, sendet die Basisstation ein Antwortsignal an die mobile Vorrichtung, welches dieses anzeigt. Wenn das übertragene Signal jedoch als ungeeignet erachtet wird und/oder wenn an der mobilen Vorrichtung kein Antwortsignal empfangen wird, erhöht die mobile Vorrichtung ihre Sendeleistung, sendet ihr Signal erneut und wartet auf das Basisstationsantwortsignal. Bis die mobile Vorrichtung tatsächlich das Antwortsignal empfängt, wird die mobile Vorrichtung weiterhin in vorbestimmten Zeitintervallen ihre Sendeleistung um einen vorbestimmten Betrag erhöhen. Dieses herkömmliche OLPC-Modell ist in 1 dargestellt.
  • Nun wird Bezug nehmend auf 1 eine graphische Darstellung des weiter oben beschriebenen herkömmlichen OLPC-Modells gezeigt. Das dargestellte Modell 100 kann eine OLPC-Funktion in einer (nicht gezeigten) mobilen Einantennen-Kommunikationsvorrichtung darstellen, die derart konfiguriert ist, daß sie in einem CDMA-, CDMA2000-, UMTS- (universelles mobiles Telekommunikationssystem) oder jedem anderen drahtlosen Kommunikationssystem arbeitet.
  • Um eine Kommunikationsverbindung einzurichten, benötigt das OLPC-Modell 100 zuerst eine mobile Vorrichtung, um eine Anfangssendesignal T1 mit einem anfänglichen vorbestimmten Sendeleistungspegel PT1 zu senden. Wenn die mobile Vorrichtung nach einem vorbestimmten Zeitintervall Δt kein Antwortsignal empfangen hat, wird die Sendeleistung P um eine erste Leistungserhöhung Δ1P erhöht, und das Signal T2 wird mit einem angepaßten Sendeleistungspegel PT2 erneut gesendet, wobei PT2, wie durch die Gleichung 1 weiter unten angezeigt, als eine Summe der Anfangssendeleistung PT1 und der vorbestimmten Leistungserhöhung Δ1P definiert werden kann: PT2 = PT1 + Δ1P Gleichung (1)
  • Ebenso kann die Sendeleistung PTn der nachfolgenden Sendungen Tn allgemein, wie durch die Gleichung 2 weiter unten angezeigt, definiert werden: PTn = PTn–1 + ΣΔ1P Gleichung (2) wobei ΔiP, d.h. die Erhöhung der Sendeleistung, fest oder veränderlich sein kann.
  • Wie durch das OLPC-Modell 100 angezeigt, muß eine mobile Vorrichtung ihr Sendesignal T3, T4, ..., TN weiterhin mit einer erhöhten Sendeleistung PT3, PT4, ..., PTn senden, bis sie ein Antwortsignal empfängt, d.h. bis eine Kommunikationsverbindung eingerichtet ist. Wenn einmal eine Kommunikationsverbindung eingerichtet ist, endet die OPLC-Funktion 100, und eine (nicht gezeigte) CLPC-Funktion übernimmt die Leistungssteuerung der eingerichteten Kommunikationsverbindung. Gemäß dieser Art von herkömmlichem OLPC-Modell 100 kann es erforderlich sein, daß mobile Vorrichtungen zum Beispiel aufgrund von verlängerten Schwundmomenten oder erhöhtem Mehrwegeschwund Kommunikationssignale mit hohen mittleren Leistungen senden müssen. Außerdem sind herkömmliche OLPC-Modelle nur auf mobile Einantennen-Kommunikationsvorrichtungen anwendbar. Es gibt kein OLPC-Modell, das derart maßgeschneidert ist, daß eine Anfangssendeleistung in Mehrantennenvorrichtungen optimiert wird.
  • Folglich ist es wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Durchführung einer Vorwärtsleistungssteuerung in Mehrantennenvorrichtungen zu haben, welche den Leistungsverbrauch in drahtlosen Kommunikationssystemen minimieren.
  • Die vorliegende Erfindung ist eine Vorrichtung für die Durchführung einer Vorwärtsleistungssteuerung (OLPC) in Mehrantennenvorrichtungen, welche den Leistungsverbrauch in drahtlosen Kommunikationssystemen minimiert. Ein anfänglicher Satz von Antennengewichten wird ausgewählt und mit Kopien eines Sendesignals multipliziert, um ein gewichtetes Sendesignal zu erzeugen. In einer orthogonalen frequenzteilungsmultiplexbasierten (OFDM)/OFDMA-basierten Implementierung werden die Signalkopien auf einen ausgewählten Satz von Teilträgern moduliert, und die Teilträger werden unter Verwendung der ausgewählten Antennengewichte gewichtet. Das gewichtete Sendesignal wird dann unter Verwendung einer anfänglichen Gesamtsendeleis tung gesendet. Wenn von einem vorgesehenen Empfänger innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls keine zufriedenstellende Signalstärkequittung empfangen wird, werden die Antennengewichte angepaßt und/oder die Teilträger werden neu ausgewählt, moduliert und gewichtet, und das neu gewichtete Sendesignal wird erneut gesendet. Die Gesamtsendeleistung wird auf einem festen Wert gehalten, während die Antennengewichte und/oder die ausgewählten Teilträger angepaßt werden, und wird nur erhöht, wenn nach einer vorbestimmten Anzahl von Gewichtungsanpassungen keine zufriedenstellende Signalstärkequittung empfangen wird.
  • Ein detaillierteres Verständnis der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform erhalten werden, die beispielhaft gegeben wird und die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen ist, wobei.
  • 1 eine graphische Darstellung eines herkömmlichen Vorwärtsleistungssteuerungsmodells (OLPC-Modells) darstellt;
  • 2 ein Flußdiagramm eines OLPC-Modells gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 eine drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU) darstellt, die konfiguriert ist, um das OLPC-Modell der vorliegenden Erfindung zu implementieren; und
  • 4 eine graphische Darstellung eines OLPC-Modells gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • Eine drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU) umfaßt hier im weiteren ein Benutzergerät, eine Mobilstation, eine feste oder mobile Teilnehmereinheit, einen Funkrufempfänger oder jede andere Art von Vorrichtung, die fähig ist, in einer drahtlosen Umgebung zu arbeiten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn hier im weiteren darauf Bezug genommen wird, umfaßt eine Basisstation einen Node B, eine Standortsteuerung, einen Zugangspunkt oder jede andere Art von Schnittstellenvor richtung in einer drahtlosen Umgebung, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Vorwärtsleistungssteuerungsmodell (OLPC-Modell) und eine WTRU für die Verwendung in einem drahtlosen Mehrantennen-Kommunikationssystem zur Verfügung. Im Gegensatz zu herkömmlichen OLPC-Modellen, die für die Verwendung in Einantennenvorrichtungen konzipiert sind, umfaßt das vorliegende Modell mehr als lediglich die Sendeleistung eines Signals zu erhöhen, bis dieses Signal an dem Empfänger erfolgreich empfangen wird. Wie weiter unten weiter diskutiert, umfaßt das OLPC-Modell der vorliegenden Erfindung das Anpassen verschiedener Antennengewichte eines Sendesignals, während eine Gesamtsendeleistung beibehalten wird. Nur, wenn der Empfang des Sendesignals nach einer vorbestimmten Anzahl von Gewichtsanpassungen nicht erfolgreich quittiert wird, wird die Gesamtsendeleistung erhöht. Die Steuerung der Sendeleistung in dieser Weise minimiert die Menge der beim Aufbau einer Kommunikationsverbindung verbrauchten Leistung und stellt eine zunächst geringere mittlere Sendeleistung sicher, wenn die Verbindung einmal eingerichtet ist.
  • Als Hintergrund bezieht sich ein Mehrantennensystem im allgemeinen auf ein drahtloses Kommunikationssystem, wobei mindestens ein Sender und/oder Empfänger mehr als eine Antenne verwenden. Beispiele für diese Systeme umfassen CDMA, Breitband-CDMA (W-CDMA), CDMA-one, CDMA-2000, IS95A, IS95B, IS95C, UMTS und andere. OFDM/OFDMA-basierte System, wie etwa die langfristige Evolution (LTE) von 3GPP, IEEE 802.16c (Wi-Max), IEEE 802.11n sind ebenfalls Beispiele für Mehrantennensysteme. Zwei der Hauptvorteile der Verwendung von Mehrantennenvorrichtungen umfassen die räumliche Diversität und den verbesserten Systemdurchsatz durch räumliches Multiplexen.
  • Die räumliche Diversität bezieht sich auf eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, Qualitätssignale erfolgreich zu senden, welche durch eine erhöhte Anzahl von Sendeantennen bewirkt wird. Mit anderen Worten nehmen die Möglichkeiten der erfolgreichen Übertragung eines Qualitätssignals zu, wenn die Anzahl von Antennen zunimmt. Räumliches Multiplexen bezieht sich auf das Senden und Empfangen von Datenströmen von mehreren Antennen zur gleichen Zeit und in dem gleichen Frequenzspektrum. Diese Multiplexeigenschaft ermöglicht einem System, höhere Spitzendatenraten und einen erhöhten Spektralwirkungsgrad zu erreichen. Wenn sie in Verbindung mit dem OLPC-Modell der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können die räumliche Diversität und das räumliche Multiplexen genutzt werden, um den Leistungsverbrauch zu minimieren, wodurch die Systemkapazität, die Leistungsfähigkeit und der Durchsatz des Systems weiter verbessert werden.
  • Nun wird Bezug nehmend auf 2 ein Flußdiagramm 200 gezeigt, das ein Verfahren für die Implementierung der OLPC gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Vorwärtsleistungssteuerung wird begonnen, wenn ein Signal zum Zweck der Einrichtung einer Kommunikationsverbindung erzeugt wird (Schritt 202). Kopien dieses Signals werden dann, zum Beispiel mit einem Seriell-Parallel-Umsetzer, erzeugt (Schritt 203). In dem Fall eines OFDM/OFDMA-basierten Systems, einschließlich Einträger-FDMA (S-FDMA), werden diese Signalkopien auf mehrere ausgewählte Teilträger moduliert (Schritt 203a). Ein anfänglicher Satz von Antennengewichten wird dann für die Anwendung auf die Signalkopien und/oder die modulierten Teilträger ausgewählt (Schritt 204). Dann werden die Signalkopien und/oder Teilträger mit den ausgewählten Antennengewichten multipliziert, um ein gewichtetes Signal zu erzeugen (Schritt 206).
  • Die Anwendung von Antennengewichten oder das „Gewichten" bezieht sich auf das Verfahren zur Änderung bestimmter Sendeparameter (z.B. Phase, Amplitude, etc.) bestimmter Signale und/oder Teilträger, bevor sie über mehrere Sendeantennen gesendet werden. Das Gewichtungsverfahren führt zu einem kombinierten Signal, das beim Senden in die Richtung eines gewünschten Empfängers die höchste Signalstärke abstrahlt. In der vorliegenden Darstellung werden Antennengewichte auf das anfängliche Sendesignal angewendet (Schritt 204), um den Empfang des Signals an einem vorgesehenen Empfän ger sicherzustellen und einen gewünschten Sendepegel aufrechtzuerhalten.
  • Die Auswahl der anfänglichen Antennengewichte (Schritt 204) kann durch beliebige geeignete Mittel erreicht werden. Rein beispielhaft können die Anfangsgewichte aus einem in der WTRU gespeicherten „Codebuch" ausgewählt werden. Dieses Codebuch kann zum Beispiel vorbestimmte Gewichtungspermutationen aufweisen, die für die bestimmte WTRU konfiguriert sind. Alternativ können die Antennengewichte gemäß eines Raum-Zeit-Codiermodells ausgewählt werden, wobei die sendende WTRU die Korrelation des Schwunds an den verschiedenen Antennen nutzt, um optimale Antennengewichte zu bestimmen. Antennengewichte können auch gemäß vorher bestimmten Kanalqualitätsanzeigen (CQIs) ausgewählt werden. Noch ein anderes Beispielverfahren für die Bestimmung von Antennengewichten umfaßt die Mehrfacheingang-, Mehrfachausgang-(MIMO) "Blindstrahlbildung". Die Blindstrahlbildung versucht, unbekannte Kanalimpulsantworten aus Signalen zu extrahieren, die vorher über die mehreren Antennen empfangen wurden. Antennengewichte können dann basierend auf diesen Impulsschätzungen bestimmt werden.
  • Wenn die Antennengewichte wieder Bezug auf 2 nehmend einmal ausgewählt (Schritt 204) und auf Kopien des Sendesignals angewendet wurden (Schritt 206), wird das Sendesignal über die mehreren Antennen mit einer anfänglichen Gesamtsendeleistung gesendet (Schritt 208). Wie die „Gesamtsendeleistung" hier verwendet wird, bezieht sie sich auf die gesamte Sendeleistung, die beim Senden eines Sendesignals über mehrere Sendeantennen verbraucht wird, wobei es sich versteht, daß sich die von einzelnen Antennen verbrauchte Sendeleistung ändern kann.
  • Wenn innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls ein Antwortsignal empfangen wird (Schritt 210), wird eine Kommunikationsverbindung eingerichtet (Schritt 216), und das Verfahren 200 endet. Ein Antwortsignal kann jede Art von Anzeige, zum Beispiel eine CQI, welche die WTRU alarmiert, daß das gewichtete Signal erfolgreich empfangen wurde, umfassen.
  • Wenn kein Antwortsignal empfangen wird (Schritt 210), werden die anfänglichen Antennengewichte angepaßt (Schritt 212), und das Sendesignal wird neu gewichtet (Schritt 206) und erneut gesendet (Schritt 208). Wahlweise kann in einer OFDM-basierten Implementierung anstatt oder zusätzlich zu der Anpassung der anfänglichen Antennengewichte (Schritt 212) ein anderer Satz von Teilträgern für das Modulieren mit den Signalkopien ausgewählt werden (Schritt 203a). Es sollte jedoch bemerkt werden, daß die Gesamtsendeleistung bei der Anpassung der Antennengewichte und/oder der Neuauswahl von Teilträgern (Schritt 212) unverändert bleibt. Das heißt, obwohl die Anpassung von Antennengewichten und/oder die Neuauswahl von Teilträgern dazu führen kann, daß die Sendeleistung für einen bestimmten Teilträger und/oder (eine) bestimmte Antenne(n) erhöht wird, bleibt die Gesamtsendeleistung für alle Antennen gleich.
  • Nach den Gewichtsanpassungen und/oder der Teilträger-Neuauswahl (Schritt 212), der erneuten Anwendung der Antennengewichte (Schritt 206) und der erneuten Sendung eines gewichteten Signals (Schritt 208) bestimmt das OLPC-Modell (200), ob innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne ein Antwortsignal empfangen wird (Schritt 210). Wenn die angepaßten Antennengewichte und/oder die neu ausgewählten Teilträger es nicht schaffen, ein Antwortsignal zu erzeugen, werden die Antennengewichte erneut angepaßt und/oder ein neuer Satz von Teilträgern wird ausgewählt (Schritt 212), die Antennengewichte werden angewendet (Schritt 206), und das gewichtete Signal wird erneut gesendet (Schritt 210). Dieser Anpassungs-/erneuter Sendungszyklus, d.h. Schritt 212, gefolgt von den Schritten 206, 208 und 210 wird fortgesetzt, bis ein Antwortsignal erfolgreich empfangen wird.
  • Wenn nach einer vorbestimmten Anzahl von Gewichtungs- und/oder Teilträgeranpassungs-/erneuten Sendungszyklen kein Antwortsignal empfangen wurde, wird die Gesamtsendeleistungszuweisung erhöht (Schritt 214). Basierend auf dieser höheren Leistungszuweisung, werden die Antennengewichte neu angepaßt und/oder die Teilträger neu ausgewählt (Schritt 212), und der Rest des OLPC-Modells 200 wird wiederholt, bis eine Kommunikationsverbindung eingerichtet ist (Schritt 216) oder bis das OLPC-Modell 200 in anderer Weise beendet wird. Es sollte bemerkt werden, daß die nachfolgenden Leistungserhöhungen (Schritt 214) um feste oder veränderliche Beträge sein können.
  • Nun wird Bezug nehmend auf 3 eine WTRU 300 gezeigt, die konfiguriert. ist, um die OLPC gemäß der vorliegenden Erfindung zu implementieren. In der WTRU 300 enthalten ist ein Signalgenerator 302 zum Erzeugen eines anfänglichen Sendesignals, ein Seriell-Parallel-Umsetzer (S/P-Umsetzer) 304 zum Bereitstellen von Kopien des anfänglichen Sendesignals, ein Gewichtungsprozessor 306 zum Erhalten und Anpassen von Antennengewichten, einschließlich Gesamtsendeleistungsanpassungen, ein Multiplizierer 308 zum Gewichten der Signalkopien oder im Fall von OFDM/OFDMA Gewichten der modulierten Teilträger unter Verwendung der von dem Gewichtungsprozessor 306 bereitgestellten Antennengewichte und mehrere Sende/Empfangsantennen 310a, 310b, 310c, ..., 310n zum Senden gewichteter Signale und zum Empfangen von Antwortsignalen. Ebenfalls enthalten in der dargestellten WTRU 300 ist ein wahlweiser Codespeicherprozessor 312 zum Speichern vorbestimmter und/oder vorher verwendeter Antennengewichte.
  • In der WTRU 300 erzeugt der Signalgenerator 302 ein Anfangssendesignal zum Einrichten einer Kommunikationsverbindung beispielsweise mit einer (nicht gezeigten) Basisstation. Das Sendesignal wird dann in dem S/P-Umsetzer 304 verarbeitet, wo mehrere Kopien des Sendesignals erzeugt werden, wobei jeder der mehreren Sende/Empfangsantennen 310a, 310b, 310c, ..., 310n eine Kopie entspricht. Ein anfänglicher Satz von Antennengewichten für die Anwendung auf die Kopien des erzeugten Sendesignals wird dann von dem Gewichtungsprozessor 306 erhalten. In diesem Zusammenhang kann der Gewichtungsprozessor 306 den anfänglichen Satz von Antennengewichten durch jedes geeignete Mittel, einschließlich eines Codespeicherprozessors 312, der vorbestimmte und/oder vorher verwendete Antennengewichte speichert und pflegt, erhalten.
  • Zur Veranschaulichung und rein beispielhaft kann der anfängliche Satz von Gewichten gemäß eines Raum-Zeit-Codiermodells ausgewählt werden, wobei der Gewichtungsprozessor 306 derart konfiguriert ist, daß er das Bewußtsein der Korrelation des Schwunds der mehreren Sende/Empfangsantennen 310a, 310b, 310c, ..., 310n nutzt, um optimale Antennengewichte zu bestimmen. Alternativ kann der Gewichtungsprozessor 306 derart konfiguriert werden, daß er basierend auf einem MIMO-Blindstrahlbildungsalgorithmus optimale Antennengewichte schätzt. In einer bevorzugten Ausführungsform wählt der Gewichtungsprozessor 306 Gewichte, die vorher erzeugt wurden und in dem wahlweisen Codebuchprozessor 312 gespeichert sind, als die anfänglichen Antennengewichte aus.
  • Wenn die Antennengewichte einmal ausgewählt sind, multipliziert der Multiplizierer 308 die ausgewählten Antennengewichte mit Signalkopien, um ein gewichtetes Sendesignal zu erzeugen. Im Fall eines OFDM/OFDMA-basierten Senders kann auch ein wahlweiser (nicht gezeigter) Teilträgergenerator zum Erzeugen und Auswählen einer vorbestimmten Anzahl von Teilträgern enthalten sein. In einer derartigen Implementierung werden die Teilträger mit den Signalkopien moduliert und dann von dem Multiplizierer 308 unter Verwendung der ausgewählten Antennengewichte gewichtet. Die gewichteten Signalkopien und/oder Teilträger werden dann über die mehreren Sende/Empfangsangtennen 310a, 310b, 310c, ..., 310n als ein gewichtetes Sendesignal mit einer vorbestimmten Gesamtsendeleistung an eine (nicht gezeigte) vorgesehene Basisstation gesendet. Wenn die vorgesehene (nicht gezeigte) Basisstation innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls die Erkennung des gewichteten Sendesignals quittiert, wird in der WTRU 300 ein Antwortsignal empfangen, und eine Kommunikationsverbindung wird eingerichtet.
  • Wenn der Empfang des gewichteten Sendesignals jedoch nicht quittiert wird, führt der Gewichtungsprozessor 306 eine erste Anpassung der anfänglichen Antennengewichte (d.h. Phase, Amplitude und jeglicher anderer vorbestimmter Sendeparameter) durch und sendet die Anpassungen an den Multiplizierer 308, wo sie auf die Signalkopien und/oder Teilträger angewendet werden. Wahlweise oder zusätzlich kann der (nicht gezeigte) Teilträgergenerator die Teilträger, die für die Sendung verwendet werden sollen, neu auswählen. Das neu gewichtete Signal wird dann über die mehreren Sende/Empfangsantennen 310a, 310b, 310c, ..., 310n erneut an die (nicht gezeigte) Basisstation gesendet. Es sollte bemerkt werden, daß die anfängliche Gesamtsendeleistung bei der Anpassung der Antennengewichte und/oder den neu ausgewählten Teilträgern unverändert bleibt.
  • Wenn der Empfang des gewichteten Sendesignals nach der ersten Antennengewichtungs- und/oder Teilträgeranpassung immer noch nicht quittiert wird, werden die Antennengewichte erneut angepaßt, wieder angewendet, und das gewichtete Sendesignal wird erneut gesendet. Wahlweise oder zusätzlich kann der Satz von Teilträgern neu ausgewählt und mit den aktuellen oder angepaßten Antennengewichten gewichtet werden. Dieser Anpassungs-/erneuter Sendezyklus wird fortgesetzt, bis das gewichtete Sendesignal in der (nicht gezeigten) Basisstation erfolgreich empfangen wird und eine Quittung, welche dieses widerspiegelt, in der WTRU 300 empfangen wird. Wie weiter oben bemerkt, werden die Antennengewichte in einer Weise angepaßt und die Teilträger neu ausgewählt, in der die Gesamtsendeleistung auf ihrem anfänglichen vorbestimmten Pegel gehalten wird. Die Gesamtsendeleistung ist mit anderen Worten, bevorzugt nach einem der anwendbaren Standards, einschließlich CDMA-2000, CDMA-one, UMTS, WCDMA, GSM, IEEE 802.11n, IEEE 802.16e, LTE 3GPP, etc., normalisiert. Nur nach Vollendung einer Anzahl von Anpassungszyklen darf die Gesamtsendeleistung, wie weiter unten diskutiert, erhöht werden.
  • Wenn der Empfang des gewichteten Sendesignals nach einer vorbestimmten Anzahl von Gewichtungs- und/oder Teilträgeranpassungspermutationen immer noch nicht quittiert wurde, erhöht der Gewichtungsprozessor 306 die Gesamtsendeleistungszuweisung. Basierend auf dieser erhöhten Leistungszuweisung werden die Antennengewichte und/oder die ausgewählten Teilträger neu angepaßt, Signalkopien und/oder Teilträger werden neu gewichtet, und das gewichtete Signal wird, wie vorher beschrieben, erneut gesendet. Diese neue Gesamtsendeleistungszuweisung wird der Schwellwert für zukünftige Antennengewichtungs- und/oder Teilträgeranpassungen/auswahlen, bis eine Kommunikationsverbindung eingerichtet ist oder bis eine nachfolgende Gesamtsendeleistungserhöhung für notwendig erachtet wird. Es sollte bemerkt werden, daß alle nachfolgenden Erhöhungen um einen festen Betrag gleich der ersten Erhöhung oder um einen veränderlichen Betrag sein können.
  • Wenn einmal eine Kommunikationsverbindung eingerichtet ist, d.h. der Empfang des Sendesignals an der (nicht gezeigten) Basisstation quittiert ist, wird der für die Erzeugung der Antwort verwendete entsprechende Satz von Antennengewichten und/oder der entsprechende Satz von Teilträgern bevorzugt für die Verwendung beim Einrichten zukünftiger Kommunikationsverbindungen, möglicherweise in den wahlweisen Codespeicherprozessor 312, gespeichert. In WTRUs mit Smartantennenkonfiguration können diese Antennengewichtungs-/Teilträgerkombinationen als eine Anfangskonfiguration für die Verwendung zur Strahlformung und/oder verschiedene andere MIMO-Algorithmen genutzt werden.
  • Nun wird Bezug nehmend auf 4 eine graphische Darstellung 400 der gemäß der vorliegenden Erfindung implementierten OLPC gezeigt. Die graphische Darstellung 400 kann eine OLPC-Funktion in einer (nicht gezeigten) Mehrantennen-WTRU darstellen, die derart konfiguriert ist, daß sie in einem CDMA-, CDMA200-, CDMA-one-, UMTS-, OFDM/OFDMA-, S-FDMA-, IEEE 802.16-, IEEE 802.11n-, LTE-3GPP- oder jedem anderen drahtlosen Mehrantennen-Kommunikationssystem arbeitet.
  • Um eine Kommunikationsverbindung einzurichten, sendet eine (nicht gezeigte) WTRU ein mit einem ausgewählten Satz von Antennengewichten gewichtetes Anfangssendesignal T1 mit einem anfänglichen vorbestimmten Sendeleistungspegel PTi. In einer OFDM-basierten Implementierung werden die Gewichte auf einen anfänglichen Satz ausgewählter Teilträger angewendet. Wenn die (nicht gezeigte) WTRU innerhalb eines vorbestimmten Zeitinter valls Δt keine Quittung empfangen hat, die den Empfang des gewichteten Sendesignals T1 bestätigt, werden die Antennengewichte in einer Weise angepaßt und/oder die Teilträger neu ausgewählt, welche die anfängliche vorbestimmte Sendeleistung normiert oder konstant hält. Die neu angepaßten Antennengewichte werden dann auf das Sendesignal T1 angewendet, und das angepaßte Sendesignal T2 wird erneut gesendet. Wahlweise oder zusätzlich wird ein neuer Satz von Teilträgern neu ausgewählt und mit den anfänglichen Antennengewichten oder den neu angepaßten Antennengewichten gewichtet.
  • Wenn der Empfang des angepaßten Sendesignals T2 nach dieser Antennengewichts- und/oder Teilträgeranpassung nicht quittiert wird, werden die Anntennengewichte und/oder die ausgewählten Teilträger wieder angepaßt, neu gewichtet, und das angepaßte Sendesignal T3 wird erneut gesendet. Dieser Anpassungs-/erneute Sendungszyklus wird fortgesetzt, bis eine Kommunikationsverbindung eingerichtet ist oder bis eine vorbestimmte Anzahl n von angepaßten Signalen Tn gesendet und nicht erfolgreich quittiert wurde. Obwohl die Signalsendungen T1, T2, ... Tn, wie in der graphischen Darstellung 400 angezeigt, jeweils mit verschiedenen Antennengewichtungs-/Teilträgerkombinationen gesendet werden, werden sie mit dem gleichen anfänglichen Sendeleistungspegel PTi gesendet.
  • Wenn nach n Sendungen keine Kommunikationsverbindung eingerichtet wurde, wird der anfängliche Sendeleistungspegel PTi um eine erste Leistungserhöhung Δ1P erhöht. Das Sendesignal Tn+1 wird dann mit einem angepaßten Satz von Antennengewichten und/oder mit neu ausgewählten Teilträgern mit dem neu angepaßten Gesamtsendeleistungspegel PT1 erneut gesendet, wobei PT1, wie durch die Gleichung 3 weiter unten angezeigt, als eine Summe der anfänglichen Sendeleistung PTi und der vorbestimmten Leistungszunahme Δ1P definiert werden kann: PT1 = PTi + Δ1P Gleichung (3)
  • Nachfolgende Sendungen Tn+1 ... Tn+n werden weiterhin gewichts- und/oder teilträgerangepaßt und mit dem erhöhten Leistungspegel PT1 gesendet, bis eine Kommunikationsverbindung eingerichtet ist oder bis n weitere Signale nicht erfolgreich gesendet wurden, wobei die Sendeleistung PT1 an diesem Punkt um einen zweiten Leistungserhöhungsbetrag Δ2P erhöht wird.
  • Wenn einmal eine Kommunikationsverbindung eingerichtet ist, endet die OLPC-Funktion, und eine (nicht gezeigte) CLPC-Funktion übernimmt die Leistungssteuerung der eingerichteten Kommunikationsverbindung.
  • Es sollte bemerkt werden, daß in bevorzugten Implementierungen der vorliegenden Erfindung, abhängig von den Kanalbedingungen, der Anzahl von Sendeantennen und einer Vielfalt anderer Faktoren ein drei (3) bis (7) dB Rauschabstandsgewinn (SNR-Gewinn) erzielbar ist. Es sollte auch bemerkt werden, daß für die Implementierung der vorliegenden Erfindung zum Beispiel in einer WTRU keine zusätzliche Hardware, außer dem, was typischerweise in WTRUs ist, erforderlich ist.
  • Die Merkmale der vorliegenden Erfindung können in eine integrierte Schaltung (IC) eingebaut werden oder in einer Schaltung aufgebaut werden, die eine Vielzahl von miteinander verbundenen Bestandteilen aufweist.
  • Gemäß der Erfindung wählt eine Vorrichtung für die Verwendung in einem CDMA- oder OFDM/OFDMA-basierten Mehrantennensystem zuerst einen anfänglichen Satz von Antennengewichten aus und multipliziert die ausgewählten Antennengewichte mit Kopien eines Sendesignals, um ein gewichtetes Sendesignal zu erzeugen. In einer OFDM/OFDMA-basierten Implementierung wird ein ausgewählter Satz von Teilträgern mit den Signalkopien moduliert und dann unter Verwendung der Antennengewichte gewichtet. Das gewichtete Sendesignal wird unter Verwendung einer anfänglichen Gesamtsendeleistung gesendet. Wenn innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls keine Quittung empfangen wird, werden die Antennengewichte angepaßt, und/oder die Teilträger werden neu ausgewählt, und ein verändertes gewichtetes Sendesignal wird gesendet. Die Gesamt sendeleistung wird auf einem festen Wert gehalten, wenn die Antennengewichte und/oder die ausgewählten Teilträger angepaßt werden, und wird nur erhöht, wenn nach einer vorbestimmten Anzahl von Gewichtsanpassungen und/oder Teilträger-Neuauswahlen keine Quittung empfangen wird.
  • Obwohl die Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung in den bevorzugten Ausführungsformen in bestimmten Kombinationen beschrieben werden, kann jedes Merkmal oder Element allein (ohne die anderen Merkmale und Elemente der bevorzugten Ausführungsformen) oder in verschiedenen Kombinationen mit oder ohne andere Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Claims (10)

  1. Drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU), die derart konfiguriert ist, daß sie den Leistungsverbrauch in drahtlosen Kommunikationssystemen minimiert, wobei die WTRU aufweist: einen Signalgenerator 302 zum Erzeugen eines anfänglichen Sendesignals; einen mit dem Signalgenerator 302 verbundenen Seriell-Parallel-Umsetzer (S/P-Umsetzer) 304 zum Bereitstellen von Kopien eines anfänglichen Sendesignals; einen mit dem S/P-Umsetzer 304 verbundenen Multiplizierer 308 zum Gewichten der Kopien einer anfänglichen Sendung; einen mit dem Multiplizierer 308 verbundenen Gewichtungsprozessor 306 zum Bereitstellen, Erhalten und Anpassen von Antennengewichten; und mehrere mit dem Multiplizierer 306 verbundene Sende/Empfangsantennen 310a, 310b, 310c, ..., 310n.
  2. WTRU nach Anspruch 1, wobei der Signalgenerator 302 ein Anfangssendesignal zum Einrichten einer Kommunikationsverbindung erzeugt, das Sendesignal in dem S/P-Umsetzer 304 verarbeitet wird, wobei mehrere Kopien des verarbeiteten Signals erzeugt werden, die jeder der mehreren Antennen 310a, 310b, 310c, ..., 310n entsprechen, und von dem Gewichtungsprozessor 306 erhaltene Antennengewichte auf jede der mehreren Kopien des verarbeiteten Signals angewendet werden, um ein Sendesignal zu erzeugen.
  3. WTRU nach Anspruch 1 oder 2, die ferner aufweist: einen mit dem Gewichtungsprozessor 306 verbundenen Codespeicherprozessor 312 zum Speichern von Antennengewichten.
  4. WTRU nach Anspruch 3, wobei zumindest einige der gespeicherten Antennengewichte vorbestimmt sind.
  5. WTRU nach Anspruch 3 oder 4, wobei zumindest einige der gespeicherten Antennengewichte vorher verwendete Antennengewichte sind.
  6. WTRU nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Gewichtungsprozessor 306 einen anfänglichen Satz von Antennengewichten von dem Codespeicherprozessor erhalten kann.
  7. WTRU nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Antennengewichtungen Gesamtsendeleistungsanpassungen umfassen.
  8. WTRU nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Gewichtungsprozessor 306 konfiguriert ist, um durch Nutzung der Korrelation des Schwunds von den mehreren Sende/Empfangsantennen 310a, 310b, 310c, ..., 310n optimale Antennengewichte zu erhalten.
  9. WTRU nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Gewichtungsprozessor 306 konfiguriert ist, um basierend auf dem Mehrfacheingangs-Mehrfachausgangs-(MIMO) Blindstrahlbildungsalgorithmus optimale Antennengewichte zu erhalten.
  10. WTRU nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Gewichtungsprozessor 306 derart konfiguriert ist, daß er anfängliche Antennengewichte aus in dem Codespeicherprozessor 312 gespeicherten vorher erzeugten Gewichten auswählt.
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