DE20215545U1 - TDD-CDMA-Basisstation, die ausbreitungsdämpfungsgestützte geschlossene Leistungsregelung verwendet - Google Patents

TDD-CDMA-Basisstation, die ausbreitungsdämpfungsgestützte geschlossene Leistungsregelung verwendet

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Description

- i-
181332GM
TDD-CDMA-BASISSTATION, DIE AUSBREITUNGSDÄMPFUNGS-
GESTÜTZTE GESCHLOSSENE LEISTUNGSREGELUNG VERWENDET
HINTERGRUND
&igr; 0^ ""-^ \* c CY^* &igr;&lgr; &iacgr;^*&Lgr; ^*1 &igr;
Diese Erfindung betrifft allgemein Spreizspektrum-Kommunikationssysteme. Im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung die Regelung von Übertragungsleistungspegeln bei derartigen Systemen.
Bei zahlreichen Spreizspektrum-Übertragungssystemen werden Kommunikationen von mehreren Benutzern über ein untereinander geteiltes Frequenzspektrum gesendet. Bei CDMA-Kommunikationssystemen (Code Division Multiple Access; Mehrfachzugriff im Codemultiplex) werden die vielfachen Kommunikationen zu ihrer Unterscheidung unter Verwendung verschiedener Codes gesendet. Bei Kommunikationssystemen im TDD/CDMA-Modus (Time Division Duplex/CDMA; Zeitmultiplex/CDMA) und im TD-SCDMA-Modus (Time Division Synchronous-CDMA; Zeitmultiplex-Synchron-CDMA) ist das Spektrum zu dessen besserer Nutzbarkeit auch noch zeitlich aufgeteilt.
Da vielfache Kommunikationen im selben Spektrum gesendet werden, können sich die Kommunikationen untereinander stören. Zur Verringerung dieser Interkommunikationsinterferenz wird eine adaptive Leistungsregelung eingesetzt. Der Zweck einer adaptiven Leistungsregelung besteht darin, jede Kommunikation mit minimalem Leistungspegel zu übertragen, um eine spezifizierte Empfangsgüte zu erzielen, beispielsweise ein gewünschtes Signal-Interferenz-Verhältnis (Signal to Interference Ratio; kurz: SIR).
Ein Schema zur Implementierung einer adaptiven Leistungsregelung ist die geschlossene Leistungsregelung (Closed Loop Power Control). Bei der geschlossenen Leistungsregelung
- 2-
\\ Te,. O S3/ CU^
sendet ein Sender eine Kommunikation mit einem bestimmten Leistungspegel. Ein Ziel-v-.;£. _*_, empfänger empfängt die Kommunikation und misst den SIR-Wert des empfangenen Signals. Der gemessene SIR-Wert wird mit einem Ziel-SIR-Wert verglichen. Ist das gemessene SIR größer als das Ziel-SIR, dann ergeht ein Leistungsregelungsbefehl, der angibt, dass der Sender seine Sendeleistung verringern soll. Ist das gemessene SIR kleiner oder gleich dem Ziel-SIR, wird ein Leistungs/rege/Mftgs/befehl gesendet, der angibt, dass der Sender seinen Leistungspegel erhöhen soll. Bei dem Leistungsregelungsbefehl handelt es sich im typischen Fall um ein einziges Bit, das entweder eine Erhöhung oder eine Verringerung des Leistungspegels angibt. Die Befehle werden typischerweise mit einer Frequenz von 100 bis 200 Befehlen pro Sekunde im TDD/CDMA- und im TD-SCDMA-Modus gesendet.
Der Empfanger empfangt den Leistungsregelungsbefehl und ändert als Reaktion auf diesen Befehl seinen Übertragungsleistungspegel um einen feststehenden Betrag, beispielsweise indem er den Übertragungsleistungspegel um IdB erhöht oder verringert. Bei höchst dynamischen Kanalbedingungen kann es sein, dass die geschlossene Leistungsregelung für eine Kompensation der Kanalbedingungen nicht schnell genug kompensiert. Als Folge kann die empfangene Signalgüte unter ein annehmbares Niveau sinken.
Dementsprechend ist es wünschenswert, über andere Ansätze zur Leistungsregelung zu W verfügen.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine TDD/CDMA-Basisstation umfasst eine Empfänger- und Beurteilungsvorrichtung für den Sendeleistungsbefehl, eine Antenne, eine Messvorrichtung für die Referenzsignalleistung, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Ausbreitungsdämpfung, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Sendeleistungsregelung, eine Modulations- und Spreizvorrichtung sowie einen Verstärker. Die Messvorrichtung für die Referenzsignalleistung misst einen empfangenen Leistungspegel des Referenzsignals. Die Vorrichtung zur Bestimmung der
-3- &Igr; S^t^
Ausbreitungsdämpfung vergleicht den gemessenen empfangenen Leistungspegel des renzsignals mit einem Sendeleistungspegel des Referenzsignals, um eine Schätzung der Ausbreitungsdämpfung des Referenzsignals zu erzeugen. Die Vorrichtung zur Bestimmung der Sendeleistungsregelung bestimmt eine Größe einer Änderung des Sendeleistungspegels unter Verwendung der erzeugten Schätzung der Ausbreitungsdämpfung und zur Bestimmung einer Einstellung eines Übertragungsleistungspegels als Reaktion auf den Sendeleistungsbefehl im Umfang der bestimmten Größenänderung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG(EN) Es zeigen:
Figur 1 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform einer ausbreitungsdämpfungsgestützten geschlossenen Leistungsregelung;
Figur 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Sende- und Empfangsstation, die eine ausbreitungsdämpfungs-gestützte geschlossene Leistungsregelung verwendet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Obwohl eine ausbreitungsdämpfungs-gestützte geschlossene Leistungsregelung anhand der bevorzugten TDD/CDMA- und TD-SCDMA-Kommunikationssysteme erläutert ist, lässt sich diese auch auf andere Kommunikationssysteme anwenden, bei denen eine Kanalwechselwirkung zwischen Uplink und Downlink auftritt.
Es wird nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform einer ausbreitungsdämpfungs-gestützten geschlossenen Leistungsregelung unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von Figur 1 und die Komponenten zweier vereinfachter Kommunikationsstationen von Figur 2 erläutert. Für die Zwecke der nachstehenden Erläuterung wird die Kommunikationsstation, deren Leistungspegel geregelt wird, als die Sendestation 20 bezeichnet und die Kommuni-
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kationsstation, die die leistungsgeregelten Kommunikationen empfängt, wird als die Empfangsstation 22 bezeichnet. Da sich eine ausbreitungsdämpfungs-gestützte geschlossene Leistungsregelung für gesendete (Uplink), empfangene (Downlink) oder beide Arten von Kommunikationen einsetzen lässt, kann die Sendestation 20 eine Basisstation, ein Endgerät oder beides sein.
An der Sendestation 20 werden an die Empfangsstation zu übertragende Daten von einer Modulations- und Spreizvorrichtung 24 moduliert und gespreizt, um ein Spreizspektrum-Radiofrequenz- (RF) Signal zu erzeugen. Ein Verstärker 26 wird zur Regelung des Leistungspegels des RF-Signals verwendet. Das RF-Signal wird von einer Antenne 36 oder Antennenanordnung über eine drahtlose Funkschnittstelle 38 an die Empfangsstation 22 abgestrahlt.
Das RF-Signal wird von einer Antenne 40 oder Antennenanordnung der Empfangsstation 22 empfangen. Die Impulsantwort des empfangenen Signals wird von einer Kanalschätzvorrichtung 44 geschätzt. Bei einem Kommunikationssystem im TDD/CDMA- oder im TD-SCDMA-Modus erfolgt die Kanalschätzung unter Verwendung bekannter Trainingssequenzen in einem Midambel-Abschnitt eines Kommunikationsbursts. Unter Verwendung der Impulsantworten stellt die Datendetektionsvorrichtung 42 die gesendeten Daten aus dem empfangenen RF-Signal wieder her. Unter Verwendung von Information von sowohl der Datendetektionsvorrichtung 42 als auch der Kanalschätzvorrichtung 44 wird eine Güte des empfangenen RF-Signals, beispielsweise ein SIR, von einer Gütemessvorrichtung 50 gemessen (Schritt 60). Eine Vorrichtung 46 zur Erzeugung eines Sendeleistungsbefehls (Transmit Power Command, TPC) vergleicht die gemessene Güte mit einer Zielgüte. Ist die gemessene Güte höher als die Zielgüte, dann wird ein Verringerungsbefehl erzeugt. Ist die gemessene Güte kleiner oder gleich der Zielgüte, wird ein Erhöhungsbefehl erzeugt. Obwohl auch andere Befehle verwendet werden können, handelt es sich bei dem bevorzugten Befehl um ein einziges Bit, bei dem eine +1 eine Erhöhung des Leistungspegels und eine -1 eine Verringerung des Leistungspegels anzeigt. Der Sendeleistungsbefehl (TPC) wird an die Sendestation 20 gesendet (Schritt 62).
Referenzdaten werden von einer Modulations- und Spreizvorrichtung 48 moduliert und gespreizt, um ein Referenz-RF-Signal zu erzeugen. Das Referenz-RF-Signal wird von der Antenne 40 oder Antennenanordnung über die drahtlose Funkschnittstelle 38 an die Sende-Station 20 abgestrahlt (Schritt 64). Für eine Uplink-Leistungsregelung eines TDD/CDMA-Systems oder eines TD-SCDMA-Systems des 3GPP (Third Generation Partnership Project) ist der bevorzugte Referenzkanal der sogenannte P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel).
Die Sendestation 20 empfängt das Referenzsignal unter Verwendung ihrer Antenne 36 oder Antennenanordnung. Eine Messvorrichtung 34 für die Referenzsignalleistung misst den Leistungspegel des empfangenen Referenzsignals (Schritt 66). Unter Verwendung der gemessenen Referenzsignalleistung bestimmt eine Vorrichtung 32 zur Bestimmung der Ausbreitungsdämpfung die Ausbreitungsdämpfung für das Referenzsignal (Schritt 68). Der Sendeleistungspegel des Referenzsignals kann der Sendestation 20 von vorneherein bekannt sein oder der Sendestation 20 signalisiert werden, beispielsweise unter Verwendung eines sogenannten BCH (Broadcast Channel, Transportkanal). Die Ausbreitungsdämpfung wird durch Subtraktion des empfangenen Leistungspegels von dem gesendeten Leistungspegel ermittelt.
Der Sendeleistungsbefehl TPC wird von einer TPC-Empfänger- und Beurteilungsvorrichtung 30 empfangen und der Wert des TPC wird bestimmt. Unter Verwendung des für den Sendeleistungsbefehl TPC bestimmten Wertes wird der Sendeleistungspegei von der Vorrichtung 28 zur Bestimmung der Sendeleistungsregelung entweder erhöht oder verringert (Schritt 70). Der Wert der Erhöhung bzw. Verringerung beruht auf einer Änderung der geschätzten Ausbreitungsdämpfung über die Zeit (Schritt 72). Eine Verstärkung des Verstärkers 26 wird derart eingestellt, dass das gesendete RF-Signal sich auf dem eingestellten Leistungspegel befindet. Ist die Änderung der Ausbreitungsdämpfung stark, was auf eine starke Änderung der Kanalbedingungen hinweist, ist auch die Änderung des Sendeleistungspegels stark. Im umgekehrten Fall, wenn die Änderung der Ausbreitungsdämpfung
- 6-
gering ist, was auf eine geringe oder keine Änderung der Kanalbedingungen schließen lässt, dann ist die Änderung des Übertragungsleistungspegels auch gering. Die Verwendung starker Änderungen der Übertragungsleistung ermöglicht eine schnelle Kompensation von sich schnell ändernden Kanalbedingungen, beispielsweise Kanäle mit schnellem „Fading". Geringe Änderungen der Übertragungsleistung werden für sich langsam ändernde Kanalbedingungen eingesetzt.
Ein Ansatz zur Bestimmung des Übertragungsleistungspegels, P(k) für einen kten Leistungsbefehl ist aus Gleichung 1 ersichtlich.
P(k) = P(k-l) + TPC_bit * schritt_größe(ÄL)
Gleichung
P(k-l) ist der bestimmte Leistungspegel für den (k-l)ten Leistungsbefehl. TPCbit ist der Wert des Sendeleistungsbefehls TPC, vorzugsweise +1 oder -1. AL ist die Änderung der Schätzung der Ausbreitungsdämpfung vom kten Leistungsbefehl zum (k-l)ten Leistungsbefehl und schritt_größe(Z^L) ist ein Schrittgrößenwert, der als Funktion von AL bestimmt wird.
Eine Gleichung zur Bestimmung von AL ist Gleichung 2.
[Gleichung 2]
L(k) ist hierbei die aktuellste Schätzung der Ausbreitungsdämpfung vor dem kten Leistungsbefehl und L(k-l) war die aktuellste Schätzung der Ausbreitungsdämpfung vor dem (k-l)ten Leistungsbefehl.
- 7-
\| 8^243 puncher. Iy
Alternativ können zur Kompensation von Ungenauigkeiten bei der Schätzung der Ausbreitungsdämpfung aufgrund einer Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Schätzung der Ausbreitungsdämpfung und dem Zeitpunkt der leistungsgeregelten Übertragung die Schätzungen der Ausbreitungsdämpfung, L(k) und L(k-l), gewichtete Schätzungen der Ausbreitungsdämpfung sein. Die geschätzte Ausbreitungsdämpfung und eine langfristige Schätzung der Ausbreitungsdämpfung, L0, werden auf der Grundlage einer Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt der nächsten Übertragung und dem Zeitpunkt der Schätzung der Ausbreitungsdämpfung gewichtet. Gleichung 3 ist eine Gleichung für eine derartige Gewichtung.
Gleichung
L ist die aktuellste Schätzung der Ausbreitungsdämpfung und (X ist ein Gewichtungsfaktor. Bei zeitschlitzbasierten Kommunikationssystemen, beispielsweise TDD/CDMA und TD-SCDMA, beruht (X auf der Anzahl von Zeitschlitzen zwischen dem Zeitschlitz, bei dem die Ausbreitungsdämpfung geschätzt wurde, und dem Zeitschlitz der nächsten Übertragung nach Empfang des kten Leistungsbefehls, Z^TS, wie es beispielsweise aus Gleichung 4 hervorgeht.
CC--
TS
MAX
Gleichung
TSmax ist der größtmögliche Wert von Z^TS, der gleich der Anzahl von Zeitschlitzen zwischen zwei konsekutiven Schätzungen der Ausbreitungsdämpfung ist. Zur Erläuterung: ist TSmax gleich sieben und die aktuellste Schätzung der Ausbreitungsdämpfung erfolgte sechs Zeitschlitze vor der nächsten Übertragung, so ist (X aus Gleichung 4 1/7. Bei nichtzeitschlitzbasierten Systemen wird (X durch eine Zeitperiode zwischen dem Messen der Ausbreitungsdämpfung und der nachfolgenden Übertragung bestimmt.
Unter Verwendung der Änderung der Ausbreitungsdämpfung, AL, wird eine Schrittgröße für die Änderung des Leistungspegels bestimmt. Ein Ansatz zur Bestimmung der Schrittgröße verwendet einen Schwellentest. Liegt der Absolutwert der Änderung der Ausbreitungsdämpfung zwischen bestimmten Schwellen, dann wird eine spezifizierte Schrittgröße ausgewählt. Zur Erläuterung: Bei Verwendung von beispielsweise drei Schrittgrößen, schritt_größel, schritt_größe2 und schritt_größe3 wird schrittgröße 1 verwendet, wenn AL unter einer ersten Schwelle Tl liegt, schrittgröße 2 wird verwendet, wenn AL gleich Tl ist oder zwischen Tl und einer zweiten Schwelle T2 liegt. schritt_größe3 wird verwendet, wenn AL größer oder gleich T2 ist. Alternativ kann eine Nachschlagetabelle verwendet werden, die verschiedenen ALs Schrittgrößen zuordnet.

Claims (1)

  1. TDD/CDMA-Basisstation, die folgendes umfasst:
    eine Empfänger- und Beurteilungsvorrichtung für den Sendeleistungsbefehl zum Empfang eines Sendeleistungsbefehls und zur Bestimmung eines Werts des empfangenen Sendeleistungsbefehls, wobei der Sendeleistungsbefehl eine Erhöhung oder Verringerung der Sendeleistung anzeigt;
    eine Antenne zum Empfang eines Referenzsignals und zur Abstrahlung einer Kommunikation, wobei das Referenzsignal in einem TDD/CDMA-Format übertragen wird;
    eine Messvorrichtung für die Referenzsignalleistung zum Messen eines empfangenen Leistungspegels des Referenzsignals;
    eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausbreitungsdämpfung zum Vergleichen des gemessenen empfangenen Leistungspegels des Referenzsignals mit einem Sendeleistungspegel des Referenzsignals, um eine Schätzung der Ausbreitungsdämpfung des Referenzsignals zu erzeugen;
    eine Vorrichtung zur Bestimmung der Sendeleistungsregelung zum Bestimmen einer Größe einer Änderung des Sendeleistungspegels unter Verwendung der erzeugten Schätzung der Ausbreitungsdämpfung und zur Bestimmung einer Einstellung eines Übertragungsleistungspegels als Reaktion auf den Sendeleistungsbefehl im Umfang der bestimmten Größenänderung;
    eine Modulations- und Spreizvorrichtung zur Erzeugung der Kommunikation in einem TDD/CDMA-Format; und
    einen Verstärker zum Einstellen eines Übertragungsleistungspegels der Kommunikation auf der Grundlage der Einstellung des Übertragungsleistungspegels.
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