DE60005360T2

DE60005360T2 - Verfahren und vorrichtung zur zuweisung von kanalelementressourcen in kommunikationssystemen

Info

Publication number: DE60005360T2
Application number: DE60005360T
Authority: DE
Inventors: W. Chad BOHLMANN; Jeffrey Bryan MOLES
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2020-04-29
Also published as: WO2001003096A1; EP1196908B1; EP1196908A1; US6144646A; DE60005360D1; ES2207515T3; EP1196908A4

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein Kommunikationssysteme und insbesondere ein Kommunikationssystem mit Codemultiplex-Vielfachzugriff.
Hintergrund der Erfindung
Ein Fehler in der Hardware oder Software in einem Kommunikationssystem hat negative Auswirkungen auf die Leistung des Kommunikationssystems. Ununterbrochene Kommunikationsdienste während eines Ruf- oder Bereitschaftsmodus sind gefragte Attribute eines Kommunikationssystems. Ein Fehler in der Hardware würde insbesondere zu langen Verzögerungen bei der Wiederherstellung der Kommunikationsdienste führen.
In 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Kommunikationssystems 100 dargestellt. Das Kommunikations system 100 kann eine Anzahl von Mobilstationen, wie zum Beispiel die Mobilstationen 101–102, umfassen, wobei auch mehr Mobilstationen möglich sind, doch sind hier nur zwei dargestellt, und einen Zellenstandort 110, der in eine Anzahl von Sektoren, wie zum Beispiel die Sektoren 111–113, unterteilt sein kann. Jede Mobilstation kommuniziert mit dem Zellenstandort 110 durch mindestens einen der Sektoren über eine drahtlose Vorwärtsverbindung 121 und eine drahtlose Rückwärtsverbindung 122. Jeder Sektor hätte dann zugehörige Hardware, wie zum Beispiel die Basis-Transceiver-Stationen (BTS) 114–116. Die BTSs 114–116 sind mit einer Basisstationssteuerung (BSC) 117 verbunden, die unter anderem den Betrieb der BTSs 114–116 steuert. Die BSC 117 ist mit anderen Netzen oder einem öffentlichen Wählnetz verbunden, die in Block 199 kollektiv dargestellt sind.
Die WO 99/18744 A beschreibt die Architektur einer Basisstation. In jeder BTS gibt es eine Anzahl von mit einer Steuersoftware verbundenen Hardware-Elementen, die die Schnittstelle zwischen den Mobilstationen und den übrigen Teilen des Zellenstandorts bilden. Jede BTS hat insbesondere eine Anzahl von Kanalelementen, wobei jedes Kanalelement Hardware- und Software-Ressourcen zum Steuern einer Kommunikationsverbindung bereitstellt. Jede Kommunikationsverbindung besteht aus einer Vorwärtsverbindung, einer Verbindung von der BTS zu der Mobilstation, und einer Rückwärtsverbindung, einer Verbindung von der Mobilstation zu der BTS. Ein Kanalelement bietet die Funktionen der Vorwärtsverbindungscodierung und modulation, der Datensymboladdition (Punktierung) und der Einstellung der Leistungsverstärkung in Vorwärtsrichtung. Die EP 0 887 947 A beschreibt ein Verfahren zum Steuern der Sendeleistung einer Basissta tion. Außerdem bietet jedes Kanalelement die Funktionen der Rückwärtsverbindungsdemodulation, der Ermittlung der Rahmenqualität und der Leistungsregelung in Rückwärtsrichtung. Ein Kanalelement kann auch noch andere Funktionen erfüllen. Eine BTS kann eine Anzahl von Kanalelementen haben. Ein paar Kanalelemente sind vielleicht eine Zeit lang nicht in Gebrauch. Wenn ein Kanalelement in dem Kommunikationssystem fehlerhaft ist, wird die Kommunikationsverbindung, die von dem fehlerhaften Kanalelement versorgt wird, unterbrochen oder beendet, selbst wenn die Verbindung vielleicht durch andere Kanalelemente in der BTS versorgt wurde.
Daher braucht man ein Verfahren und eine Vorrichtung in einem Kommunikationssystem zum Zuordnen von Kanalelementen zu einer Kommunikationsverbindung, so dass der Fehler eines Kanalelements die Kommunikationsverbindung nicht beendet oder unterbricht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems.
2 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm eines Kommunikationssystems gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Anhand von 2 sind ein oder mehr Ausgestaltungen der Erfindung bei einem Kommunikationssystem 200 dargestellt. Das Kommunikationssystem 200 umfasst mindestens eine Basis-Transceiver-Station (BTS), wie zum Beispiel die in 1 gezeigten BTSs 114–116. Jede BTS kann mehrere Kanalelemente aufweisen, wie zum Beispiel die Kanalelemente 201– 205, die Kanalelemente 0 bis N und N + 1 bis M darstellen. Gemäß der Erfindung weist das Kommunikationssystem für eine Vorwärtsverbindungskommunikation zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation eine endliche Zahl (N) von Kanalelementen zu, nämlich die Kanalelemente 201–203, die aus den mehreren Kanalelementen 0 bis M, 201–205, ausgewählt sind, um die Vorwärtsverbindung zu versorgen. Das Kommunikationssystem gibt mindestens ein zu der Vorwärtsverbindungskommunikation gehöriges Vorwärtsverbindungssignal 210 in jedes der N Kanalelemente 201–203 ein. Das Vorwärtsverbindungssignal 210 kann von einem Block 290 erzeugt werden, der Vorwärtsverbindungssprache oder -daten aus einem öffentlichen Wählnetz oder anderen Quellen codiert.
Das Kommunikationssystem ermittelt eine erforderliche Leistungsverstärkung der Vorwärtsverbindungskommunikation. Ein Leistungsregelungs-/-steuerungs-Unterkanal wird kontinuierlich auf dem Vorwärtsverbindungs-Verkehrskanal gesendet. Der Unterkanal sendet eine Rate von mindestens 1 Bit alle 1,25 ms. Ein Null-Bit kann der Mobilstation anzeigen, die mittlere Leistungsabgabe auf der Rückwärtsverbindung zu erhöhen, und ein Bit 1 kann anzeigen, den Leistungspegel der Rückwärtsverbindung herabzusetzen. Auf dem Rückwärtsverbindungs-Nutzkanal empfängt und misst die Basisstation die Signalstärke des von der Mobilstation gesendeten Rückwärtsverbindungssignals. Die Basisstation ermittelt dann den Wert des Leistungsregelungsbits. Die Mobilstation kann in einer anderen Situation auf der Rückwärtsverbindung die gemessene Signalstärke einer Vorwärtsverbindung zu der Basisstation übertragen. Die Basisstation kann die von der Mobilstation unterstützte Signalstärkemessung dazu verwenden, den Wert des Regelungsbits zu ermitteln. Außerdem können der Leistungspegel der Signale und die aus der Codierung der Kanäle erhaltene Verstärkung die erforderliche Leistungsverstärkung einstellen.
Jedes Kanalelement hat mindestens einen Block 220 zur digitalen Verstärkungseinstellung der Vorwärtsverbindung. Die Leistungsverstärkungseinstellung eines jeden der N Kanalelemente 201–203 wird so eingestellt, dass die Summe der Leistungsverstärkungseinstellungen der N Kanalelemente 201–203 im Wesentlichen gleich der ermittelten erforderlichen Leistungsverstärkung ist. Die N Kanalelemente 201–203 geben demzufolge N Vorwärtsverbindungssignale 231–233 mit einer eingestellten Leistungsverstärkung ab.
Die N Vorwärtsverbindungssignale 231–233 werden einem digitalen Vorwärtsverbindungssummierer und -kombinierer 240 zugeführt, um zu einem kombinierten Vorwärtsverbindungssignal 250 kombiniert zu werden. Das kombinierte Vorwärtsverbindungssignal 250 wird für die entsprechende Trägerfrequenzübersetzung und -verstärkung einen Digital-Analog-Aufwärtswandlerblock 251 zugeführt, der schließlich von einem analogen Sender 252 zu der Mobilstation überträgt. Wenn mindestens eines der Kanalelemente 201–203 aus irgendeinem Grund ausfällt, wird das Vorwärtssignal an sich minimal beeinflusst. Es kommt zu einer Verminderung der Leistungsverstärkung des kombinierten Signals proportional zu der von dem fehlerhaften bzw. ausgefallenen Kanalelement beigesteuerten Leistungsverstärkung.
Das Einstellen der Leistungsverstärkung in Vorwärtsrichtung kann das Einstellen der Leistungsverstärkungseinstellung eines jeden der N Kanalelemente 201–203 in im We sentlichen gleiche Teile umfassen, so dass die Summe der Leistungsverstärkungseinstellungen der N Kanalelemente 201– 203 im Wesentlichen gleich der erforderlichen Leistungsverstärkung ist. In diesem Fall bewirkt der Fehler bzw. Ausfall eines Kanalelements eine Verringerung der Amplitudenverstärkung um nur einen Faktor von 1/N. Zum Umrechnen der Verminderung der Leistungsverstärkung kann ein Durchschnittsfachmann feststellen, dass die Verminderung der Leistungsverstärkung durch die folgende Beziehung bestimmt wird: Verminderung der Leistungsverstärkung = 20 log(N – 1/N)
Wenn zum Beispiel N gleich 4 ist und eines der Kanalelemente fehlerhaft ist, ist die Verminderung der Leistungsverstärkung ungefähr gleich 2,50 dB. Die Verminderung der Leistungsverstärkung von ungefähr 2,5 kann sehr schnell und ohne Unterbrechung der Kommunikationsdienste durch eine Einstellung der Leistungsverstärkung gutgemacht werden.
Wenn es sich bei dem Kommunikationssystem um ein Kommunikationssystem mit Codemultiplex-Vielfachzugriff handelt, weist das Kommunikationssystem den N Kanalelementen 201–203 einen orthogonalen Code zu, um das eingegebene Vorwärtsverbindungssignal 210 im Falle des Kanalelements 201 am Codierer 221 zu codieren, um N codierte Vorwärtsverbindungssignale 231–233 mit eingestellter Leistungsverstärkung zu erzeugen.
Auf der Rückwärtsverbindung empfängt das Kommunikationssystem an den N Kanalelementen 201–203 ein Rückwärtsverbindungssignal 260 von der Mobilstation. Das Rückwärtsverbindungssignal 260 hat ein digitales Format. Das von der Mobilstation empfangene Signal kann an einem analogen Hochfrequenzempfänger 280 im analogen Format vorliegen. Das empfangene Signal kann bei 281 in ein digitales Format heruntergewandelt werden. Das Kommunikationssystem wählt ein erstes Kanalelement, wie zum Beispiel das Kanalelement 201, aus den N Kanalelementen 201–203 zur Verarbeitung des Rückwärtsverbindungssignals 260 aus. Das verarbeitete Signal wird über den Ausgang 270 ausgegeben und zum Block 290 geleitet. Wenn das Kommunikationssystem den Fehler des ersten ausgewählten Kanalelements 201 erfasst, wechselt das Kommunikationssystem die Verarbeitung des Rückwärtsverbindungssignals 260 von dem ersten ausgewählten Kanalelement 201 zu einem zweiten Kanalelement, wie zum Beispiel dem Kanalelement 203, das aus den N Kanalelementen mit Ausnahme des ersten ausgewählten Kanalelements 201 ausgewählt wurde. An sich würde die Rückwärtskommunikationsverbindung nicht unterbrochen oder beendet werden, wenn das erste Kanalelement 201 nicht mehr arbeitet. Der Fehler bzw. Ausfall eines Kanalelements kann erfasst werden durch Erfassen des Fehlers bzw. Ausfalls einer Rahmenqualitätsermittlung des Rückwärtsverbindungssignals am ersten oder an anderen Kanalelementen der N Kanalelemente 201–203.
Zur Leistungseinstellung bzw. -steuerung in Rückwärtsrichtung ermittelt das Kommunikationssystem bei 222 die Leistungspegeleinstellung des Rückwärtsverbindungssignals aus den von der Mobilstation empfangenen Informationen. Das Kommunikationssystem wählt ein erstes Kanalelement, wie zum Beispiel das Kanalelement 201, aus den N Kanalelementen 201–203 aus, um bei 223 wenigstens ein Leistungspegelregelungsdatenbit mit einem Wert gemäß dem ermittelten Leistungspegel zu Informationsdaten zu addieren, die über das Vorwärtsverbindungssignal übertragen wurden. Wenn das Kommunikationssystem einen Fehler des ausgewählten ersten Kanalelements erfasst, verwendet es stattdessen ein aus den N Kanalelementen mit Ausnahme des ersten Kanalelements ausgewähltes zweites Kanalelement, um zumindest das Leistungspegelregelungsdatenbit mit einem Wert gemäß dem ermittelten Leistungspegel zu addieren. Jeder einzelne Teil der Erfindung kann durch Software, Hardware oder eine Kombination aus Software und Hardware ausgeführt werden. Insbesondere ist die Verwendung eines digitalen Signalprozessors für eine solche Implementierung auf dem relevanten technischen Gebiet wohlbekannt.

Claims

Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation in einem Kommunikationssystem, das die Basisstation mit mehreren Kanalelementen umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Zuweisen einer endlichen Zahl (N) von Kanalelementen, die aus den mehreren Kanalelementen für eine Vorwärtsverbindungskommunikation von der Basisstation zu der Mobilstation ausgewählt sind; Eingeben mindestens eines zu der Vorwärtsverbindungskommunikation gehörigen Vorwärtsverbindungssignals in jedes der N Kanalelemente; Ermitteln einer erforderlichen Leistungsverstärkung der Vorwärtsverbindungskommunikation; Einstellen der Leistungsverstärkungseinstellung eines jeden der N Kanalelemente in einer Weise, dass die Summe der Leistungsverstärkungseinstellungen der N Kanalelemente im Wesentlichen gleich der erforderlichen Leistungsverstärkung ist; Ausgeben von N Vorwärtsverbindungssignalen mit eingestellter Leistungsverstärkung gemäß dem Einstellschritt aus den entsprechenden N Kanalelementen; Kombinieren der N Vorwärtsverbindungssignale, um ein kombiniertes Vorwärtsverbindungssignal zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Einstellen der Leistungsverstärkung das Einstellen der Leistungsverstärkungseinstellung eines jeden der N Kanalelemente in im Wesentlichen gleiche Teile umfasst, so dass die Summe der Leistungsverstärkungseinstellungen der N Kanalelemente im Wesentlichen gleich der erforderlichen Leistungsverstärkung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kommunikationssystem ein Kommunikationssystem mit Codemultiplex-Vielfachzugriff ist und das weiterhin den folgenden Schritt umfasst: Zuweisen eines orthogonalen Codes zu den N Kanalelementen zum Codieren des eingegebenen Vorwärtsverbindungssignals, um N codierte Vorwärtsverbindungssignale mit eingestellter Leistungsverstärkung gemäß dem Einstellschritt aus den entsprechenden N Kanalelementen zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin die folgenden Schritte umfasst: an den N Kanalelementen wird ein Rückwärtsverbindungssignal von der Mobilstation empfangen; aus den N Kanalelementen wird ein erstes Kanalelement für eine Verarbeitung des Rückwärtsverbindungssignals ausgewählt.
Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin die folgenden Schritte umfasst: Erfassen eines Fehlers des ersten ausgewählten Kanalelements; nach dem Erfassen des Fehlers, Wechsel der Verarbeitung des Rückwärtsverbindungssignals von dem ersten ausgewählten Kanalelement zu einem aus den N Kanalelementen mit Ausnahme des ersten ausgewählten Kanalelements ausgewählten zweiten Kanalelement.
Vorrichtung zur Kommunikation zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation in einem Kommunikationssystem, das eine Basisstation mit mehreren Kanalelementen umfasst, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Zuweisen einer endlichen Zahl (N) von Kanalelementen, die aus den mehreren Kanalelementen ausgewählt sind, für eine Vorwärtsverbindungskommunikation von der Basisstation zu der Mobilstation; eine Einrichtung zum Eingeben mindestens eines zu der Vorwärtsverbindungskommunikation gehörigen Vorwärtsverbindungssignals in jedes der N Kanalelemente; eine Einrichtung zum Ermitteln einer erforderlichen Leistungsverstärkung der Vorwärtsverbindungskommunikation; eine Einrichtung zum Einstellen der Leistungsverstärkungseinstellung eines jeden der N Kanalelemente in einer Weise, dass die Summe der Leistungsverstärkungseinstellungen der N Kanalelemente im Wesentlichen gleich der erforderlichen Leistungsverstärkung ist; eine Einrichtung zum Ausgeben von N Vorwärtsverbindungssignalen mit eingestellter Leistungsverstärkung gemäß dem Einstellschritt aus den entsprechenden N Kanalelementen; eine Einrichtung zum Kombinieren der N Vorwärtsverbindungssignale, um ein kombiniertes Vorwärtsverbindungssignal zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Einrichtung zum Einstellen der Leistungsverstärkung eine Einrichtung zum Einstellen der Leistungsverstärkungseinstellung eines jeden der N Kanalelemente in im Wesentlichen gleiche Teile umfasst, so dass die Summe der Leistungsverstärkungseinstellungen der N Kanalelemente im Wesentlichen gleich der erforderlichen Leistungsverstärkung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Kommunikationssystem ein Kommunikationssystem mit Codemultiplex-Vielfachzugriff ist, das weiterhin folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Zuweisen eines orthogonalen Codes zu den N Kanalelementen zum Codieren des eingegebenen Vorwärtsverbindungssignals, um N codierte Vorwärtsverbindungssignale mit eingestellter Leistungsverstärkung gemäß dem Einstellschritt aus den entsprechenden N Kanalelementen zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die weiterhin folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Empfangen eines Rückwärtsverbindungssignals von der Mobilstation an den N Kanalelementen; eine Einrichtung zum Auswählen eines ersten Kanalelements aus den N Kanalelementen für eine Verarbeitung des Rückwärtsverbindungssignals.
Vorrichtung nach Anspruch 9, die weiterhin folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Erfassen eines Fehlers des ersten ausgewählten Kanalelements; eine Einrichtung zum Wechseln der Verarbeitung des Rückwärtsverbindungssignals, nach dem Erfassen des Fehlers, von dem ersten ausgewählten Kanalelement zu einem aus den N Kanalelementen mit Ausnahme des ersten ausgewählten Kanalelements ausgewählten zweiten Kanalelement.