DE60005797T2

DE60005797T2 - Verfahren und einrichtung zur sendeleistungssteuerung in einem potentiell übertragungsgeschalteten oder energiebegrenzten kommunikationssystem

Info

Publication number: DE60005797T2
Application number: DE60005797T
Authority: DE
Inventors: Tao Chen; M. Jack HOLTZMAN; Keith Saints; E. Charles WHEATLEY; Fuyun Ling; Nagabhushana Sindhushayana
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2020-01-29
Also published as: US6373823B1; WO2000045528A1; CN1339203A; CN1183696C; JP2002536869A; KR20010101759A; US20020064135A1; DE60005797D1; AU2976400A; KR100702727B1; HK1042792B; EP1151555B1; HK1042792A1; US6950406B2; EP1151555A1; ATE251822T1; JP4514962B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Nachrichtenübertragungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein neues und verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Sendeleistung in einem drahtlosen Nachrichtensystem.
II. Beschreibung von verwandter Technik
Die Verwendung von CDMA-Modulationstechniken ist eine von verschiedenen Techniken, die verfügbar sind, um die Nachrichtenübertragungen bei Systemen mit einer großen Anzahl von Teilnehmern zu erleichtern. Andere Vielbzw. Mehrfachzugriffs-(multiple access = MA)Nachrichtensystemtechniken sind bekannt, wie beispielsweise TDMA und FDMA. Die Spreizspektrum-Modulationstechnik des CDMA besitzt jedoch signifikante Vorteile gegenüber diesen Modulationsverfahren für Vielfachzugriffs-Nachrichtensysteme.
Die Verwendung der CDMA-Techniken in einem Mehrtachzugriffs-Nachrichtensystem ist in dem folgenden US Patent offenbart: 4,901,307 mit dem Titel "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" übertragen auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung, wobei die Offenbarung dieses Patents durch Bezugnahme hier aufgenommen sei. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Mehrfachzugriffs-Nachrichtensystem ist ferner im U.S.-Patent 5,103,459 offenbart, welches den Titel "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEFONE SYSTEM" trägt.
CDMA ist von Natur aus ein Breitbandsignal und bietet eine Form der Frequenzdiversität durch Spreizen der Signalenergie über eine große Bandbreite. Daher beeinflusst frequenzselektives Fading nur einen kleinen Teil der CDMA-Signalbandbreite. Raum- oder Pfaddiversity wird dadurch erhalten, dass man mehrfache Signalpfade vorsieht, und zwar durch gleichzeitige Verbindungen (Links) von einem Mobilteilteilnehmer durch zwei oder mehr Zellenplätze (cell-sites). Ferner kann Pfad- oder Wegdiversity dadurch erhalten werden, dass man die Mehrfachpfadumgebung durch Spreizspektrumverarbeitung ausnützt, und zwar dadurch, dass man gestattet, dass ein mit unterschiedlichen Fortpflanzungsverzögerungen ankommendes Signal empfängt und gesondert verarbeitet. Beispiele dieser Pfad- oder Wegdiversity sind im U.S.-Patent 5,101,501 mit dem Titel "METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A SOFT HANDOFF IN COMMUNICATIONS IN A CDMA CELLULAR TELEFONE SYSTEM" und U.S.-Patent 5,109,390 mit dem Titel "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEFONE SYSTEM" beschrieben.
Ein Verfahren zur Übertragung von Sprache in digitalen Nachrichtensystemen, das besondere Vorteile hinsichtlich der Vergrößerung der Kapazität bietet, wobei aber eine hohe Qualität der empfangenen Sprache aufrecht erhalten wird, verwendet die Sprachcodierung mit variabler Rate. Das Verfahren und die Vorrichtung eines besonders brauchbaren Sprachcodierers mit variabler Rate sind im Einzelnen in dem U.S.-Patent 5,414,796 mit dem Titel "VARIABLE RATE VOCODER" beschrieben.
Die Verwendung eines Sprachcodierers mit variabler Rate liefert Datenrahmen (data frames) mit maximaler Sprachdatenkapazität dann, wenn die Sprachcodierung Sprachdaten mit einer maximalen Rate liefert. Wenn ein Sprachcodierer mit variabler Rate Sprachdaten mit weniger als der maximalen Rate liefert, dann besteht eine Überschusskapazität in den Senderahmen (transmission frames). Ein Verfahren zur Übertragung zusätzlicher Daten in Übertragungsrahmen einer festen vorbestimmten Größe, wobei die Datenquelle für die Datenrahmen die Daten mit einer variablen Rate liefert, ist im Einzelnen im U.S.-Patent 5,504,773 mit dem Titel "METHOD AND APPARA-TUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION" beschrieben. In der oben genannten Patentanmeldung ist ein Verfahren und eine Vorrich tung offenbart zum Kombinieren von Daten unterschiedlicher Typen aus unterschiedlichen Quellen in einem Datenrahmen zur Übertragung.
In Rahmen, die weniger Daten als eine vorbestimmte Kapazität enthalten, kann der Leistungsverbrauch dadurch verringert werden, dass man einen Sendeverstärker derart in seiner Sendung steuert (transmission gating), dass nur Teile des Daten enthaltenden Rahmens übertragen bzw. gesendet werden. Ferner können Nachrichtenkollisionen in einem Kommunikations- oder Nachrichtensystem vermindert werden, wenn die Daten in Rahmen entsprechend einem vorbestimmten Pseudorandom- oder Pseudozufallsprozess platziert werden. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung bzw. zum Ausblenden (gating) der Übertragung und zur Positionierung der Daten in den Rahmen ist im U.S.-Patent 5,659,569 mit dem Titel "DATA BURST RANDO-MIZER" offenbart.
Ein brauchbares Verfahren zur Leistungssteuerung einer Mobilanlage in einem Nachrichtensystem besteht darin, die Leistung des empfangenen Signals von der Mobilstation an einer Basisstation zu vergleichen. Die Basisstation überträgt bzw. sendet ansprechend auf den überwachten Leistungspegel Leistungssteuerbits an die Mobilstation zu regelmäßigen Intervallen. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Sendeleistung auf diese Art und Weise ist im U.S.-Patent 5,056,109 mit dem Titel "METHOD AND APPARA-TUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEFONE SYSTEM" beschrieben.
In einem Nachrichten- oder Kommunikationssystem, das Daten unter Verwendung eines QPSK-Modulationsformates liefert, kann außerordentlich nützliche Information dadurch erhalten werden, dass man das Kreuzprodukt (cross product) der IQ-Komponenten des QPSK-Signals verwendet. Dadurch, dass man die Relativphasen von zwei Komponenten kennt, kann man grob die Geschwindigkeit der Mobilstation bezüglich der Basisstation bestimmen. Eine Beschreibung einer Schaltung zur Bestimmung des Kreuzprodukts der IQ-Komponenten in einem QPSK-Modulations-Nachrichtensystem ist in U.S.- Patent Nr. 5,506,865 mit dem Titel "PILOT CARRIER DOT PRODUCT CIR-CUIT" beschrieben.
Es besteht eine ansteigende Anforderung hinsichtlich drahtloser Nachrichtenoder Kommunikationssysteme, die in der Lage sind, digitale Informationen mit hohen Raten zu übertragen bzw. zu senden. Ein Verfahren zum Senden von Digitalsignalen mit hoher Rate von einer entfernten Station zu einer zentralen Basisstation besteht darin, dass man der entfernt liegenden Station gestattet, Daten unter Verwendung von Spreizspektrumtechniken des CDMA zu senden. Ein Verfahren, das vorgeschlagen wurde, um zu gestatten, dass die entfernt gelegene Station (remote station = Fernstation) ihre Information unter Verwendung eines kleinen Satzes von Orthogonalkanälen sendet, ist im Einzelnen in der anhängigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 08/886,604 mit dem Titel "HIGH DATA RATE CDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM" beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues und verbessertes Leistungssteuersystem zur Verwendung in einem Kommunikations- bzw. Nachrichtensystem, in dem die Sendeenergie ausgeblendet (gated) oder gekappt werden kann oder unter Verwendung von Leistungsregelbefehlen (closed loop power control commands), die ansonsten ignoriert werden, ohne Kenntnis des Senders hinsichtlich dieser Leistungssteuerbefehle. Die vorliegende Erfindung wird in Zusammenhang mit der Steuerung der Vorwärtsverbindungs-Sendeleistung beschrieben. Der Fachmann erkennt, dass die vorliegende Erfindung in gleichem Maße bei der Steuerung der Rückwärtsverbindungs-Sendeleistung angewandt werden kann und dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die Vorwärtsverbindungs-Sendesteuerung beschränkt ist. Einfach durch den Austausch der Bezugnahme auf die Mobilstation mit Bezugnahme auf eine Basisstation und durch Änderung mit der Bezugnahme auf die Basisstation zu Bezugnahmen auf die Mobilstation wird ein Rückwärtsverbindungs-Leistungssteuersystem beschrieben.
In einer Mobilstation 7 werden die Vorwärtsverbindungssignale 3 empfangen und demoduliert. Zudem bestimmt die Mobilstation das Adäquatsein der empfangenen Signalleistung der Vorwärtsverbindungssignale 3. Entsprechend des bestimmten Adäquatseins der empfangenen Signalenergie (Empfangssignalenergie) der Vorwärtsverbindungssignale 3 erzeugt die Mobilstation 7 eine Reihe von Leistungssteuer- bzw. -regelbefehlen. In dem Ausführungsbeispiel bestehen die Leistungssteuerbefehle aus einer Reihe von einfachen Aufwärts/Abwärtsbefehlen, auf die die Basisstation 1 anspricht, und zwar durch Erhöhen oder Vermindern der Sendeleistung der Vorwärtsverbindungssignale 3. Die vorliegende Erfindung ist in gleicher Weise anwendbar auf die Erzeugung anderer Formen der Leistungsregelung (closed loop power control = Leistungssteuerung mit geschlossener Regelschleife), wie beispielsweise die Erzeugung von Leistungssteuersignalen, die eine Anzeige bilden für die Änderungsgröße der Sendeleistung der Vorwärtsverbindungssignale 3.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden die Leistungssteuerbefehle dadurch erzeugt, dass man das empfangene Signal-zu-Interferenz-Verhältnis (SIR = signal to interference ratio) der Vorwärtsverbindungssignale 3 mit mindestens einer Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle vergleicht. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird eine einzige Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle bei der Erzeugung eines Ein-Bit-Leistungssteuerbefehls verwendet. Die Signal-zu-Energie-Verhältnisschwelle wird derart gesetzt oder eingestellt, dass ein gewünschter oder Sollperformancepegel vorgesehen wird, wie beispielsweise eine gewünschte oder Sollrahmenfehlerrate oder Symbolfehlerrate. Dieser Sollperformance- oder – leistungspegel kann sich ändern basierend auf der Art der Dienstleistung (type of service), die auf dem Vorwärtsverbindungssignal 3 vorgesehen bzw. geliefert wird. Wenn der Performancepegel des empfangenen Vorwärtsverbindungssignals 3 vom Sollperformancepegel variiert oder sich verändert, wird die Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle geändert.
Wenn der Performancepegel des Empfangssignals kleiner ist als der Sollperformancepegel, dann wird die Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle vergrößert oder erhöht, was eine Vergrößerung der Empfangsenergie der Vorwärtsverbindungssignale 3 zur Folge hat. Umgekehrt, wenn der Performancepegel des Empfangssignals größer ist als der Sollperformancepegel, dann wird die Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle verringert. Es könnte scheinen, dass es gegen die Intuition ist, wenn man sagt, dass ein Empfangssignal eine zu gute Qualität besitzt, es sei aber daran erinnert, dass diese überschüssige oder exzessive Qualität nicht-notwendige, bei der Sendung der Vorwärtsverbindungssignale 3 verwendete Energie repräsentiert, was in einer Verschlechterung des Dienstes oder des Betriebs zu allen anderen Mobilstationen, die durch die Basisstation 1 bedient werden, führt, und was eine Reduktion der Anzahl von Mobilstationen bedeutet, die in der Lage sind, durch die Basisstation 1 bedient zu werden.
Die Veränderung der Signal-zu-Interferenz-Verhältnissschwellen basierend auf den gemessenen Performancemetriken wird als Außenschleifen-Leistungssteuerung (outer loop power control = Außenleistungsregelung) bezeichnet. Die Rückkopplung der Leistungssteuerbefehle basierend auf dem Vergleich des gemessenen Signal-zu-Interferenz-Verhältnisses mit der variablen Schwelle wird als closed loop power control oder Leistungsregelung bzw. Leistungssteuerung mit geschlossener Schleife bezeichnet. Die Kombination der Leistungssteuerung mit geschlossener Schleife (Leistungsregelung) und der Außenschleifenleistungssteuerung wird sowohl in der ETSI UTRA-Kandidatenvorlage (candidate submission) als auch der TIA cdma2000-Kandidatenunterlage ins Auge gefasst. Die Kombination von "closed loop power control" und "open loop power control" ist im Einzelnen im oben genannten U.S.-Patent 5,056,109 beschrieben.
Die Mobilstation 7 erzeugt Leistungssteuerbefehle und überträgt diese zusammen mit Verkehrs- oder Trafficdaten, Pilotsymboldaten zurück zur Basisstation 1, und zwar auf Rückwärtsverbindungssignalen 5. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die Rückwärtsverbindungssignale 5 CMDA- Signale. Insbesondere gilt für das beispielhafte Ausführungsbeispiel, dass die Rückwärtsverbindungssignale 5 CDMA-Signale sind, die entsprechend der Beschreibung in sowohl der ETSI UTRA-Kandidatenunterlage wie auch der TIA cdma2000-Kandidatenunterlage beschrieben wurden. Die Rückwärtsverbindungssignale dieser zwei Unterlagen sind im Wesentlichen identisch für die Zwecke der vorliegenden Erfindung. Man erkennt, dass die vorliegende Erfindung in gleicher Weise bei anderen Formen von CDMA-Signalen anwendbar ist und auch bei anderen Modulationsschemata, wie beispielsweise den TDMA- oder GSM-Modulationsschemata.
Die Basisstation 1 empfängt Leistungssteuerbefehle von der Mobilsstation 7, und ansprechend auf diesa Befehle wird die Sendeenergie der Vorwärtsverbindungssignale 3 erhöht oder vermindert. Es können jedoch Zeiten auftreten, wo die Basisstation 1 nicht auf die Leistungssteuerbefehle von der Mobilstation 7 anspricht. Beispielsweise darf die Basisstation 1 die Energie der Vorwärtsverbindungssignale 3 ansprechend auf Leistungssteuerbefehle von der Mobilstation 7 dann nicht vergrößern, wenn die Basisstation 1 bestimmt, dass sie keine zusätzliche Energie für die Sendung den Vorwärtssignalen 3 zuweisen kann, ohne eine nicht-akzeptable Verschlechterung der Übertragung von Signalen anderer Mobilstationen, die durch die Basisstation 1 bedient werden, zu bewirken.
Wenn die Basisstation 1 nicht auf die Leistungssteuerbefehle von der Mobilstation 7 anspricht, kann sie entweder weiterhin mit der vorhandenen Sendeenergie der Vorwärtsverbindungssignale 3 (hier als "Kappen" der Energie der Vorwärtsverbindungssignale 3 bezeichnet) fortfahren oder kann zeitweise die Sendung der Vorwärtsverbindungssignale 7 (3) (hier als "Gating" bzw. Ausblenden der Energie der Vorwärtsverbindungssignale 3 bezeichnet) "gaten" (gating), d. h. steuern. Wenn die Energie der Vorwärtsverbindungssignale 3 entweder gekappt oder ausgeblendet wird, kann der Empfang derjenigen Rahmen oder Symbole, die mit der gekappten oder der gegateten bzw. ausgeblendeten Energie fehlerhaft gesendet wurde, unzuverlässig sein. Bei traditionellen Implementationen wird ansprechend auf den Empfang der gekappten oder der gegateten Rahmen oder Symbole die Mobilstation 7 fehlerhafterweise seine Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle in der oben beschriebenen "outer loop power control" (Außenleistungssteuereinstellung), erhöhen. Diese Einstellung muss verhindert oder gesperrt werden, da die Ursache der Rahmen oder Symbolfehler nicht das Resultat der Aussendung unkorrekter Leistungssteuerbefehle der Mobilstation 7 ist, sondern vielmehr liegt der Grund darin, dass die Basisstation 1 diese Befehle ignoriert und sich nicht innerhalb der Kontrolle oder Steuerung der Mobilstation 7 befindet. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit diesem Problem der Steuer- oder Kontrolleinstellung des Leistungsregelungssystems (Außenschleifenleistungssteuersystems; outer loop power control system) in der Anwesenheit von potenziell gegateten oder gekappten Signalen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der unten stehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeich- nungen, in der die gleichen Bezugszeichen in entsprechender Weise durchgehend verwendet werden, und wobei Folgendes dargestellt ist:
1 ist ein Blockdiagramm, welches zwei Grund- oder Basiskomponenten eines drahtlosen Nachrichtenkommunikationssystems zeigt, und zwar die Basisstation und die Mobilstation;
2 ist ein Blockdiagramm der Basisstation der vorliegenden Erfindung; und;
3 ist ein Blockdiagramm der Mobilstation der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Außenschleifensteuerung in einem potenziell ausgeblendeten oder gekappten Transmissions- oder Sendesystem
In 1 ist ein drahtloses Kommunikations- oder Nachrichtensystem dargestellt, in dem die Basis 1 ein drahtloses Nachrichten- oder Kommunikationssignal 3 zu einer Mobilstation 7 überträgt oder sendet. Übertragungen oder Sendungen von der Basisstation 1 zur Mobilstation 7 werden als Vorwärtsverbindungssendungen oder Vorwärtsverbindungsübertragungen bezeichnet. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden die drahtlosen Nachrichtensignale unter Verwendung einer Code-Division-Multiple-Access(CDMA)-Modulation gesendet. Die Erzeugung der CMDA-Signale ist auf diesem Gebiet der Technik bekannt und ist im Einzelnen in den genannten U.S.-Patenten 4,901,307 und 5,103,459 beschrieben und ferner standardisiert oder genormt in dem folgenden Standard bzw. der folgenden Norm: Telecommunications Industry Association Interim Standard TIA/EIA/IS-95-A mit dem Titel "MOBILE STATION-BASE STATION COMPATIBILITY STANDARD FOR DUAL-MODE WIDEBAND SPREAD SPECTRUM CELLULAR SYSTEM" (im Folgenden als vorgeschlagener IS-95-Standard bezeichnet). Die vorliegende Erfindung ist gleichermaßen anwendbar bei allen drahtlosen Nachrichtensystemen, die ein kombiniertes, eine geschlossene Schleife aufweisendes Steuersystem bzw. ein Regelsystem und ein Außenschleifenleistungssteuersystem verwenden.
Die Telecommunications Industry Association schlug eine Weiterentwicklung des IS-95-Standards vor, der für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung in ihrer Vorlage an die ITU mit dem Titel "THE CDMA2000 ITU-R RTT CANDIDATE SUBMISSION" Folgendes vorschlug. In ähnlicher Weise hat die European Telecommunications Standards Industry (ETSI) als eine alternative Evolution einer zweiten Generation von CDMA-Systemen an die ITU mit dem Titel "THE ETSI UMTS TERRESTRIAL ACCESS (UTRA) ITU-R RTT CANDIDATE SUBMISSION" zum Vorschlag gebracht. Die vorliegende Erfindung ist besonders gut geeignet für die Anwendung in CDMA-Nachrichtensystemen mit hoher Rate oder hoher Geschwindigkeit, da die Übertragung oder Sendung mit Hochgeschwindigkeitsdaten in einem drahtlosen Nachrichtensystem häufiger die Unfähigkeit zur Folge hat, dass hinreichend Sendeleistung vorhanden ist, um in zuverlässiger Weise die Daten zu übertragen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind somit die Vorwärtsverbindungssignale 3 CDMA-Hochgeschwindigkeitsdatensignale, wie dies in den cdma2000- und UTRA-Vorschlägen beschrieben ist. Der Fachmann erkennt, dass die vorliegende Erfindung auch bei anderen drahtlosen Nachrichtensystemen verwendbar ist.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel weisen die Vorwärtsverbindungsnachrichtensignale 3 Folgendes auf: Pilotsignale, um eine kohärente Demodulation durch die Mobilstation 7 zu gestaten, primäre Verkehrs- oder Trafficdaten, ergänzende Hochgeschwindigkeitsdaten (supplemental high speed data) und Leistungssteuersignale (power control signals). Der Fachmann erkennt, dass die Liste von innerhalb der Vorwärtsverbindungssignale 3 übertragenen Information nicht allumfassend ist, und auch braucht nicht sämtliche Information, die aufgelistet wird, vorhanden sein, um die vorliegende Erfindung anzuwenden. Ferner ist klar, dass die vorliegende Erfindung in gleicher Weise bei der Leistungssteuerung von Rückwärts erbindungssignalen anwendbar ist.
In der Mobilstation 7 werden die Vor värtsverbindungssignale 3 empfangen und demoduliert. Zudem bestimmt die Mobilstation 7 die Adäquatheit der empfangenen Signalleistung der Vorwärtsverbindungssignale 3. Entsprechend der bestimmten Adäquatheit der empfangenen Signalenergie des Vorwärtsverbindungssignals 3 erzeugt die Mobilstation 7 eine Reihe von Leistungssteuerbefehlen (power control commands). In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel bestehen die Leistungss euerbefehle aus einer Reihe oder Serie von Ein-Bit-Aufwärts/Abwärtsbefehlen (one bit up/down commands), auf die die Basisstation 1 dadurch anspricht, dass sie die Sende- oder Übertragungsenergie der Vorwärtsverbindungssignele 3 vergrößert oder verringert. Die vorliegende Erfindung ist in gleicher Weise anwendbar für die Erzeugung von anderen Formen der Leistungssteuerung mit geschlossener Schleife (closed loop power control = Leistungsregelung) wie beispielsweise der Erzeugung von Leistungssteuerbefehlen, die eine Anzeige bilden für die Änderungsgröße für die Sendeleistung der Vorwärtsverbindungssignale 3.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden die Leistungssteuerbefehle erzeugt durch Vergleichen des geschätzten Empfangssignal-zu-Interferenz-Verhältnisses (SIR) der Vorwärtsverbindungssignale 3 mit einer Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle. Die Signal-zu-Energie-Verhältnisschwelle wird derart eingestellt, dass ein gewünschter oder Sollperformancepegel vorgesehen wird, wie beispielsweise eine Sollrahmenfehlerrate oder Symbolfehlerrate. Dieser Sollperformancepegel kann variieren, und zwar basierend auf der Art des auf dem Vorwärtsverbindungssignal 3 vorgesehenen Dienstes oder Services (oder Betriebs). Wenn sich der Performancepegel des Empfangsvorwärtsverbindungssignals 30 vom Sollperformancepegel aus verändert, so wird die Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle geändert.
Wenn der Performancepegel des Empfangssignals kleiner ist als der Sollperformancepegel, sodann wird die Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle erhöht. Umgekehrt gilt: Wenn der Performancepegel des Empfangssignals größer ist als der Sollperformancepegel, dann wird die Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle verringert. Wenn man davon spricht, dass ein Empfangssignal eine zu gute Qualität besitzt, so könnte dies den Eindruck erwecken, dass dies gegen die Intuition geht, es soll aber berücksichtigt werden, dass diese Überschussqualität nicht-notwendige, bei der Sendung des Vorwärtsverbindungssignals 3 verwendet Energie repräsentiert, was zu einer Verschlechterung des Service (degradation of service), d. h. zu einer Verschlechterung der Dienstleistung für alle anderen Mobilstationen führt, die durch die Basisstation 1 bedient werden, und ferner zu einer Reduktion der Anzahl von Mobilstationen, die durch die Basisstation 1 versorgt werden können.
Die Veränderung oder die Variation der Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwellen basierend auf den gemessenen Performancemetriken wird als "ou ter loop power control" (Außenschleifenleistungssteuerung) bezeichnet. Die Rückkopplung der Leistungssteuerbefehle basierend auf dem Vergleich des gemessenen Signal-zu-Interferenz-Verhältnisses mit der variablen Schwelle wird als "closed loop power control" (Leistungssteuerung mit geschlossener Schleife, Leistungsregelung) bezeichnet. Die Kombination von "closed loop" und "outer loop" power control, d. h. Leistungssteuerung, wird in sowohl der ETSI UTRA-Kandidatenvorlage als auch der TIA cdma2000-Kandidatenvorlage ins Auge gefasst. Die Kombination der closed loop-Leistungssteuerung und der open loop-Leistungssteuerung ist im Detail im oben genannten U.S.-Patent 5,056,109 beschrieben.
Die Mobilstation 7 erzeugt Leistungssteuerbefehle und sendet diese zusammen mit Verkehrs- oder Trafficdaten, Pilot-Symboldaten zurück zur Basisstation 1 auf den Rückwärtsverbindungssignalen 5. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die Umkehrverbindungssignale 5 CDMA-Signale. Insbesondere sind in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Rückwärtsverbindungssignale 5 CDMA-Signale, und zwar gesendet oder übertragen entsprechend der Beschreibung in entweder der ETSI UTRA-Kandidatensubmission oder -Kandidatenvorlage oder dem TIA cdma2000-Kandidatenvorschlag. Die Rückwärtsverbindungssignale dieser beiden Vorschläge sind im Wesentlichen identisch für die Zwecke der vorliegenden Erfindung. Man erkennt, dass die vorliegende Erfindung in gleicher Weise bei anderen Formen von CDMA-Signalen anwendbar ist sowie bei anderen Modulationsschemata, wie beispielsweise den TDMA- oder GSM-Modulationsschemata.
Die Basisstation 1 empfängt Leistungssteuerbefehle von der Mobilstation 7, und ansprechend auf diese Befehle wird die Sendeenergie der Vorwärtsverbindungssignale 3 erhöht oder vermindert. Es können jedoch Zeiten auftreten, wo die Basisstation 1 nicht auf die Leistungssteuerbefehle von der Mobilstation 7 anspricht. Beispielsweise darf die Basisstation 1 die Energie der Vorwärtsverbindungssignale 3 ansprechend auf die Leistungssteuerbefehle von der Mobilstation dann nicht erhöhen, wenn die Basisstation 1 bestimmt oder feststellt, dass sie keine zusätzliche Energie für die Sendung der Vorwärts verbindungssignale 3 zuweisen kann ohne eine nicht-akzeptable Verschlechterung für die Sendung oder Übertragung der Signale der anderen Mobilstationen, die durch diese Basisstation 1 bedient werden, zu verursachen.
Wenn die Basisstation 1 nicht auf die Leistungssteuerbefehle von der Mobilstation 7 anspricht, so kann sie entweder die Sendung mit der vorhandenen Sendeenergie der Vorwärtsverbindungssignale 3 (hier als "Kappen" der Energie der Vorwärtsverbindungssignale 3 bezeichnet) fortsetzen, oder kann zeitweise die Sendung der Vorwärtsverbindungssignale 7 (hier als "Gating" oder Ausblenden der Energie der Vorwärtsverbindungssignale 3 bezeichnet) gaten oder einschränken. Wenn die Energie der Vorwärtsverbindungssignale 3 entweder gekappt oder gegatet wird, so ist der Empfang derjenigen Rahmen oder Symbole, die mit der gekappten oder gegateten Energie fälschlich gesendet werden, nicht zuverlässig.
Ansprechend auf den Empfang der gekappten oder gegateten Rahmen oder Symbole wird die Mobilstation 7 fehlerhafterweise ihre Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle in der outer loop power control-Einstellung, wie oben beschrieben, erhöhen. Diese Einstellung muss verhindert werden, da der Grund für die Rahmen- oder Symbolfehler nicht das Ergebnis der Sendung von unrichtigen Leistungssteuerbefehlen seitens der Mobilstation 7 ist, sondern vielmehr liegt der Grund darin, dass die Basisstation 1 diese Befehle ignoriert, wobei dies nicht innerhalb der Kontrolle der Mobilstation 7 liegt. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit diesem Problem der Steuerung der Einstellung des outer loop power control-Systems bei Vorhandensein von potenziell gegateten oder gekappten Signalen.
2 veranschaulicht ein vereinfachtes Blockdiagramm der Basisstation 1. Information für die Übertragung auf den Vorwärtsverbindungssignalen 3 wird an einen Codierer/Interleaver (Permutierer) 10 geliefert, der eine Vorwärtsfehlerkorrektur an den Daten vorsieht und sodann die Symbole entsprechend eines vorbestimmten Interleaverformats wieder ordnet, und zwar entsprechend einem vorbestimmten Interleaverformat, um zeitliche Diversity in dem gesen deten oder übertragenen Signal vorzusehen. Die "interleaved" codierten Symbole werden an den Modulator 12 geliefert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Modulator 12 ein CDMA-Modulator, wobei dessen Konstruktion und Implementation dem Fachmann bekannt ist, und wobei ferner eine detaillierte Beschreibung in den oben genannten U.S.-Patenten 4,901,307 und 5,103,459 vorhanden ist. Insbesondere ist in dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Modulator 12 ein CDMA-Modulator, der in der Lage ist, Hochgeschwindigkeitsdaten zu senden, wie dies in den erwähnten UTRA- und cdma2000-Spezifikationen oder -Beschreibungen erläutert ist.
Das modulierte Signal wird an den Transmitter oder Sender (TMTR) 14 geliefert, der das Signal für die Sendung heraufkonvertiert, verstärkt und filtert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel moduliert der Sender 14 die Signale für die Sendung oder Verwendung eines quaternären Phasenverschiebungskey(QPSK)-Modulationsformats. Die vorliegende Erfindung ist anwendbar für jedwede Form der Modulation, wie beispielsweise BPSK-, QAM- oder FSK-Modulation. Die modulierten Signale werden auf einen Sendeenergiepegel verstärkt, und zwar entsprechend einem Leistungssteuersignal von dem Leistungssteuerprozessor 18. Das QPSK-Signal wird vom Sender 14 zur Sendung durch die Antenne 16 als Vorwärtsverbindungssignale 3 geliefert.
Es wird nunmehr auf 3 eingegangen: Die Vorwärtsverbindungssignale 3 werden durch die Mobilstation 7 an der Antenne 50 empfangen und durch Duplexer 52 zum Empfänger (RCVR) 54 geliefert. Der Empfänger oder Receiver 54 "down converts", d. h. wandelt herab, filtert und verstärkt die empfangenen Signale und liefert das empfangene Signal an den Demodulator 56. Der Empfänger 54 liefert zudem eine Anzeige der "In-Band"-Energie an das Signal-zu-Interferenz-Verhältnis-Computations- oder -Berechnungselement 62 und an den Sende-Gating-Detektor 68, wobei der Betrieb derselben später beschrieben wird.
Der Demodulator 56 demoduliert das Empfangssignal und liefert die demodulierten Symboldaten an den De-Interleaver/Decodierer 58. Der De-Interleaver/ Decodierer 58 fordert die demodulierten Symbole wieder an (re-orders the demodulated symbols) und decodiert die wieder geordneten (re-order) Symbole entsprechend einem vorbestimmten Fehlerkorrekturformat, wie beispielsweise einem Faltungsdecodier- oder Turbodecodierformat, und liefert den decodierten Datenstrom an den Benutzer der Mobilstation 7 oder zur weiteren Verarbeitung vor Lieferung an den Benutzer der Mobilstation 7. Zudem liefert der De-Interleaver/Decodierer 58 ein Signal an den Schwellengenerator 70, und zwar ein Signal, welches entweder eine Anzeige dafür vorsieht, ob der Rahmen in zuverlässiger Weise decodiert wurde, oder alternativ, der dafür eine Anzeige liefert für die Symbolfehlerrate des decodierten Datenrahmens.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird Information vom Empfänger 54 und vom Demodulator 56 an den Vorwärtsverbindungsleistungs-Steuerprozessor 60 geliefert. Das Signal-zu-Interferenz-Verhältnis(SIR)-Berechnungseiement 62 schätzt das Signal-zu-Interferenz-Verhältnis des Vorwärtsverbindungssignals 3.
Ein vereinfachtes Verfahren der Berechnung des Signal-zu-Interferenz-Verhältnisses würde der Annahme zugrunde liegen, dass die gesamte "In-Band"-Energie repräsentativ ist für die Interferenzenergie. Da der Empfänger 54 typischerweise ein Steuerelement mit automatischer Verstärkung aufweist, wel- ches das Signal normalisiert, und zwar basierend auf der Größe der "In-Band"-Energie, so kann dieser Wert direkt vom Empfänger 54 an das Signalzu-Interferenz-Verhältnis(SIR = signal to interference ratio)-Berechnungselement 62 geliefert werden. Der Demodulator 56 demoduliert das empfangene Signal und extrahiert das Vorwärtsverbindungssignal 3 aus Signalen, die zur Sendung zu anderen Mobilstationen, die von der Basisstation 1 versorgt werden, vorgesehen sind. Die Energie der demodulierten Symbole wird summiert, um eine Signalenergieabschätzung vorzusehen. Die Signalenergieschätzung, die so geliefert wird, wird dann durch den "In-Band"-Energiewert dividiert, um eine grobe Schätzung des Signal-zu-lnterferenz-Verhältnisses vorzusehen.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist das Vorwärtsverbindungssignal 3 ein Sendesignal mit variabler Rate, wobei die Rate a priori nicht für die Mobilstation 7 bekannt ist. In dem exemplarischen Vorwärtsverbindungssignal 3 mit variabler Rate wird jedes gesendete Signal innerhalb des Sendesignals wiederholt, und zwar so viele Male wie möglich, um einen Datenrahmen fester Länge zu füllen. Noch wichtiger für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist, dass die Energie des Signals, d. h. die Signalenergie, umgekehrt proportional verändert wird zur Größe der Wiederholung bzw. Repetition im Vorwärtsverbindungssignal 3. Dies hat eine konstante Symbolenergie und annähernd gleichförmige Performance über die Raten hinweg zur Folge.
Dies verkompliziert die Schätzung der Signalenergie, da die Symbolenergie über die Zeit hinweg ausgespreizt ist, und um zu bestimmen, ob die Symbolenergie ausreicht, muss der Signalenergieschätzungsalgorithmus eine feste Bezugsgröße besitzen, die sich nicht mit der unbekannten Rate der Information verändert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden die Leistungssteuerbits in das Vorwärtsverbindungssignal 3 punktiert oder eingesetzt, und die Energie dieser Bits wird in einer festen Beziehung zu der Energie eingestellt, die verwendet wird bei der Sendung oder Übertragung des Informationssignals mit maximaler Rate.
Diese Steuersymbole, deren Leistung sich nicht mit der Rate verändert (non rate varying power control symbols) können auf eine oder zwei Weisen verwendet werden. Sie können entweder dazu verwendet werden, um eine vorläufige Schätzung der Rate des Informationssignals vorzunehmen, und zwar durch Abschätzung des Verhältnisses zwischen den festen Energieleistungssteuersymbolen (Leistungssteuersymbole mit fester Energie). Die Energie der Verkehrsdaten einer vorläufigen Schätzung der Rate der Verkehrsdaten kann vorgenommen werden, und dies kann für die Modifikation der berechneten Verkehrsenergie verwendet werden zum Vergleich mit einer einzigen, sich nicht verändernden Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle. Alternativ kann die vorläufige Ratenschätzung derart verwendet werden, dass das Signal-zu- Inteferenz-Verhältnis mit einem Satz von Raten abhängigen Schwellen verglichen wird.
Ein alternatives Verfahren zur Verwendung der Leistungssteuerbits, die eine feste Sendeenergiebeziehung zu Sendeenergie des maximalen Rateninformationssignals besitzen besteht darin, die Leistungssteuerbits selbst zur Berechnung der Signalenergie zu verwenden. Bei diesem Verfahren repräsentieren die Leistungssteuerbits die Signalenergie, und diese Energie wird berechnet und direkt in der Berechnung von Signal-zu-Interferenz benutzt.
Eine weitere Schwierigkeit bei der Berechnung des Signal-zu-Interferenz-Verhältnisses des empfangenen CDMA-Signals ist ein Ergebnis der Orthogonalität der Einzelpfadsignale von der Basisstation 1 zur Mobilstation 7. Das Problem besteht darin, dass die "In-Band"-Energie nicht genau die Interferenzenergie in einem starken Einzelpfad-Empfangsszenario repräsentiert, wie beispielsweise dann, wenn die Mobilstation 7 sich auf einer Sichtlinie mit der Basisstation 1 befindet. Die "In-Band"-Energie umfasst Energie, die orthogonal zu den Vorwärtsverbindungssignalen 3 ist, und die orthogonale Energie trägt nicht zu dem Interferenzbegrenzungsrauschen bei, da sie vollständig in dem Demodulator beseitigt werden kann.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel moduliert jede Basisstation das Signal, und zwar dadurch, dass zuerst die Daten entsprechend einer orthogonalen Kanalisierung gespreizt werden, und sodann werden die resultierenden orthogonal gespreizten Daten gemäß einer Pseudorausch(PN = pseudo noise)-Sequenz gespreizt. Die PN-Sequenzen umfassen Gold-Codes und Maximallängencodes, wobei die Erzeugung dieser Codes im Stand der Technik bekannt ist. Ein Verfahren zur Behandlung der zusätzlichen Komplexität der Orthogonalität in der Bandenergie besteht darin, das PN-Spreizen zu entfernen und die Energie des entspreizten Signals zu berechnen. Diese Energie kann sodann von der "In-Band"-Energie subtrahiert werden, um eine Schätzung der Schätzung des Rauschsignals vorzusehen. Ein weiteres Verfahren besteht darin, die Varianz an einem Signal mit fester Energie zu berechen, das Teil des Vorwärtsverbindungssignals 3 ist, wie beispielsweise ein Pilotsignal mit fester Energie.
Die Schwierigkeiten bei der Berechnung des Signal-zu-Interferenz-Verhältnisses in einem eine variable Rate besitzenden CDMA-Signals unter Verwendung des orthogonalen Spreizens wird in der anhängigen U.S.-Patentanmeldung Seriennr. 08/722,763, eingereicht am 27. September 1996 mit dem Titel "METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM" beschrieben. Der Fachmann erkennt, dass die vorliegende Erfindung in gleicher Weise bei jeder Methode zur Berechnung der Signalqualitätsmetrik anwendbar ist, die verwendet wird, um einen Vergleich mit dem Schwellenwert vorzusehen.
Das Signal-zu-Interferenz-Verhältnis-Berechnungselement 62 liefert eine Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschätzung an den Komparator 64. Im Komparator 64 wird die Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschätzung mit der Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle verglichen. Im exemplarischen Ausführungsbeispiel wird eine einzige Schwelle verwendet und ein einziges Bit wird vom Komparator 64 geliefert als Anzeige dafür, ob die Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschätzung größer ist als oder kleiner ist als die Signal-zu-Interferenz-Verhältnisschwelle. Dieses einzige Leistungssteuerbit wird an den Signalsteuerbitgenerator (PC Bit GEN) geliefert. Der PC-Bitgenerator 66 erzeugt einen Leistungssteuerbefehl entsprechend dem Vergleich durch den Komparator 64. Der Leistungssteuerbefehl wird an das Sendesubsystem 77 der Mobilstation 7 geliefert, und zwar für die Sendung oder Übertragung auf dem Rückwärtsverbindungssignal 5.
Wie oben erwähnt ist, liefert der De-Interleaver/Decodierer 58 ein Signal, welches eine Anzeige dafür vorsieht, ob der Rahmen richtig decodiert wurde, oder ob eine Rahmenauslöschung deklariert wurde. Der Schwellengenerator 70 kompiliert oder sammelt eine Statistik der Rahmenfehlerrate oder andere Metrik, wie beispielsweise einer Symbolfehlerrate. Im Normalbetrieb, wenn die Rahmenfehlerrate über die Sollrahmenfehlerratenschwelle ansteigt, erhöht der Generator 70 die Signal-zu-Interferenz-Schwelle und liefert den neuen höheren Schwellenwert an den Komparator 64. Alternativ kann im Normalbetrieb vorgesehen sein, dass dann, wenn die Rahmenfehlerrate unter die Sollrahmenfehlerratenschwelle abfällt, der Generator 70 die Signal-zu-Interferenz-Schwelle absenkt und den neuen unteren Schwellenwert an den Komparator 64 liefert.
Wenn jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung das Vorwärtsverbindungssignal 3 als durch den Sende-Gating-Detektor 68 gekappt oder gegatet detektiert wird, schickt der Sende-Gating-Detektor 68 ein Signal an den Schwellengenerator 70 zum Stoppen von dessen Schwellen-"updating"-Betriebs, und um zu verhindern, dass jedwedes Update, d. h. Auf-den-neuesten-Standbringen, der Rahmenfehlerratenstatistik des Schwellengenerators 70 erfolgt.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel detektiert der Sende-Gating-Detektor 68 das Gating des Vorwärtsverbindungssignals 3 durch Berechnen der Energie des demodulierten Signals vom Demodulator 56. Wenn die Energie unterhalb einer vorbestimmten Rauschschwelle liegt, dann wird das Vorwärtsverbindungssignal 3 als "gated off" erklärt, und der Betrieb des Schwellengenerators 70 wird suspendiert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel detektiert der Sende-Gating-Detektor 68 das Kappen durch Erkennen eines Nicht-Vorhandenseins einer Erhöhung der Energie des Vorwärtsverbindungssignals 3 ansprechend auf eine Serie von "auf"-Befehlen, die zur Basisstation 1 zurückgeschickt werden. Nachdem eine vorbestimmte Anzahl von "auf" – Befehlen nicht in der Lage waren, die Empfangsenergie des Vorwärtssignals 3 zu erhöhen, wird das Vorwärtsverbindungssignal 3 als gekappt erklärt und der Betrieb des Schwellengenerators 70 wird suspendiert.
Es sei nunmehr zum Betrieb des Rückwärtsverbindungs-Sendesubsystems 77 zurückgekehrt: Information zur Sendung auf Rückwärtsverbindungssignalen 5 wird an den Codierer/Interleaver 78 geliefert, der eine Vorwärtsfehlerkorrektur an Daten vorsieht und sodann die Symbole entsprechend einem vorbestimmten Interleaverformat wieder ordnet, um Zeitdiversität (time diversity) im ge sendeten Signal vorzusehen. Die ineinander geschachtelten (interleaved) codierten Symbole werden an ein Leistungssteuerpunktierelement (power control puncturing element) 76 geliefert, welches die Leistungssteuersymbole in die ausgehenden Daten punktiert. Das Signal wird sodann an den Modulator 74 geliefert. Im exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Modulator 74 ein CDMA-Modulator, dessen Aufbau und Implementation auf diesem Gebiet der Technik bekannt ist und im Einzelnen in den oben genannten U.S.-Patenten 4,901,307 und 5,103,459 beschrieben ist. Insbesondere ist in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Modulator 74 ein CDMA-Modulator, der in der Lage ist, Hochgeschwindigkeitsdaten zu übertragen, wie dies in den oben genannten UTRA- und cdma2000-Vorlagen beschrieben ist und ist im Einzelnen beschrieben in der oben genannten anhängigen U.S.-Patentanmeldung Seriennr. 08/886,604.
Das modulierte Signal wird an den Sender (TMTR) 72 geliefert, der das Signal heraufkonvertiert, verstärkt und für die Sendung filtert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel moduliert der Sender 74 die Signale für die Übertragung oder Verwendung eines quaternären Phasenverschiebungskeying(QPSK)-Modulationsformats. Die vorliegende Erfindung ist für jede Form von Modulation anwendbar, wie beispielsweise BPSK-, QAM- oder FSK-Modulation. Das QPSK-Signal wird durch den Duplexer 52 zur Sendung durch Antenne 50 als Rückwärtsverbindungssignale 5 geliefert.
Wieder zurückkommend auf die 2 sei Folgendes bemerkt: Die Rückwärtsverbindungssignale 5 werden durch die Basisstation 1 an der Antenne 28 empfangen und werden durch den Empfänger (RCVR) 26 geliefert. Der Empfänger 26 konvertiert die empfangenen Signale herab, filtert und verstärkt sie und liefert das Empfangssignal an den Demodulator 24. Der Demodulator 24 demoduliert das Empfangssignal und liefert die demodulierten Symboldaten an den Demultiplexer 18. Der Demultiplexer 18 trennt die Leistungssteuerbefehle von dem Signal und liefert diese Befehle an den Leistungssteuerprozessor 18.
Die Verkehrs- oder Trafficdaten werden an den De-Interleaver/Decodieren 58 geliefert. Der De-Interleaver/Decodierer 58 ordnet die demodulierten Symbole wieder und decodiert die wiedergeordneten Symboldaten entsprechend einem vorbestimmten Fehlerkorrekturtormat, wie beispielsweise einem Faltungsdecodier- oder Turbodecodierformat, und gibt den decodierten Datenstrom aus, und zwar an eine Basisstation-Steuervorrichtung (nicht gezeigt).
Im Normalbetrieb erzeugt der Leistungssteuerprozessor 18 eine neue Sendeleistung für die Übertragung der Vorwärtsverbindungssignale 3 entsprechend den -empfangenen Leistungssteuerbefehlen. Der Leistungssteuerbefehlsprozessor 18 bestimmt jedoch auch die Sendeenergie der Vorwärtsverbindungssignale 3 entsprechend den Sendesteuerdaten. Die Sendesteuerdaten sehen beispielsweise eine maximale Sendeenergie für die Sendung der Vorwärtsverbindungssignale 3 vor. Wenn ansprechend auf die Empfangsleistungssteuerbefehle die Sendeenergie die zulässige maximale Sendung der Vorwärtsverbindungssignale 3 übersteigen würde, dann wird die Sendeenergie der Vorwärtsverbindungssignale 3 entweder gegatet oder gekappt, und der Betrieb schreitet wie oben beschrieben voran.
7 veranschaulicht den Betrieb der Basisstation bei einem gekappten und gegateten Betrieb. Die Kurve 250 veranschaulicht die Pfad- oder Bahnqualität zwischen der Basisstation und der Mobilstation. Die Kurve 252 veranschaulicht die Sendeleistung ansprechend auf Änderungen in der Bahn- oder Pfadqualität. Die Sendeenergie sollte in umgekehrter Weise (inverse) die Pfadqualität verfolgen oder nachführen, oder anders ausgedrückt sollte die Sendeenergie die Pfadverluste nachführen. Wenn der Pfadverlust um eine Größe Δ erhöht wird, sollte die Sendeleistung um Δ erhöht werden. Die Horizontallinie 256 repräsentiert die maximale Sendeleistung der Basisstation. An diesem Punkt ist keine verbleibende Sendeleistung verfügbar.
Ein Rahmen Eins ist die Sollsendeenergie stets kleiner als die maximale Versorgungsleistung. So kann im Rahmen Eins die Sendeenergie die Pfadverluste verfolgen. Im Rahmen 2 sind die Pfadverluste in einem Ausmaß angestie gen, dass am Punkt 260 die Sendeenergie nicht mehr die Pfadverluste verfolgen oder nachführen kann. An diesem Punkt wird in dem exemplarischen Ausführungsbeispiel die Sendeenergie gekappt, was dargestellt ist durch die Abflachung der gelieferten Sendeleistung und die Trennung zwischen der tatsächlich gelieferten Sendeleistung (gelieferte Ist-Sendeleistung) und der gewünschten gelieferten Sendeleistung (gelieferte Soll-Sendeleistung).
Es sei bemerkt, dass die gekappte Energie die Sendeenergie der gewidmeten (dedicated) Vorwärtsverbindungssignale 3 ist, die gekappt wurde. In einem alternativen Ausführungsbeispiel könnte der Teil des Rahmens 2, der dem Punkt 62 folgt, gegatet werden. In einem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel könnte die Sendeenergie an dem Punkte oberhalb Punkt 260 von dem Punkt innerhalb des Rahmens abhängen, dass die angeforderte Energie die Schwelle 256 passiert hat. Wenn beispielsweise die angeforderte Energie die Schwelle 256 mehr als den halben Weg durch die Sendung des Rahmens 2 passiert hat, dann würde die Energie gekappt werden. Wenn die angeforderte Energie die Schwelle 256 weniger als den halben Weg durch die Sendung des Rahmens 2 passiert hat, dann würde die Energie gegatet werden.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel weisen die gewidmeten Vorwärtsverbindungssignale die Verkehrskanalsignale und die Leistungssteuerbefehle auf. Während die Verkehrskanalsignale gekappt oder gegatet sind, werden die Leistungssteuerbefehle noch immer durch die Basisstation mit der Sollversorgungs- oder -lieferleistung übertragen bzw. gesendet. D. h., selbst jenseits des Punktes 260 verfolgen noch immer die Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehle übertragen durch die Basisstation die Sollversorgungsleistungskurve 254 oder eine Kurve einer festen Beziehung zur Sollleistungskurve 254. Dies bedeutet, dass die Mobilstation in der Lage ist, Leistungssteuerbefehle auszusenden, die den Pfadverlust verfolgen (track), selbst wenn die Sendeleistung der Verkehrskanaldaten gekappt oder gegatet ist.
Obwohl die Basisstation 1 Verkehrsdaten nicht mit der Sollversorgungsleistung sendet, verfolgt sie noch immer die Änderungen angefordert durch die Mobilstation. Auf diese Weise ist die Basisstation 1 in der Lage, am Punkt 262 zu bestimmen, wo die Sollversorgungsleistung kleiner ist als die maximale Versorgungsleistung. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird der vierte Rahmen in seiner Gesamtheit gegatet, und der darauffolgende Rahmen wird mit der Sollversorgungsleistung angezeigt durch Kurve 258 übertragen.
II. Outer loop control basierend auf Decodierermetriken und akkumulierter Rahmenenergie
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Außenschleife durch Faktoren zusätzlich zur Rahmenfehlerrate gesteuert. In einem ersten Aspekt des zweiten Ausführungsbeispiels bestimmt, vor Änderung der Außenschwelle basierend auf einem Rahmenfehler oder einem korrekt empfangenen Rahmen, der Empfänger, ob der Rahmen empfangen wurde mit akkumulierter Energie über dem Rahmen oberhalb der Außenschleifenschwelle.
Wenn der Rahmen korrekt empfangen wurde, so würde das konventionelle Ansprechen darin bestehen, dass die SIR-Schwelle inkrementell reduziert wird. Wenn jedoch der Rahmen korrekt empfangen wurde, aber die akkumulierte Energie über den Rahmen hinweg die Schwelle überstieg, dann ist es nicht ordnungsgemäß, die Energieschwelle zu reduzieren. Umgekehrt, wenn ein Rahmen fehlerhaft empfangen wird, so würde das konventionelle Ansprechen darin bestehen, die SIR-Schwelle inkremental zu vergrößern. Wenn jedoch der Rahmen fehlerhaft empfangen wurde und die akkumulierte Energie über den Rahmen hinweg kleiner war als die Schwelle SIR, dann ist es ebenfalls nicht richtig, die SIR-Schwelle zu erhöhen. Diese beiden Arten des Ansprechens sind im zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gesperrt bzw. verhindert.
Darüber hinaus sieht die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren vor, und zwar zur Verbesserung der Größe der Änderung der Außenschleifen-SIR-Schwelle. Wenn beispielsweise ein Rahmen korrekt empfangen wurde und die akkumulierte Energie über den Rahmen hinweg unterhalb der Schwelle lag, und zwar über einer vorbestimmten Größe, dann sollte die Schwelle um eine Größe abgesenkt werden, die größer ist als die Größe, mit der die Schwelle abgesenkt werden sollte, sollte der Rahmen richtig empfangen worden sein und die Rahmenenergie befindet sich auf der Schwellengröße. Wenn umgekehrt der Rahmen fehlerhaft empfangen wurde und die akkumulierte Energie über den Rahmen hinweg oberhalb der Schwelle lag, und zwar mehr als eine vorbestimmte Größe, dann sollte die Schwelle um eine Größe erhöht werden, die größer ist als die Größe, mit der die Schwelle vergrößert werden sollte, wenn der Rahmen fehlerhaft empfangen worden wäre mit einer akkumulierten Energie mit der Schwellengröße.
Ferner sieht die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren vor zur Verbesserung der Größe der Änderung der Außenschleifen-SIR-Schwelle im Gegensatz zu der Rahmenfehlerrate dann, wenn die Decodierermetriken anzeigen, dass eine derartige Änderung erforderlich ist. Wenn beispielsweise der Rahmen korrekt empfangen wurde, die Decodierermetriken aber anzeigen, dass der Decodierer sehr nahe an einem Ausfall ist, dann wird entweder die Einstellung der Außenschleife eingefroren oder die Schwelle wird erhöht.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine vereinfachte Version des vorliegenden Ausführungsbeispiels implementiert. Das Verfahren verwendet zur Bestimmung von Änderungen in der SIR-Schwelle wird in Verbindung mit der Empfängerstruktur gemäß 3 beschrieben. Im Block 200 schickt der De-Interleaver/Decodierer 58 eine Anzeige an den Schwellengenerator 70, ob der Rahmen korrekt empfangen wurde.
Wenn der Rahmen korrekt empfangen wurde, so schreitet der Prozess zum Block 202 fort. Die Anzeige der empfangenen Energie wird vom Empfänger 54 zum Schwellengenerator 70 vorgesehen. Wenn der Rahmen mit einer akkumulierten Energie empfangen wurde, die größer ist als eine akkumulierte Rahmenenergieschwelle, so wird die SIR-Schwelle eingefroren. Der Grund dafür besteht darin, dass der richtige Empfang des Rahmens nicht die Genau igkeit der Schwelle reflektiert, da die Energie des empfangenen Rahmens oberhalb dieser Schwelle lag. Dies kann beispielsweise dann eintreten, wenn der Fortpflanzungspfad sich schnell verbessert und die Herabbefehle von der Mobilstation nicht adäquat sind, um die Überschussenergie des gesendeten Signals zu reduzieren.
Wenn der Rahmen nicht mit der Überschussenergie empfangen wurde, dann schreitet der Prozess zum Entscheidungsblock 206 fort. Der De-Interleaver/Decodierer 58 schickt eine Anzeige der Decodiermetriken an den Schwellengenerator 70. Die Decodiermetriken sind eine Anzeige, wie nahe der Decodierer dem Ausfall ist, um in der Lage zu sein, den Rahmen zu decodieren. Die Decodiermetriken, die anwendbar sind, umfassen akkumulierte Metriken in einem Trellis-Decodierer, die Anzahl von korrigierten Symbolfehlern oder die Zahl von Iterationen, die erforderlich sind für eine erfolgreiche Decodierung. Wenn die Decodiermetriken gut sind und anzeigen, dass der Decodierer nahe seiner optimalen Decodierstärke arbeitet, dann wird die Schwelle im Block 208 erhöht oder vergrößert. Wenn die Decodiermetriken schlecht sind und anzeigen, dass der Decodierer nahe seinem Bruchpunkt arbeitet, bei dem er nicht in der Lage ist, den Rahmen erfolgreich zu decodieren, dann wird die Schwelle im Block 210 vergrößert.
Zurück zum Block 200: Wenn der Rahmen, der empfangen wurde, fehlerhaft war, dann schreitet der Prozess zum Block 212 weiter. Anzeigen der empfangenen Energie werden vom Empfänger 54 an den Schwellengenerator 70 geliefert. Wenn die Rahmenenergie oberhalb der akkumulierten Rahmenenergieschwelle lag, dann schreitet der Prozess zum Block 214 weiter, und die SIR-Schwelle wird vergrößert oder erhöht. Wenn die empfangene Energie kleiner war als die akkumulierte Rahmenenergieschwelle, dann schreitet der Prozess zum Block 216 weiter, und die Schwelle wird eingefroren.
6 veranschaulicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, wo die Einstellungen der Schwelle auf der Rahmenfehlerrate basieren, dem empfangenen SIR des Rahmens und der Decodiermetriken und sich insbesondere verän dern basierend auf dem empfangenen SIR. Punkte auf der Vertikalachse repräsentieren die Größe der Einstellung der Schwelle. Punkte unterhalb der Horizontalachse repräsentieren Verringerungen der SIR-Schwelle, und Punkte oberhalb der Horizontalachse repräsentieren Vergrößerungen der SIR-Schwelle. Punkte auf der Horizontalachse repräsentieren das empfangene SIR des Rahmens minus SIR-Schwelle, was zuvor verwendet wurde. Punkte links von der Vertikalachse repräsentieren die empfangenen Rahmen-SIR-Werte kleiner als die laufende SIR-Schwelle, und Punkte auf der rechten Seite der Vertikalachse repräsentieren die empfangenen SIR-Werte größer als die laufende SIR-Schwelle.
Es gibt vier Kurven, die in der graphischen Darstellung der 6 gezeigt sind. Aus welcher Kurve man die Änderungsgröße der SIR-Schwelle entnimmt, hängt davon ab, ob der Rahmen fehlerhaft empfangen wurde und ferner von den Decodiermetriken. Wenn der Rahmen fehlerhaft empfangen wurde, wird die Änderungsgröße der SIR-Schwelle aus der Kurve 250 ausgewählt. Wenn der Rahmen richtig empfangen wurde und die Decodiermetriken anzeigen, dass der Decodierer nahe seiner optimalen Decodierleistung arbeitet, dann wird die Änderung der SIR-Schwelle aus der Kurve 254 ausgewählt. Wenn der Rahmen richtig empfangen wurde und die Decodiermetriken anzeigen, dass der Decodierer mit einem sehr geringen verbliebenen Bereich arbeitet, dann wird die Änderung der SIR-Schwelle von der Kurve 252 ausgewählt. Wenn der Rahmen richtig empfangen wurde und die Decodiermetriken anzeigen, dass der Decodierer mit einem größeren Sicherheitsbereich arbeitet als erwünscht (größerer Sollsicherheitsbereich), dann wird die Änderung der SIR-Schwelle aus der Kurve 256 ausgewählt.
Am Punkt 258 auf der Kurve 250 wurde der Rahmen fehlerhaft empfangen, und das empfangene SIR war größer als die Schwelle, und zwar um eine signifikante Größe. Somit ist die Änderung der Schwelle größer als die Änderung der Schwelle, wenn der Rahmen fehlerhaft empfangen worden wäre, und zwar mit dem empfangenen SIR an dem Schwellenwert illustriert durch Punkt 260. Am Punkte 262 wird der Rahmen korrekt empfangen und nahe optimaler De codiermetriken, und das empfangene SIR ist kleiner als die Schwelle um eine signifikante Größe. Auf diese Weise ist die Verringerung der SIR-Schwelle größer als die Verringerung gewesen wäre, wenn der Rahmen richtig empfangen worden wäre mit nahezu optimalen Decodiermetriken (20850), und das empfangene SIR befindet sich an der durch Punkt 264 veranschaulichten Schwelle.
Übersetzung der Zeichnungslegenden:
2:

10: Codierer/Interleaver
12: Modulator
14: TMTR (Sender) TX Steuerdaten
18: Leistungssteuerprozessor
20: De-Interleaver/Decodierer
22: Demultiplexer
24: Demodulator
26: RCVR (Empfänger)

3:

54: RCVR (Empfänger)
56: Demodulator
58: De-Interleaver/Decodierer
62: Berechne SIR
64: Komparator
66: PC-BIT-Generator
68: TX-Gating-Detektor
70: Schwellengenerator
72: TMTR(Sender)
74: Modulator
76: PC-Symbolpunktierung
78: Codierer/Interleaver

4:
Anfang

100: Empfange Signal
102: Ist das Signal gegatet oder gekappt? JA NEIN
104: Friere Außenschleife ein
106: Berechne SIR
108: Vergleiche SIR mit Außenschleifenschwelle
110: Erzeuge PC-Befehl
112: Ist Außenschleife eingefroren?
114: Stelle Außenschleife ein, wenn notwendig Ende

5:

200: Wurde der Rahmen (frame) korrekt empfangen?
202: War die Rahmenenergie oberhalb der Schwelle?
204: Friere Schwelle ein
206: Sind die Decodiermetriken gut?
208: Erhöhe die Schwelle
210: Vermindere die Schwelle
212: War die Rahmenenergie oberhalb der Schwelle?
214: Erhöhe die Schwelle
216: Friere die Schwelle ein

6:

Δ Schwelle
Rahmenfehler
Korrektur bei schlechten Metriken
Rahmenkorrektur
Korrektur bei guten Metriken
empfangene SIR
SIR-Schwelle

7:

Sollversorgungs-TX-Leistung
Maximalversorgungs-TX-Leistung
Ist-Versorgungs-TX-Leistung
Rahmen 1–Rahmen 5

Claims

Leistungssteuersystem zum Steuern der Sendeenergie von Signalen von einem entfernt gelegenen Sender, wobei Folgendes vorgesehen ist: Leistungsregelmittel (66) zur Erzeugung von Leistungsregelbefehlen entsprechend einem Vergleich zwischen einer ersten Qualitätsmetrik eines empfangenen Signals mit einer variablen Schwelle; Außenleistungssteuermittel (70) zum Bestimmen der erwähnten variablen Schwelle entsprechend einer zweiten Qualitätsmetrik des empfangenen Signals; und Detektormittel (68) zum Suspendieren des Betriebs der Außenregelmittel entsprechend einer Bestimmung, dass der entfernt gelegene Sender nicht auf die erwähnten Leistungsregelbefehle in einer vorbestimmten Weise anspricht.
Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Detektormittel (68) den Betrieb der Außenleistungssteuermittel (70) suspendieren, und zwar entsprechend der Detektion des Ausblendens (gating) der Sendeenergie der Signale vom entfernt gelegenen Sender entsprechend der empfangenen Energie der Signale vom entfernt gelegenen Sender.
Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Detektormittel (68) den Betrieb der Außenleistungssteuermittel (70) suspendieren, und zwar in Übereinstimmung mit der Detektion des Kappens der Sendeenergie der Signale von einem entfernt gelegenen Sender entsprechend der Abwesenheit erhöhter Empfangsenergie der Signale von dem entfernt gelegenen Sender, ansprechend auf mindestens einen Leistungssteuerbefehl, der eine Energieerhöhung in den erwähnten Signalen anfordert.
Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Außenleistungssteuermittel (70) die variable Schwelle entsprechend einer Rahmenfehlerratenmetrik erzeugen.
Leistungssteuersystem nach Anspruch 4, wobei die Außenleistungssteuermittel (70) die erwähnte variable Schwelle entsprechend der Rahmenfehlermetrik und einer Dekodierermetrik erzeugen.
Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Außenleistungssteuermittel (70) die erwähnte variable Schwelle entsprechend einer Rahmenfehlerratenmetrik und der Empfangsenergie der Signale von dem entfernt gelegenen Sender erzeugen.
Leistungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Außenleistungssteuermittel (70) die variable Schwelle entsprechend einer Rahmenfehlerratenmetrik, einer Dekodierermetrik und der von dem entfernt gelegenen Sender empfangenen Energie der Signale erzeugen.
Verfahren zum Regeln der Sendeenergie von Signalen von einem entfernt gelegenen Sender, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: Erzeugung von Leistungssteuerbefehlen entsprechend einem Vergleich zwischen einer ersten Empfangssignalqualitätsmetrik und einer variablen Schwelle; Bestimmen der variablen Schwelle entsprechend einer zweiten Empfangssignalqualitätsmetrik; und Suspendieren der Bestimmung der variablen Schwelle entsprechend einer Bestimmung, dass der entfernt gelegene Sender nicht in einer vorherbestimmten Weise auf die erwähnten Leistungssteuerbefehle anspricht.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Suspendierens der Bestimmung der erwähnten variablen Schwelle ausgeführt wird in Übereinstimmung mit der Detektion des Ausblendens (gating) der Sendeenergie der Signale von dem entfernt gelegenen Sender, entsprechend der empfangenen Energie der erwähnten Signale von dem entfernt gelegenen Sender.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Suspendierens der Bestimmung der erwähnten variablen Schwelle in Übereinstimmung ausgeführt wird mit der Detektion des Kappens der Sendeenergie der Signale von einem entfernt gelegenen Sender, entsprechend des Nichtvorhandenseins von vergrößerter Empfangsenergie der Signale von dem entfernt gelegenen Sender, ansprechend auf mindestens einen Leistungssteuerbefehl, der eine Erhöhung der Energie der erwähnten Signale anfordert.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Erzeugens der variab- len Schwelle entsprechend einer Rahmenfehlerratenmetrik ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Erzeugens der erwähnten variablen Schwelle entsprechend der erwähnten Rahmenfehlerratenmetrik und einer Dekodierermetrik ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Erzeugens der erwähnten variablen Schwelle entsprechend einer Rahmenfehlerratenmetrik und der empfangenen Energie der Signale von dem entfernt gelegenen Sender ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Erzeugens der variablen Schwelle entsprechend einer Rahmenfehlerratenmetrik, einer Dekodierermetrik und der empfangenen Energie der Signale von dem entfernt gelegenen Sender ausgeführt wird.