DE60037533T2

DE60037533T2 - Methode zum weiterreichen bei sequentieller verwendung der signalqualität von vor- und rückwärtskanal

Info

Publication number: DE60037533T2
Application number: DE60037533T
Authority: DE
Inventors: Peter J. San Diego BLACK
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 2000-11-06
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: WO2001033871A2; US20090305705A1; AU1362301A; CN101232727B; EP1855503B1; EP2257105A2; ATE381868T1; EP1855503A1; JP2003513566A; EP1226722A2; KR100751971B1; AU777687B2; CN101232727A; WO2001033871A3; BR0015250A; US20070123261A1; JP4455798B2; EP1226722B1; CN1433649A; BRPI0015250B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose Kommunikationen. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein neuartiges und verbessertes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Durchführen von Handoff bzw. Übergabe in einem drahtlosen Kommunikationssystem.
II. Beschreibung der verwandten Technik
Es ist für Dienstanbieter sehr wichtig geworden, fähig zu sein, drahtlose Dienste mit hoher Geschwindigkeit für ihre Kunden vorzusehen. Ein drahtloses Kommunikationssystem mit hoher Geschwindigkeit ist offenbart in der parallel anhängigen US-Patentanmeldung US 2003/0063583 A1 mit der Serien Nr. 08/963,386 (die '386 Anmeldung), eingereicht am 3. November 1997 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR HIGHER RATE PACKET DATA TRANSMISSION", die an den Rechtinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist. In der '386 Anmeldung sendet bzw. überträgt die Basisstation an Teilnehmerstationen durch Senden von Rahmen die einen Pilotburst bzw. ein Pilotbündel beinhalten, das zeitlich in den Rahmen gemultiplext ist und mit einer Rate bzw. Geschwindigkeit, basierend auf von der Teilnehmerstation an die Basisstation gesendeten Kanalinformation, gesendet wird. Dieses System ist für die drahtlose Übertragung von digitalen Daten optimiert.
Codemultiplex-Vielfachzugriff oder CDMA (Code Division Multiple Access) hat sich selbst als dominierende Wahl für Anbieter von drahtlosen Diensten erwiesen, und zwar aufgrund seiner hohen spektralen Effizienz. Ein derartiges CDMA-Kommunikationssystem ist beschrieben in dem „TIA/EIA/IS-95 Subscriber station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", im Folgenden hier als der IS-95 Standard bezeichnet. Das IS-95 CDMA-System erlaubt Sprach- und Daten kommunikationen zwischen Nutzern über eine terrestrische Verbindung. Die Nutzung von CDMA-Techniken in einem Vielfachzugriffs-Kommunikationssystem ist offenbart in dem US-Patent Nr. 4,901,307 mit dem Titel „SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" und dem US-Patent Nr. 5,103,459 mit dem Titel „SYSTEM AND MEHTOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", die beide an den Rechtinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden sind.
In dieser Spezifikation bezeichnet die Basisstation die Hardware mit der die Teilnehmerstationen kommunizieren. Zelle bezieht sich auf die Hardware oder das geographische Abdeckungs- bzw. Versorgungsgebiet, abhängig von dem Kontext in dem der Ausdruck genutzt wird. Ein Sektor ist ein Teil von einer Zelle. Weil ein Sektor von einem CDMA-System die Attribute von einer Zelle besitzt, werden die Lehren, die in Bezug auf Zellen beschrieben sind, unmittelbar auf Sektoren erweitert.
In dem CDMA-System werden Kommunikationen zwischen Nutzern über eine oder mehrere Basisstationen geleitet. Ein erster Nutzer an einer Teilnehmerstation kommuniziert mit einem zweiten Nutzer an einer zweiten Teilnehmerstation durch Senden bzw. Übertragen von Daten auf der Rückwärtsverbindung zu einer Basisstation. Die Basisstation empfängt die Daten und kann die Daten an eine andere Basisstation leiten bzw. routen. Die Daten werden auf der Vorwärtsverbindung von der gleichen Basisstation oder einer zweiten Basisstation an die zweite Teilnehmerstation gesendet. Die Vorwärtsverbindung bezieht sich auf die Übertragung von der Basisstation zu einer Teilnehmerstation und die Rückwärtsverbindung bezieht sich auf die Übertragung von der Teilnehmerstation zu einer Basisstation. Bei IS-95 Systemen sind der Vorwärtsverbindung und der Rückwärtsverbindung separate Frequenzen zugewiesen.
Die Teilnehmerstation kommuniziert mit wenigstens einer Basisstation während einer Kommunikation. CDMA-Teilnehmerstationen sind geeignet zum gleichzeitigen Kommunizieren mit mehreren Basisstationen während einem Soft-Handoff bzw. einer sanften Übergabe. Der Soft-Handoff ist der Prozess des Herstellens bzw. Aufbauens einer Verbindung mit einer neuen Basisstation bevor die Verbindung mit der vorhergehenden Basisstation unterbrochen bzw. abgebaut wird. Soft-Handoff minimiert die Wahrscheinlichkeit von fallengelassenen bzw. verlorenen Anrufen. Das Verfahren und System zum Vorsehen einer Kommunikation mit einer Teilnehmerstation über mehr als eine Basisstation während dem Soft-Handoff-Prozess sind offenbart in dem US-Patent Nr. 5,267,261 mit dem Titel „MOBILE ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", das an den Rechtinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist. Softer Handoff bzw. sanftere Übergabe ist der Prozess, bei dem die Kommunikation über mehrere Sektoren stattfindet, die durch die gleiche Basisstation versorgt bzw. bedient werden. Der Prozess des softer Handoff ist im Detail beschrieben in dem US-patent US 5,933,787 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING HANDOFF BETWEEN SECTORS OF A COMMON BASE STATION, eingereicht am 11. Dezember 1996 und übertragen an den Rechtinhaber der vorliegenden Erfindung.
Ein signifikanter Unterschied zwischen Sprachdiensten und Datendiensten ist die Tatsache, dass die ersteren stringente und feste Verzögerungsanforderungen aufbürden. Typischerweise muss die gesamte Einwegverzögerung von Sprachrahmen weniger als 100 msec sein. Im Gegensatz dazu kann die Datenverzögerung ein variabler Parameter werden, der genutzt wird zum Optimieren der Effizienz von dem Datenkommunikationssystem. Im Speziellen können effizientere Fehlerkorrektur-Codierungstechniken genutzt werden, die signifikant größere Verzögerungen erfordern als jene, die durch Sprachdienste toleriert werden können. Ein exemplarisches effizientes Codierungsschema für Daten ist offenbart in dem US-Patent Nr. 5933426 mit dem Titel „SOFT DECISION OUTPUT DECODER FOR DECODING CONVOLUTIONALLY ENCODED CODEWORDS", eingereicht am 6. November 1996, er teilt am 3. August 1999 und übertragen an den Rechtinhaber der vorliegenden Erfindung.
Ein anderer signifikanter Unterschied zwischen Sprachdiensten und Datendiensten ist, dass die ersteren einen festen und gemeinsamen Dienstgrad (grade of service, GOS) für alle Nutzer erfordern. Für digitale Systeme, die Sprachdienste vorsehen, übersetzt sich dies typischerweise in eine feste und gleiche Übertragungsrate für alle Nutzer, und einen maximal tolerierbaren Wert für die Fehlerraten von den Sprachrahmen. Im Gegensatz dazu, kann für Datendienste der GOS von Nutzer zu Nutzer verschieden sein, und kann ein Parameter sein, der optimiert ist zum Erhöhen der gesamten Effizienz von dem Datenkommunikationssystem. Der GOS von einem Datenkommunikationssystem wird typischerweise definiert als die Gesamtverzögerung, die es bei dem Transfer von einer vorherbestimmten Datenmenge erleidet, hier im Folgenden als ein Datenpaket bezeichnet.
Noch ein anderer signifikanter Unterschied zwischen Sprachdiensten und Datendiensten ist, dass die ersteren eine zuverlässige Kommunikationsverbindung erfordern, die in dem exemplarischen CDMA-Kommunikationssystem durch Soft-Handoff vorgesehen ist. Der Soft-Handoff führt zu redundanten Übertragungen von zwei oder mehr Basisstationen zum Verbessern der Zuverlässigkeit. Diese zusätzliche Zuverlässigkeit ist jedoch für die Datenübertragung nicht erforderlich, weil die fehlerhaft empfangenen Datenpakete erneut gesendet werden können. Für Datendienste kann die zum Unterstützen von Soft-Handoff genutzte Sendeleistung effizienter genutzt werden zum Senden zusätzlicher Daten.
Die Parameter, die die Qualität und Effektivität von einem Datenkommunikationssystem messen, sind die zum Transferieren eines Datenpakets erforderliche Übertragungsverzögerung und die durchschnittliche Durchsatzrate von dem System. Die Übertragungsverzögerung besitzt bei Datenkommunikation nicht den gleichen Einfluss wie sie es bei Sprachkommunikation besitzt, aber sie ist eine wichtige Metrik zum Messen der Qualität von dem Datenkommunikationssystem. Die durchschnittliche Durchsatzrate ist ein Maß für die Effizienz von der Datenübertragungsfähigkeit von dem Kommunikationssystem.
Es ist wohl bekannt, dass bei zellularen Systemen das Signal-zu-Rausch-und-Interferenzverhältnis (signal-to-noise-and-interference ratio) C/I von irgendeinem bestimmten Nutzer eine Funktion von der Position von dem Nutzer innerhalb des Abdeckungs- bzw. Versorgungsgebiets ist. Um ein bestimmtes Dienstniveau beizubehalten, verlegen sich TDMA- und FDMA-Systeme auf Frequenz-Wiederverwendungstechniken, d. h. nicht alle Frequenzkanäle und/oder Zeitschlitze werden in jeder Basisstation genutzt. Bei einem CDMA-System wird die gleiche Frequenzzuweisung in jeder Zelle von dem System wieder verwendet, dadurch die Gesamteffizienz verbessernd. Das C/I, das die Teilnehmerstation von irgendeinem bestimmten Nutzer erreicht, bestimmt die Informationsrate bzw. -geschwindigkeit, die für diese spezielle Verbindung von der Basisstation zu der Teilnehmerstation des Nutzers unterstützt werden kann. In Anbetracht von der spezifischen Modulation und des Fehlerkorrekturverfahrens, die für die Übertragung genutzt werden, die die vorliegende Erfindung versucht für Datenübertragungen zu optimieren, wird ein bestimmtes Leistungsfähigkeitsniveau bei einem entsprechenden Niveau von C/I erreicht. Für ein idealisiertes zellulares System mit hexagonalem Zellengrundriss und unter Verwendung einer gemeinsamen Frequenz in jeder Zelle kann die Verteilung von C/I, die innerhalb der idealisierten Zellen erreicht wird, berechnet werden.
Das durch irgendeinen bestimmten Nutzer erreichte C/I ist eine Funktion von dem Pfadverlust, der sich für terrestrische zellulare Systeme gemäß r³ bis r⁵ erhöht, wobei r die Distanz zu der Strahlungsquelle ist. Ferner unterliegt der Pfadverlust zufälligen Variationen aufgrund von künstlichen oder natürlichen Hindernissen innerhalb des Pfads von der Funkwelle. Diese zufälligen Variationen werden typischerweise als ein abschattender log-normal Zufallsprozess mit einer Standardabweichung von 8 dB moduliert.
Die erlangte C/I-Verteilung kann nur erreicht werden, falls zu jedem Zeitpunkt und an jeder Position die Teilnehmerstation durch die beste Basisstation versorgt wird, die als jene definiert ist, die den größten C/I-Wert erreicht, und zwar unabhängig von der physikalischen Distanz zu jeder Basisstation. Aufgrund der Zufallsnatur von dem Pfadverlust, wie oben beschrieben, wird das Signal mit dem größten C/I nicht immer durch die Basisstation gesendet, die der Teilnehmerstation am nächsten ist. Im Gegensatz dazu, falls eine Teilnehmerstation nur mit der Basisstation von minimaler Distanz kommunizieren würde, könnte das C/I wesentlich verschlechtert sein. Deshalb ist es vorteilhaft für Teilnehmerstationen jederzeit mit und von der besten versorgenden Basisstation zu kommunizieren, dadurch den optionalen C/I-Wert erreichend. Es kann auch beobachtet werden, dass der Bereich an Werten von dem erreichten C/I in dem obigen idealisierten Modell derart ist, dass die Differenz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Wert so groß wie 10.000 sein kann. Bei einer praktischen Implementierung ist der Bereich typischerweise beschränkt auf ungefähr 1:100 oder 20 dB. Es ist deshalb für eine CDMA-Basisstation möglich, Teilnehmerstationen mit Informationsbitraten zu versorgen, die bis zu einem Faktor von 100 variieren kann, da die folgende Beziehung gültig ist:
wobei, R_b die Informationsrate zu einer bestimmten Teilnehmerstation repräsentiert, W die gesamte Bandbereite ist, die durch das Spreizspektrumsignal belegt wird, und E_b/I₀ die Energie pro Bit zur Interferenzdichte ist, die zum Erreichen eines bestimmte Performanceniveaus erforderlich ist. Zum Beispiel, falls das Spreizspektrumsignal eine Bandbreite W von 1,2288 MHz belegt und eine zuverlässige Kommunikation ein durchschnittliches E_b/I₀, erfordert, das gleich 3 dB ist, dann kann eine Teilnehmerstation die einen C/I-Wert von 3 dB zu der besten Basisstation erreicht, mit einer Datenrate so hoch wie 1,2288 Mbps kommunizieren. Anderseits, falls eine Teilnehmerstation wesentlicher Interferenz bzw. wesentlichen Störungen von benachbarten Basisstationen unterliegt und nur ein C/I von –7 dB erreichen kann, kann eine zuverlässige Kommunikation nicht mit einer Rate von mehr als 122,88 Kbps unterstützt werden. Ein Kommunikationssystem, das ausgelegt ist zum Optimieren des durchschnittlichen Durchsatzes, wird daher versuchen, jeden fernen Nutzer von der besten versorgenden Basisstation zu versorgen bzw. zu bedienen, und mit der höchsten Datenrate R_b, die der ferne Nutzer zuverlässig unterstützen kann. Das Datenkommunikationssystem der vorliegenden Erfindung nutzt die oben zitierte Charakteristik aus, und optimiert den Datendurchsatz von den CDMA-Basisstationen zu den Teilnehmerstationen.
WO 99/43177 beschreibt ein Verfahren zum Berichten von Messungen in einem Telekommunikationssystem, wobei Entscheidungen bezüglich des Herstellens oder Löschens einer Kommunikationsverbindung zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation, basierend auf Auslösebedingungen, durchgeführt werden, die Funksignaleigenschaften in den Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungsrichtungen entsprechen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung residiert in einem Verfahren, einer Teilnehmerstationsvorrichtung und einem Kommunikationssystem und zwar definiert in den Ansprüchen 1, 13 bzw. 32. Die Erfindung bezieht sich auf das Durchführen von Handoff in einem drahtlosen Kommunikationssystem und berücksichtigt auch die Fähigkeit von einer Basisstation, Rückwärtsverbindungsübertragungen von der Teilnehmerstation zu empfangen.
Die Teilnehmerstation empfängt das Pilotsignal und Rückwärtsverbindungs-Leistungssteuerbefehle von allen von den Basisstationen in seinem Aktiv-Satz (Active Set). Die Teilnehmerstation nutzt das empfangene Pilotsignal für kohärente Demodulation von dem Vorwärtsverbindungs-Verkehrssignal und zum Bestimmen der Stärke von dem Signal von jeder Basisstation. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel weisen die Leistungssteuerbefehle von jeder Basisstation die Teilnehmerstation an, ihre Sendeenergie um vor herbestimmte Werte bzw. Beträge zu erhöhen oder zu verringern. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel erhöht die Teilnehmerstation ihre Übertragungs- bzw. Sendeenergie nur, wenn alle Basisstationen in dem Aktiv-Satz die Teilnehmerstation auffordern, ihre Sendeenergie zu erhöhen.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel des Kommunikationssystems, das in der vorgenannte US-Patenanmeldung mit der Serien-Nr. 08/963,386 beschrieben ist, werden die Hochgeschwindigkeits-Vorwärtsverbindungs-Verkehrsdaten nur von einer Basisstation gesendet. Das heißt, der Vorwärtsverbindungsverkehr ist nicht im Soft-Handoff vorgesehen. Dies ist eine wünschenswerte Einschränkung aus der Perspektive der Gesamtsystemkapazität, weil die redundante Übertragung, die für Soft-Handoff erforderlich ist, die Gesamtsystemkapazität stark beeinflusst. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel misst die Teilnehmerstation die Signalenergie von Signalen, die von jeder von den Basisstationen in dem Aktiv-Satz von der Teilnehmerstation empfangen werden, und sendet ein Datenanforderungs-Steuerungs-(data request control, DRC)-Signal, das anzeigt welche Basisstation das stärkste empfangene Signal sendet. Zusätzlich zeigt das DRC-Signal eine Datenrate an, welche die Teilnehmerstation basierend auf der Stärke von dem empfangenen Signal von der ausgewählten Basisstation auswählt.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung speichert die Teilnehmerstation eine Anzeige von der Mischung von Leistungssteuerbefehlen, die durch jede Basisstation gesendet werden. Das heißt, für jede Basisstation wird ein Indikator bzw. eine Anzeige gespeichert bezüglich der relativen Anzahl von Befehlen, die eine Erhöhung der Übertragungsenergie anfordern, gegenüber der Anzahl von Leistungssteuerbefehlen, die eine Verringerung der Übertragungsenergie anfordern. Diese Statistik kann erzeugt werden durch Filtern der Leistungssteuerbefehle von jeder Basisstation. Zum Beispiel kann ein Filter mit einer unendlichen Impulsantwort genutzt werden zum Durchführen einer Mittelung von dem Befehlen. Die Implementierung von Mittelungsfiltern ist in der Technik wohl bekannt.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel speichert die Teilnehmerstation die Leistungssteuerbefehle von jeder Basisstation. In einem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel speichert die Teilnehmerstation eine Anzeige von der Anzahl von aufeinander folgenden oder nahezu aufeinander folgenden Anforderungen bzw. Anfragen zum Erhöhen der Übertragungsenergie von jeder Basisstation. Eine Folge von Anforderungen zum Erhöhen der Übertragungsenergie zeigt an, dass die Basisstation das Rückwärtsverbindungssignal nicht empfängt.
Die Teilnehmerstation trifft eine anfängliche Auswahl von der Basisstation zum Senden von Vorwärtsverbindungsdaten an sie. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel misst die Teilnehmerstation die Energie von einem zeitmultiplexten Pilotsignal von jeder Basisstation und wählt die Basisstation mit der höchsten Chipenergie zu Interferenz (C/I) aus, wenn alle Mehrpfadkomponenten von jeder Basisstation einbezogen werden. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel beinhaltet die Teilnehmerstation einen RAKE-Empfänger, der die Mehrpfadkomponenten von Signalen von jeder Basisstation separat demoduliert. Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel von einem RAKE-Empfänger ist in dem US-Patent Nr. 5,103,390 beschrieben.
Die Teilnehmerstation bestimmt ob die ausgewählte Basisstation einen Handoff erfordert. Das heißt, ob die ausgewählte Basisstation die gleiche ist, wie die Basisstation die zum Senden in dem letzten Rahmenintervall ausgewählt war.
Falls die ausgewählte Basisstation einen Handoff nicht erfordert, dann nutzt der Teilnehmer das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen, ob die ausgewählte Basisstation ihre Rückwärtsverbindungsübertragungen empfängt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel trifft die Teilnehmerstation diese Bestimmung durch Betrachten der Historie von Rückwärtsverbindungs-Leistungssteuerbefehlen, die durch die ausgewählte Basisstation gesendet wurden. Eine ausreichende Anzahl von Leistungssteu erbefehlen durch eine bestimmte Basisstation, die fordern dass die Teilnehmerstation ihre Übertragungsenergie verringert, zeigt an, dass das Rückwärtsverbindungssignal durch die Basisstation mit ausreichender Energie empfangen wird. Es ist klar, dass andere Verfahren zum Durchführen dieser Analyse in gleicher Weise anwendbar sind, z. B. könnten die Basisstationen periodisch bzw. in unterbrochener Weise eine Nachricht senden, die die durchschnittliche Qualität von dem empfangenen Rückwärtsverbindungssignal anzeigt.
Falls die Teilnehmerstation bestimmt, dass ihr Rückwärtsverbindungssignal mit ausreichender Energie durch die ausgewählte Basisstation empfangen wird, dann wird der Handoff zugelassen. Die Teilnehmerstation sendet eine Nachricht, die die ausgewählte Basisstation anzeigt und die Rate (oder Änderung der Übertragungsleistung), die angefragt ist zum Senden an die Teilnehmerstation.
Falls die Teilnehmerstation bestimmt, dass ihr Rückwärtsverbindungssignal nicht mit ausreichender Energie durch die ausgewählte Basisstation empfangen wird, dann wird der Handoff verhindert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wählt die Teilnehmerstation eine alternative Basisstation zur Übertragung von Vorwärtsverbindungs-Verkehrsdaten aus, die ihre Rückwärtsverbindungsübertragungen mit ausreichender Energie empfängt. Die Teilnehmerstation sendet eine Nachricht, die die alternative Basisstation anzeigt, und die Rate die angefordert ist zum Senden an die Teilnehmerstation. Die angeforderte Rate basiert auf der Stärke von dem empfangenen Pilotsignal von der alternativen Basisstation.
Falls ein Handoff nicht notwendig ist, dann bestimmt die Teilnehmerstation wiederum ob die ausgewählte Basisstation (die die Basisstation ist, die zum Senden an die Teilnehmerstation in dem letzten Rahmen ausgewählt wurde) ihr Rückwärtsverbindungssignal zuverlässig empfängt. Falls die Teilnehmerstation bestimmt, dass ihr Rückwärtsverbindungssignal durch die ausgewählte Basisstation mit ausreichender Energie empfangen wird, dann sen det die Teilnehmerstation eine Nachricht, die die ausgewählte Basisstation anzeigt, und die Rate die zum Senden an die Teilnehmerstation angefragt ist.
Falls die Teilnehmerstation bestimmt, dass ihr Rückwärtsverbindungssignal nicht mit ausreichender Energie durch die ausgewählte Basisstation empfangen wird, dann wird ein Handoff forciert bzw. erzwungen. Die Teilnehmerstation wählt eine alternative Basisstation zur Übertragung von Vorwärtsverbindungs-Verkehrsdaten aus, und zwar die ihre Rückwärtsverbindungsübertragungen mit ausreichender Energie empfängt. Die Teilnehmerstation sendet eine Nachricht, die die alternative Basisstation anzeigt und die angeforderte Rate zum Senden an die Teilnehmerstation. Die angeforderte Rate oder Leistung basiert auf der Stärke von dem empfangenen Pilotsignal von der alternativen Basisstation.
KURZE BESCHREIBUNG VON DEN ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer werden, wenn man die unten angegebene detaillierte Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen betrachtet, in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend Entsprechendes identifizieren und wobei die Figuren Folgendes zeigen:
1 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Durchführen eines Handoffs darstellt;
2 ist ein grundlegendes Diagramm, das ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Kommunikationssystems darstellt;
3A und 3B sind ein Blockdiagramm, das ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Basisstation darstellt;
4A und 4B sind Diagramme, die ein exemplarisches Ausführungsbeispiel von einer Rahmenstruktur und einer Schlitzstruktur darstellen; und
5 ist ein Blockdiagramm, das ein exemplarisches Ausführungsbeispiel von einer Teilnehmerstation darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
I. Übersicht
Bezugnehmend auf 1, in Block 100, empfängt die Teilnehmerstation das Pilotsignal und die Rückwärtsverbindungs-Leistungssteuerbefehle von allen von den Basisstationen in ihrem Aktiv-Satz (Active Set). Die Teilnehmerstation nutzt das empfangene Pilotsignal für kohärente Demodulation von dem Vorwärtsverbindungs-Verkehrssignal und zur Bestimmung der Stärke von dem Signal von jeder Basisstation. in dem exemplarischen Ausführungsbeispiel weisen die Leistungssteuerbefehle von jeder Basisstation die Teilnehmerstation an, ihre Übertragungs- bzw. Sendeenergie zu erhöhen oder zu verringern. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel erhöht die Teilnehmerstation ihre Sendeenergie nur, falls keine Basisstationen in dem Aktiv-Satz die Teilnehmerstation auffordern, ihre Übertragungsenergie zu verringern.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel des in der vorgenannten US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 08/963,386 beschriebenen Kommunikationssystems werden Hochgeschwindigkeits-Verkehrsdaten nur von einer Basisstation gesendet. Das heißt, der Vorwärtsverbindungs-Verkehr ist nicht im Soft-Handoff vorgesehen. Dies ist eine wünschenswerte Einschränkung aus der Perspektive der Gesamtsystemkapazität. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel misst die Teilnehmerstation die Signalenergie von Signalen von jeder von den Basisstationen in dem Aktiv-Satz von der Teilnehmerstation und sendet ein Datenanforderungssteuer-(data request control, DRC)-Signal, das anzeigt welche Basisstation das stärkste empfangene Signal sendet. Zusätzlich zeigt das DRC-Signal die Datenrate an, die die Teilnehmerstation auswählt, und zwar basierend auf der Stärke von dem empfangenen Signal von der ausgewählten Basisstation.
Im Block 102 speichert die Teilnehmerstation die Rückwärtsverbindungs-Leistungssteuerbefehle von jeder Basisstation in einem Speicher. In einem alternativen Ausführungsbeispiel speichert die Teilnehmerstation eine Statistik, die die Leistungssteuerbefehle, die von jeder Basisstation empfangen werden anzeigt, wie z. B. den Bruchteil bzw. Teil von empfangenen Befehlen, die eine Verringerung der Sendeenergie in einer vorher bestimmten Anzahl von vorhergehenden Rahmen fordern, oder die Anzahl von Diskrepanzen zwischen der Forderung bzw. Anforderung der Basisstation und der durch die Teilnehmerstation vorgenommenen Antwort.
Im Block 104 trifft die Teilnehmerstation eine anfängliche Auswahl von der Basisstation zum Senden von Vorwärtsverbindungsdaten an sie. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel misst die Teilnehmerstation die Energie von einem zeitmultiplexten Pilotsignal von jeder Basisstation und wählt die Basisstation mit der höchsten Chipenergie zu Interferenz (C/I) aus, wenn alle Mehrpfadkomponenten einbezogen werden. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel beinhaltet die Teilnehmerstation einen RAKE-Empfänger, der die Mehrpfadkomponenten von Signalen von jeder Basisstation separat demoduliert. Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel von einem RAKE-Empfänger ist im US-Patent Nr. 5,103,390 beschrieben.
Im Block 106 bestimmt die Teilnehmerstation ob die ausgewählte Basisstation einen Handoff erfordert. Das heißt, ob die ausgewählte Basisstation die gleiche ist wie die Basisstation, die zum Senden in dem letzten Rahmenintervall ausgewählt war.
Falls die ausgewählte Basisstation einen Handoff nicht erfordert, dann geht der Prozess weiter zum Block 108. Im Block 108 bestimmt der Teilnehmer, ob die ausgewählte Basisstation seine Rückwärtsverbindungsübertragungen empfängt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel macht die Teilnehmerstation diese Bestimmung durch Betrachten der Historie von Rückwärtsverbindungs-Leistungssteuerbefehlen, die durch die ausgewählte Basisstation gesendet wurden. Eine ausreichende Anzahl von Leistungssteu erbefehlen, die die Teilnehmerstation auffordern ihre Übertragungsenergie zu verringern, zeigt an, dass die Signalstärke von ihren Rückwärtsverbindungsübertragungen durch die ausgewählte Basisstation empfangen wird. Es ist klar, dass andere Verfahren zum Durchführen dieser Analyse in gleicher Weise anwendbar sind, z. B. könnten die Basisstationen periodisch bzw. in unterbrochener Weise eine Nachricht senden, die die durchschnittliche Qualität von dem empfangenen Rückwärtsverbindungssignal anzeigt.
Falle die Teilnehmerstation bestimmt, dass ihr Rückwärtsverbindungssignal zuverlässig durch die ausgewählte Basisstation empfangen wird, dann geht der Prozess weiter zum Block 110. Im Block 110 wird der Handoff erlaubt. Die Teilnehmerstation sendet eine Datenratensteuer-(DRC)-Nachricht, die die ausgewählte Basisstation anzeigt, und die angeforderte Rate zum Senden an die Teilnehmerstation.
Falls die Teilnehmerstation bestimmt, dass ihr Rückwärtsverbindungssignal durch die ausgewählte Basisstation nicht zuverlässig empfangen wird, dann geht der Prozess weiter zum Block 112. Im Block 112 wird der Handoff verhindert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wählt die Teilnehmerstation eine alternative Basisstation zur Übertragung von Vorwärtsverbindungsverkehrdaten aus, die ihre Rückwärtsverbindungsübertragungen zuverlässig empfängt. Die Teilnehmerstation sendet eine DRC-Nachricht, die die alternative Basisstation anzeigt, und die angeforderte Rate zum Senden an die Teilnehmerstation. Die angeforderte Rate basiert auf der Stärke von dem empfangenen Pilotsignal von der alternativen Basisstation.
Zurück im Block 106, falls ein Handoff nicht notwendig ist, dann geht der Prozess weiter zum Block 114. Im Block 114 bestimmt die Teilnehmerstation wiederum, ob die ausgewählte Basisstation (die die vorher ausgewählte Basisstation ist) ihr Rückwärtsverbindungssignal mit ausreichender Energie empfängt. Die Bestimmung, ob die Basisstation das Rückwärtsverbindungssignal zuverlässig empfängt, geht weiter wie oben mit Bezug auf Block 108 beschrieben ist.
Falls die Teilnehmerstation bestimmt, dass ihr Rückwärtsverbindungssignal mit ausreichender Energie durch die ausgewählte Basisstation empfangen wird, dann geht der Prozess weiter zum Block 116. Im Block 116 sendet die Teilnehmerstation eine Nachricht, die die ausgewählte Basisstation anzeigt, und die angeforderte Rate zum Senden an die Teilnehmerstation.
Falls die Teilnehmerstation bestimmt, dass ihr Rückwärtsverbindungssignal durch die ausgewählte Basisstation nicht zuverlässig empfangen wird, dann geht der Prozess weiter zum Block 118. Im Block 118 wird ein Handoff erzwungen bzw. forciert. Die Teilnehmerstation wählt eine alternative Basisstation zur Übertragung von Vorwärtsverbindungs-Verkehrsdaten aus, die ihre Rückwärtsverbindungsübertragungen mit ausreichender Energie empfängt. Die Teilnehmerstation sendet eine DRC-Nachricht, die die alternative Basisstation und die angefragte Rate zum Senden an die Teilnehmerstation anzeigt. Die angefragte bzw. angeforderte Rate basiert auf der Stärke von dem empfangenen Pilotsignal von der alternativen Basisstation.
II. Netzwerkbeschreibung
Bezugnehmend auf die Figuren, repräsentiert 2 ein exemplarisches Ausführungsbeispiel von einem Kommunikationssystem, das mehrere Zellen 200a–200f aufweist. Jede Zelle 200 wird durch eine entsprechende Basisstation 202 oder Basisstation 204 versorgt. Die Basisstationen 202 sind Basisstationen, die sich in aktiver Kommunikation mit einer Teilnehmerstation 206 befinden und von denen gesagt wird, dass sie den Aktiv-Satz der Teilnehmerstation 206 bilden. Die Basisstationen 204 sind nicht in Kommunikation mit der Teilnehmerstation 206, besitzen jedoch Signale mit ausreichender Stärke um durch die Teilnehmerstation 206 zur Hinzufügung zu dem Aktiv-Satz überwacht zu werden, falls die Stärke von den empfangenen Signalen aufgrund einer Änderung in den Charakteristika des Ausbreitungspfads zunimmt. Von den Basisstationen 204 wird gesagt, dass sie den Kandidaten-Satz (candidate set) der Teilnehmerstation 206 bilden.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel empfängt die Teilnehmerstation 206 Information von höchstens einer Basisstation 202 auf der Vorwärtsverbindung bei jedem Zeitschlitz, kann jedoch in Kommunikation mit einer oder mehreren Basisstationen 202 auf der Rückwärtsverbindung sein, abhängig davon, ob die Teilnehmerstation 206 sich in einem Soft-Handoff befindet. Wie in 1 gezeigt, sendet jede Basisstation 202 vorzugsweise jederzeit Daten an eine Teilnehmerstation 206. Die Teilnehmerstationen 206, speziell jene die nahe zu einer Zellgrenze positioniert sind, können die Pilotsignale von mehreren Basisstationen 204 in dem Kandidaten-Satz empfangen. Falls das Pilotsignal über einer vorher bestimmten Schwelle ist, kann die Teilnehmerstation 206 fordern, dass die Basisstation 204 zu dem Aktiv-Satz der Teilnehmerstation 206 hinzugefügt wird. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Teilnehmerstation 206 eine Datenübertragung von keinem oder einem Mitglied von dem Aktiv-Satz empfangen.
III. Vorwärtsverbindungsstruktur
Ein Blockdiagramm von einem exemplarischen Ausführungsbeispiel einer Basisstation der vorliegenden Erfindung ist in den 3A und 3B gezeigt. Die Daten werden in Datenpakete partitioniert und sind für den CRC-Codierer 312 vorgesehen. Für jedes Datenpaket erzeugt der CRC-Codierer 312 Rahmenprüfbits (z. B. die CRC-Paritätsbits) und fügt die Codeterminierungsbits bzw. -endbits (tail bits) ein. Das formatierte Paket von dem CRC-Codierer 312 weist die Daten, die Rahmenprüf- und Codeterminierungsbits und andere Overheadbits auf, die unten beschrieben sind. Das formatierte Paket ist für einen Codierer 314 vorgesehen, welcher in dem exemplarischen Ausführungsbeispiel die Daten gemäß einem Faltungs- oder Turbocodierungsformat codiert. Das codierte Paket von dem Codierer 314 ist für einen Interleaver bzw. Verschachtler 316 vorgesehen, welcher die Codesymbole in dem Paket umordnet. Das interleavte Paket ist für ein Rahmenpunktierungselement 318 vorgesehen, welches einen Teil von dem Paket auf die unten beschriebene Art und Weise entfernt. Das punktierte Paket ist für einen Mul tiplizierer 320 vorgesehen, welcher die Daten mit der Scrambling- bzw. Verwürfelungssequenz von einem Scrambler bzw. Verwürfler 322 verwürfelt. Die Ausgabe von dem Multiplizierer 320 weist das verwürfelte Paket auf.
Das verwürfelte Paket ist vorgesehen für einen Controller mit variabler Rate 330, welcher das Paket in K parallele, in-phasige und quadratur-phasige Kanäle demultiplext, wobei K abhängig von der Datenrate ist. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird das verwürfelte Paket zuerst in die in-phasigen (I) und quadratur-phasigen (Q) Ströme demultiplext. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel weist der I-Strom geradzahlig indizierte Symbole auf und der Q-Strom weist ungeradzahlig indizierte Symbole auf.
Jeder Strom wird ferner in K parallele Kanäle demultiplext, so dass die Symbolrate von jedem Kanal für alle Datenraten fest ist. Die K-Kanäle von jedem Strom sind für ein Walsh-Abdeckungselement (cover element) 332 vorgesehen, welches jeden Kanal mit einer Walsh-Funktion abdeckt um orthogonale Kanäle vorzusehen. Die orthogonalen Kanaldaten sind für ein Verstärkungselement 334 vorgesehen, welches die Daten skaliert um eine konstante Gesamtenergie-pro-Chip (und somit eine konstante Ausgangsleistung) für alle Datenraten beizubehalten. Die skalierten Daten von dem Verstärkungselement 334 sind für einen Multiplexer (MUX) 360 vorgesehen, welcher die Daten mit einer Präambelsequenz multiplext. Die Ausgabe von dem MUX 360 ist für einen Multiplexer (MUX) 362 vorgesehen, welcher die Verkehrsdaten, die Leistungssteuerbits und die Pilotdaten multiplext. Die Ausgabe von dem MUX 362 weist die I-Walsh-Kanäle und die Q-Walsh-Kanäle auf.
Die Rückwärtsverbindungs-Leistungssteuer-(reverse link power control, RPC)-Bits sind vorgesehen für einen Symbolwiederholer 350, welcher jedes RPC-Bit eine vorher bestimmte Anzahl von Malen wiederholt. Die wiederholten RPC-Bits werden vorgesehen an ein Walsh-Abdeckungselement 352, welches die Bits mit den Walsh-Abdeckungen entsprechend den RPC-indices abdeckt. Die abgedeckten Bits sind für ein Verstärkungselement 354 vorgesehen, welches die Bits vor der Modulation skaliert um eine konstante Gesamtsendeleistung beizubehalten.
Zusätzlich ist ein Vorwärtsaktivitätsbit für den Symbolwiederholer 350 vorgesehen. Das Vorwärtsaktivitätsbit alarmiert die Teilnehmerstation 206 bezüglich eines heran nahenden leeren Rahmens in dem die Basisstation Vorwärtsverbindungsdaten nicht senden wird. Diese Übertragung wird durchgeführt um es der Teilnehmerstation 206 zu erlauben, eine bessere Schätzung von dem C/I von dem Signal von den Basisstationen 202 durchzuführen. Die wiederholten Versionen von dem Vorwärtsaktivitätsbit werden in dem Walsh-Abdeckungselement 352 walsh-abgedeckt, um orthogonal zu den walsh-abgedeckten Leistungssteuerbits zu sein. Die abgedeckten Bits sind für das Verstärkungselement 354 vorgesehen, welches die Bits vor der Modulation skaliert, um eine konstante Gesamtsendeleistung beizubehalten.
Zusätzlich ist ein Besetztton für den Symbolwiederholer 350 vorgesehen. Der Besetztton alarmiert die Teilnehmerstation 206 bezüglich eines Rückwärtsverbindungs-Lastzustands. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Besetztton ein einzelnes Bit, das anzeigt ob die Rückwärtsverbindung voll ausgelastet ist oder Kapazität besitzt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Besetztton ein Zwei-Bit-Signal, das eine Forderung durch die Basisstationen 202 für Teilnehmerstationen 206 in ihrem Abdeckungsgebiet anzeigt, um entweder deterministisch die Rate von ihren Rückwärtsverbindungsübertragungen zu erhöhen oder zu verringern, oder um stochastisch die Rate von ihren Rückwärtsverbindungsübertragungen zu erhöhen oder zu verringern. Die wiederholten Versionen von dem Besetztton werden in dem Walsh-Abdeckungselement 352 Walsh-abgedeckt, um orthogonal zu den Walsh-abgedeckten Leistungssteuerbits und Vorwärtsaktivitätsbit zu sein. Das abgedeckte Bit ist vorgesehen für das Verstärkungselement 354, welches die Bits vor der Modulation skaliert, um eine konstante Gesamtsendeleistung beizubehalten.
Die Pilotdaten weisen eine Sequenz von nur Nullen (oder nur Einsen) auf, die für einen Multiplizierer 356 vorgesehen ist. Der Multiplizierer 356 deckt die Pilotdaten mit dem Walsh-Code W₀ ab. Da der Walsh-Code W₀ eine Sequenz von nur Nullen ist, ist die Ausgabe von dem Multiplizierer 356 die Pilotdaten. Die Pilotdaten werden zeitmultiplext durch den MUX 362 und an den I-Walsh-Kanal vorgesehen, welcher durch den kurzen PN_I-Code innerhalb eines komplexen Multiplizierers 366 gespreizt wird (siehe 3B). In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden die Pilotdaten nicht mit dem langen PN-Code gespreizt, welcher während dem Pilot-Burst durch einen MUX 376 ausgeblendet bzw. abgeschaltet (gated off) ist, um den Empfang durch alle Teilnehmerstationen 206 zu erlauben. Das Pilotsignal ist somit ein unmoduliertes BPSK-Signal.
Ein Blockdiagramm des zum Modulieren der Daten genutzten exemplarischen Modulators ist in 3B dargestellt. Die I-Walsh-Kanäle und Q-Walsh-Kanäle sind für Summierer 364a bzw. 364b vorgesehen, welche die K-Walsh-Kanäle summieren, um die Signale I_sum bzw. Q_sum vorzusehen. Die I_sum und Q_sum Signale sind für den komplexen Multiplizierer 366 vorgesehen. Der komplexe Multiplizierer 366 empfängt auch die PN_I und PN_Q Signale von Multiplizierern 378a bzw. 378b und multipliziert die zwei komplexen Eingaben gemäß der folgenden Gleichung: (Imult + jQmult) = (Isum + jQsum)·(PN_I + jPN_Q) = (Isum·PN_I – Qsum·PN_Q) + j(Isum·PN_Q + Qsum·PN_I) (2).wobei I_mult und Q_mult die Ausgaben von dem komplexen Multiplizierer 366 sind, und j die komplexe Darstellung ist. Die I_mult und Q_mult Signale sind für Filter 368a bzw. 368b vorgesehen, welche die Signale filtern. Die gefilterten Signale von den Filtern 368a und 368b sind für Multiplizierer 370a bzw. 370b vorgesehen, welche die Signale mit der in-phasigen Sinuskurve bzw. -welle COS(w_ct) bzw. der quadratur-phasigen Sinuskurve SIN(w_ct) multiplizieren. Die I-modulierten und Q-modulierten Signale sind für einen Summierer 372 vorge sehen, welcher die Signale summiert um die vorwärtsmodulierte Wellenform S(t) vorzusehen.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird das Datenpaket mit dem langen PN-Code und den kurzen PN-Codes gespreizt. Der lange PN-Code verwürfelt bzw. scrambelt das Paket derart, dass nur die Teilnehmerstation 206 für die das Paket bestimmt ist, fähig ist das Paket zu entwürfeln (descramble). In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden die Pilot- und Leistungssteuerbits und das Steuerkanalpaket mit den kurzen PN-Codes gespreizt, nicht jedoch mit dem langen PN-Code, um es den Teilnehmerstationen 206 zu erlauben, diese Bits zu empfangen. Die lange PN-Sequenz wird durch den langen Codegenerator bzw. Lang-Code-Generator 374 erzeugt und ist für einen Multiplexer (MUX) 376 vorgesehen. Die lange PN-Maske bestimmt den Versatz von der langen PN-Sequenz und ist eindeutig der Bestimmungs- bzw. Zielteilnehmerstation 206 zugewiesen. Die Ausgabe von dem MUX 376 ist die lange PN-Sequenz während dem Datenteil von der Übertragung und andernfalls Null (z. B. während dem Pilot- und Leistungssteuerteil). Die ausgeblendete (gated) lange PN-Sequenz von dem MUX 376 und die kurzen PN_I und PN_Q Sequenzen von einem kurzen Codegenerator bzw. Kurzcodegenerator 380 sind für die Multiplizierer 378a bzw. 378b vorgesehen, welche die zwei Sätze von Sequenzen multiplizieren, um die PN_I bzw. PN_Q Signale zu bilden. Die PN_I und PN_Q Signale sind für den komplexen Multiplizierer 366 vorgesehen.
Das Blockdiagramm von dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Basisstation, das in den 3A und 3B gezeigt ist, ist eine von zahlreichen Architekturen, die Datencodierung und Modulation auf der Vorwärtsverbindung unterstützen. Andere Architekturen, wie z. B. die Architektur für den Vorwärtsverbindungs-Verkehrskanal in dem CDMA-System gemäß dem IS-95 Standard können auch verwendet werden, und sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
IV. Vorwärtsverbindungs-Rahmenstruktur
Ein Diagramm von einem exemplarischen Ausführungsbeispiel von einer Vorwärtsverbindungs-Rahmenstruktur ist in 4A dargestellt. Die Verkehrskanalübertragung ist in Rahmen partitioniert, welche in dem exemplarischen Ausführungsbeispiel als die Länge von den kurzen PN-Sequenzen oder 26,67 msec definiert sind. Jeder Rahmen kann Steuerkanalinformation befördern, die an alle Teilnehmerstationen 206 adressiert ist (Steuerkanalrahmen), kann Verkehrsdaten befördern, die an eine bestimmte Teilnehmerstation 206 adressiert sind (Verkehrsrahmen) oder kann leer sein (Ruhe- bzw. Leerlaufrahmen). Der Inhalt von jedem Rahmen ist bestimmt durch die Planung bzw. Einteilung (scheduling), die durch die sendende Basisstation 202 durchgeführt wird. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel weist jeder Rahmen 16 Zeitschlitze auf, wobei jeder Zeitschlitz eine Dauer von 1,667 msec besitzt. Ein Zeitschlitz von 1,667 msec ist adäquat um es der Teilnehmerstation 206 zu ermöglichen, die C/I Messung von dem Vorwärtsverbindungssignal durchzuführen. Ein Zeitschlitz von 1,667 msec repräsentiert auch eine ausreichende Zeitmenge für effiziente Paketdatenübertragung.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel weist jedes Vorwärtsverbindungs-Datenpaket 1024 oder 2048 Bits auf. Somit ist die Anzahl von Zeitschlitzen, die zum Senden von jedem Datenpaket erforderlich ist, abhängig von der Datenrate und reicht von 16 Zeitschlitzen für die Rate mit 38,4 Kbps zu einem Zeitschlitz für die Rate mit 1,2288 Mbps und höher.
Ein exemplarisches Diagramm von der Vorwärtsverbindungs-Schlitzstruktur ist in 4B gezeigt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel weist jeder Schlitz drei von den vier zeitmultiplexten Kanälen auf, dem Verkehrskanal, dem Steuerkanal, dem Pilotkanal und dem Overhead-Steuerkanal. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird das Pilotsignal in zwei Bündeln bzw. Bursts gesendet und der Overhead-Steuerkanal wird auf jeder Seite von dem zweiten Pilotbündel gesendet. Die Verkehrsdaten werden in drei Teilen von dem Schlitz (402a, 402b und 402c) befördert.
Der erste Pilotburst 406a wird in die erste Hälfte von dem Schlitz durch den Multiplexer 362 zeitmultiplext. Der zweite Pilotburst 406b wird in die zweite Hälfte von dem Schlitz zeitmultiplext. Auf beiden Seiten von dem zweiten Pilotburst 406b wird der Overhead-Kanal 408, einschließlich des Vorwärtsaktivitätsbits, der Besetzttöne und der Leistungssteuerbits in den Schlitz gemultiplext.
V. Teilnehmerstation
5 stellt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel von der Teilnehmerstation 206 dar. Vorwärtsverbindungssignale werden an einer Antenne 500 empfangen und sind über einen Duplexer 502 zu einem Empfänger 504 vorgesehen. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Empfänger 504 ein Empfänger mit quaternärem Phasenumtasten (quaternary Phase shift keying, QPSK). Es ist für einen Fachmann klar, dass die vorliegende Erfindung in gleicher Weise auf jedes andere Modulationsformat anwendbar ist, wie beispielsweise BPSK oder QAM.
Die in-phasigen und quadratur-phasigen Komponenten von dem empfangenen Signal sind für PN-Entspreizer 506 vorgesehen. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind mehrere PN-Entspreizer 506A–506N vorgesehen. Jeder von den Entspreizern 506 ist geeignet zum Demodulieren eines Signals von einer anderen Basisstation in dem Aktiv-Satz der Teilnehmerstation 206 oder einer anderen Mehrpfadkomponente von dem Signal von einer Basisstation.
Das PN-entspreizte Signal ist vorgesehen für einen Leistungssteuerbefehls-(Power control command, PCC)-Demodulator 508. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel führt der PCC-Demodulator 508 eine FHT auf den empfangenen Leistungssteuersymbolen durch und bestimmt, ob die Basisstation die Teilnehmerstation 206 auffordert, ihre Übertragungs- bzw. Sendeenergie zu erhöhen oder zu verringern.
Die demodulierten Leistungssteuersymbole sind für einen Leistungssteuerbefehls-Kombinierer 516 vorgesehen. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel soft-kombiniert der Leistungssteuerbefehls-Kombinierer 516 Mehrpfadkomponenten von den Leistungssteuerbefehlssymbolen von einer einzelnen Basisstation und erzeugt eine harte Schätzung von dem Leistungssteuerbefehl von jeder Basisstation. Die harte Schätzung von jeder von den Basisstationen ist in einem Speicher 518 gespeichert. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist eine Statistik, die die neueste Historie der Leistungssteuerbefehle von jeder Basisstation repräsentiert, in dem Speicher 518 gespeichert.
Dann führt der Leistungssteuerbefehls-Kombinierer eine „OR-of-the-downs"-Operation durch, bei der die Übertragungsenergie der Teilnehmerstation 206 nur erhöht wird, falls alle Leistungssteuerbefehle eine Bedarf zum Erhöhen der Übertragungsenergie anzeigen. Der Leistungssteuerbefehls-Kombinierer 516 sieht ein Steuersignal für einen Sender (transmitter, TMTR) 528 vor, um seine Verstärkung von dem Rückwärtsverbindungssignal von der Teilnehmerstation 206 zu erhöhen oder zu verringern.
Die PN-entspreizten Signale von den PN-Entspreizern 506 sind auch für Pilotdemodulatoren 510 vorgesehen. Die Pilotdemodulatoren 510 entspreizen das Pilotsignal. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Walsh-Funktion 0 zum Spreizen des Pilotsignals genutzt und somit sind die Pilotdemodulatoren 510 als Akkumulatoren implementiert. Die entspreizten Pilotsignale sind für Energiekalkulatoren bzw. -rechner 512 vorgesehen. Die Energiekalkulatoren 512 berechnen die Energie von den demodulierten Pilotbündeln. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird diese Operation durchgeführt durch Summieren der Quadrate von den demodulierten Symbolamplituden. Die kalkulierten Energiewerte sind für einen Steuerprozessor 520 vorgesehen.
Der Steuerprozessor 520 summiert die Energien von den Mehrpfadkomponenten von einer gemeinsamen Basisstation und erzeugt ein Chipener gie-zu-Interferenz-Verhältnis für jede Basisstation. Der Steuerprozessor 520 wählt dann die Basisstation mit dem höchsten (C/I) aus, und wählt eine angeforderte Rate für jene Basisstation aus. Nachdem die Basisstation ausgewählt ist, wird die in 1 beschriebene Operation durch den Steuerprozessor 520 ausgeführt.
Nach dem Ausführen des mit Bezug auf 1 beschriebenen Auswahlprozesses werden ein Signal, das die ausgewählte Basisstation anzeigt und ein Symbol, das die angefragte bzw. angeforderte Rate anzeigt, an ein Spreizelement 524 geliefert bzw. sind dafür vorgesehen. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Ratenanforderung durch das Signal gespreizt, das die ausgewählte Basisstation anzeigt. Dieses Signal wird mit anderen Überhang bzw. Overhead-Daten gemultiplext, wie z. B. einem Rückwärtsraten-Indikator (reverse rate indikator, RRI) und den Pilotsymbolen. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind diese Daten auf der inphasigen Komponente von einem gesendeten QPSK-Signal vorgesehen. Die Rückwärtsverbindungs-Verkehrsdaten werden moduliert und sind vorgesehen zur Übertragung auf der quadratur-phasigen Komponente von dem gesendeten QPSK-Signal.
Der Sender 528 hochkonvertiert, verstärkt und filtert das Signal zur Übertragung bzw. Aussendung. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel spreizt der Sender 528 das Rückwärtsverbindungssignal auch gemäß einer Pseudo-Rausch-Sequenz. Das Signal ist durch den Duplexer 502 zur Übertragung durch die Antenne 500 vorgesehen.
Die vorhergehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ist vorgesehen um es jedwelchem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung nachzuvollziehen oder zu nutzen. Die verschiedenen Modifikationen an diesen Ausführungsbeispielen werden Fachleuten unmittelbar klar sein, und die hierin definierten generischen Prinzipien können auf andere Ausführungsbeispiele ohne die Nutzung erfinderischer Fähigkeit angewendet werden. Somit ist es nicht beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung auf die hierin gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern sie ist mit dem weitesten Umfang zu würdigen, der mit den angehängten Ansprüchen in Übereinstimmung ist.

Claims

Ein Verfahren zum Durchführen von Handoff bzw. Übergabe in einem drahtlosen Kommunikationssystem, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Auswählen (104) durch eine Teilnehmerstation, einer Basisstation zur Übertragung von Vorwärtsverbindungsdaten basierend auf der Chip-Energie-zu-Interferenz von Pilotsignalen, die von Basisstationen in einem Aktiven Satz bzw. Aktivsatz der Teilnehmerstation empfangen werden; Bestimmen (106) durch eine Teilnehmerstation, ob ein Handoff notwendig ist; Empfangen (100) durch die Teilnehmerstation von Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen; und selektives Durchführen des Handoffs (108, 110, 112) gemäß den Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen, falls ein Handoff notwendig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei selektives Durchführen des Handoffs Folgendes aufweist: Bestimmen (108) durch die Teilnehmerstation gemäß den Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen, ob durch die Teilnehmerstation gesendete Signale durch die ausgewählte Basisstation mit ausreichender Energie empfangen werden; und Durchführen des Handoffs (110) zu der ausgewählten Basisstation, wenn durch die Teilnehmerstation gesendete Signale durch die ausgewählte Basisstation mit ausreichender Energie empfangen werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Durchführen des Handoffs Folgendes aufweist: Senden einer Nachricht durch die Teilnehmerstation, die die Identität der ausgewählten Basisstation anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Nachricht ferner eine angeforderte Übertragungsrate bzw. -geschwindigkeit durch die ausgewählte Basisstation anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei Senden der Nachricht aufweist: Spreizen einer Nachricht, die eine angeforderte Rate anzeigt, durch ein Signal das die ausgewählte Basisstation anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Durchführen des Handoffs, Folgendes aufweist: Bestimmen (106) durch die Teilnehmerstation, das die ausgewählte Basisstation die gleiche wie eine Basisstation ist, die zum Senden in dem letzten Rahmenintervall ausgewählt wurde; Bestimmen (114) durch die Teilnehmerstation, gemäß den Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen, ob durch die Teilnehmerstation gesendete Signale durch die bestimmte Basisstation mit ausreichender Energie empfangen werden; und Durchführen des Handoffs zu einer alternativen Basisstation (118), wenn durch die Teilnehmerstation gesendete Signale durch die bestimmte Basisstation nicht mit ausreichender Energie empfangen werden.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehle, Leistungssteuerbefehle zum Steuern der Sendeenergie der Teilnehmerstation aufweisen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Teilnehmerstation auch eine Geschwindigkeits- bzw. Ratenanforderungsnachricht empfängt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner aufweist: Speichern (102) durch die Teilnehmerstation, von Information entsprechend den, von einer oder mehreren Basisstationen empfangenen, Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner aufweist: Falls die Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehle einen ungenügenden empfangenen Energiepegel anzeigen, Verhindern des Handoffs (112).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Durchführen des Handoffs Folgendes aufweist: Senden (110) durch die Teilnehmerstation, einer Nachricht, die die Identität einer Zielbasisstation anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Nachricht ferner eine angeforderte Rate zum Senden an die Teilnehmerstation anzeigt.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes aufweist: Bestimmen, ob es notwendig ist, Handoff an die ausgewählte Basisstation durchzuführen; und falls es notwendig ist, Handoff an die ausgewählte Basisstation durchzuführen, Bestimmen, ob die durch die Teilnehmerstationsvorrichtung gesendeten Signale durch die ausgewählte Basisstation mit ausreichend Energie empfangen werden, und zwar basierend auf der Vergangenheit der von der ausgewählten Basisstation empfangenen Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehle.
Eine Teilnehmerstationsvorrichtung (206), die Folgendes aufweist: Mittel zum Auswählen (104) einer Basisstation (202, 204) zur Übertragung von Vorwärtsverbindungsdaten, basierend auf der Chip-Energie-zu-Interferenz von, von Basisstationen in einem Aktiven Satz der Teilnehmereinheit, empfangenen Pilotsignale; Mittel zum Bestimmen (106) ob ein Handoff notwendig ist; Mittel zum Empfangen (100) von Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen; und Mittel zum selektiven Durchführen des Handoffs (108, 110, 112) gemäß den Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen, falls ein Handoff notwendig ist.
Teilnehmerstationsvorrichtung (206) nach Anspruch 14, wobei die Mittel zum selektiven Durchführen des Handoffs Folgendes aufweisen: Mittel zum Verhindern von Handoff (112) an die ausgewählte Basisstation, falls die ausgewählte Basisstation Rückwärtsverbindungsübertragungen nicht mit ausreichender Energie empfängt; und Mittel zum Zulassen von Handoff (110) an die ausgewählte Basisstation, falls die ausgewählte Basisstation Rückwärtsverbindungsübertragungen mit ausreichender Energie empfängt.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 14, die ferner Folgendes aufweist: einen Speicher (518) konfiguriert zum Speichern von Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen, die durch eine oder mehrere Basisstationen vorgesehen sind; und einen Prozessor (520) gekoppelt mit dem Speicher, konfiguriert zum: Bestimmen eines Handoff-Zustands; und Erlauben eines Handoffs an die ausgewählte Basisstation von der einen oder den mehreren Basisstationen gemäß den Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 16, die ferner Folgendes aufweist: einen Energierechner (512A, 512N) gekoppelt mit dem Prozessor, konfiguriert zum Berechnen der Energie eines Pilotsignals von jeder von der einen oder den mehreren Basisstationen; wobei der Prozessor konfiguriert ist zum Bestimmen der ausgewählten Basisstation gemäß der berechneten Energie der Pilotsignale.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 17, die ferner ein Spreizelement (524) gekoppelt mit dem Prozessor, konfiguriert zum Spreizen eines Symbols das die angeforderte Übertragungsrate durch ein Signal das die ausgewählte Basisstation anzeigt, aufweist.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehle, Leistungssteuerbefehle von jeder von der einen oder den mehreren Basisstationen aufweist.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Leistungssteuerbefehle die Teilnehmerstation auffordern zum Verringern ihrer Sendeenergie, Anzeigen, dass ein Rückwärtsverbindungssignal mit ausreichend Energie empfangen wird.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Leistungssteuerbefehle die Teilnehmerstation auffordern ihre Sendeenergie zu erhöhen, Anzeigen, dass ein Rückwärtsverbindungssignal nicht mit ausreichender Energie empfangen wird.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 18, die ferner Mittel (500) aufweist zum Empfangen der Teilnehmerstationsratenanforderungen von der einen oder den mehreren Basisstationen.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 16, die ferner Folgendes aufweist: einen Empfänger (504) zum Empfangen von Pilotsignalen und von Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen von einer oder mehreren Basisstationen, wobei der Prozessor (520) ferner angepasst ist zum Auswählen einer Basisstation zur Übertragung von Vorwärtsverbindungsdaten an die Teilnehmerstationsvorrichtung basierend auf Energie von den von der einen oder den mehreren Basisstationen empfangenen Pilotsignalen und zum selektiven Durchführen eines Handoffs an die ausgewählte Basisstation basierend darauf, ob die durch die Teilnehmerstationsvorrichtung gesendete Signale durch die ausgewählte Basisstation mit ausreichend Energie empfangen werden und zwar gemäß den Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen, empfangen von der ausgewählten Basisstation.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Speicher (518) ferner angepasst ist zum Speichern von Information entsprechend den Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen empfangen von der einen oder den mehreren Basisstationen.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Prozessor (520) bestimmt, ob es notwendig ist Handoff zu der ausgewählten Basisstation durchzuführen und, falls es notwendig ist, Handoff zu der ausgewählte Basisstation durchzuführen, Bestimmen, ob die durch die Teilnehmerstationsvorrichtung gesendeten Signale durch die ausgewählte Basisstation mit ausreichend Energie empfangen werden und zwar basierend auf der Vergangenheit der von der ausgewählten Basisstation empfangenen Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Prozessor Handoff an die ausgewählte Basisstation erlaubt, falls die durch die Teilnehmerstationsvorrichtung gesendeten Signale durch die ausgewählte Basisstation mit ausreichend Energie empfangen werden.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei, falls die Teilnehmerstationsvorrichtung bestimmt, dass die durch die Teilnehmerstationsvorrichtung gesendeten Signale durch die ausgewählte Basisstation nicht mit ausreichend Energie empfangen werden, der Prozessor den Handoff zu der ausgewählten Basisstation verhindert.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 27, wobei, falls der Prozessor Handoff verhindert, der Prozessor eine alternative Basisstation auswählt, die durch die Teilnehmerstationsvorrichtung gesendete Signale mit ausreichend Energie empfängt, zur Übertragung von Vorwärtsverbindungsdaten an die Teilnehmerstationsvorrichtung.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei, falls es nicht notwendig ist, den Handoff zu der ausgewählten Basisstation durchzuführen, der Prozessor bestimmt, ob eine Basisstation die aktuell zur Übertragung von Vorwärtsverbindungsdaten an die Teilnehmerstationsvorrichtung genutzt wird, Signale von der Teilnehmerstationsvorrichtung mit ausreichend Energie empfängt und einen Handoff zu einer alternativen Basisstation durchführt, falls die Basisstation die aktuell genutzt wird, Signale von der Teilnehmerstationsvorrichtung nicht mit ausreichender Energie empfängt.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 29, wobei der Prozessor die alternative Basisstation basierend auf Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen, die von der alternativen Basisstation empfangen werden, die anzeigen, dass durch die Teilnehmerstationsvorrichtung gesendete Signale durch die alternative Basisstation mit ausreichend Energie empfangen werden, auswählt.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 30, wobei der Prozessor eine Nachricht sendet, die die Identität der alternativen Basisstation anzeigt.
Teilnehmerstationsvorrichtung nach Anspruch 31, wobei die Nachricht ferner eine angeforderte Rate bzw. Geschwindigkeit zum Senden an die Teilnehmerstation anzeigt.
Ein Kommunikationssystem, das Folgendes aufweist: eine Teilnehmerstation (206) zum Senden eines Signals, konfiguriert zum Herstellen einer Anfangsauswahl einer Basisstation zur Übertragung von Vorwärtsverbindungsdaten basierend auf der Chip-Energie-zu-Interferenz von Pilotsignalen die von den Basisstationen in einem Aktiven Satz bzw. Aktivsatz der Teilnehmerstation empfangen werden, und angeordnet zum Bestimmen ob ein Handoff notwendig ist; eine Vielzahl von Basisstationen (202A–202C, 204A–204C), wobei jede Basisstation konfiguriert ist zum Empfangen des Signals und zum Senden von Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen; und wobei die Teilnehmerstation auch konfiguriert ist zum Zulassen bzw. Erlauben eines Handoffs an die ausgewählte Basisstation von der Vielzahl von Basisstationen gemäß den Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehlen, falls ein Handoff notwendig ist.
Kommunikationssystem nach Anspruch 33, wobei: jede von der Vielzahl von Basisstationen konfiguriert ist zum Senden bzw. Übertragen eines Pilotsignals; die Teilnehmerstation konfiguriert ist zum Berechnen der Energie des Pilotsignals von jeder von der Vielzahl von Basisstationen (202A–202C, 204A–204C) und zum Bestimmen der ausgewählten Basisstation gemäß der berechneten Energie der Pilotsignale.
Kommunikationssystem nach Anspruch 34, wobei die Teilnehmerstation konfiguriert ist zum Spreizen eines Symbols, das die angeforderte Rate der Übertragung anzeigt und zwar durch ein Signal das die ausgewählte Basisstation anzeigt.
Kommunikationssystem nach irgendeinem der Ansprüche 33 bis 35, wobei die Rückwärtsverbindungsleistungssteuerbefehle Leistungssteuerbefehle von jeder der Vielzahl von Basisstationen (202A–202C, 204A–204C) aufweisen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 36, wobei die Leistungssteuerbefehle, die Teilnehmerstation auffordern ihre Sendeenergie zu verringern, anzeigen, dass ein Rückwärtsverbindungssignal mit ausreichender Energie empfangen wird.
Kommunikationssystem nach Anspruch 36, wobei die Leistungssteuerbefehle die die Teilnehmerstation auffordern ihre Sendeenergie zu erhöhen, anzeigen, dass ein Rückwärtsverbindungssignal nicht mit ausreichender Energie empfangen wird.
Kommunikationssystem nach irgendeinem der Ansprüche 33 bis 35, wobei die Teilnehmerstation auch Teilnehmerstationsratenanforderungen von jeder von der Vielzahl von Basisstationen empfängt.