DE60132074T2

DE60132074T2 - Vorwärtsverbindungszuweisung in einem drahtlosen kommunikationssytem

Info

Publication number: DE60132074T2
Application number: DE60132074T
Authority: DE
Inventors: Jack San Diego HOLTZMAN; Gang San Diego BAO
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: BR0109271A; ATE382213T1; DE60132074D1; CN1418414A; HK1053200B; CN1255959C; JP4694081B2; KR100690222B1; WO2001071926A3; EP1264422A2; AU2001250860A1; HK1053200A1; JP2003528526A; ES2296743T3; KR20020088082A; EP1264422B1; TW512600B; WO2001071926A2

Description

I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose Kommunikationen bzw. Nachrichtenübermittlungen. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen von Vorwärtsverbindungseinteilung bzw. -Planung in einem drahtlosen Kommunikationssystem.
II. Hintergrund
Traditionell war es für drahtlose Kommunikationssysteme erforderlich, eine Vielzahl von Diensten zu unterstützen. Ein derartiges Kommunikationssystem ist ein System mit Codemultiplex-Vielfachzugriff (code division multiple access = CDMA), welches den „TIA/EIA/IS-95 Standard Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" erfüllt, der hierin im Folgenden als IS-95 bezeichnet ist. Die Nutzung von CDMA-Techniken in einem Vielfach-Zugriffs kommunikationssystem ist offenbart in dem US-Patent Nr. 4,901,307 mit dem Titel „SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYS-TEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" und dem US-Patent Nr. 5,103,459 mit dem Titel „SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", die beide dem Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden sind und die parallel anhängige (US-Patent Anmeldung mit der Serien-Nr. 09/382,438) WO 01/15481 A mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS US-ING A MULTI-CARRIER FORWARD LINK IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM".
Vor kurzem haben drahtlose Systeme, wie beispielsweise die oben erwähnten CDMA-Systeme hybride Dienste angeboten, wie beispielsweise das Vorsehen von sowohl drahtlosen Sprach- als auch Datenkommunikationen.
Um die Implementierung derartiger Dienste zu koordinieren hat die International Telecommunications Union aufgefordert zur Einreichung von vorgeschlagenen Standards zum Vorsehen von hochratigen Daten- und hochqualitativen Sprachdiensten über drahtlose Kommunikationskanäle. Ein vorläufiger Vorschlag wurde herausgegeben durch die Telecommunications Industry Association mit dem Titel „The cdma2000 ITU-R RTT Candidate Submission" und wird hier im Folgenden als cdma2000 bezeichnet. Verschiedene Verfahren zum Senden bzw. Übertragen von Nicht-Sprachdaten über fundamentale und zusätzliche Kanäle sind in cdma2000 offenbart.
In einem CDMA-System kommuniziert ein Nutzer mit dem Netzwerk über eine oder mehrere Basisstationen. Zum Beispiel kann ein Nutzer auf einer fernen Station bzw. Fernstation (remote station = RS) mit einer landbasierten Datenquelle, wie z. B. dem Internet, kommunizieren und zwar durch Senden von Daten an eine Basisstation (BS) über eine drahtlose Verbindung. Diese Verbindung zwischen der RS und der BS wird üblicherweise bezeichnet als die „Rückwärtsverbindung". Die BS empfängt die Daten und leitet diese durch einen Basisstationscontroller (base station controller = BSC) an das landbasierte Datennetzwerk. Wenn Daten von der BS an die RS gesendet werden, werden sie auf der „Vorwärtsverbindung" gesendet. In CDMA IS-95 Systemen sind die Vorwärtsverbindung (forward link = FL) und die Rückwärtsverbindung (reverse link = RL) separaten Frequenzen zugewiesen.
Die Fernstation kommuniziert mit wenigstens einer Basisstation während einer Kommunikation. Die CDMA RSs sind jedoch auch geeignet zum gleichzeitigen Kommunizieren mit mehreren BSs, wie beispielsweise während einem Soft-Handoff bzw. einer sanften Weitergabe. Der Soft-Handoff ist ein Prozess des Herstellens bzw. Aufbauens einer neuen Vorwärts- und Rückwärtsverbindung mit einer neuen Basisstation bevor die alten Verbindungen mit der vorhergehenden Basisstation abgebrochen werden. Der Soft-Handoff minimiert die Wahrscheinlichkeit von fallengelassenen bzw. verloren gegangenen Anrufen, d. h. wenn ein Anruf unbeabsichtigter Weise von dem System getrennt wird. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorsehen von Kom munikationen zwischen einer RS und mehr als einer BS während dem Soft-Handoff-Prozess ist 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 Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist.
Unter Berücksichtigung der wachsenden Nachfrage nach drahtlosen Datenanwendungen ist der Bedarf für sehr effiziente drahtlose Kommunikationssysteme für Sprache und Daten zunehmend wichtig geworden. Ein Verfahren zum Senden von Daten in Codekanalrahmen von fester Größe ist im Detail beschrieben in dem US-Patent Nr. 5,504,773 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION", das an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist. In Übereinstimmung mit dem IS-95 Standard werden Nicht-Sprachdaten oder Sprachdaten in Codekanalrahmen partitioniert, die 20 msec lang sind und zwar mit Datenraten bis zu 14,4 kbps.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen Sprachdiensten und Datendiensten ist die Tatsache, dass Sprachdienste stringentere feste Verzögerungsanforderungen besitzen. Typischerweise muss die gesamte Einwegverzögerung von Sprachdiensten weniger als 100 msec sein. Im Gegensatz dazu können selektiv geplante Datendienstverzögerungen, selbst mehr als 100 msec, genutzt werden zum Optimieren der Effizienz von dem Kommunikationssystem. Beispielsweise können Fehlerkorrekturcodierungstechniken, die relativ große Verzögerungen erfordern, mit Datendienstübertragungen genutzt werden.
Einige Parameter, die die Qualität und Effektivität von Datenübertragungen messen, sind die zum Übertragen eines Datenpakets erforderliche Übertragungsverzögerung und die durchschnittliche Durchsatzrate von dem System. Wie oben erläutert, besitzt eine Übertragungsverzögerung bei Daten oder „Nicht-Sprach"-Kommunikation nicht den gleichen Einfluss wie sie es bei einer Sprach- oder „Sprach-Daten"-Kommunikation besitzt. Dennoch können Verzögerungen nicht ignoriert werden, da sie eine wichtige Metrik zum Messen der Qualität von dem Datenkommunikationssystem sind. Die durchschnittliche Durchsatzrate bzw. -geschwindigkeit spiegelt die Effizienz von der Datenübertragungsfähigkeit von dem Kommunikationssystem wider.
Ferner wird in einem drahtlosen Kommunikationssystem die Kapazität maximiert, wenn die Sendeenergie für ein Signal auf einem minimalen Wert gehalten wird, während die Qualitätsleistungs-Fähigkeitsanforderungen für das Signal erfüllt werden. Das heißt, dass die Qualität von gesendeten Sprachdaten oder Nicht-Sprachdaten sich nicht signifikant verschlechtert, wenn sie empfangen werden. Ein Maß von der Qualität von einem empfangenen Signal ist das Träger-zu-Interferenz Verhältnis (carrier-to-interference ratio = C/I) an dem Empfänger. Somit ist es wünschenswert, ein Sendeleistungssteuersystem vorzusehen, das ein konstantes C/I bei einem Empfänger beibehält. Ein derartiges System ist im Detail beschrieben in dem US-Patent Nr. 5,056,109 mit dem Titel „Method and Apparatus for Controlling Transmission Power in a CDMA Cellular Telephone System", das an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist.
Es ist wohl bekannt, dass in zellularen Systemen das C/I von irgendeinem bestimmten Nutzer eine Funktion von der Position von der RS innerhalb eines Versorgungsgebiets ist. Um ein bestimmtes Serviceniveau beizubehalten, greifen TDMA- und FDMA-Systeme zurück auf Frequenz-Wiedernutzungstechniken, d. h. nicht alle Frequenzkanäle und/oder Zeitschlitze werden in jeder Basisstation genutzt. In einem CDMA-System wird die gleiche Frequenzkanalzuweisung in jeder Zelle von dem System wieder genutzt, dadurch die Gesamteffizienz verbessernd. Das C/I, das mit einer RS assoziiert ist, bestimmt die Informationsrate bzw. -geschwindigkeit, die auf der Vorwärtsverbindung von der Basisstation zu der RS von dem Nutzer unterstützt werden kann. Ein exemplarisches System zum Senden hochratiger digitaler Daten in einem drahtlosen Kommunikationssystem ist offenbart in dem parallel anhängigen US-Patent Nr. 6,574,211 (Anmeldung mit der Serien-Nr. 08/963,386) mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR HIGHER RATE PACKET DATA TRANSMISSION", an den Rechtinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen.
Weil das C/I, das mit einer RS assoziiert ist, die Informationsrate bestimmt, die auf der Vorwärtsverbindung unterstützt werden kann, ist es nützlich, die Übertragungsinformation für jeden genutzten Frequenzkanal und historische C/I-Information zu kennen. Diese Information wird üblicherweise an der RS gesammelt und an die BS weitergegeben. Aber diese Nachrichtenübertragung nutzt wertvolle Systemressourcen. Was erforderlich ist, ist eine Erfindung, die derartige Nachrichtenübertragungsanforderungen eliminieren würde. Vorzugsweise würden die BS-Übertragungs-Leistungspegel auf einem ersten Kanal genutzt werden zum Vorhersagen günstiger Schlitze zum Übertragen zusätzlicher Daten auf einem zweiten Kanal.
Es ist auf dem Gebiet der Technik wohl bekannt, dass Kenntnis von einem Kommunikationskanal genutzt werden kann zum Erhöhen der Kapazität in einem CDMA-System durch hauptsächliches Senden zu Zeiten, wenn die Kanalzustände bzw. -bedingungen gut sind. Siehe beispielsweise S. W. Kim & A. Goldsmith, „Truncated Power Control in Code Division Multiple Access Communications", Globecom (1997); R. Knopp & P. Humblet, „Multiple-Accessing over Frequency-Selective Fading Channels", PIMRC (1995); A. Goldsmith & P. Varaiya, „Increasing Spectral Efficiency Through Power Control", ICC (1993). Diese Technik wird üblicherweise als „Wasserfüllen" („waterfilling”) bezeichnet. Eine Frage die sich in zellularen oder PCS CDMA-Systemen stellt, ist Fairness hinsichtlich der Tatsache, dass Nutzer die näher bei einer bestimmten BS sind, in einem Wasserfüllungsansatz favorisiert sein können. Entsprechend gibt es ein Abwägen zwischen dem gesamten Durchsatz und der Fairness zwischen Nutzern.
Ein Algorithmus der auf Priorität basiert, unter der Voraussetzung von lediglich dem Träger-zu-Interferenz Verhältnis (C/I) würde immer die gesamte Leistung dem Nutzer der nahe der BS mit dem besten Kanal ist geben. Dies würde den Systemdurchsatz maximieren, wäre aber unfair gegenüber Nut zern, die weit weg von der BS sind. Eine Lösung, die kürzlich eingeführt wurde von D. Tse und den Titel trägt „Forward-Link Multiuser Diversity Through Rate Adaptation and Scheduling", Bell Labs Presentation, submitted to IEEE Journal an Selected Areas in Communikation, versucht einen Kompromiss zu schaffen zwischen dem Durchsatz und der Fairness indem eine Durchsatzüberwachung einbezogen wird, die Fairness einführt durch Erhöhen der Priorität von Nutzern, die nicht übermäßig lang senden. Nichtsdestoweniger existiert auf dem Gebiet der Technik ein Bedarf zum Vorsehen einer verbesserten Einteilungs- bzw. Planungstechnik für die Vorwärtsverbindung, die einen Kompromiss bietet zwischen der Fairness und dem Systemdurchsatz und für mehrere Nutzer geeignet ist.
Aufmerksamkeit wird gelenkt auf WO 98/35514 A welche beschreibt, dass in einem Kommunikationssystem, das für Übertragung mit variabler Rate geeignet ist, ein Einteilen von Datenübertragung mit hoher Geschwindigkeit die Verwendung von der Vorwärtsverbindung verbessert und die Übertragungsverzögerung in einer Datenkommunikation verringert. Jeder Fernstation wird ein primärer Codekanal für die Dauer der Kommunikation mit einer Zelle zugewiesen. Sekundäre Codekanäle von verschiedenen Arten und Übertragungsfähigkeiten können durch einen Kanalscheduler bzw. -planer für geplante Übertragung von Datenverkehr mit hohen Raten zugewiesen werden. Sekundäre Codekanäle werden in Übereinstimmung mit einem Satz von Systemzielen, einer Liste von Parametern und gesammelter Information über den Status von dem Kommunikationsnetzwerk zugewiesen. Sekundäre Codekanäle können in Sätze von sekundären Codekanälen gruppiert werden. Daten werden in Datenrahmen partitioniert und über die primären und sekundären Codekanäle gesendet, welche dem geplanten bzw. eingeteilten Nutzer zugewiesen worden sind.
Zusammenfassung der Erfindung
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Einteilen bzw. Planen von Senderaten bzw. Übertragungsgeschwindig keiten und Sendeleistungen gemäß Anspruch 1 und eine Basisstation von einem drahtlosen Kommunikationssystem gemäß Anspruch 6 vorgesehen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Im weitesten Sinne löst die vorliegende Erfindung eine neue technische Herausforderung, die durch die zunehmende Nachfrage nach drahtlosen Kommunikationsdiensten gestellt wurde. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auswählen eines günstigen Übertragungs- „Schlitzes" für Nicht-Sprachdaten, die im Zusammenhang mit einer Sprachdatenkommunikation gesendet werden. Der Schlitz, der einen gewünschten Leistungspegel und eine entsprechende Übertragungsrate für die Nicht-Sprachdaten reflektiert, wird ausgewählt basierend auf den Übertragungsleistungspegeln für Sprachdaten, die durch eine Basisstation an eine ferne Station bzw. eine Fernstation gesendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Erfindung implementiert werden, um ein Verfahren vorzusehen zum Vorhersagen eines günstigen Schlitzes zum Übertragen von Nicht-Sprachdaten auf einem zusätzlichen (supplemental) Kanal, der in einem drahtlosen Kommunikationssystem genutzt wird. Im Allgemeinen werden Metriken, die die Qualität von Sprachdatensignalen reflektieren, die durch eine Basisposition gesendet werden, an einer Fernstation gemessen. Eine oder mehrere von den Metriken oder ein Wert der die Qualität von dem empfangenen Signal repräsentiert wird von der Fernstation an die Basisposition übermittelt. Falls gewünscht, kann die Basisposition die Sprachdatenübertragungsleistung unter Berücksichtigung der Botschaften bzw. Nachrichten oder Werte einstellen. Gleichzeitig werden die Vorwärtsverbindungs-Sprachdaten-Übertragungsleistungspegel an der Basisposition überwacht. Die Sprachdaten werden an die Fernstation unter Verwendung des ersten Kanals gesendet, im Speziellen hierin als ein fundamentaler Kanal bezeichnet.
In einem Ausführungsbeispiel wird ein dynamischer Sendeleistungswert unter Verwendung verschiedener Sprachdaten-Übertragungsleistungspegel, die auf dem ersten Kanal gesendet werden, berechnet. Dieser Wert wird dann genutzt zum Auswählen eines gewünschten Schlitzes zum Übertragen bzw. Senden zusätzlicher Daten. Diese zusätzlichen Daten werden auf einem zweiten Kanal gesendet, wie beispielsweise einem zusätzlichen Kanal, gemeinsam genutzt (shared) oder nicht gemeinsam genutzt, und zwar unter Verwendung eines gewünschten Sendeleistungspegels und einer Datenrate zum Senden der zusätzlichen Daten.
In einem anderen Ausführungsbeispiel sieht die Erfindung einen hergestellten Gegenstand vor, der digitale Information enthält, die durch eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung ausführbar ist. In noch einem anderen Ausführungsbeispiel führt die Erfindung zu einer Vorrichtung, die genutzt wird zum Durchführen der Verfahren der Erfindung. Die Vorrichtung kann eine Fernstation und wenigstens eine Basisstation aufweisen, die neben anderen Dingen einen Transceiver besitzt, der zum Kommunizieren von Informationssignalen zu der Fernstation genutzt wird. Um Signale zu empfangen, beinhaltet die Fernstation offensichtlicher Weise auch einen Transceiver, der kommunikationsmäßig mit der Basisstation und falls zutreffend möglicherweise mit Satelliten gekoppelt ist. Die Vorrichtung wird auch wenigstens eine digitale Datenverarbeitungsvorrichtung beinhalten, wie z. B. einen Mikroprozessor oder eine anwendungsspezifisch integrierte Schaltung (application specific integrated circuit = ASIC), die kommunikationsmäßig mit dem Netzwerk oder einem von dessen Teilkomponenten gekoppelt ist.
Die Erfindung sieht für ihre Nutzer zahlreiche Vorteile vor. Ein Vorteil ist, dass sie es erlaubt, dass die Leistungssteuerung von einem zusätzlichen Kanal, basierend auf der von der Basisposition gesendeten Leistung für Sprachdaten, hergestellt wird. Ein anderer Vorteil ist, dass die Erfindung Systemressourcenkosten reduziert, die aktuell durch Kommunikationsnetzwerke erfahren werden. Diese Netzwerke verlassen sich auf Nachrichten, die von einer Fernstation empfangen werden bezüglich der Qualität von dem Signal des zusätzlichen Kanals, wie es an der Fernstation empfangen wird. Noch ein anderer Vorteil ist, dass die Erfindung es erlaubt, dass ein günstiger Übertragungsschlitz in jedwelchem Kanal, der Nicht-Sprachdaten befördert, unter Verwendung historischer Basispositions-Übertragungsleistungspegel für Sprachdaten ausgewählt wird. Die Erfindung sieht auch eine Anzahl von anderen Vorteilen und Nutzen vor, die noch klarer werden nachdem man die folgende detaillierte Beschreibung von der Erfindung durchgesehen hat.
In einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zum Einteilen bzw. Planen von Senderaten bzw. Übertragungsgeschwindigkeiten und Sendeleistungen von Datennutzern von einer ersten Art von Kanal auf einer Vorwärtsverbindung von einem drahtlosen Kommunikationssystem, wobei das drahtlose Kommunikationssystem eine Vielzahl von Basisstationen und eine Vielzahl von Datennutzern beinhaltet, wobei jeder Datennutzer konfiguriert ist um mit irgendeiner Basisstation zu kommunizieren, und zwar durch Senden von Rahmen an die Basisstation und durch Empfangen von Rahmen von der Basisstation. Das Verfahren beinhaltet vorteilhafterweise die folgenden Schritte: Bestimmen eines verfügbaren Basisstationsleistungspegels an dem Beginn von einem Rahmen; Vorhersagen eines erforderlichen Sendeleistungspegels an dem Beginn von dem Rahmen für jeden Datennutzer; Bestimmen von Übertragungsraten für jeden Datennutzer, die mit dem vorhergesagten erforderlichen Sendeleistungspegel aufrechterhalten werden können; Erzeugen eines Prioritätsindex für jeden Datennutzer; und Steuern einer Sende- bzw. Übertragungsreihenfolge für die Datennutzer, so dass der Datennutzer der den höchsten Prioritätsindex besitzt, zuerst über den nächsten Rahmen sendet.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Schritt des Erzeugens des Prioritätsindex für jeden Datennutzer das Dividieren der Übertragungsdatenraten für jeden Nutzer durch einen Durchsatzwert für jeden Nutzer auf. In einem Ausführungsbeispiel weist der Schritt des Vorhersagens des erforderlichen Sendeleistungspegels an dem Beginn von dem Rahmen für jeden Datennutzer das Vorhersagen von Sendeleistungspegeln für jeden Datennutzer von einer zweiten Art von Kanal auf, wobei alle von den Datennutzern die erste Art von Kanal und die zweite Art von Kanal nutzen und Multiplizieren der vorhergesagten Sendeleistungspegel für den zweiten Kanal mit Verstärkungsfaktoren zum Konvertieren der vorhergesagten Sendeleistungspegel auf Sendeleistungspegel für die erste Art von Kanal.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Schritt des Vorhersagens eines erforderlichen Sendeleistungspegels an dem Beginn von dem Rahmen für jeden Datennutzer ferner Multiplizieren der vorhergesagten Sendeleistungspegel für die erste Art von Kanal mit einem Margenwert zum Sicherstellen einer geeigneten durchschnittlichen Leistung über den Rahmen auf.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner Zulassen eines anderen Datennutzers zum Senden auf, falls ein ausreichender verbleibender Basisstationsleistungspegel existiert.
In einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Infrastrukturelement von einem drahtlosen Kommunikationssystem vorgesehen, wobei eine Vielzahl von Infrastrukturelementen mit einer Vielzahl von Datennutzern durch Austauschen von Rahmen auf einer ersten Art von Kanal kommuniziert. Das Infrastrukturelement beinhaltet vorteilhafterweise einen Prozessor; und ein Prozessor lesbares Speichermedium, das mit dem Prozessor gekoppelt ist, und einen Satz von Instruktionen enthält, die durch den Prozessor ausführbar sind zum Bestimmen eines verfügbaren Leistungspegels für das Infrastrukturelement an dem Beginn von einem Rahmen, Vorhersagen eines erforderlichen Sendeleistungspegels an dem Beginn von dem Rahmen für jeden Datennutzer, Bestimmen von Übertragungsraten für jeden Datennutzer, die mit dem vorhergesagten erforderlichen Sendeleistungspegel aufrechterhalten werden können, Erzeugen eines Prioritätsindex für jeden Datennutzer und Steuern einer Übertragungsreihenfolge für die Datennutzer, so dass der Datennutzer, der den höchsten Prioritätsindex besitzt, zuerst über den nächsten Rahmen sendet.
In einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Infrastrukturelement von einem drahtlosen Kommunikationssystem vorgesehen, wobei eine Vielzahl von Infrastrukturelementen mit einer Vielzahl von Datennutzern kommuniziert durch Austauschen von Rahmen auf einer ersten Art von Kanal. Das Infrastrukturelement beinhaltet vorteilhafterweise Mittel zum Bestimmen eines verfügbaren Leistungspegels für das Infrastrukturelement an dem Beginn von einem Rahmen; Mittel zum Vorhersagen eines erforderlichen Sendeleistungspegels an dem Beginn von dem Rahmen für jeden Datennutzer; Mittel zum Bestimmen von Übertragungsraten für jeden Datennutzer, die mit dem vorhergesagten erforderlichen Sendeleistungspegel aufrechterhalten werden können; Mittel zum Erzeugen eines Prioritätsindex für jeden Datennutzer; und Mittel zum Steuern einer Übertragungsreihenfolge für die Datennutzer, so dass der Datennutzer der den höchsten Prioritätsindex besitzt, zuerst über den nächsten Rahmen sendet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Art, Ziele und Vorteile der Erfindung werden Fachleuten klarer werden, nachdem sie die folgende detaillierte Beschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen berücksichtigt haben, wobei gleiche Bezugszeichen durchgehend ähnliche Teile bezeichnen, und wobei die Figuren Folgendes zeigen:
1 illustriert Übertragungsleistungsfluktuationen mit Bezug auf die Zeit in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel;
2 stellt günstige Übertragungsleistungen des Zusatzkanals in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
3 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Betriebssequenz in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
4a ist ein Blockdiagramm einer allgemeinen Konfiguration für eine Mobilstation, die in Übereinstimmung mit der Erfindung genutzt wird, und
4b ist ein Blockdiagramm von einer allgemeinen Kanalstruktur, die in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung genutzt wird;
5a ist ein Blockdiagramm von den Hardwarekomponenten und Zwischenverbindungen von einer digitalen Signalverarbeitungsvorrichtung, die in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung genutzt wird; und
5b ist ein Blockdiagramm von den Hardwarekomponenten und Zwischenverbindungen von dem Modulator 526, der in 5a gezeigt ist, und die in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung genutzt werden;
6a ist ein Blockdiagramm von einem Teil von den Hardwarekomponenten und Zwischenverbindungen von einer digitalen Signalverarbeitungs-Basisstationsvorrichtung, die in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung genutzt wird; und
6b ist ein Blockdiagramm von den Hardwarekomponenten und Zwischenverbindungen von dem Demodulator 604, der in 6a gezeigt ist, und in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung genutzt wird;
7 ist ein exemplarisches digitales Datenspeichermedium in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Flussdiagramm, das Verfahrensschritte darstellt, die durch eine Basisstation in einem drahtlosen Kommunikationssystem ausgeführt werden zum Erreichen von Vorwärtsverbindungsplanung bzw. -einteilung; und
9 ist ein Flussdiagramm, das im Detail Verfahrensschritte darstellt, die durch eine Basisstation in einem drahtlosen Kommunikationssystem durchgeführt werden zum Erreichen von Vorwärtsverbindungsplanung.
Detaillierte Beschreibung von den bevorzugten Ausführungsbeispielen
Die 1 bis 9 stellen Beispiele von den verschiedenen Verfahrens- und Vorrichtungsaspek-ten von der vorliegenden Erfindung dar. Der einfacheren Erläuterung wegen, ohne aber irgendeine Einschränkung zu beabsichtigen, sind die Vorrichtungsbeispiele in dem Kontext von einer Signalverarbeitungsvorrichtung beschrieben, die durch verschiedene Hardwarekomponenten und Zwischenverbindungen verkörpert werden kann. Weitere Anordnungen für diese Signalverarbeitungsvorrichtungen werden jedwelchen Fachleuten klar werden, nachdem sie die folgenden Beschreibungen gelesen haben.
Betrieb
IS-95 unterstützt Datenübertragung mittlerer Daten (medium data = MDR) durch Erlauben, dass eine Basisposition (base location = BS) mit einer fernen Station bzw. Fernstation (remote station = RS) kommuniziert, unter Verwendung von bis zu acht (8) Vorwärtsverbindungen und bis zu acht (8) Rückwärtsverbindungen. Weitere Fortschritte sind gemacht worden, die Übertragungen mit noch höherer Datenrate (higher data rate = HDR) zulassen, unter Verwendung von einigermaßen ähnlichen Systemen. Im Allgemeinen können Daten effizienter zwischen einer BS und einer RS kommuniziert werden, falls sie mit dem niedrigsten möglichen Leistungspegel gesendet werden, der zum Aufrechterhalten der Qualität von der Kommunikation erforderlich ist.
Die Übertragung von Sprachdaten beruht im Allgemeinen auf der großen Anzahl von unkorrelierten Nutzern, die mit einer Basisstation kommunizieren und auf sich wohl verhaltende Markov-Sprachstatistiken, um sowohl die HF-Kapazität als auch die HF-Stabilität unter einen Hut zu bringen. Diese großen Zahlen von unkorrelierten Nutzern führen zu einer Vorwärtsverbindungs-HF-Sendeleistungsverteilung, die vorhersagbar stationär und logarithmisch normal verteilt (log-normal) ist. Ohne diese Vorhersagbarkeit der Vor wärtsverbindungs-HF-Leistung wären die Vorwärtsverbindungs-Leistungssteuerung und ein mobilunterstützter Handoff unstabil.
Die Übertragung von Nicht-Sprachdaten, wie beispielsweise Herunterladen von Daten von dem Internet, ist jedoch nicht so wohl verhaltend. Der Datenverkehr kommt häufig in Bündeln (bursts), was zu relativ langen Perioden von Übertragung mit maximaler Rate bzw. Geschwindigkeit führt, die von relativ langen Perioden von Übertragung mit minimaler Rate gefolgt werden. Mit dem Aufkommen von MDR- und HDR-Netzwerken sind diese Effekte noch mehr ausgeprägt worden. Anders als korrelierte Sprachverbindungen schalten diese Verbindungen zwischen maximaler Rate und minimaler Rate zusammen und steuern die Leistung zusammen. Dies kann bewirken, dass die Vorwärtsverbindungs-Leistungsverteilung als Gesamtes eindeutig nicht stationär und nicht log-normal wird.
In einem typischen Kommunikationsnetzwerk besitzen RS-Nutzer (Nutzer) unterschiedliche Hochfrequenz (HF)-Anforderungen, abhängig von ihrer Position relativ zu der Basisstation oder den Stationen, mit denen sie sich in Kommunikation befinden. Je schlechter die HF-Umgebung von einem Nutzer ist, umso mehr Leistung benötigt die Basisstation um eine feste Menge an Daten auszuliefern. Deshalb nutzen Teilnehmer bzw. Nutzer, die eine schlechte HF-Umgebung erfahren, mehr Netzwerkkapazität. Zum Beispiel werden Nutzer an unterschiedlichen physikalischen Positionen unterschiedliche Schwund- bzw. Fading-Bedingungen erfahren, wie beispielsweise ein Nutzer, der in den HF-Schatten von einem Gebäude eintritt, wohingegen ein anderer Nutzer in den HF-Schatten von einem Baum eintreten kann. Diese Bedingungen werden die Stärke von den empfangenen Signalen reduzieren, was zu einem empfangenen Signal mit schlechterer Qualität führt, verglichen damit, falls der Schwund nicht aufgetreten wäre. Um Fading bzw. Schwund zu überwinden, kann die Sendeleistung erhöht werden.
Wie in 1 gezeigt ist, kann der Sendeleistungspegel für Sprachdaten, die von einer BS zu einer RS gesendet werden, mit der Zeit variieren.
Zum Beispiel ist der Leistungspegel, der zum Senden von Sprachdaten zu einem Nutzer #1 von einer BS genutzt wird, bei der Zeit 102 bei einem Maximum. Bei der Zeit 104 ist der zum Senden von Sprachdaten zu einem Nutzer #2 erforderliche Leistungspegel bei einem Minimum. Bei der Zeit 106 ist der durchschnittliche Sprachdatensendeleistungspegel für die Nutzer #1 und #2 bei einem Minimum. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der in 2 gezeigte Schlitz 108 eine bevorzugte Zeit oder ein bevorzugter Schlitz zum Senden zusätzlicher Daten auf dem Datenkanal von Nutzer #2. Diese Bestimmung wird durchgeführt unter Verwendung der Sprachdatensendeleistungspegel, wie sie an der Basisstation gemessen werden. Auswählen von an einen Nutzer auf einem zweiten Kanal zu sendende Nicht-Sprachdaten basierend auf vorhergesagten BS-Leistungspegeln für Sprachdatenübertragungen auf einem ersten Kanal maximiert den gesamten Datendurchsatz und erfordert nicht irgendwelche Qualitätsmetrikmitteilungen von der RS zu der BS bezüglich des zweiten Kanals.
Dieses grundlegende Verfahren stellt sicher, dass den Sprachdatenübertragungen Folgendes garantiert wird: 1) eine minimale Bandbreite; 2) ein Maximalverzögerungsfenster; und 3) eine bestimmte Datenrate. Nicht-Sprachdatennutzer besitzen jedoch im Allgemeinen weniger strenge Kommunikationsqualitätsanforderungen, so dass die Sende- bzw. Übertragungsdatenrate variiert werden kann. Die Erfindung kann jedoch auch für reine Nicht-Sprachdatenübertragungen genutzt werden. In diesem Ausführungsbeispiel werden Nicht-Sprachdaten unter Verwendung von einem oder mehreren Vorwärtsverbindungskanälen kommuniziert, besitzen jedoch eine insgesamt feste Gesamtsendeleistung. Die Kommunikation sendet mit Datenraten, die sicherstellen, dass der Sendeleistungspegel unterhalb des gesamtzulässigen Sendeleistungspegels ist. Dies wird erreicht durch Nutzen von zunächst einem vollratigen fundamentalen Kanal und dann Hinzufügen von zusätzlichen (supplemental) Kanälen zum Senden. Die zum Senden auf den zusätzlichen Kanälen genutzte Sendeleistung wird aus der an der BS für Übertragungen auf dem fundamentalen Kanal gemessene Sendeleistung bestimmt. Unabhängig davon sind die Sendeleistungspegel, die für die Kanäle genutzt wer den zum Senden der Nicht-Sprachdaten, zusammengenommen bei einem Wert der unterhalb der gesamtzulässigen Sendeleistung ist.
3 ist ein Flussdiagramm, das Verfahrensschritte 300 für ein Ausführungsbeispiel von der vorliegenden Erfindung reflektiert, wie sie in einem CDMA-Netzwerk genutzt wird. Das Verfahren startet beim Schritt 302 und Datensignale werden in einer Aufgabe 304 von einer BS zu einer RS gesendet. Wie oben erörtert, können diese gesendeten Daten Sprache und/oder Nicht-Sprachdaten aufweisen, die auf einem ersten Kanal gesendet werden, der hierin auch als ein fundamentaler Kanal bzw. Fundamentalkanal bezeichnet wird. Ein erster Kanal ist ein Teil von dem Vorwärtsverbindungskanal, der eine Kombination von Daten höherer Ebene und von Leistungssteuerinformation von der BS zu der RS befördert. Ein zweiter Kanal ist ein Teil von dem Vorwärtsverbindungskanal, der in Verbindung mit dem ersten Kanal oder einem dedizierten Vorwärtssteuerkanal (forward dedicated control channel) betrieben wird, um erhöhte Datenlieferdienste vorzusehen. Ein zweiter Kanal wird üblicherweise als ein zusätzlicher (supplemental) Kanal bzw. Zusatzkanal bezeichnet, er könnte aber auch ein dedizierter fundamentaler Kanal sein.
Wenn Sprachdatenübertragungen stattfinden, misst die RS die die Übertragung empfängt vorselektierte Metriken, die die Qualität von der empfangenen Kommunikation widerspiegeln. Diese Metriken können sowohl Bitfehlerrate als auch andere üblicherweise genutzte Metriken beinhalten. Falls die Qualität von dem empfangenen Signal abfällt und schlecht bleibt, übermittelt die RS einen repräsentativen Wert an die BS und zwar in einer Aufgabe bzw. Funktion 308. Diese Nachricht kann anzeigen, dass eine Erhöhung, Verringerung oder keine Änderung der Sendeleistung für Daten, die auf dem ersten Kanal gesendet werden, erforderlich ist. Falls notwendig, kann der Sendeleistungspegel in einer Aufgabe 310 eingestellt werden.
Wenn die BS Daten auf dem fundamentalen Kanal sendet, werden die Sendeleistungspegel an der BS in einer Funktion 312 überwacht. Ein dynamischer Wert, der die aggregierten Übertragungspegel und Verteilungen reflek tiert, wird in einer Aufgabe 314 bestimmt. In diesem Ausführungsbeispiel kann der dynamische Wert den momentanen durchschnittlichen Sendeleistungspegel reflektieren. In anderen Ausführungsbeispielen kann der dynamische Wert auf eine Vielzahl von Arten, die auf dem Gebiet der Technik bekannt sind, bestimmt werden, so lange der dynamische Wert den niedrigsten Sendeleistungswert an dem ausgewählten Zeitpunkt für die Übertragungen auf dem ersten Kanal repräsentiert. Unter Verwendung dieser dynamischen Werte kann der günstigste bzw. der am meisten bevorzugte Schlitz für die Übertragung von Daten auf einem zweiten Kanal in einer Funktion 316 vorhergesagt werden. Nicht-Sprachdaten für einen RS-Nutzer, der die Daten benötigt, können ausgewählt werden und die Daten können gesendet werden. Falls die Nicht-Sprachdatenkommunikation komplett ist, dann endet das Verfahren in einer Funktion 320. Falls jedoch die Kommunikation nicht komplett ist, oder falls Übertragungen die für einen anderen Nutzer gedacht sind gewünscht werden, dann wiederholt sich das Verfahren selbst in einer Funktion 318.
Hardware-Komponenten und Zwischenverbindungen
Zusätzlich zu den verschiedenen oben beschriebenen Verfahrensausführungsbeispielen betrifft ein anderer Aspekt der Erfindung Vorrichtungsausführungsbeispiele, die zum Durchführen der Verfahren genutzt werden.
4a zeigt eine einfache Blockdarstellung von einer Mobilstation (MS) 401, die gemäß der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist. Die MS 401 empfängt ein Signal von einer Basisstation (nicht gezeigt) unter Verwendung eines cdma2000 Mehrträger FL. Das Signal wird, wie unten beschrieben, verarbeitet. Die MS 401 nutzt eine cdma2000 RL zum Senden von Information an die Basisstation. Die 4b zeigt eine detailliertere Blockrepräsentation von einer Kanalstruktur, die zum Vorbereiten von Information zur Übertragung durch die MS 401 gemäß der vorliegenden Erfindung genutzt wird. In der Figur wird zu sendende Information, im Folgenden hier als ein Signal bezeichnet, in Bits gesendet, die in Blöcken von Bits organisiert sind. Ein CRC- und Abschlussbitgenerator (Generator) 403 empfängt das Signal. Der Generator 403 nutzt einen Code mit zyklischer Redundanz zum Erzeugen von Paritätsprüfbits, um beim Bestimmen der Qualität von dem Signal zu helfen, wenn dieses durch einen Empfänger empfangen wird. Diese Bits sind in dem Signal beinhaltet. Ein Abschluss- bzw. Terminierungsbit (tail bit) – eine feste Sequenz von Bits – kann auch zu dem Ende von einem Datenblock hinzugefügt werden, um einen Codierer 405 in einen bekannten Zustand zurückzusetzen.
Der Codierer 405 empfängt das Signal und bildet für Fehlerkorrekturzwecke eine Redundanz in dem Signal. Verschiedene „Codes" können genutzt werden um zu bestimmen, wie die Redundanz in das Signal eingebaut wird. Diese codierten Bits werden Symbole genannt. Der Wiederholungsgenerator 407 wiederholt die Symbole, die er empfängt, eine vorbestimmte Anzahl von Malen, um somit zu erlauben, dass ein Teil von den Symbolen aufgrund eines Übertragungsfehlers verloren gehen kann, ohne die Gesamtqualität von der gesendeten Information zu beeinflussen. Der Blockinterleaver bzw. Blockverschachteler 409 nimmt die Symbole und wirft sie durcheinander. Der Langcodegenerator 411 empfängt die durcheinander geworfenen Symbole und verwürfelt (scrambled) sie unter Verwendung einer pseudo-zufälligen Rauschsequenz, die mit einer vorbestimmten Chiprate erzeugt wird. Jedes Symbol wird mit einem von den pseudo-zufälligen Chips von der Verwürfelungssequenz exklusiv oder (XOR) verknüpft.
Die Information kann unter Verwendung von mehr als einem Träger (Kanal) gesendet werden, wie mit Bezug auf das Verfahren oben erläutert wurde. Entsprechend kann ein Demultiplexer (nicht gezeigt) ein Eingabesignal „a" nehmen und es in mehrere Ausgabesignale auf eine derartige Art und Weise aufspalten, dass das eingegebene Signal wiedergewonnen werden kann. In einem Ausführungsbeispiel wird das Signal „a" in drei separate Signale aufgespalten, wobei jedes Signal einen gewählten Datentyp repräsentiert und unter Verwendung von einem FL-Kanal pro Datentypsignal gesendet wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Duplexer das Signal „a" in zwei Komponenten pro Datentyp aufspalten. Unabhängig von der Anordnung zieht die Erfindung in Erwägung, dass verschiedene Signale, die von einem Stammsignal (parent signal) erzeugt werden, unter Verwendung von einem oder mehreren Kanälen gesendet werden können.
Ferner kann diese Technik auf mehrere Nutzer angewendet werden, deren Signale unter Verwendung von vollständig oder teilweise der gleichen FL-Kanäle gesendet werden. Zum Beispiel, falls die Signale von vier verschiedenen Nutzern unter Verwendung der gleichen drei FL-Kanäle zu senden sein werden, dann wird jedes von diesen Signalen durch Demultiplexen von jedem Signal in drei Komponenten „kanalisiert", wobei jede Komponente unter Verwendung eines anderen FL-Kanals gesendet werden wird. Für jeden Kanal werden die entsprechenden Signale zusammengemultiplext, um ein Signal pro FL-Kanal zu bilden. Unter Verwendung der hierin beschriebenen Technik, werden die Signale dann gesendet. Das demultiplexte Signal wird dann mit einem Walsh-Codierer (nicht gezeigt) codiert, und in zwei Komponenten gespreizt, und zwar Komponenten I und Q, durch einen Multiplizierer (auch nicht gezeigt). Diese Komponenten werden durch einen Summierer summiert und an eine Fernstation (nicht gezeigt) kommuniziert.
5a stellt ein funktionales Blockdiagramm von einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des Übertragungssystems von der vorliegenden Erfindung dar, und zwar in einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung 500 verkörpert. Ein Fachmann wird verstehen, dass bestimmte in der Figur gezeigte funktionale Blöcke in anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung nicht vorhanden sein können. Das Blockdiagramm von 5b entspricht einem Ausführungsbeispiel, das übereinstimmend ist für einen Betrieb gemäß dem TIA/EIA-Standard IS-95C, auch bezeichnet als IS-2000 oder cdma2000 für CDMA-Anwendungen. Andere Ausführungsbeispiele von der vorliegenden Erfindung sind für andere Standards nützlich, einschließlich der Breitband-CDMA (Wideband CDMA = WCDMA)-Standards, die durch die Standardisierungs-Gremien ETSI und ARIE vorgeschlagen wurden. Es ist einem Fachmann klar, dass aufgrund der extensiven Ähnlichkeit zwischen der Rückwärtsverbindungsmodulation in den WCDMA-Standards und der Rückwärtsverbin dungsmodulation in dem IS-95C Standard die Erweiterung von der vorliegenden Erfindung auf die WCDMA-Standards erreicht werden kann.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der 5a sendet die drahtlose Kommunikationseinrichtung eine Vielzahl von verschiedenen Informationskanälen, welche voneinander durch kurze orthogonale Spreizsequenzen unterschieden werden, wie es beschrieben ist in dem US-Patent Nr. 6,396,804 (Anmeldungs-Serien-Nr. 08/886,604) mit dem Titel „HIGH DATA RATE CDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM", das an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist. Fünf separate Codekanäle werden durch die drahtlose Kommunikationseinrichtung gesendet: 1) ein erster zusätzlicher Datenkanal 532, 2) ein zeitmultiplexter Kanal von Pilot- und Leistungssteuersymbolen 534, 3) ein dedizierter Steuerkanal 536, 4) ein zweiter zusätzlicher Datenkanal 538 und 5) ein fundamentaler Kanal 540. Der erste zusätzliche Datenkanal 532 und der zweite zusätzliche Datenkanal 538 befördern digitale Daten, welche die Kapazität von dem fundamentalen Kanal 540 übersteigen, wie z. B. Facsimile, Multimediaanwendungen, Video, elektronische Postnachrichten oder andere Formen von digitalen Daten. Der multiplexte Kanal von Pilot- und Leistungssteuersymbolen 534 befördert Pilotsymbole, um eine kohärente Demodulation von den Datenkanälen durch die Basisstation zu erlauben, und Leistungssteuerbits zum Steuern der Energie von Übertragungen von der Basisstation oder den Basisstationen, die in Kommunikation mit der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 500 sind. Der Steuerkanal 536 befördert Steuerinformation an die Basisstation, wie beispielsweise Betriebsmodi von der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 500, Fähigkeiten von der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 500 und andere notwendige Signalisierungsinformation. Der fundamentale Kanal 540 ist der Kanal, der zum Befördern primärer Information von der drahtlosen Kommunikationseinrichtung zu der Basisstation genutzt wird. In dem Fall von Sprachübertragungen befördert der fundamentale Kanal 540 die Sprachdaten.
Die zusätzlichen Datenkanäle 532 und 538 werden codiert und für die Übertragung verarbeitet durch Mittel, die nicht gezeigt sind, und werden an einen Modulator 526 geliefert. Leistungssteuerbits werden an einen Wiederholungsgenerator 522 geliefert, welcher die Wiederholung von den Leistungssteuerbits vor dem Liefern der Bits an einen Multiplexer (MUX) 524 vorsieht. Im MUX 524 werden die redundanten Leistungssteuerbits zeitlich gemultiplext mit Pilotsymbolen und auf einer Leitung 534 an den Modulator 526 geliefert.
Ein Nachrichtengenerator 512 erzeugt notwendige Steuerinformationsnachrichten bzw. -mitteilungen und liefert die Steuernachricht an einen CRC und Abschlussbitgenerator 514. Der CRC und Abschlussbitgenerator 514 hängt einen Satz von zyklischen Redundanzprüfbits an, welche Paritätsbits sind, die genutzt werden zum Prüfen der Genauigkeit von der Decodierung an der Basisstation und hängt einen vorbestimmten Satz von Abschlussbits (tail bits) an die Steuernachricht an, um den Speicher von dem Decodierer an dem Basisstationsempfängersubsystem zu löschen bzw. zu räumen. Die Nachricht wird dann an den Codierer 516 geliefert, welcher eine Vorwärtsfehlerkorrekturcodierung auf der Steuernachricht vorsieht. Die codierten Symbole werden an einen Wiederholungsgenerator 518 geliefert, welcher die codierten Symbole wiederholt, um zusätzliche Zeitdiversität in der Übertragung vorzusehen. Die Symbole werden dann an einen Interleaver 520 geliefert, welcher die Symbole gemäß einem vorbestimmten Interleaving- bzw. Verschachtelungsformat neu anordnet bzw. umordnet. Die interleavten Symbole werden auf einer Leitung 536 an den Modulator 526 geliefert.
Eine Datenquelle 502 mit variabler Rate erzeugt Daten mit variabler Rate. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Datenquelle 502 mit variabler Rate ein Sprachcodierer mit variabler Rate, wie er z. B. beschrieben ist in dem US-Patent Nr. 5,414,796 mit dem Titel „VARIABLE RATE VOCO-DER", an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen. Vocoder mit variabler Rate sind in drahtlosen Kommunikationen populär, weil ihre Nutzung die Batterielebensdauer von drahtlosen Kommunikationseinrichtungen erhöht und die Systemkapazität erhöht und zwar mit minimalem Einfluss auf die wahrgenommene Sprachqualität. Die Telecommunications Industry Association hat die meisten populären Sprachcodierer mit variabler Rate in Stan dards, wie beispielsweise dem Interim Standard IS-96 und dem Interim Standard IS-733 codifiziert. Diese Sprachcodierer mit variabler Rate codieren das Sprachsignal mit vier möglichen Raten, die bezeichnet sind als Vollrate, Halbrate, Viertelrate oder Achtelrate gemäß dem Niveau an Sprachaktivität. Die Rate zeigt die Anzahl von Bits an, die zum Codieren eines Sprachrahmens genutzt werden, und variiert auf einer rahmenweisen Basis. Vollrate nutzt eine vorbestimmte maximale Anzahl von Bits zum Codieren des Rahmens, Halbrate nutzt die Hälfte von der vorbestimmten maximalen Anzahl von Bits zum Codieren des Rahmens, Viertelrate nutzt ein Viertel der vorbestimmten maximalen Anzahl von Bits zum Codieren des Rahmens und Achtelrate nutzt ein Achtel der vorbestimmten maximalen Anzahl von Bits zum Codieren des Rahmens.
Die Datenquelle 502 mit variabler Rate liefert den codierten Sprachrahmen an einen CRC und Abschlussbitgenerator 504. Der CRC und Abschlussbitgenerator 504 hängt einen Satz von zyklischen Redundanzprüfbits an, welche Paritätsbits sind, die genutzt werden zum Überprüfen der Genauigkeit von der Decodierung an der Basisstation und hängt einen vorbestimmten Satz von Abschlussbits an die Steuernachricht an, um den Speicher von dem Decodierer an der Basisstation zu löschen bzw. zurückzusetzen. Der Rahmen wird dann an einen Codierer 506 geliefert, welcher eine Vorwärtsfehlerkorrekturcodierung von dem Sprachrahmen vorsieht. Die codierten Symbole werden an einen Wiederholungsgenerator 508 geliefert, welcher eine Wiederholung von dem codierten Symbol vorsieht. Die Symbole werden dann an einen Interleaver 510 geliefert, und in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Interleavingformat neu angeordnet. Die interleavten Symbole werden dann auf einer Leitung 540 an den Modulator 526 geliefert.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel moduliert der Modulator 526 die Datenkanäle gemäß einem Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Modulationsformat und liefert die modulierte Information an einen Sender (transmitter = TMTR) 530, welcher das Signal verstärkt und filtert und das Signal durch einen Duplexer 528 zur Übertragung durch eine Antenne 530 liefert. In IS-95 und cdma2000 Systemen wird ein 20 ms Rahmen in sechzehn Sätze von gleicher Symbolanzahl dividiert, bezeichnet als Leistungssteuergruppen. Der Bezug auf Leistungssteuerung basiert auf der Tatsache, dass für jede Leistungssteuergruppe die Basisstation, die den Rahmen empfängt, einen Leistungssteuerbefehl, ansprechend auf eine Bestimmung von der hinreichenden Größe von dem empfangenen Rückwärtsverbindungssignal an der Basisstation herausgibt.
5b stellt ein funktionales Blockdiagramm von einem exemplarischen Ausführungsbeispiel von dem Modulator 526 von 5a dar. Die Daten von dem ersten zusätzlichen Datenkanal werden auf der Leitung 532 an ein Spreizelement 542 geliefert, welches die Daten des zusätzlichen Kanals gemäß einer vorbestimmten Spreizsequenz spreizt bzw. abdeckt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel spreizt das Spreizelement 542 die zusätzlichen Kanaldaten mit einer kurzen Walsh-Sequenz (++––). Die gespreizten Daten werden an ein Element 544 mit relativer Verstärkung bzw. mit relativem Gewinn geliefert, welches die Verstärkung von den gespreizten Zusatzkanaldaten relativ zu der Energie von den Pilot- und Leistungssteuersymbolen einstellt. Die verstärkungseingestellten Zusatzkanaldaten werden an einen ersten Summierungseingang von einem Summierungselement 546 geliefert. Die pilot- und leistungssteuergemultiplexten Symbole werden auf der Leitung 534 an einen zweiten Summierungseingang von dem Summierungselement 546 geliefert.
Steuerkanaldaten werden auf der Leitung 536 an ein Spreizelement 548 geliefert, welches die zusätzlichen Kanaldaten in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Spreizsequenz spreizt bzw. abdeckt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel spreizt das Spreizelement 548 die Zusatzkanaldaten mit einer kurzen Walsh-Sequenz (++++++++––––––––). Die gespreizten Daten werden an ein Element 550 mit relativer Verstärkung geliefert, welches die Verstärkung von den gespreizten Steuerkanaldaten relativ zu der Energie von den Pilot- und Leistungssteuersymbolen einstellt. Die verstärkungseingestellten Steuerdaten werden an einen dritten Summierungseingang von dem Summierungselement 546 geliefert. Das Summierungselement 546 summiert die verstärkungseingestellten Steuerdatensymbole, die verstärkungseingestellten Zusatzkanalsymbole und die zeitlich gemultiplexten Pilot- und Leistungssteuersymbole und liefert die Summe an einen ersten Eingang von einem Multiplizierer 562 und an einen ersten Eingang von einem Multiplizierer 568.
Der zweite zusätzliche Kanal wird auf einer Leitung 538 an ein Spreizelement 552 geliefert, welches die zusätzlichen Kanaldaten in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Spreizsequenz spreizt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel spreizt das Spreizelement 552 die zusätzlichen Kanaldaten mit einer kurzen Walsh-Sequenz (++––). Die gespreizten Daten werden an ein Element 554 mit relativer Verstärkung geliefert, welches die Verstärkung von den gespreizten zusätzlichen Kanaldaten einstellt. Die verstärkungseingestellten Zusatzkanaldaten werden an einen ersten Summierungseingang von einem Summierer 556 geliefert.
Die fundamentalen Kanaldaten werden auf einer Leitung 540 an ein Spreizelement 558 geliefert, welches die fundamentalen Kanaldaten in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Spreizsequenz spreizt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel spreizt das Spreizelement 558 die fundamentalen Kanaldaten mit einer kurzen Walsh-Sequenz (++++––––++++––––). Die gespreizten Daten werden an ein Element 560 mit relativer Verstärkung geliefert, welches die Verstärkung von den gespreizten fundamentalen Kanaldaten einstellt. Die verstärkungseingestellten fundamentalen Kanaldaten werden an einen zweiten Summierungseingang von dem Summierungselement 556 geliefert. Das Summierungselement 556 summiert die verstärkungseingestellten zweiten zusätzlichen Kanaldatensymbole und die fundamentalen Kanaldatensymbole und liefert die Summe an einen ersten Eingang von einem Multiplizierer 564 und einen ersten Eingang von einem Multiplizierer 566.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird eine Pseudo-Rausch-Spreizung unter Verwendung von zwei verschiedenen kurzen PN-Sequenzen (PN_I und PN_Q) zum Spreizen der Daten genutzt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden die kurzen PN-Sequenzen, PN_I und PN_Q, mit einem langen PN-Code multipliziert um zusätzliche Privatsphäre vorzusehen. Die Erzeugung von Pseudo-Rausch-Sequenzen ist auf dem Gebiet der Technik wohlbekannt, und ist im Detail beschrieben in dem US-Patent Nr. 5,103,459 , mit dem Titel „SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVE-FORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", das an den Rechteinhaber der vorliegenden Erfindung übertragen ist. Eine lange PN-Sequenz wird an einen ersten Eingang von Multiplizierern 570 und 572 geliefert. Die kurze PN-Sequenz PN_I wird an einen zweiten Eingang von dem Multiplizierer 570 geliefert, und die kurze PN-Sequenz PN_Q wird an einen zweiten Eingang von dem Multiplizierer 572 geliefert.
Die vom Multiplizierer 570 resultierende PN-Sequenz wird an entsprechende zweite Eingänge von den Multiplizierern 562 und 564 geliefert. Die resultierende PN-Sequenz vom Multiplizierer 572 wird an entsprechende zweite Eingänge von den Multiplizierern 566 und 568 geliefert. Die Produktsequenz von dem Multiplizierer 562 wird an den Summierungseingang von einem Subtrahierer 574 geliefert. Die Produktsequenz von dem Multiplizierer 564 wird an einen ersten Summierungseingang von einem Summierungselement 576 geliefert. Die Produktsequenz von dem Multiplizierer 566 wird an den subtrahierenden Eingang vom Subtrahierer 574 geliefert. Die Produktsequenz vom Multiplizierer 568 wird an einen zweiten Summierungseingang vom Summierungselement 576 geliefert.
Die Differenzsequenz von dem Subtrahierer 574 wird an ein Basisbandfilter 578 geliefert. Das Basisbandfilter 578 führt notwendige Filterung auf der Differenzsequenz durch, und liefert die gefilterte Sequenz an ein Verstärkungselement 582. Das Verstärkungselement 582 stellt die Verstärkung von dem Signal ein, und liefert das verstärkungseingestellte Signal an einen Hochkonverter 586. Der Hochkonverter 586 konvertiert das verstärkungseingestellte Signal gemäß einem QPSK-Modulationsformat hoch, und liefert das hochkonvertierte Signal an einen ersten Eingang von einem Summierungselement 590.
Die Summierungssequenz von dem Summierungselement 576 wird an ein Basisbandfilter 580 geliefert. Das Basisbandfilter 580 führt die notwendige Filterung auf der Differenzsequenz durch, und liefert die gefilterte Sequenz an ein Verstärkungselement 584. Das Verstärkungselement 584 stellt die Verstärkung von dem Signal ein, und liefert das verstärkungseingestellte Signal an einen Hochkonverter 588. Der Hochkonverter 588 konvertiert das verstärkungseingestellte Signal in Übereinstimmung mit einem QPSK-Modulationsformat hoch, und liefert das hochkonvertierte Signal an einen zweiten Eingang von dem Summierungselement 590. Das Summierungselement 590 summiert die zwei QPSK-modulierten Signale und liefert das Ergebnis an einen Sender (nicht gezeigt).
Betrachtet man jetzt 6a, ist dort ein funktionales Blockdiagramm von ausgewählten Teilen von einer Basisstation 600 in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel von der vorliegenden Erfindung gezeigt. Rückwärtsverbindungs-HF-Signale von der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 500 (5b) werden durch einen Empfänger (receiver = RCVR) 602 empfangen, welcher die empfangenen Rückwärtsverbindungs-HF-Signale auf eine Basisbandfrequenz herabkonvertiert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel konvertiert der Empfänger 602 das empfangene Signal herab und zwar gemäß einem QPSK-Demodulationsformat. Ein Demodulator 604 demoduliert dann das Basisbandsignal. Der Demodulator 604 wird weiter mit Bezug auf 6b unten beschrieben.
Das demodulierte Signal wird an einen Akkumulator 606 geliefert. Der Akkumulator 606 summiert die Symbolenergien von den redundant gesendeten Leistungssteuergruppen von Symbolen. Die akkumulierten Symbolenergien werden an einen Deinterleaver 608 geliefert, und gemäß einem vorbestimmten Deinterleavingformat neu angeordnet bzw. umgeordnet. Die umgeordneten Symbole werden an einen Decodierer 610 geliefert, und decodiert um eine Schätzung von dem gesendeten Rahmen vorzusehen. Die Schätzung von dem gesendeten Rahmen wird dann an einen CRC-Prüfung 613 geliefert, welcher die Genauigkeit von der Rahmenschätzung bestimmt, und zwar basierend auf den CRC-Bits, die in dem gesendeten Rahmen enthalten sind.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel führt die Basisstation 600 eine blinde Decodierung auf dem Rückwärtsverbindungssignal durch. Die blinde Decodierung beschreibt ein Verfahren zum Decodieren von Daten mit variabler Rate, bei dem der Empfänger a priori die Rate von der Übertragung nicht kennt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel akkumuliert, deinterleavt und decodiert die Basisstation 600 die Daten gemäß jeder möglichen Ratenhypothese. Der Rahmen, der als die beste Schätzung ausgewählt wird, basiert auf Qualitätsmetriken, wie beispielsweise der Symbolfehlerrate, der CRC-Prüfung und der Yamamoto-Metrik.
Eine Schätzung von dem Rahmen für jede Ratenhypothese wird an einen Steuerprozessor 617 geliefert, und ein Satz von Qualitätsmetriken für jede von den decodierten Schätzungen ist auch vorgesehen. Diese Qualitätsmetriken können die Symbolfehlerrate, die Yamamoto-Metrik und die CRC-Prüfung beinhalten. Der Steuerprozessor 617 sieht selektiv einen von den decodierten Rahmen für den Fernstationsnutzer vor, oder verkündet eine Rahmenlöschung bzw. einen Rahmenverlust.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt der in 6a gezeigte Demodulator 604 eine Demodulationskette für jeden Informationskanal. Ein exemplarischer Demodulator 604 führt eine komplexe Demodulation von Signalen durch, die mit einem exemplarischen Modulator moduliert wurden. Wie vorher beschrieben, wird der Empfänger (RCVR) 602 die empfangenen Rückwärtsverbindungs-HF-Signale auf eine Basisbandfrequenz herabkonvertieren, und zwar Q- und I- Basisbandsignale erzeugend. Entspreizer 614 bzw. 616 entspreizen die I- und Q-Basisbandsignale unter Verwendung des Langcodes bzw. langen Codes von 5a. Basisbandfilter (BBF) 618 bzw. 620 filtern die I- und Q-Basisbandsignale.
Entspreizer 622 bzw. 624 entspreizen die I- und Q-Signale unter Verwendung der PN_I-Sequenz von 5b. In ähnlicher Weise spreizen Entspreizer 626 bzw. 628 die I- und Q-Signale unter Verwendung der PNQ-Sequenz von 5b. Die Ausgaben von den Entspreizern 622 und 624 werden in einem Kombinierer 630 kombiniert. Die Ausgabe von dem Entspreizer 628 wird von der Ausgabe von dem Entspreizer 624 in einem Kombinierer 632 subtrahiert. Die entsprechenden Ausgaben von den Kombinierern 630 und 632 werden dann Walsh-aufgedeckt bzw. Walsh-entspreizt in Walsh-Entspreizern 634 und 636 mit dem Walsh-Code, der zum Abdecken bzw. Spreizen des speziellen Kanals von Interesse in 5b genutzt wurde. Die entsprechenden Ausgaben von den Walsh-Entspreizern 634 und 636 werden dann über ein Walsh-Symbol durch Akkumulatoren 642 und 644 summiert.
Die entsprechenden Ausgaben von den Kombinierern 630 und 632 werden auch über ein Walsh-Symbol durch Akkumulatoren 638 und 640 summiert. Die entsprechenden Ausgaben von den Akkumulatoren 638 und 640 werden dann an Pilotfilter 646 und 648 angelegt. Die Pilotfilter 646 und 648 erzeugen eine Schätzung von den Kanalbedingungen durch Bestimmen der geschätzten Verstärkung und Phase von den Pilotsignaldaten 534 (siehe 5a). Die Ausgabe von dem Pilotfilter 646 wird dann komplex multipliziert mit den entsprechenden Ausgaben von den Akkumulatoren 642 und 644 in komplexen Multiplizierern 650 und 652. In ähnlicher Weise wird die Ausgabe von dem Pilotfilter 648 komplex multipliziert durch die entsprechenden Ausgaben von den Akkumulatoren 642 und 644 in komplexen Multiplizierern 654 und 656. Die Ausgabe von dem komplexen Multiplizierer 654 wird dann mit der Ausgabe von dem komplexen Multiplizierer 650 in einem Kombinierer 658 summiert. Die Ausgabe von dem komplexen Multiplizierer 656 wird von der Ausgabe von dem komplexen Multiplizierer 652 in einem Kombinierer 660 subtrahiert. Schlussendlich werden die Ausgaben von den Kombinierern 558 (der Übersetzer 658) und 660 in einem Kombinierer 662 kombiniert zum Erzeugen des demodulierten Signals von Interesse.
Trotz der speziellen vorhergehenden Beschreibungen werden normale Fachleute die den Vorteil dieser Beschreibung besitzen, erkennen, dass die oben erörterte Vorrichtung in einer Maschine von einer anderen Konstruktion ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, implementiert werden kann. In ähnlicher Weise können parallele Verfahren entwickelt werden. Als ein Beispiel für eine spezielle Vorrichtung kann eine von den Komponenten, wie beispielsweise das in 6b gezeigte Summierungselement 622 mit dem Summierungselement 626 kombiniert werden, sogar obwohl sie als separate Elemente in dem Funktionsdiagramm gezeigt sind.
Signal-tragende Medien
Die oben beschriebenen Verfahren können beispielsweise implementiert werden durch Betreiben einer Basisstation zum Ausführen einer Sequenz von maschinenlesbaren Instruktionen. Diese Instruktionen können in verschiedenen Arten von signaltragenden Medien residieren. In dieser Hinsicht betrifft ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ein programmiertes Produkt oder einen hergestellten Artikel, die signaltragende Medien aufweisen, die greifbar ein Programm von maschinenlesbaren Instruktionen verkörpern, die durch einen digitalen Signalprozessor ausführbar sind, um die oben erörterten Verfahren durchzuführen.
Das signaltragende Medium kann jedwelche Art von Digitaldatenspeichermedien aufweisen. Ein exemplarisches Digitaldatenspeichermedium ist in 7 gezeigt. Andere exemplarische Speichermedien können eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit = ASIC), eine Digitaldaten- oder optische Speichereinrichtung auf die durch die Basisstation zugegriffen werden kann, elektronische Nur-Lese-Speicher, oder andere geeignete signaltragende Medien aufweisen. In einem illustrativen Ausführungsbeispiel der Erfindung können die maschinenlesbaren Instruktionen Software-Objektcode aufweisen, der von einer Sprache, wie beispielsweise C, C+, C++ oder einer anderen Codierungssprache kompelliert worden ist.
Vorwärtsverbindungs-Planungsalgorithmus
In einem Ausführungsbeispiel ist eine BS (nicht gezeigt) konfiguriert zum Durchführen der in dem Flussdiagramm von 8 dargestellten Schritte zum Erreichen von Vorwärtsverbindungseinteilung bzw. -Planung in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Die folgenden Bedingungen können in Übereinstimmung mit einem speziellen Ausführungsbeispiel angewendet werden: (1) es gibt N Zusatzkanal (supplemental channel = SCH)-Datennutzer, von denen jeder mit einem fundamentalen Kanal (fundamental channel = FCH) assoziiert ist; der SCH-Aktivsatz = 1 und der FCH-Aktivsatz ≥ 1 ist; (3) ein Turbodecodierer wird für den SCH genutzt und ein Faltungsdecodierer wird für den FCH genutzt; (4) blinde Ratenbestimmung wird für SCH-Nutzer genutzt, um bis zu drei Raten (wie es für schnelle Vorhersage erforderlich ist) zu bestimmen; (5) ein Prädiktor ist an der BS verfügbar (obwohl nicht in einer Systemsimulation), um die erforderliche FCH-Leistung an dem Beginn von einem Rahmen vorherzusagen bzw. zu prädizieren; (6) die für Datennutzer verfügbare Leistung ist P_a = P_max – ΣFCH-Leistung – Σandere Leistungen, wobei P_max die Gesamtleistung ist, und andere Leistungen Überhangleistungspegel sind (z. B. für den Pilotkanal, den Ruf- bzw. Paging-Kanal, den Sync-Kanal und den Steuerkanal (control channel = CCH)); (7) nachdem die Leistungen und die Raten von gesendeten Nutzern unter Verwendung von Margen bzw. Sicherheitsabständen bestimmt worden sind, werden die Leistungen proportional erhöht, um alles von der verfügbaren Leistung P_a zu nutzen; (8) ein Systemsimulator sollte Rahmentiming bzw. -zeitsteuerung, Schwund- bzw. Fading-Änderungen bei jedem Rahmen, individuelle Warteschlangen für Datennutzer und die FCH-Leistung, die für jeden Rahmen erforderlich ist, beinhalten.
Im Schritt 700 initialisiert die BS den Nutzerdurchsatz T_i(0). Die BS geht dann weiter zum Schritt 702. Im Schritt 702 erlangt die BS Eingabeparameter für den k-ten Rahmen. Die BS geht dann weiter zum Schritt 704. Im Schritt 704 berechnet die BS die mögliche SCH-Rate R_i(k) und einen Prioritätsindex I_i(k) für jeden Datennutzer. Die 68 geht dann weiter zum Schritt 706. Im Schritt 706 berechnet die BS die aktuelle bzw. tatsächliche SCH-Senderate für jeden Nutzer, unter der Annahme S = {1, 2, ..., N}, P_r(k) = P_a(k), wobei P_r(k) = restliche verfügbare Leistung und S der neue Nutzersatz ist. Die BS geht dann weiter zum Schritt 708. Im Schritt 708 setzt die BS die Senderate und die Sendeleistung und aktualisiert den Nutzerdurchsatz T_i(k). Die BS kehrt dann zurück zum Schritt 702. Die Iterationen gehen weiter bis alle von den Rahmen verarbeitet worden sind.
In Übereinstimmung mit einem speziellen Ausführungsbeispiel werden die durch die BS in 8 vorgenommenen Algorithmusschritte in größerem Detail mit Bezug auf das Flussdiagramm von 9 beschrieben. Im Schritt 800 von 9 initialisiert eine 65 (nicht gezeigt) den Nutzerdurchsatz durch Setzen bzw. Einstellen von T_i(0) gleich zu 9,6 kbps für i = 1, 2, ..., N, wobei i ein Index ist, der die Nutzernummer spezifiziert und N die Gesamtzahl von Nutzern ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Nutzerdurchsatz auf 14,4 kbps initialisiert. Die BS geht dann weiter zum Schritt 802.
In den Schritten 802 bis 806 erlangt die BS die Eingabeparameter von dem k-ten Rahmen. Im Schritt 802 berechnet die 65 die für Datennutzer verfügbare Gesamtleistung P_a(k). Die für Datennutzer verfügbare Gesamtleistung kann vorteilhafterweise berechnet werden durch Subtrahieren von sowohl der Summe von dem Fundamentalkanal-Leistungspegeln als auch der Summe von allen anderen oder Überhang, Leistungspegeln (z. B. die Leistungspegel für den Pilotkanal, Paging-Kanal, Sync-Kanal und Steuerkanal) von der maximalen Leistung für die BS (welche vorteilhafterweise fest ist). Die BS geht dann weiter zum Schritt 804. Im Schritt 804 erlangt die BS die FCH-Sendeleistung P_i ^F(k) vom Rahmen k von jedem Datennutzer i, wobei i = 1, 2, ..., N ist, wobei es N Nutzer gibt. Der FCH-Leistungspegel wird vorteilhafterweise erlangt durch Integrieren der Leistungssteuergruppen in jedem Rahmen über die Zeit für eine Anzahl von vorhergehenden Rahmen und dann Vorhersagen der unmittelbaren Leistung, die für den k-ten Rahmen erforderlich ist, wie es in cdma2000 spezifiziert ist. Die BS geht dann weiter zum Schritt 806. Im Schritt 806 erlangt die BS die FCH-Senderate R_i ^F(k), vom Rahmen k für jeden Datennutzer i, für i = 1, 2, ..., N. Die Senderate ist vorteilhafterweise während eines Datenanrufs fest und kann entweder die Vollrate (z. B. 9,6 kbps oder 14,4 kbps), die Halbrate, die Viertelrate oder die Achtelrate sein, wie es in cdma2000 spezifiziert ist. Die BS geht dann weiter zum Schritt 808.
In den Schritten 808 bis 810 berechnet die BS die mögliche SCH-Rate R_i(k) und den Prioritätsindex I_i(k) und zwar für jeden Datennutzer. Im Schritt 808 bestimmt die BS die mögliche SCH-Rate für jeden Nutzer gemäß der folgenden Gleichung:
wobei P_TC die Leistung ist, die erforderlich ist zum Senden von Daten mit der Rate R_i ^F(k) mit einem Turbodecodierer und P_CC die Leistung ist, die erforderlich ist zum Senden von Daten mit der Rate R_i ^F(k) mit einem Faltungsdecodierer. Die Werte P_TC und P_CC werden vorteilhafterweise mittels Simulationen abgeleitet und in einer Nachschlagtabelle in der BS vor dem Betrieb gespeichert. Der Wert α_PM ist die Sendeleistungs-Prädiktionsmarge, welche vorteilhafterweise größer als eins ist. Der Wert α_ASM ist die Aktivsatzmarge, welche vorteilhafterweise größer als eins ist (während der FCH-Aktivsatz größer als eins ist, es einer oder mehreren Basisstationen erlaubend in gleichzeitiger Kommunikation mit einem Nutzer für einen Sprachanruf zu sein, der SCH gleich eins ist, Datenanrufe von einem Nutzer auf nur eine BS einschränkend). Die BS geht dann weiter zum Schritt 810. Im Schritt 810 bestimmt die BS den Prioritätsindex für jeden Nutzer gemäß der folgenden Gleichung: Ii(k) = Ri(k)/(Ti(k),(i = 1, 2, ..., N).
Die BS geht dann weiter zum Schritt 812.
In den Schritten 812 bis 830 berechnet die BS die aktuelle bzw. tatsächliche SCH-Sendrate R_j*(k) für jeden Nutzer j unter der Annahme von S = {1, 2, ..., N} und P_r(k) = P_a(k), wobei P_r(k) gleich restliche verfügbare Leistung ist, und S der neue Nutzersatz ist. Im Schritt 812 lässt die BS Ij(k) = maxi∊S {Ii(k)}und passt R_j(k) auf eine Anzahl von verfügbaren Raten an (r₁ < r₂, ..., < r_M) dass r_i ≤ R_j(k) < r_i+1. Die Anzahl von Raten könnte irgendeine Anzahl von Raten sein, wie es zwischen der Basisstation und dem Datennutzer über einen Signalisierungskanal ausgehandelt bzw. vereinbart wird. In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist die Anzahl von verfügbaren Raten drei. Die BS geht dann weiter zum Schritt 814. Im Schritt 814 bestimmt die BS ob R_j(k) < r₁ ist. Falls R_j(k) weniger als r₁ ist, geht die BS weiter zum Schritt 816. Andererseits, falls R_j(k) nicht weniger als r₁ ist, geht die BS weiter zum Schritt 818. Im Schritt 816 setzt die BS die aktuelle Senderate für den Nutzer j, R_j*(k) gleich zu Null. Im Schritt 818 bestimmt die BS ob R_j(k) > r_M ist. Falls R_j(k) größer als r_M ist, geht die BS weiter zum Schritt 820. Andererseits falls R_j(k) nicht größer als r_M ist, geht die BS weiter zum Schritt 822. Im Schritt 820 setzt die BS die aktuelle Senderate für den Nutzer j, R_j*(k) gleich zu r_M. Im Schritt 822 setzt die BS die aktuelle Senderate für den Nutzer j, R_j(k) gleich zu r_i. Die Bs geht dann weiter zum Schritt 824.
Im Schritt 824 aktualisiert die BS die restliche verfügbare Leistung, P_r(k), in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung:
Die BS geht dann weiter zum Schritt 826. Im Schritt 826 aktualisiert die BS den neuen Nutzersatz S durch Subtrahieren des Nutzers j von dem Nutzersatz S. Die BS geht dann weiter zum Schritt 828. Im Schritt 828 aktualisiert die BS die neue Senderate R_i(k) gemäß der folgenden Gleichung:
Die BS geht dann weiter zum Schritt 830. Im Schritt 830 bestimmt die BS ob der Nutzersatz S nicht gleich Null ist. Falls der Nutzersatz S nicht der leere Satz ∅ ist, kehrt die BS zurück zum Schritt 812, um eine Iteration durch die Schritte 812 bis 830 zu beginnen, zum Berechnen der aktuellen SCH-Senderate für den nächsten Nutzer R_j*(k) und zwar für den nächsten Nutzer j. Andererseits falls der Nutzersatz S der leere Satz ∅ ist, geht die BS weiter zum Schritt 832.
In den Schritten 832 bis 836 setzt die BS die Senderate und die Sendeleistung für jeden Nutzer und aktualisiert den Nutzerdurchsatz T_i(k) für den k-ten Rahmen. Im Schritt 832 sendet die BS Daten mit der Rate R_i*(k), (i = 1, 2, ..., N). Die BS geht dann weiter zum Schritt 834. Im Schritt 834 aktualisiert die BS die Sendeleistung für den Nutzer i gemäß der folgenden Gleichung:
wobei
Die BS geht dann weiter zum Schritt 836. Im Schritt 836 aktualisiert die BS den Nutzerdurchsatz T_i(k) für den k-ten Rahmen gemäß der folgenden Gleichung: Ti(k) = (1 – 1/t)Ti(k) + Ri*(k)/t, wobei t die Fenstergröße in der Anzahl von Rahmen ist. Die BS kehrt dann zurück zum Schritt 802 um die Verarbeitung von dem nächsten Rahmen zu beginnen.
Somit sind ein neuartiges und verbessertes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Durchführen von Vorwärtsverbindungsplanung bzw. Einteilung in einem drahtlosen Kommunikationssystem beschrieben worden. Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die verfügbare Leistung in einer BS für Vorwärtsverbindungsdatenanrufe nach dem Befriedigen bzw. Unterbringen von Sprachverkehr genutzt. Der Gesamtsystemdurchsatz wird mit Fairness in einer proportionalen Fairness-Implementierung ausgeglichen. Eine erreichbare Datenrate wird vorteilhafterweise in der BS vorhergesagt. Die Sendeleistung von dem FCH wird vorteilhafterweise mit Verstärkungsfaktoren für den SCH gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel multipliziert. Mehrere Nutzer können gleichzeitig senden bis alles von der verfügbaren Leistung genutzt wird.
Wie es Fachleuten klar ist, können andere Kanäle, wie beispielsweise der DCCH-Steuerkanal, wie er in cdma2000 spezifiziert ist, anstatt des FCH in alternativen Ausführungsbeispielen genutzt werden. Entsprechend wird beispielsweise die Sendeleistung von dem DCCH (welcher faltungscodiert ist) mit einem geeigneten Verstärkungsfaktor für den SCH (welcher turbocodiert ist) multipliziert.
Fachleute würden verstehen, dass die verschiedenen illustrativen logischen Blöcke, Module, Schaltungen und Algorithmusschritte, die im Zusammenhang mit den hierin offenbarten Ausführungsbeispielen beschrieben sind, implementiert werden können, als elektronische Hardware, Computersoftware oder Kombinationen von beiden. Die verschiedenen illustrativen Komponenten, Blöcke, Module, Schaltungen und Schritte sind allgemein hinsichtlich ihrer Funktionalität beschrieben worden. Ob die Funktionalität als Hardware oder Software implementiert wird, hängt ab von der speziellen Anwendung und den Entwurfsrandbedingungen, denen das Gesamtsystem unterliegt. Fachleute erkennen die Austauschbarkeit von Hardware und Software unter diesen Umständen und wie die beschriebene Funktionalität am besten für jede bestimmte Anwendung zu implementieren ist. Als Beispiele können die verschiedenen illustrativen logischen Blöcke, Module, Schaltungen und Algorithmusschritte, die im Zusammenhang mit den hierin offenbarten Ausführungsbeispielen beschrieben worden sind, implementiert oder ausgeführt werden mit einem digitalen Signalprozessor (DSP), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (application specific integrated circuit = ASIC), einer feldprogrammierbaren Gatteranordnung (field programmable gate array = FPGA) oder einer anderen programmierbaren logischen Einrichtung, diskreter Gatter oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten, wie beispielsweise Registern und FIFO, einem Prozessor, der einen Satz von Firmware-Instruktionen ausführt, irgendeinem herkömmlichen programmierbaren Softwaremodul und einem Prozessor oder irgendeiner Kombination daraus. Der Prozessor kann vorteilhafterweise ein Mikroprozessor sein, alternativ kann der Prozessor aber irgendein herkömmlicher Prozessor, Controller, Mikrocontroller oder ein Zustandsautomat sein. Das Softwaremodul könnte sich befinden in RAM-Speicher, Flash-Speicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher, Registern, einer Festplatte, einer Wechselplatte, einer CD-ROM oder irgendeiner anderen Form von in der Technik bekanntem Speichermedium. Fachleute werden ferner erkennen, dass die Daten, Instruktionen, Befehle, Information, Signale, Bits, Symbole und Chips auf die durchweg in der obigen Beschreibung Bezug genommen wird, vorteilhafterweise repräsentiert werden können durch Spannungen, Ströme, elektromagnetische Wellen, magnetische Felder oder Teilchen, optische Felder oder Teilchen oder irgendeiner Kombination daraus.
Andere Ausführungsbeispiele
Während hier gezeigt worden ist, was aktuell bzw. vorliegend als exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung betrachtet werden, wird es Fachleuten klar sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Ein Verfahren zum Enteilen bzw. Planen von Senderaten bzw. Übertragungsgeschwindigkeiten und Sendeleistungen von Datennutzern von einer ersten Art von Kanal auf einer Vorwärtsverbindung von einem drahtlosen Kommunikationssystem, wobei das drahtlose Kommunikationssystem eine Vielzahl von Basisstationen und eine Vielzahl von Datennutzern beinhaltet, wobei jeder Datennutzer konfiguriert ist, zum Kommunizieren mit irgendeiner Basisstation durch Senden von Rahmen an die Basisstation und Empfangen von Rahmen von der Basisstation, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen (802) eines verfügbaren Basisstationsleistungspegels an dem Beginn eines Rahmens; Vorhersagen (804) eines erforderlichen Sendeleistungspegels an dem Beginn des Rahmens für jeden Datennutzer; Bestimmen (806, 808) von Übertragungsraten für jeden Datennutzer, die mit dem vorhergesagten erforderlichen Sendeleistungspegel aufrechterhalten werden können; Erzeugen (810) eines Prioritätsindex für jeden Datennutzer; und Steuern (812) einer Sende- bzw. Übertragungsreihenfolge für die Datennutzer, so dass der Datennutzer, der den höchsten Prioritätsindex besitzt, zuerst über den nächsten Rahmen sendet, der für die Vorwärtsverbindung zu nutzen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Erzeugungsschritt den Schritt des Dividierens der Sende- bzw. Übertragungsdatenraten für jeden Nutzer durch einen Durchsatzwert für jeden Nutzer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Vorhersageschritt, die Schritte aufweist des Vorhersagens von Sendeleistungspegeln für jeden Datennutzer von einer zweiten Art von Kanal, wobei alle von den Datennutzern die erste Art von Kanal und die zweite Art von Kanal nutzen, und Multiplizieren der vorhergesagten Sendeleistungspegel für den zweiten Kanal mit Verstärkungsfaktoren zum Konvertieren der vorhergesagten Sendeleistungspegel auf Sendeleistungspegel für die erste Art von Kanal.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Vorhersagens eines erforderlichen Sendeleistungspegels an dem Beginn von dem Rahmen für jeden Datennutzer ferner aufweist, den Schritt des Multiplizierens der vorhergesagten Sendeleistungspegel für die erste Art von Kanal mit einem Randwert zum Sicherstellen einer geeigneten durchschnittlichen Leistung über den Rahmen.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner den Schritt des Zulassens eines anderen Datennutzers zum Senden aufweist, falls ein ausreichender verbleibender Basisstationsleistungspegel existiert.
Eine Basisstation von einem drahtlosen Kommunikationssystem, wobei eine Vielzahl von Basisstationen mit einer Vielzahl von Datennutzern kommuniziert durch Austauschen von Rahmen auf einer ersten Art von Kanal, wobei die Basisstation Folgendes aufweist: Mittel zum Bestimmen eines verfügbaren Leistungspegels für die Basisstation (600) an dem Beginn von einem Rahmen; Mittel zum Vorhersagen eines erforderlichen Sendeleistungspegels an dem Beginn von dem Rahmen für jeden Datennutzer; Mittel zum Bestimmen von Übertragungsraten für jeden Datennutzer, die mit dem vorhergesagten erforderlichen Sendeleistungspegel aufrechterhalten werden können; Mittel zum Erzeugen eines Prioritätsindex für jeden Datennutzer; und Mittel zum Steuern einer Übertragungs- bzw. Sendereihenfolge für die Datennutzer, so dass der Datennutzer, der den höchsten Prioritätsindex besitzt, zuerst über den nächsten Rahmen der für die Vorwärtsverbindung zu nutzen ist, sendet.
Basisstation nach Anspruch 6, wobei die Mittel zum Erzeugen Mittel zum Dividieren der Übertragungsdatenraten für jeden Nutzer durch einen Durchsatzwert für jeden Nutzer aufweisen.
Basisstation nach Anspruch 7, wobei die Mittel zum Vorhersagen Mittel aufweisen zum Vorhersagen von Sendeleistungspegeln für jeden Datennutzer von einer zweiten Art von Kanal, wobei alle von den Datennutzern die erste Art von Kanal und die zweite Art von Kanal nutzen, und Mittel aufweisen zum Multiplizieren der vorhergesagten Sendeleistungspegel für den zweiten Kanal mit Verstärkungsfaktoren zum Konvertieren der vorhergesagten Sendeleistungspegel auf Sendeleistungspegel für die erste Art von Kanal.
Basisstation nach Anspruch 8, wobei die Mittel zum Vorhersagen eines erforderlichen Sendeleistungspegels an dem Beginn von dem Rahmen für jeden Datennutzer ferner Mittel aufweisen zum Multiplizieren der vorhergesagten Sendeleistungspegel für die erste Art von Kanal mit einem Randwert um eine geeignete Durchschnittsleistung über den Rahmen sicherzustellen.
Basisstation nach Anspruch 7, die ferner Mittel aufweist, um es einem anderen Datennutzer zu erlauben zu senden, falls ein ausreichender verbleibender Basisstationsleistungspegel existiert.
Basisstation nach Anspruch 6, wobei die Mittel Folgendes aufweisen: einen Prozessor (617); und ein prozessor-lesbares Speichermedium, das mit dem Prozessor (617) gekoppelt ist, und einen Satz von Instruktionen aufweist, die durch den Prozessor ausführbar sind zum Bestimmen (802) des verfügbaren Leistungspegels für die Basisstation an dem Beginn von dem Rahmen, Vorhersagen (804) des erforderlichen Sendeleistungspegels an dem Beginn von dem Rahmen für jeden Datennutzer, Bestimmen (806, 808) der Sende- bzw. Übertragungsraten für jeden Datennutzer, die mit dem vor hergesagten erforderlichen Sendeleistungspegel aufrechterhalten werden können, Erzeugen (810) des Prioritätsindexes für jeden Datennutzer und Steuern (812) der Übertragungsreihenfolge für die Datennutzer, so dass der Datennutzer, der den höchsten Prioritätsindex besitzt zuerst über den nächsten Rahmen sendet der für die Vorwärtsverbindung zu nutzen ist.
Basisstation nach Anspruch 11, wobei der Satz von Instruktionen ferner ausführbar ist durch den Prozessor zum Dividieren der Übertragungsdatenraten für jeden Nutzer durch einen Durchsatzwert für jeden Nutzer zum Erzeugen des Prioritätsindex für jeden Datennutzer.
Basisstation nach Anspruch 12, wobei der Satz von Instruktionen ferner ausführbar ist durch den Prozessor zum Vorhersagen von Sendeleistungspegeln für jeden Datennutzer von einer zweiten Art von Kanal, wobei alle von den Datennutzern die erste Art von Kanal und die zweite Art von Kanal nutzen und zum Multiplizieren der vorhergesagten Sendeleistungspegel für den zweiten Kanal mit Verstärkungsfaktoren zum Konvertieren der vorhergesagten Sendeleistungspegel zum Senden von Leistungspegeln für die erste Art von Kanal.
Basisstation nach Anspruch 13, wobei der Satz von Instruktionen ferner ausführbar ist durch den Prozessor zum Multiplizieren der vorhergesagten Sendeleistungspegel für die erste Art von Kanal mit einem Randwert zum Sicherstellen einer geeigneten Durchschnittsleistung über den Rahmen.
Basisstation nach Anspruch 12, wobei der Satz von Instruktionen ferner durch den Prozessor ausführbar ist zum Zulassen das ein anderer Datennutzer sendet, falls ein ausreichender verbleibender Basisstationsleistungspegel existiert.