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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Funkkommunikationsvorrichtung,
die in einem mobilen Kommunikationssystem, so wie einem Mobiltelefonsystem,
verwendet wird und auf ein Kommunikationsmodus-Steuerungsverfahren zum adaptiven Ändern und
Steuern des Kommunikationsmodus, so wie der Übertragungsrate oder dem Modulationsverfahren,
gemäß der Übertragungskanalqualität.
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In
einem mobilen Kommunikationssystem verändert sich die Übertragungskanalumgebung stark
unter dem Einfluss des Mehrfachpfades oder der Interferenzwelle.
Um eine geeignete Kommunikationsqualität in dieser Umgebung aufrechtzuerhalten,
wurden ein Verfahren zum adaptiven Ändern der Übertragungsrate oder des Modulationsverfahrens und
ein Verfahren zum Anfragen von Weitermeldung der Daten, wenn ein
Fehler im Empfang der Daten detektiert wurde, angewendet.
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Gemäß einem
früheren
Verfahren wurde die Empfangsqualität eines Pilotsignals, das von
einer Basisstation übertragen
wurde, durch eine Mobilstation gemessen. Die Mobilstation zeigt
der Basisstation Kommunikationsqualitätsinformation an, die das Messergebnis
repräsentiert.
Die Basisstation wählt eine
optimale Übertragungsrate
oder ein Modulationsverfahren in Übereinstimmung mit der angezeigten
Kommunikationsqualitätsinformation
aus. Die Basisstation überträgt Daten
hin zur Mobilstation durch Verwenden der ausgewählten Übertragungsrate oder des Modulationsverfahrens.
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Letzteres
Verfahren wird automatisches Anfragen für Wiederholen (ARQ, englisch:
Automatic Request for Repetition) genannt. Gemäß dem ARQ-Verfahren wird bestimmt,
ob ein Paket, das in der mobilen Station empfangen wurde, einen
Fehler enthält.
Die mobile Station überträgt ein NACK-Signal
zu der übertragenden
Seite, wenn kein Fehler enthalten ist, und ein NACK-Signal, wenn
ein Fehler enthalten ist. Bei Empfang des NACK-Signals meldet die übertragende
Seite das Paket zu der mobilen Station weiter bzw. überträgt es zu
dieser erneut.
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Eine
Kombination dieser beiden Techniken wurde auch vorgeschlagen. Beispielsweise
ist die folgende Technik beschrieben auf den Seiten 2 bis 8 und 1 der
japanischen Patentanmeldung KOKAI mit der Veröffentlichungsnr. 2002-64424.
Im Genaueren misst die mobile Station die Qualität der Abwärtsstrecke von der Basisstation
zu der mobilen Station und misst auch die Neuübertragungsanfrage-Übertragungszählung. Die
Inhalte der Tabelle, die den Zusammenhang zwischen der Abwärtsstreckenqualität und der
Abwärtsstreckenübertragungsrate repräsentiert,
werden in Übereinstimmung
mit den Messresultaten überschrieben.
Die mobile Station fordert eine optimale Übertragungsrate der Basisstation
gemäß den überschriebenen
Tabelleninhalten an. Alternativ informiert die mobile Station die
Basisstation von den Messergebnissen, und die Basisstation bestimmt
eine optimale Übertragungsrate
auf der Basis der angezeigten Messergebnisse.
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Jedoch
wirft diese konventionelle Technik die folgenden Probleme auf. Die Übertragungskanalumgebung
der Aufwärtsstrecke
von der mobilen Station zu der Basisstation ändert sich leicht unter dem
Einfluss der Mehrfachpfad- und Interferenzwelle, ähnlich der
Abwärtsstrecke.
Das Messergebnis oder die optimale Übertragungsratenanfrage, die
von der mobilen Station zu der Basisstation übertragen wurde, kann nicht
korrekt empfangen, demoduliert und in der Basisstation decodiert
worden sein. In diesem Fall kann die Basisstation nicht die Abwärtsstreckenübertragungsrate
geeignet steuern. Mit anderen Worten geht die konventionelle Technik
davon aus, dass die Aufwärtsstreckeninformationsübertragung
ohne einen Fehler durchgeführt
wird. Die Effekte dieser Technik werden in einer Umgebung, die tatsächlich verwendet
wird, nicht komplett dargestellt.
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Dokument
EP-A-2 339 748 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Übertragungsanpassung
basierend auf der empfangenen Qualität, wobei der Überträger auch
die Anzahl von Weitermeldungsanfragen zählt.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Funkkommunikationsvorrichtung und
eines Kommunikationsmodus-Steuerungsverfahrens in einem mobilen
Kommunikationssystem, in dem der Kommunikationsmodus geeignet gesteuert werden
kann durch Reduzieren des Einflusses der Übertragungskanalumgebung.
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Um
das obere Ziel zu erreichen ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung eine Funkkommunikationsvorrichtung bereitgestellt umfassend Mittel
zum Übertragen
von Übertragungsdaten
von einer Funkkommunikationseinrichtung, die als ein Kommunikationspartner
dient, über
einen Funkkanal, Mittel zum Empfangen von Information, die von der Funkkommunikationsvorrichtung übertragen
wurde und die Kommunikationsqualität des Funkkanals repräsentiert,
oder eine Kommunikationsmodus-Einstellungsanfrage entsprechend der
Kommunikationsqualität,
Mittel zum Decodieren in der Kommunikationsqualität repräsentierenden
empfangenen Information auf der Basis eines Entscheidungswertes
und zum adaptiven Steuern eines Kommunikationsmodus der Übertragungsdaten
auf der Basis der decodierten Information, die die Kommunikationsqualität repräsentiert,
Mittel zum Empfangen einer Weitermeldungsanfrage für die Übertragungsdaten,
die von der Funkkommunikationseinrichtung übertragen wurden, und Mittel
zum Weitermelden der Übertragungsdaten
bei Empfang der Weitermeldungsanfrage, ferner umfassend Mittel zum Messen
einer Empfangsfrequenz der Weitermeldungsanfrage und Mittel zum Einstellen
des Entscheidungsgrenzwertes auf der Basis der gemessenen Empfangsfrequenz.
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Diese
Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise
alle Eigenschaften, so dass die Erfindung auch eine Unterkombination dieser
beschriebenen Eigenschaften sein kann.
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Die
Erfindung kann genauer verstanden werden durch die folgende detaillierte
Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
genommen wird, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das die Anordnung einer Basisstation gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das die Anordnung einer mobilen Station gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ein
Flussdiagramm ist, das eine Kommunikationsmodus-Steuerungsfrequenz
und deren Inhalte durch die in 1 gezeigte
Basisstation zeigt;
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4 ein
Graph ist zum Erklären
der Berechnung des erwarteten CQI-Wertes, die durch die in 1 gezeigte
Basisstation durchgeführt
wird;
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5 ein
Graph ist zum Erklären
einer harten Entscheidungsgrenzwerteinstellung, die durch die in 1 gezeigte
Basisstation durchgeführt
wird;
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6 ein
Blockdiagramm ist, das die Anordnung einer Basisstation gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein
Blockdiagramm ist, das die Anordnung einer mobilen Station gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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8 ein
Flussdiagramm ist, das eine Kommunikationsmodus-Steuerungssequenz
und deren Inhalte durch die in 6 gezeigte
Basisstation zeigt.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das die Anordnung einer Basisstation BS in einem
mobilen Kommunikationssystem gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Das mobile Kommunikationssystem
setzt CDMA (Codemultiplexverfahren, engl.: Code Division Multiple
Access) als ein Funkzugangsverfahren zwischen der Basisstation BS
und einer mobilen Station MS ein.
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Ein
Paket, das von einem Drahtnetzwerk (nicht gezeigt) gesendet wurde,
wird durch eine Netzwerkschnittstelleneinheit 1 empfangen
und dann temporär
in einem Übertragungsdatenpuffer 2 gespeichert.
Der Übertragungsdatenpuffer 2 liest
das Paket mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Übertragungsrate
aus und gibt das Paket in einen adaptiven Modulator 3a ein.
Der adaptive Modulator 3a erzeugt ein moduliertes Signal
auf der Basis der Paketeingabe von dem Übertragungsdatenpuffer 2.
Das Modulationsverfahren wird durch eine Abwärtsstrecke-Übertragungssteuereinheit 4 bestimmt.
Eine Spreizungseinheit 5a spreizt das modulierte Signal durch
einen Verteilungscode und führt
das verbreitete/modulierte Signal einem Multiplexer 6 zu.
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Die
Abwärtsstrecken-Übertragungssteuereinheit 4 stellt
adaptiv den Kommunikationsmodus gemäß einem CQI (Kanalqualitätsindikator,
englisch: Channel Quality Indicator) ein, der durch einen CQI-Demodulator 13 demoduliert
wurde. Die Abwärtsstrecken- Übertragungssteuereinheit 4 erzeugt ein
Abwärtsstrecken-Steuerungssignal
zum Benachrichtigen der mobilen Station MS von dem eingestellten
Kommunikationsmodus. Der Kommunikationsmodus enthält eine Übertragungsrate
und ein Modulationsverfahren. Ein Modulator 3b erzeugt
ein moduliertes Signal auf der Basis des Abwärtsstrecken-Steuerungssignals, das durch die Abwärtsstrecken-Übertragungssteuereinheit 4 erzeugt
wurde, und ein Pilotsignal, das durch einen Pilotsignalerzeuger
(nicht gezeigt) erzeugt wurde.
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Eine
Spreizungseinheit 5b spreizt das erzeugte/modulierte Signal
durch einen Spreizcode und führt
das gespreizte/modulierte Signal dem Multiplexer 6 zu.
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Der
Multiplexer 6 moduliert die Signale, die von den Spreizungseinheiten 5a und 5b zugeführt wurden.
Der Multiplexer 6 konvertiert das multiplexte/modulierte
Signal in ein analoges Signal und gibt das analoge Signal in eine
Funkeinheit 7 ein. Die Funkeinheit 7 umfasst einen
Quadratur-Modulator, einen Frequenzkonverter und einen Übertragungsleistungsverstärker. Die
Funkeinheit 7 quadratur-konvertiert das zugeführte multiplexte/modulierte
Signal und aufwärts-konvertiert
dann die Frequenz zum Erzeugen eines Funksignals. Die Funkeinheit 7 verstärkt das
erzeugte Funksignal auf ein vorbestimmtes Übertragungsleistungsniveau
und überträgt das verstärkte Signal
von einer Antenne 8.
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Ein
von der mobilen Station MS übertragenes
Funksignal wird durch eine Antenne 8 empfangen und in die
Funkeinheit 7 eingegeben. Die Funkeinheit 7 umfasst
einen Niedrig-Rausch-Verstärker, einen
Frequenzkonverter und einen Quadratur-Demodulator. Der Niedrig-Rausch-Verstärker verstärkt das
empfangene Funksignal. Der Frequenzkonverter und der Quadratur-Demodulator
demoduliert das verstärkte
Funksignal und konvertiert dieses in ein empfangenes Basisbandsignal.
Das empfangene Basisbandsignal wird in ein digitales Signal konvertiert,
und das digitale Signal wird in eine Demodulierungseinheit eingegeben.
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Die
Demodulierungseinheit umfasst einen Datendemodulator 9 und
einen ACK/NACK-Demodulator 10. Der Datendemodulator 9 weist
einen RAKE-Empfänger
auf. Der RAKE-Empfänger
komprimiert und demoduliert eine Vielzahl von Pfadsignalen, die über unterschiedliche Übertragungspfade empfangen
wurden, durch Komprimierungscodes. Der RAKE-Empfänger
verriegelt die Phasen der demodulierten Signale dieser Pfade und
baut die Symbole auf. Die aufgebauten/demodulierten Daten werden
decodiert und die resultierenden Daten werden zu der Netzwerkschnittstelleneinheit 1 ausgegeben. Die
Netzwerkschnittstelleneinheit 1 führt Schnittstellenbearbeitung
durch, die notwendig ist zum Übertragen
der Daten zu einem Drahtnetzwerk (nicht gezeigt).
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Der
ACK/NACK-Demodulator komprimiert, demoduliert und decodiert ein
ACK-(ACKnowledge, deutsch: Bestätigung)Signal
und ein NACK-(Negative ACKnowledge, deutsch: Negative Bestätigung) Signal,
das von der mobilen Station MS gesendet wurde. Der ACK/NACK-Demodulator 10 führt die
decodierten ACK- und NACK-Signale zu einer Weitermeldungssteuereinheit 11.
Die Weitermeldungssteuereinheit 11 gibt ein Datenweitermeldungsbefehl
zu einem Übertragungsdatenpuffer 2 bei
Empfang des NACK-Signals von dem ACK/NACK-Demodulator 10. Der Übertragungsdatenpuffer 2 liest
ein Paket aus, das weitergemeldet werden soll, in Übereinstimmung
mit dem Weitermeldungsbefehl. Das weiter zu meldende ausgelesene
Paket wird von der Antenne 8 übertragen zu der mobilen Station
MS über
den adaptiven Modulator 3a, die Spreizungseinheit 5a,
den Multiplexer 6 und der Funkeinheit 7.
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Die
Basisstation BS weist eine ACK/NACK-Zähleinheit 12 und einen
CQI-Demodulator 13 auf. Die ACK/NACK-Zähleinheit 12 zählt in jeder
vorbestimmten Zeiteinheit die Anzahlen von ACK-Signalen und NACK-Signalen,
die von dem ACK/NACK-Demodulator 10 demoduliert
wurden. Jedes Mal, wenn die Einheitszeit abgelaufen ist, sagt die
ACK/NACK-Zähleinheit 12 das
Paketfehlerverhältnis
(PER, englisch: Packet Error Ratio) in der Abwärtsstrecke voraus. Die ACK/NACK-Zähleinheit 12 berechnet
einen erwarteten CQI-Wert auf der Basis des vorausgesagten Paketfehlerverhältnisses.
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Der
CQI-Demodulator 13 stellt den harten Entscheidungsgrenzwert
ein, der verwendet wurde zum Decodieren des CQI, auf der Basis des
erwarteten CQI-Wertes,
der berechnet wurde durch die ACK/NACK-Zähleinheit 12. Der
CQI-Demodulator 13 führt
hartes Entscheiden/Decodieren für
empfangene CQI-Daten aus, die von der Funkeinheit 7 empfangen wurden,
auf der Basis des harten Entscheidungsgrenzwertes, und führt den
decodierten CQI der Abwärtsstrecken-Übertragungssteuereinheit 4 zu.
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Die
mobile Station MS ist wie folgt aufgebaut. 2 ist ein
Blockdiagramm, das die Anordnung der mobilen Station MS zeigt.
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Ein
von der Basisstation BS übertragenes Funksignal
wird durch eine Antenne 21 empfangen und in eine Funkeinheit 22 eingegeben.
Die Funkeinheit 22 umfasst einen Niedrig-Rausch-Verstärker, ein Frequenzkonverter
und einen Quadratur-Demodulator. Der Niedrig-Rausch-Verstärker verstärkt das empfangene
Funksignal. Der Frequenzkonverter und der Quadratur-Demodulator
demoduliert das verstärkte
Funksignal und konvertiert dieses in ein empfangenes Basisbandsignal.
Das empfangene Basisbandsignal wird in ein digitales Signal konvertiert, und
das digitale Signal wird in eine Demodulationseinheit eingegeben.
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Die
Demodulationseinheit umfasst einen Steuerungskanaldemodulator 23,
einen adaptiven Demodulator 25 und einen Pilotdemodulator 27.
Der Steuerkanaldemodulator 23 komprimiert, demoduliert
und decodiert das empfangene Basisbandsignal, wodurch ein Abwärtsstrecken-Steuerungssignal
erneut erzeugt wird. Eine Abwärtsstrecken-Steuerungsinformation-Extraktionseinheit 24 extrahiert
einen Kommunikationsmodus aus dem regenerierten Abwärtsstrecken-Steuerungssignal.
Der Kommunikationsmodus enthält
eine Übertragungsrate
und ein Modulationsverfahren.
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Der
adaptive Demodulator 25 komprimiert das Basisbandsignal,
das durch die Funkeinheit 22 empfangen wird, demoduliert
das Signal in Übereinstimmung
mit der extrahierten Übertragungsrate
und dem Modulationsverfahren und decodiert ferner das demodulierte
Signal. Der adaptive Demodulator 25 führt das regenerierte Paket
der Anwenderschnittstelleneinheit 28 zu. Die Anwenderschnittstelleneinheit 28 umfasst
ein Mikrophon, einen Lautsprecher, eine Schlüsseleingabevorrichtung, eine
Anzeigenvorrichtung und dergleichen. Sprachdaten, die in dem decodierten
Paket enthalten sind, werden von dem Lautsprecher ausgegeben, und
Videodaten werden auf der Anzeigenvorrichtung dargestellt.
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Ein
Fehlerdetektor 26 detektiert das Paketfehlerverhältnis (PER,
englisch: Packet Error Ratio), das regeneriert wird durch den adaptiven
Demodulator 25. Ein ACK/NACK-Generator 30 erzeugt
ein ACK-Signal oder ein NACK-Signal auf der Basis der detektierten
PER.
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Der
Pilotdemodulator 27 komprimiert das Basisbandsignal, das
durch die Funkeinheit 22 empfangen wird, zum Demodulieren
eines Pilotsignals. Der Pilotdemodulator 27 erhält die Abwärtsstreckenkommunikationsqualität auf der Basis
des demodulierten Pilotsignals. Die Kommunikationsqualität wird erhalten
durch Detektieren des Verhältnisses
(SIR) der Signalleistung zur Interferenzwellenleistung. Ein CQI-Generator 29 erzeugt
einen CQI auf der Basis der SIR, die durch den Pilotdemodulator
detektiert wird.
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Ein Übertragungspaket,
das durch die Anwenderschnittstelleneinheit 28 erzeugt
wird, wird in eine Modulationseinheit eingegeben. Die Modulationseinheit
umfasst drei Modulatoren 31a, 31b und 31c,
drei Spreizungseinheiten 32a, 32b und 32c und einen
Multiplexer 33. Der Modulator 31a erzeugt ein moduliertes
Signal auf der Basis eines Übertragungspakets,
das durch die Anwenderschnittstelleneinheit 28 erzeugt
wird. Die Spreizungseinheit 32a spreizt das modulierte
Signal, das durch den Modulator 31a erzeugt wird, durch
Verwenden eines Spreizungscodes und führt das gespreizte Signal dem Multiplexer 33 zu.
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Der
Modulator 31b erzeugt ein moduliertes Signal auf der Basis
eines CQI, der durch den CQI-Erzeuger 29 erzeugt wird.
Die Spreizungseinheit 32b spreizt das modulierte Signal,
das durch den Modulator 31b erzeugt wurde, durch Verwenden
eines Spreizungscodes, der unterschiedlich ist von dem Spreizungscode,
der durch die Spreizungseinheit 32a verwendet wird, und
führt das
gespreizte Signal dem Multiplexer 33 zu. Der Modulator 31c erzeugt ein
moduliertes Signal auf der Basis eines ACK-Signals oder eines NACK-Signals,
das durch den ACK/NACK-Erzeuger 30 erzeugt wird. Die Spreizungseinheit 32c spreizt
das modulierte Signal, das durch den Modulator 31c erzeugt
wurde, durch Verwenden eines Spreizungscodes, der unterschiedlich ist
von den Spreizungscodes, die durch die Spreizungseinheiten 32a und 32b verwendet
werden, und führt
das gespreizte Signal dem Multiplexer 33 zu.
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Der
Multiplexer 33 multiplext die modulierten Signale, die
von den Spreizungseinheiten 32a, 32b und 32c zugeführt werden.
Der Multiplexer 33 konvertiert das multiplexte/modulierte
Signal in ein analoges Signal und führt dann das analoge Signal
der Funkeinheit 22 zu. Die Funkeinheit 22 umfasst
einen Quadratur-Modulator und einen Übertragungsleistungsverstärker. Die
Funkeinheit 22 quadratur-konvertiert das zugeführte multiplexte/modulierte
Signal und aufwärts-konvertiert
dann die Frequenz zum Erzeugen eines Funksignals. Die Funkeinheit 22 verstärkt das
erzeugte Funksignal auf ein vorbestimmtes Übertragungsleistungsniveau
und überträgt das verstärkte Signal
von der Antenne 21 in Richtung der Basisstation BS.
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Nun
wird ein Kommunikationsmodus-Steuerungsverfahren in dem mobilen
Kommunikationssystem, das die obere Anordnung aufweist, erklärt. 3 ist
ein Flussdiagramm, das die Steuerungssequenz und Steuerungsinhalte
der Basisstation zeigt, die Hauptschritte in den Kommunikationsmodus-Steuerungsverfahren
ausführt.
Ein Fall, in dem Multimediadatenpakete von der Basisstation BS zu der
mobilen Station MS heruntergeladen werden, wird nun exemplarisch
dargestellt.
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Wenn
eine Funkverbindung zwischen der Basisstation BS und der mobilen
Station MS aufgebaut ist, wird der Kommunikationsmodus, das heißt die Übertragungsrate
und das Modulationsverfahren, initialisiert durch die Abwärtsstrecken-Übertragungssteuereinheit 4 in
der Basisstation BS (Schritt S1). Nachdem der Kommunikationsmodus
eingestellt ist, wird ein Paket übertragen,
wie im folgenden Schritt S2.
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Im
Genaueren wird ein Paket, das von einem Drahtnetzwerk (nicht dargestellt)
durch die Netwerkschnittstelleneinheit 1 empfangen wird,
dann temporär
gespeichert im Übertragungsdatenpuffer 2.
Das Paket wird ausgelesen von dem Übertragungsdatenpuffer 2 mit
einer Geschwindigkeit, die der voreingestellten Übertragungsrate entspricht,
moduliert durch den adaptiven Modulator 3a in Übereinstimmung
mit dem eingestellten Modulationsverfahren, und gespreizt durch
die Spreizungseinheit 5a. Das resultierende Paket wird
mit einem Pilotsignal und einem Abwärtsstrecken-Steuerungssignal durch den Multiplexer 6 multiplext.
Das multiplexte Signal wird aufwärts konvertiert
zu einem Funksignal durch die Funkeinheit 7, und das Funksignal
wird von der Antenne 8 übertragen.
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In
der mobilen Station MS wird das Abwärts-SIR gemessen durch den
Pilot-Demodulator 27 auf der Basis des Empfangsniveaus
des Pilotsignals während
der Paketempfangsperiode. Ein CQI wird erzeugt durch den CQI-Erzeuger 29 auf
der Basis des SIR-Messwertes und übertragen von der Funkeinheit 22 in
Richtung der Basisstation BS. Zur gleichen Zeit bestimmt der Fehlerdetektor 26 die
Präsenz/Abwesenheit
eines Fehlers in dem empfangenen Paket. In Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis
erzeugt der ACK/NACK-Erzeuger 30 ein ACK-Signal, wenn kein
Fehler detektiert wurde, und ein NACK-Signal, wenn ein Fehler detektiert
wurde. Das erzeugte ACK-Signal oder NACK-Signal wird von der Modulationseinheit
und der Funkeinheit 22 in Richtung der Basisstation BS übertragen.
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In
der Basisstation BS führt
die ACK/NACK-Zähleinheit 12 die
Durchführung
des Vorhersagens des Abwärtsstrecken-Paketfehlerverhältnisses
(PER) parallel mit der Paketübertragung durch.
Das heißt,
dass während
die ACK/NACK-Zähleinheit 12 den
Verlauf der Einheitszeit in Schritt S3 überwacht, diese in Schritt
S2 die ACK-Signale und NACK-Signale zählt, die zurückgesendet
werden von der mobilen Station MS. Nach dem Verlauf der Einheitszeit
wird das Paketfehlerverhältnis
in Schritt S4 berechnet auf der Basis der Zählwerte der ACK-Signale und
NACK-Signale. Das Paket-Fehler-Verhältnis wird berechnet durch
Teilen des gezählten
Wertes der NACK-Signale in der Einheitszeit durch die Summe des
gezählten
Werts der NACK-Signale und des gezählten Werts der ACK-Signale.
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Nachdem
das Paket-Fehler-Verhältnis
berechnet ist, führt
die ACK/NACK-Zähleinheit 12 in Schritt
S5 das Durchführen
der Berechnung eines erwarteten CQI-Werts durch. In Schritt S6 stellt
der CQI-Demodulator 13 den harten Entscheidungsgrenzwert
zum Decodieren des CQI ein in Übereinstimmung
mit dem erwarteten CQI-Wert.
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4 ist
ein Graph, der die Beziehung zwischen der Abwärtsstrecken-Kommunikationsqualität (SIR)
und dem Paket-Fehler-Verhältnis
(PER) zeigt unter Verwendung des CQI als ein Parameter, wenn ein
Paket von der Basisstation BS zu der mobilen Station MS übertragen
wird in Übereinstimmung
mit der Übertragungsrate
und dem Modulationsverfahren, die eingestellt sind entsprechend
jedes CQI. In 4 ist der CQI repräsentiert
durch 5 Bits, und die Beziehung zwischen dem SIR und PER ist dargestellt für Werte
von 5 bis 12 aus Werten von 0 bis 30, die durch 5 Bits dargestellt
werden. Im Allgemeinen ist umso größer der CQI-Wert ist, desto
höher ist
die Effizienz des Modulationsverfahrens bei einer höheren Übertragungsrate.
Wenn die Kommunikationsqualität (SIR)
die gleiche ist, wird das PER für
einen größeren CQI-Wert
größer.
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Es
wird angenommen, dass „11" ausgewählt wird
für den
Initial-CQI-Wert, und dass Ziel-PER wird eingestellt auf „0,1". In diesem Fall
verschiebt sich der Betriebspunkt von „A" auf „B" in 4. Dies
bedeutet, dass sich die Kommunikationsqualität (SIR) um einen Betrag verschlechtert,
der durch den Pfeil in 4 angezeigt ist. Um PER = 0,1
beizubehalten unter der Kommunikationsqualität-(SIR) Bedingung, die dem
Betriebspunkt „B" entspricht, wird
ein CQI-Wert, der durch einen Betriebspunkt „C", das heißt CQI = 9, durchläuft, ausgewählt.
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Die
mobile Station MS stellt den CQI-Wert so ein, um PER = 0,1 näher zu kommen
auf der Basis des SIR-Messwertes durch ein Pilotsignal. Der CQI-Wert
wird repräsentiert
durch 5 Bits und übertragen
durch die Basisstation BS. In CQI kann ein Fehler auftauchen in
Abhängigkeit
der Aufwärtsstrecken-Übertragungskanalqualität. Daher
stellt die Basisstation BS den harten Entscheidungsgrenzwert zum
Decodieren des CQI ein auf der Basis des erwarteten CQI-Wertes, das heißt CQI =
9 (binäre
Zahl von 01001). Das heißt,
dass für
CQI = 9 das MSB (signifikanteste Bit, englisch: Most Significant
Bit) „0" ist, das zweite
Bit ist „1" und das dritte Bit
ist „0", mit einer hohen
Wahrscheinlichkeit. Der harte Entscheidungsgrenzwert ist so eingestellt,
um den oben erwähnten
erwarteten Wert für
jedes Bit einfach zu erhalten.
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5 ist
ein Graph zum Erläutern
des Einstellprozesses der harten Entscheidungsgrenze. Linke und
rechte normale Verteilungskurven in 5 stellen
Wahrscheinlichkeitsverteilungen für CQI-Bitwert „1" und „0" dar. Unter der Annahme,
dass „1" und „0" bestimmt sind für eine gleiche
Wahrscheinlichkeit ohne Vorhersage irgendeines erwarteten CQI-Wertes,
sind die Fläche,
die durch die „1" Wahrscheinlichkeitsverteilungskurve
und die Fläche,
die umrandet wird durch die „0" Wahrscheinlichkeitsverteilungskurve,
identisch miteinander. In diesem Fall wird der harte Entscheidungsgrenzwert
eingestellt auf eine unterbrochene Linie H in 5.
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Wenn
beispielsweise der erwartete CQI-Wert CQI = 9 ist und für das MSB „0" mit einer hohen
Wahrscheinlichkeit vorhergesagt wird, wird die Fläche, die
umrandet wird durch die „0" Wahrscheinlichkeitsverteilungskurve
größer, wie
in 5 gezeigt. In diesem Fall weicht der Punkt, bei
dem „0" und „1" mit der gleichen
Wahrscheinlichkeit auftauchen, links in 5 ab, und
der harte Entscheidungsgrenzwert wird auf I in 5 in
Reaktion auf die Abweichung eingestellt. Bei der Einstellung wird
beispielsweise der Abweichungsbetrag bei dem Punkt, bei dem „0" und „1" mit der gleichen
Wahrscheinlichkeit auftauchen, erhalten und hinzugefügt zum Referenzwert.
Wie für
jedes Bit, das unterschiedlich ist von dem MSB, wird der harte Entscheidungsgrenzwert
eingestellt in Reaktion auf die Abweichung der „0" und „1" Wahrscheinlichkeitsverteilungen.
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Der
CQI-Demodulator 13 in der Basisstation BS führt CQI-Decodierbearbeitung
durch unter Verwendung des eingestellten harten Entscheidungsgrenzwertes
in Schritt S7 und den nachfolgenden Schritten. Der harte Entscheidungsgrenzwert
wird verwendet bis dieser in Schritt S4 bis S6 neu eingestellt wird
nach dem Verlauf der nächsten
Einheitszeit. Mit anderen Worten ändert sich der harte Entscheidungsgrenzwert
zum Decodieren des CQI adaptiv bei Veränderung der Abwärtsstrecken-Kommunikationsqualität.
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Dies
vermindert die Wahrscheinlichkeit mit der der CQI, der von der mobilen
Station MS übertragen
wird, fehlerhaft bestimmt wird. Verglichen mit dem Fall, in dem
der harte Entscheidungsgrenzwert fixiert ist, kann der CQI korrekt
bestimmt werden ohne Beachtung der Variationen der Übertragungskanalumgebung.
Die Übertragungsrate
und das Modulationsverfahren kann korrekt gesteuert werden in Übereinstimmung
mit der Kommunikationsqualität der Übertragungskanalumgebung.
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(Zweite Ausführungsform)
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In
der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wenn die mobile Station eine Funktion
aufweist zum Auswählen
eines geeigneten Kommunikationsmodus, das heißt der Übertragungsrate und des Modulationsverfahrens,
auf der Basis der Abwärtsstrecken-Kommunikationsqualität (SIR), und Übertragen
einer Anfrage zum Einstellen des ausgewählten Kommunikationsmodus zu
der Basisstation, sagt die Basisstation das Paket-Fehler-Verhältnis von
der Anzahl der empfangenen NACK-Signale pro Einheitszeit voraus,
berechnet den erwarteten Wert der Kommunikationsmodusanfrage auf
der Basis des vorhergesagten Paket-Fehler-Verhältnisses, und stellt den harten
Entscheidungsgrenzwert ein zum Decodieren der Einstellungsanfrage
auf der Basis des berechneten erwarteten Wertes der Kommunikationsmodusanfrage.
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6 und 7 sind
Blockdiagramme, die Anordnungen der Basisstation und der mobilen
Station in Übereinstimmung
mit der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen. In den 6 und 7 bezeichnen
dieselben Bezugszeichen wie diese in den 1 und 2 die
gleichen Teile, und eine detaillierte Beschreibung dieser wird weggelassen.
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Eine
Basisstation BS' umfasst
eine ACK/NACK-Zähleinheit 14 und
einen Kommunikationsmodus-Anforderungsdemodulator 15. Die ACK/NACK-Zähleinheit 14 zählt die
Anzahl der ACK-Signale
und NACK-Signale, die demoduliert wurden durch einen ACK/NACK-Demodulator 10.
Jedes Mal, wenn die Einheitszeit verstrichen ist, sagt die ACK/NACK-Zähleinheit 14 das Paket-Fehler-Verhältnis (PER)
in der Abwärtsstrecke
voraus. Die ACK/NACK-Zähleinheit 14 berechnet
einen erwarteten Kommunikationsmodus- Anforderungswert auf der Basis des vorhergesagten
Paket-Fehler-Verhältnisses.
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Der
Kommunikationsmodus-Anforderungsdemodulator 15 stellt den
harten Entscheidungsgrenzwert zum Decodieren der Kommunikationsmodusanforderung
ein auf der Basis des erwarteten Kommunikationsmodus-Anforderungswertes,
der durch die ACK/NACK-Zähleinheit 14 berechnet
wird. Der Kommunikationsmodus-Anforderungsdemodulator 15 führt harte
Entscheidung/Decodierung durch für
empfangene Kommunikationsmodus-Anforderungsdaten, die von einer
Funkeinheit 7 ausgegeben werden, auf der Basis des harten
Entscheidungsgrenzwertes, und führt
die decodierte Kommunikationsmodus-Anforderung einer Abwärtsstrecken-Übertragungssteuereinheit 4 zu.
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Eine
mobile Station MS' umfasst
einen Kommunikationsmodus-Anforderungserzeuger 34 und eine
Tabelle 35. Die Tabelle 35 speichert Informationen,
die die Korrespondenz zwischen der Abwärtsstrecken-Kommunikationsqualität (SIR)
und einem geeigneten Kommunikationsmodus repräsentiert. Der Kommunikationsmodus-Anforderungserzeuger 34 greift
auf die Tabelle 35 zu auf der Basis des SIR, das detektiert
wird durch einen Pilot-Demodulator 27, und liest einen
geeigneten Kommunikationsmodus aus, der dem SIR entspricht. Der
Kommunikationsmodus-Anforderungserzeuger 34 erzeugt eine
Kommunikationsmodus-Anforderung für den gelesenen Kommunikationsmodus
auf der Basisstation BS'.
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Ein
Kommunikationsmodus-Steuerungsverfahren in dem mobilen Kommunikationssystem,
das die obere Anordnung aufweist, wird nun erklärt. 8 ist ein
Flussdiagramm, das eine Kommunikationsmodus-Steuerungssequenz und
dessen Steuerungsinhalte durch die Basisstation BS' darstellt. In 8 stellen
die gleichen Bezugszeichen wie die in 3 die gleichen
Teile dar, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
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In
der Basisstation BS' wird
ein Paket, das von einem Drahtnetzwerk (nicht dargestellt) gesendet
wurde, empfangen durch eine Netzwerk-Schnittstelleneinheit 1,
und wird dann temporär
gespeichert in einem Übertragungsdatenpuffer 2.
Das Paket wird ausgelesen von dem Übertragungsdatenpuffer 2 mit einer
Geschwindigkeit, die der voreingestellten Übertragungsrate entspricht,
moduliert durch einen aktiven Modulator 3a in Übereinstimmung
mit dem eingestellten Modulationsverfahren, und gespreizt durch eine
Spreizungseinheit 5a. Das resultierende Paket wird multiplext
mit einem Pilotsignal und einem Abwärtsstrecken-Störungssignal
mit einem Multiplexer 6. Das multiplexte Signal wird aufwärts konvertiert
zu einem Funksignal durch eine Funkeinheit 7, und das Funksignal
wird von einer Antenne 8 übertragen.
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In
der mobilen Station MS' wird
das Abwärtsstrecken-SIR
gemessen durch einen Pilot-Demodulator 27 auf der Basis
eines Empfangsniveaus des Pilotsignals während der Paketempfangsperiode.
Der Kommunikationsmodus-Anforderungserzeuger 34 liest
einen geeigneten Kommunikationsmodus entsprechend dem SIR-Messwert
von der Tabelle 35 aus, und eine Anforderung zum Einstellen
dieses Kommunikationsmodus wird von einer Funkeinheit 22 in
Richtung der Basisstation BS' übertragen.
Zur gleichen Zeit bestimmt ein Fehlerdetektor 26 die Präsenz/Abwesenheit
eines Fehlers in dem empfangenen Paket. In Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis
erzeugt ein ACK/NACK-Erzeuger 30 ein ACK-Signal, wenn kein
Fehler detektiert wurde, und ein NACK-Signal, wenn ein Fehler detektiert
wurde. Das erzeugte ACK-Signal oder NACK-Signal wird von der Modulationseinheit
und Funkeinheit 22 in Richtung der Basisstation BS' übertragen.
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In
der Basisstation BS' führt die ACK/NACK-Zähleinheit 14 Bearbeitung
des Voraussagens des Abwärtsstrecken-Paket-Fehler-Verhältnisses
(PER) parallel mit der Paketübertragung durch.
Das heißt,
dass während
die ACK/NACK-Zähleinheit 14 den
Verlauf der Einheitszeit in Schritt S3 überwacht, diese in Schritt
S2 die ACK-Signale und NACK-Signale zählt, die zurückgesendet
werden von der mobilen Station MS'. Nach dem Verlauf der Einheitszeit
wird das Paket-Fehler-Verhältnis
in Schritt S4 berechnet auf der Basis der gezählten Werte der ACK-Signale
und NACK-Signale. Das Paket-Fehler-Verhältnis wird berechnet durch
Teilen des Zählwertes
der NACK-Signale in der Einheitszeit durch die Summe des Zählwertes
der NACK-Signale
und des Zählwertes
der ACK-Signale.
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Nachdem
das Paket-Fehler-Verhältnis
berechnet wurde führt
die ACK/NACK-Zähleinheit 14 in Schritt
S5 Bearbeitung der Berechnung eines erwarteten Kommunikationsmodus-Anforderungswertes durch.
Im Schritt S6 stellt der Kommunikationsmodus-Anforderungsdemodulator 15 den
harten Entscheidungsgrenzwert zum Decodieren des Kommunikationsmodus
ein in Übereinstimmung
mit dem erwarteten Kommunikationsmodus-Anforderungswert.
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Das
Durchführen
der Berechnung des erwarteten Kommunikationsmodus-Anforderungswertes und
das Durchführen
des Einstellens des harten Entscheidungsgrenzwertes kann ähnlich durchgeführt werden
wie das Durchführen
des Berechnens des erwarteten CQI-Wertes und das Durchführen des
Einstellens des harten Entscheidungsgrenzwertes, wie diese in der
ersten Ausführungsform
beschrieben sind. Im Genaueren wird die Abweichung der „0" und „1" Wahrscheinlichkeitsverteilungen
erhalten für
jedes Bit der Kommunikationsmodus-Anforderung. Der Abweichungsbetrag
wird hinzugefügt
zum Referenzwert zum Einstellen des harten Entscheidungsgrenzwertes.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
sinkt die Wahrscheinlichkeit, bei der die Kommunikationsmodusanforderung,
die von der mobilen Station MS übertragen
wird, fehlerhaft bestimmt wird. Verglichen mit einem Fall, in dem
der harte Entscheidungsgrenzwert fixiert ist, kann die Kommunikationsmodusanforderung
korrekt bestimmt werden ohne Berücksichtigung
von Variationen in der Übertragungskanalumgebung.
Die Übertragungsrate
und das Modulationsverfahren kann korrekt gesteuert werden in Übereinstimmung
mit der Kommunikationsqualität
der Übertragungskanalumgebung.
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Es
ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oberen
Ausführungsformen
begrenzt ist. Beispielsweise ist in der ersten und zweiten Ausführungsform
das Paket-Fehler-Verhältnis vorhergesagt
durch die Anzahl der empfangenen NACK-Signale pro Einheitszeit.
Der erwartete Wert des CQI oder der Kommunikationsmodus-Anforderung
wird berechnet auf der Basis des Paket-Fehler-Verhältnisses,
und der harte Entscheidungsgrenzwert zum Decodieren CQI oder die
Kommunikationsmodus-Anforderung wird eingestellt auf der Basis des
erwarteten Wertes des CQI oder der Kommunikations-Anforderung. Jedoch
ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt, und die harte
Entscheidungsgrenze zum Decodieren des CQI oder die Kommunikationsmodus-Anforderung
kann eingestellt werden auf der Basis der Anzahl der empfangenen
NACK-Signale pro Zeiteinheit, das heißt der Rückübertragungsanforderungs-Empfangsfrequenz und
dem momentan eingestellten harten Entscheidungsgrenzwert. Dies kann
realisiert werden beispielsweise durch Präparieren einer Konvertierungstabelle,
die die Beziehung zwischen der Rückübertragungsanforderungs-Empfangsfrequenz
und dem harten Entscheidungsgrenzwert repräsentiert, oder Durchführen der
Berechnung auf der Basis einer Transformation von der Rückübertragungsanforderungs-Empfangsfrequenz
in den harten Entscheidungsgrenzwert.
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In
den oberen Ausführungsformen
sind sowohl das Modulationsverfahren als auch die Übertragungsrate
adaptiv gesteuert in Übereinstimmung
mit dem Abwärtsstrecken-SIR.
Jedoch kann entweder das Modulationsverfahren oder die Übertragungsrate gesteuert
werden.
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Die
oberen Ausführungsformen
haben ein CDMA-Mobilkommunikationssystem
exemplarisch dargestellt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht
darauf begrenzt und kann angewendet werden auf jedes System, soweit
das System ein adaptives Modulationsverfahren und ARQ anwendet.
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Der
Typ und die Anordnung der Funkkommunikationsvorrichtung, der Kommunikationsmodus-Steuerungssequenz,
dessen Inhalte und dergleichen kann variabel modifiziert und angewendet
werden, ohne sich von dem Bereich der vorliegenden Erfindung zu
entfernen.