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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System
zur Sendeleistungsregelung in einem drahtlosen Kommunikations-Netzwerk,
und insbesondere auf ein Verfahren zur Feststellung des Signal-/Rauschverhältnisses
in einem drahtlosen Kommunikationskanal durch Abschätzen der
Signalleistung und der Rauschleistung zur Festlegung eines Sendeleistungs-Regelbits
zur Steuerung des Senders eines mobilen Gerätes.
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Hintergrund
der Erfindung
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CDMA
(Codemultiplex-Vielfachzugriff) ist eine drahtlose Kommunikationstechnik,
die eine Spreizspektrum-Einseitenband-Technologie verwendet. Kommerzielle
Realisierungen der CDMA-Technologie weisen typischerweise die Form
eines digitalen zellularen Telefon- und/oder Datenkommunikationsdienstes
auf, bei dem ein Code allen Sprache- oder Benutzer-Datenbits zugeordnet,
die verschlüsselte
Aussendung der codierten Sprache drahtlos ausgesandt und die Sprache
(oder die Daten) in ihr ursprüngliches
Format bei Zustellung an den Empfänger neu zusammengefügt wird.
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In
einem CDMA-System wird jedem Gerät eine
eindeutige Sequenz zugeteilt, die als pseudozufälliger Code bezeichnet wird.
Diese Sequenz identifiziert das Gerät. Wenn beispielsweise das
Gerät A die
Sequenz A hat, und das Gerät
B die Sequenz B hat, so verwendet ein Empfänger, der Daten von dem Gerät A empfängt, die
Sequenz A zur Decodierung der gewünschten Information. Der Empfänger empfängt die
Energie (Leistung), die von dem Gerät A ausgesandt wird und berücksichtigt
die von dem Gerät
B ausgesandte Energie nicht. Weil das Gerät A und das Gerät B dadurch
voneinander getrennt sind, dass sie unterschiedliche Codes haben,
können
sie die gleiche Trägerfrequenz
gemeinsam benutzen, was teilweise das Frequenzwiederbenutzungs-Problem
beseitigt, das bei früheren
Zellularkommunikationstechnologien auftrat.
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CDMA
ist ein störungsbegrenztes
System. Obwohl es eine weiche Kapazitätsgrenze hat, ist jedes Gerät eine Stör- oder
Rauschquelle auf dem gemeinsam genutzten Kanal, und das von den
Geräten beigetragene
Rauschen akkumuliert sich. Dies ergibt eine praktische Grenze dafür, wie viele
Geräte
das System vertragen wird. Mobile Geräte, die eine übermäßige Leistung
aussenden, vergrößern die
Störungen
bei anderen mobilen Geräten.
Für CDMA
ist eine präzise
Leistungssteuerung von mobilen Geräten für die Maximierung der Systemkapazität und zur
Vergrößerung der
Batterie-Lebensdauer der Geräte wichtig.
Das Ziel besteht darin, jedes Gerät auf dem absolut minimalen
Leistungspegel zu halten, der erforderlich ist, um eine annehmbare
Dienstequalität
sicherzustellen.
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Daher
wird bei auf mobilen Geräten
beruhenden CDMA-Systemen eine Leistungsregelung verwendet, um eine
annehmbare Dienstequalität
für alle Mobilstations-Empfänger an
der Basisstation aufrechtzuerhalten. Um diese Leistungsregelung
durchzuführen,
führt der
Empfänger
typischerweise eine Abschätzung
der empfangenen Signal- und Rauschleistungspegel aus, bestimmt ein
Signal-/Rauschverhältnis
(SNR) und vergleicht das SNR mit einem SNR-Schwellenwert. Wenn das empfangene SNR
kleiner als der Schwellenwert ist, so wird ein Leistungsvergrößerungsbefehl,
typischerweise in Form eines einzelnen Bits, in die Vorwärts-Verbindungsstrecke
eingebettet und von der Basisstation an das Mobilgerät ausgesandt,
wobei eine Vergrößerung der
Sendeleistung angefordert wird. Anderenfalls wird ein Leistungsverringerungsbefehl
an das mobile Gerät
gesandt, damit dieses seine Sendeleistung verringert.
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Dieser
Leistungsregelbefehl wird in den Vorwärts-CDMA-Kanal in Form von
Rückwärtsstrecken-Leistungsregelbits
eingebettet. Allgemein sind Rückwärtsstrecken-Leistungsregelverfahren
bekannt. Beispielsweise werden in manchen Fällen Rückwärtsstrecken-Leistungsregelbits
in pseudozufälligen
Positionen in jedem 1,25 ms-Intervall ausgebildet, das eine Leistungsregelung
verwendet (Leistungsregelungs-Gruppe oder PCG), oder 16 mal pro Rahmen
in Normen, die eine Leistungsregelung verwenden, wie z. B. die Funkschnittstellen-Norm
IS-95 und die CDMA 2000-Norm. Jedes Leistungsregelbit wird als ein
Befehl zum Vergrößern oder
Verringern von Leistung um einen vorgegebenen schrittweisen Betrag
interpretiert. Jede Basisstation macht Leistungsregelentscheidungen
unabhängig
für jedes
mobile Gerät.
Das mobile Gerät
demoduliert die Leistungsregelbits und vergrößert oder verkleinert seine Sendeleistung
entsprechend. Wie dies weiter oben angegeben wurde, besteht das
Ziel der Leistungssteuerung darin, die Rückwärtskanal- (Mobilgeräte zur Basisstation)
Sendeleistung auf dem niedrigst-möglichen
Pegel zu halten, um ein vorgegebenes Fehlerraten-Betriebsverhalten
zu erzielen.
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Eine
bei CDMA-Systemen übliche
Lösung besteht
in der Verwendung eines Rake-Empfängers zur
Kombination von Information, die von mehreren auflösbaren Mehrpfad-Komponenten
gewonnen werden, um ein verbessertes Signal mit einer hohen Sprache/Daten-Qualität zu kombinieren.
Der Rake-Empfänger
schließt
eine Bank von Korrelatoren ein, die auch als Demodulatoren bezeichnet
werden, und die jeweils eine Korrelation zu einer bestimmten Mehrpfad-Komponente
des gewünschten
Signals herstellen. Die Korreaator-Ausgänge, die üblicherweise als Rake-Kanäle oder
-Finger bezeichnet werden, können
entsprechend ihrer relativen Stärken
bewertet und summiert werden, um eine abschließende Signalabschätzung zu
gewinnen.
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Offensichtlich
ist es wichtig, in genauer Weise eine Abschätzung des empfangenen SNR für eine geeignete
Leistungsregelung zu gewinnen. Bei der derzeitigen Realisierung
des Rückwärtskanals
nach der Funkschnittstellen-Norm IS-95 gibt es lediglich einen Kanal
pro Benutzer-Verbindungsstrecke. Der Rückwärtskanal verwendet 64 mögliche Zustände aufweisende
orthogonale Modulationssymbole, spezielle Walsh-Funktionen mit der
Ordnung 64. Die SNR-Abschätzung
wird durch Verarbeiten des Walsh-Spektrums des Rake-Ausganges ausgeführt. Es
gibt 64 Elemente in dem orthogonalen Demodulationsausgang des Rake-Empfängers. Wenn
das größten Element
als Signalbeitrag und der Rest als durch Rauschen oder Störungen hervorgerufen
betrachtet wird, kann man eine SNR-Abschätzung an den Rake-Empfängerausgang
gewinnen. In der CDMA 2000-Funkschnittstellen-Norm hat jeder Benutzer einen kontinuierlichen
Pilotkanal, der für
die SNR-Abschätzung verwendet
werden kann, und bis zu vier Rückwärts-Teilkanäle, die
jeweils unterschiedliche Raten und Leistungspegel aufweisen. Es ist
daher wichtig, in der Lage zu sein, den empfangenen Signalleistungspegel
und den empfangenen Rauschpegel genau zu messen, um das SNR für eine nachfolgende
Leistungsregelbit-Bestimmung genau zu bestimmen.
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Weiterhin
sehen Normen, wie z. B. die CDMA 2000-Funkschnittstellen-Norm Zusatzkanäle vor,
die manchmal verwendet und manchmal nicht verwendet werden. Dies
kann zu einer ungenauen Messung der Gesamt-Kanalleistung führen, insbesondere
im Fall der Abschätzung
des Störleistungspegels.
Es ist daher wünschenswert,
ein Verfahren zu haben, das eine genaue und zuverlässige Rauschleistungspegel-Feststellung
bereitstellt, unabhängig
davon, ob Zusatzkanäle
verwendet werden oder nicht.
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Eine
genaue Abschätzung
wird noch wichtiger, wenn man sich mit der drahtlosen Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikation
(beispielsweise 100 kbits/s und mehr) befasst. Übliche Verfahren zur Abschätzung der
empfangenen Rauschleistung schließen die Messung der von der
Basisstation empfangenen Gesamtenergie ein. Als solche beruht die
abgeschätzte
Rauschleistung sowohl auf der Signalenergie als auf der Rauschenergie.
Diese Verfahren ergeben keine ausreichende Genauigkeit, wenn das
Signal des mobilen Gerätes
Hochgeschwindigkeitsdaten einschließt. Übliche Verfahren zur Abschätzung der
Pilotsignalenergie schließen
das Entspreizen des empfangenen Signals und die kohärente Akkumulation
des entspreizten empfangenen Signals über ein bestimmtes Intervall,
beispielsweise 384 Chips, und die nachfolgende nicht-kohärente Akkumulation über eine
Leistungsregel-Gruppe ein. Die Phasenstörungen aufgrund eines Kanalschwundes können jedoch
die Abschätzgenauigkeit
beeinträchtigen.
Als solche kann die Auswahl einer Leistungssteuer-Gruppe, die auf
den Benutzerrahmen als das Intervall bezogen ist, das für die Abschätzung der
Signalleistung ausgewählt
ist, nicht nahe genug an der Position des Rückwärts-Leistungsregelbits sein,
das in den Vorwärts-CDMA-Kanal
eingebettet ist, um eine genaue Abschätzung zu liefern. Dies ist
der Fall, weil die Verzögerung
von dem Sendesignal so groß sein
kann, dass es nicht genau eine Änderung
der Qualität
des Kanals darstellt. Dies kann sich aufgrund einer Bewegung des
mobilen Gerätes
und/oder der Umgebungen ergeben.
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Damit
ist es wünschenswert,
die Leistungsregel-Verzögerung
in einer derartigen Weise zu verringern, dass das ausgewählte Intervall
zur Abschätzung
der Signalleistung so nahe wie möglich
an der Position des Rückwärts-Leistungsregelbits
liegt, um die Genauigkeit der Leistungsregelbit-Bestimmung zu einem
Maximum zu machen. Es ist weiterhin wünschenswert, ein Verfahren
zum Abschätzen
der empfangenen Signalenergie zu haben, das einen Korrelations-prozess
verwendet, der die Phasenstörung aufgrund
eines Schwundes beträchtlich
verringert.
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Eine
wichtige Hintergrundveröffentlichung findet
sich in dem US-Patent 5 870 393 auf den Namen von Yano et al. vom
9. Februar 1999 mit dem Titel „Spread
spectrum communication system and transmission power control method
therefore". Yano offenbart
in einem Spreizspektrum-Kommunikationssystem, das einer (Wn) einer
Serie von orthogonalen Codes zur Spektrum-Spreizung einer Signal-/Rausch-Verhältnismessung
in einem Endgerät zugeordnet
wird. Auf der Grundlage eines Störsignals,
das durch Entspreizen eines von einer Antenne empfangenen Signals
mit dem vorstehend beschriebenen orthogonalen Code Wn und einem
Pilotsignal erfasst wird, leitet jedes Endgerät ein Signal-/Rauschverhältnis ab.
Jedes Endgerät
sendet das Signal-/Rauschsignal-Verhältnis an die Basisstation als
ein Leistungsregelsignal. Auf der Grundlage der von jedem Endgerät empfangenen
Signal-/Rauschinformation als das Leistungsregelsignal steuert die
Basisstation die Signalsendeleistung für jedes Endgerät.
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Übliche Verfahren
verwenden ein vollständiges
Leistungsregel-Gruppen-Signal zur Abschätzung der Signalleistung. Wenn
sich das drahtlose Gerät weit
von der Basisstation entfernt befindet, so kann die Basisstation
nicht in der Lage sein, das Leistungsregelbit auf der Vorwärts-Verbindungsstrecke
in der nächsten
PCG zu senden, weil die Basisstation nicht in der Lage sein kann,
die Verarbeitung in einer Weise abzuschließen, die genügend Zeit
gibt, um das Leistungsregelbit in die abgehende Leistungsregel-Gruppen-Position
einzufügen
und auszusenden. Daher muss gemäß bekannter
Normen das Leistungsregelbit in die zweite Leistungsregel-Gruppe eingefügt werden,
die der entsprechenden Rückwärts-Verbindungsstrecken-Leistungssteuergruppe folgt,
in der die Signalleistung abgeschätzt wurde. Diese üblichen
Verfahren berücksichtigen
die möglichen
Entfernungsunterschiede zwischen drahtlosen Geräten und ihren entsprechenden
Basisstationen dadurch, dass sie eine unerwünschte Verzögerung einfügen. Es ist wünschenswert,
eine Anordnung zu haben, die es ermöglicht, dass die Leistungsregelbit-Bestimmung
zeitlich so nahe wie möglich
an dem Punkt erfolgt, an dem das Leistungsregelbit eingefügt werden
muss.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ergibt in vorteilhafter Weise ein Verfahren
und ein System für
eine Leistungsregelung in einem drahtlosen oder Funksystem. Die
vorliegende Erfindung ergibt ein Verfahren und ein System, das es
ermöglicht,
dass der Rausch- oder Störpegel
eines empfangenen Signals schnell und genau abgeschätzt werden
kann, und sie ergibt ein Verfahren und ein System, durch das der Signalleistungspegel
schnell und genau gemessen werden kann, während bekannte Funkkommunikations-Normen
weiter erfüllt
werden. Die vorliegende Erfindung realisiert diese Leistungsabschätzverfahren
in einer Weise, die in vorteilhafter Weise eine Verringerung der
Leistungsregelverzögerung
ermöglicht, indem
ein Signalintervall für
die Abschätzung
ausgewählt
wird, das so nahe wie möglich
an der Position des Rückwärts-Leistungsregelbits
liegt, das in die Vorwärts-Verbindungsstrecke
eingebettet ist.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt wird ein Verfahren für eine Leistungsregelung in
einem drahtlosen Kommunikationsnetz geschaffen, bei dem ein empfangenes
Signal entspreizt wird. Die Signalleistung des entspreizten Signals
wird abgeschätzt.
Die Rauschleistung des entspreizten empfangenen Signals wird ebenfalls
abgeschätzt.
Die Rauschleistungs-Abschätzung
schließt
die Multiplikation des entspreizten empfangenen Signals mit einem
orthogonalen Rauschcode ein, um das empfangene Signal aufzuheben
und das multiplizierte entspreizte empfangene Signal über einen
Rahmen zu akkumulieren. Ein Signal-/Rauschverhältnis des empfangenen Signals
wird teilweise durch Dividieren der abgeschätzten Signalleistung durch
die abgeschätzte Rauschleistung
bestimmt. Ein Rückwärts-Leistungsregelbit
wird auf der Grundlage des so bestimmten Signal-/Rauschverhältnisses
bestimmt.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt wird ein Verfahren zur Abschätzung eines
Leistungspegels für
ein entspreiztes drahtloses Kommunikationssignal geschaffen, das
ein nicht-torgesteuertes Pilotsignal aufweist, wobei das entspreizte
empfangene Signal als eine Anzahl von Rake-Fingern angeordnet wird,
wobei ein Vorwärts-Leistungsregelbit
durch Decodieren des entspreizten empfangenen Signals gewonnen wird.
Für jeden
der Anzahl von Rake-Fingern:
wird das decodierte Vorwärts-Leistungsregelbit
mit zumindest einem Vorwärts-Leistungsregelbit-Teil multipliziert;
wird
die Position des Rückwärts-Leistungsregelbits bestimmt;
wird
das entspreizte empfangene Signal des entsprechenden Rake-Fingers
für eine
Dauer einer Leistungsregel-Gruppe ausgewählt;
wird das empfangene
entspreizte Signal akkumuliert, um alle Datenkanal-Signale mit Ausnahme
eines Pilotsignals zu beseitigen, um ein dezimiertes Pilotsignal
zu schaffen;
wird das dezimierte Pilotsignal mit einem komplex-konjugierten
Wert einer verzögerten
Version des dezimierten Pilotsignals multipliziert, um ein multipliziertes
Ergebnis zu gewinnen; und
wird die reelle Komponente des multiplizierten
Ergebnisses über
eine Leistungsregel-Gruppe akkumuliert, um einen Rake-Finger-Ausgang
zu gewinnen. Die Signalleistungs-Abschätzung wird durch kohärentes Kombinieren
und Mitteln der Anzahl von Rake-Finger-Ausgängen bestimmt.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt wird ein Verfahren zur Abschätzung eines
Leistungspegels für
ein entspreiztes drahtloses Kommunikationssignal mit einem torgesteuerten
Pilotsignal geschaffen, wobei das entspreizte empfangene Signal
als eine Anzahl von Rake-Fingern angeordnet wird, wobei für jeden
der Anzahl von Rake-Fingern: das entspreizte empfangene Signal kohärent akkumuliert und
eine quadrierte Amplitude über
eine Zeit der kohärenten
Akkumulation gewonnen wird, um einen Finger-Signalleistungspegel
innerhalb einer Hälfte
einer Leistungsregel-Gruppe
zu bestimmen. Die Finger-Signalleistungspegel für alle der Anzahl von Rake-Fingern
werden über
eine Hälfte
der Leistungsregel-Gruppe aufsummiert, um einen Signalleistungs-Zwischenschätzwert zu
bestimmen. Der Zwischen-Signalleistungs-Schätzwert wird
zu einem vorhergehenden Signalleistungs-Schätzwert
addiert.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt ergibt die vorliegende Erfindung ein System
zur Leistungsregelung in einem drahtlosen Kommunikations-Netzwerk,
bei dem eine Kommunikationseinheit einen Empfänger und eine zentrale Verarbeitungseinheit aufweist.
Der Empfänger
empfängt
ein erstes Signal. Die zentrale Verarbeitungseinheit steht in Betriebskommunikation
mit dem Empfänger
und führt
Funktionen aus, die Folgendes einschließen: Entspreizen des empfangenen
ersten Signals, Abschätzen
der Signalleistung des entspreizten empfangenen ersten Signals;
Abschätzen
der Rauschleistung des entspreizten empfangenen ersten Signals,
Bestimmen eines Signal-/Störverhältnisses
des empfangenen ersten Signals zumindest teilweise durch Dividieren
der abgeschätzten
Signalleistung durch die abgeschätzte
Rauschleistung und Bestimmen eines Rückwärts-Leistungsregelbits auf der Grundlage
des so bestimmten Signal-/Störverhältnisses.
Ein Abschätzen
der Rauschleistung schließt
das Multiplizieren des entspreizten empfangenen Signals mit einem orthogonalen
Rauschcode zur Aufhebung des empfangenen ersten Signals und die
Akkumulation des multiplizierten entspreizten empfangenen ersten
Signals über
einen Rahmen ein.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Für ein vollständiges Verständnis der
vorliegenden Erfindung, die sich hieraus ergebenden Vorteile und
deren Merkmale werden einfacher unter Bezugnahme auf die folgende
ausführliche
Beschreibung verständlich,
wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet
wird, in denen:
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1 ein Diagramm eines Kommunikationssystems
ist, das gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
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2 ein Blockschaltbild des
drahtlosen Kommunikationsabschnittes eines Gerätes ist, das gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
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3 ein Blockschaltbild einer
Basisstation ist, die gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
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4 ein Ablaufdiagramm des
Gesamtbetriebs des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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5 ein Diagramm ist, das
ein Beispiel der Zeitsteuerbeziehungen zwischen der Position des Rückwärts-Leistungsregelbits
und der ausgewählten Dauer
des entspreizten empfangenen Signals für jeden Rake-Finger ist;
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6 ein Blockschaltbild einer
Rauschabschätztechnik
ist;
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7 ein Blockschaltbild einer
Signalabschätztechnik
für ein
torgesteuertes Pilotsignal ist;
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8 ein Blockschaltbild einer
Signalabschätztechnik
für ein
nicht-torgesteuertes
Pilotsignal ist;
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9 ein Blockschaltbild einer
alternativen Anordnung zur Abschätzung
der Leistung eines nicht-torgesteuerten Pilotsignals ist; und
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10 ein Blockschaltbild einer
Leistungsregelbit-Realisierungstechnik ist.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Es
sei zunächst
bemerkt, dass der Ausdruck „Daten", wie er hier verwendet
wird, sich allgemein auf den Inhalt bezieht, der von einem Ort,
einem Gerät,
Element usw. zu einem anderen transportiert wird, unabhängig von
der Form. Beispielsweise kann der Begriff „Daten", wie er hier verwendet wird, einen Sprache-Inhalt,
sowie einen Nicht-Sprache-Inhalt und Geräte-Positionsformation einschließen, und
er kann Zusatzdaten einschließen,
wie z. B. Paketisierungs-Information, Kopffelder, Fehlerprüfcodes usw. Spezielle
Arten von Daten- oder Paketkomponenten, wie z. B. Pilotsignale,
werden hier als solche bezeichnet, wenn passend.
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Der
Ausdruck „mobiles
Gerät", wie er hier verwendet
wird, schließt
drahtlose Geräte
und drahtgebundene Geräte
ein, die sehr einfach von einer Stelle zu einer anderen Stelle bewegt
werden kann, wie z. B. ein persönlicher
Laptop-Computer, ein persönlicher
digitaler Assistent (PDA) und dergleichen.
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Es
wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnungen Bezug genommen, in
denen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Elemente beziehen,
wobei in 1 ein Kommunikationssystem
gezeigt ist, das gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und allgemein mit 10 bezeichnet
ist. Das Kommunikationssystem 10 schließt vorzugsweise ein oder mehrere
drahtlose Geräte 12 in
Kommunikation mit einer oder mehreren Kommunikationseinheiten, wie
z. B. Basisstationen 14, ein. Das von der Basisstation 14 zu
dem drahtlosen Gerät 12 ausgesandte
Signal wird üblicherweise
als Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 bezeichnet.
Das von dem drahtlosen Gerät 12 zur
Basisstation 14 ausgesandte Kommunikationssignal wird allgemein
als Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 bezeichnet.
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Kommunikationssignale
für die
Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 und
die Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 sind
vorzugsweise CDMA-Spreizspektrum-Signale und schließen Benutzerdaten
ein, wie z. B. codierte Sprache oder andere Hochgeschwindigkeitsdaten,
wie sie beispielsweise zu und von einem drahtlosen Computer, wie
z. B. einem Laptop, ausgesandt werden, der mit einem CDMA-Spreizspektrum-Sender
und Empfänger
ausgerüstet
ist. Genormte Protokolle zur Lieferung von drahtlosen Hochgeschwindigkeitsdaten
sind bekannt.
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Das
drahtlose Gerät 12 kann
irgendein Gerät sein,
das einen drahtlosen oder Funk-Kommunikationsabschnitt
(Sender, Empfänger
usw.) einschließt, der
nachfolgend ausführlich
beschrieben wird und der drahtlose Kommunikationssignale zu Basisstationen 14 und/oder
anderen drahtlosen Geräten 12 sendet
und von diesen empfängt.
Beispiele der drahtlosen Geräte 12 schließen einen
Computer-Turm, der mit einem drahtlosen Sender und einem Empfänger ausgerüstet ist,
ein in einem Fahrzeug befestigtes drahtloses Gerät, einen drahtlosen Laptop-Computer und
dergleichen ein. Basisstationen 14 sind irgendwelche festen
Basisstationen, die in der Lage sind, mit den drahtlosen Geräten 12 zu
kommunizieren, vorzugsweise unter Verwendung der CDMA-Spreizspektrum-Technologie.
Wie dies weiter unten erläutert
wird, schließen
die Basisstationen 14 ebenfalls ein drahtloses Kommunikationssystem
ein.
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In
der Praxis ist eine Anzahl von Basisstationen 14 über einen
Bereich verteilt, um eine Vielzahl von Zellen derart zu schaffen,
dass jede Zelle die Kommunikation mit drahtlosen Geräten 12 in
dieser Zelle erleichtert. Um die Effekte von Störungen in jeder Zelle zu einem
Minimum zu machen, überwachen die
Basisstationen 14 das Signal-/Rausch- oder Störverhältnis der
auf der Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 empfangenen
Signale, um festzustellen, ob Befehle an das drahtlose Gerät 12 gegeben
werden sollten, damit dieses seine Sendeleistung auf der Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 vergrößert (auch als „Leistungserhöhung" bezeichnet) oder
die Sendeleistung verringert (auch als „Leistungsverringerung" bezeichnet).
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Wie
dies nachfolgend ausführlich
beschrieben wird, ergibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren,
das es Basisstationen 14 ermöglicht, in vorteilhafter Weise
einen genauen Schätzwert
des Rauschleistungspegels zu bestimmen, der von einer Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 empfangen
wird, und einen genauen Schätzwert
des Pilotsignal-Leistungspegels zu bestimmen, der von der Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 empfangen
wird, um in genauer Weise das Signal-/Rauschverhältnis des von dem drahtlosen
Gerät 12 empfangenen
Signals zu berechnen. Die Basisstation 14 verwendet das
abgeschätzte
Signal-/Rauschverhältnis
zur Feststellung, ob das Leistungsregelbit in der Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 gesetzt
werden sollte, um einen Leistungsvergrößerungs- oder Leistungsverringerungs-Zustand an das drahtlose
Gerät 12 anzuzeigen.
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Weiterhin
ergibt die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise ein Verfahren,
das es der Basisstation 14 ermöglicht, die Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 in
einer Weise auszuwerten, die erheblich die Verzögerungszeit zwischen der Bestimmung
des Signal-/Rauschverhältnisses
und der tatsächlichen Einfügung des
Leistungsregelbits in die Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 verringert.
Durch erhebliches Verringern der Verzögerung wird ein genauer Leistungsvergrößerungs- oder Leistungsverringerungsbefehl
an das drahtlose Gerät 12 auf
der Grundlage der zeitlichen Nähe
zwischen der Berechnungszeit und dem Teil des Signals der Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 erreicht,
der ausgewertet wird, um das Signal-/Störverhältnis zu
bestimmen. Die Verringerung der Zeit für die Signal-/Rauschverhältnis-Abschätzung hat
weiterhin den Vorteil der Verringerung der maximalen funktionellen
Umlauf-Verzögerung.
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2 ist ein Blockschaltbild
des drahtlosen Kommunikationsabschnittes eines Gerätes 12,
das gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Wie dies in 2 gezeigt ist, schließt der drahtlose
Kommunikationsabschnitt des Gerätes 12 vorzugsweise
einen Geräte-Empfänger 20 und
einen Geräte-Sender 22 ein,
die jeweils mit einer zentralen Geräte-Verarbeitungseinheit 24 gekoppelt
und durch diese gesteuert sind. Der Geräte-Empfänger 20 und der Geräte-Sender 22 sind
mit einer Antenne 26 zum Empfangen bzw. Senden von Signalen
von bzw. zu einer Basisstation 14 über eine Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 und
eine Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 gekoppelt.
Der Geräte-Empfänger 20 ist vorzugsweise
so ausgebildet, dass er CDMA-Spreizspektrum-Signale empfängt, die
von anderen Geräten
und Basisstationen 14 ausgesandt werden. Der Geräte-Sender 22 ist
in ähnlicher
Weise vorzugsweise so ausgebildet, dass er CDMA-Spreizspektrum-Signale an andere Geräte und Basisstationen 14 über die
Antenne 26 aussendet. Die zentrale Geräte-Verarbeitungseinheit 24 ist
irgendeine zentrale Verarbeitungs- oder Prozessoreinheit, die in
der Lage ist, die Gerätefunktionen
auszuführen,
die nachfolgend ausführlich
beschrieben werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die zentrale Geräte-Verarbeitungseinheit 24 vorzugsweise
so ausgebildet, dass sie Zugriff auf ausreichenden (nicht gezeigten)
Speicher hat, der erforderlich ist, um Daten zu speichern, zu puffern,
einschließlich Sende-
und Empfangdaten und Programmcode zur Ausführung der festgelegten nachfolgend
beschriebenen Funktionen. Weiterhin ist die zentrale Geräte-Verarbeitungseinheit 24 vorzugsweise
so ausgebildet, dass sie bewirkt, dass der Sender 22 seine Sendeleistung
entsprechend dem Leistungsregelbit vergrößert oder verkleinert, das
von der Basisstation 14 auf der Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 empfangen
wird.
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3 ist ein Blockschaltbild
einer Basisstation 14, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist. Wie dies in 3 gezeigt
ist, besteht die Basisstation 14 vorzugsweise aus einem Basisstations-Empfänger 28 und
einem Basisstations-Sender 30, die beide mit einer zentralen
Basisstations-Verarbeitungseinheit 32 gekoppelt und durch
diese gesteuert sind. Die Basisstation 14 umfasst weiterhin
vorzugsweise eine mit dem Basisstations-Empfänger 28 und dem Basisstations-Sender 30 gekoppelte
Basisstations-Antenne 34, um von dem Gerät 12 auf
der Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 ausgesandte
Signale zu empfangen bzw. Signale an das Gerät 12 auf der Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 zu
senden.
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Die
Basisstation 14 schließt
vorzugsweise weiterhin eine Basisstations-Verbindungsstrecke ein, die die notwendige
Schnittstellen-Hardware und/oder Software bereitstellt, um die Basisstation 14 mit
anderen Basisstationen zu koppeln.
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Die
Schnittstellen-Hardware weist die Form von Steckern, Buchsen und
elektronischen Schaltungselementen auf. Die Schnittstellen-Software stellt
bei ihrer Ausführung
die Treiber und andere Funktionen bereit, die zum Empfang von Daten
von anderen Basisstationen 14 und zum Senden von Daten
an andere Basisstationen erforderlich sind.
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Der
Basisstations-Empfänger 28 ist
vorzugsweise so ausgebildet, dass er drahtlose Spreizspektrum-CDMA-Signale
von einer Vielzahl von Geräten 12 empfängt. In ähnlicher
Weise ist der Basisstations-Sender 30 vorzugsweise so angeordnet,
dass er Spreizspektrum-CDMA-Signale erzeugt und an eine Vielzahl
von Geräten 12 sendet.
Wie dies weiter oben erläutert
wurde, senden die Basisstationen 14 Leistungsregelbefehle
in Form von Leistungsregelbits an das drahtlose Gerät 12 über die
Vorwärts-Verbindungsstrecke 16.
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Die
zentrale Basisstations-Verarbeitungseinheit 32 schließt vorzugsweise
eine Speichereinheit ein oder hat Zugriff auf diese, die die Programmbefehle
enthält,
die erforderlich sind, um die hier beschriebenen Funktionen auszuführen. Weiterhin
ist die Speichereinheit vorzugsweise so angeordnet, dass sie Daten
speichert, die einer gerade ablaufenden Kommunikation mit den Geräten 12 entsprechen,
und eine Pufferung von Daten bereitstellt, die an die Geräte 12 oder
andere Basisstationen 14 ausgesandt und/oder von diesen
empfangen werden. Im Allgemeinen kann irgendeine zentrale Verarbeitungseinheit,
die die beschriebenen Funktionen der Basisstation 14 bereitstellt,
verwendet werden.
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Im
Fall sowohl des Gerätes 12 als
auch der Basisstation 14 ist jedes der vorstehend beschriebenen
Elemente des jeweiligen Gerätes
mit einer internen Buskommunikationsstruktur ausgebildet, die die Kommunikation
zwischen den jeweiligen Elementen erleichtert. Weiterhin ist vorgesehen,
dass irgendeine Kombination der Elemente jedes jeweiligen Gerätes 12 und
der Basisstation 14, wie z. B. die Empfänger, Sender und die zentrale
Verarbeitungseinheit, in Form einer einzigen integrierten Halbleiter-Schaltung bereitgestellt
werden kann.
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Der
Gesamtbetrieb des Systems 10 und des Verfahrens nach der
vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm
nach 4 beschrieben.
Die folgende Beschreibung der Betriebsweise der vorliegenden Erfindung
wird unter Bezugnahme auf eine Kommunikation zwischen einem Gerät 12 und
der Basisstation 14 beschrieben. Die Erläuterung
erfolgt auf diese Weise aus Vereinfachungsgründen, wobei es jedoch verständlich ist, dass
die vorliegende Erfindung in der nachfolgend beschriebenen Weise
zwischen mehreren Geräten 12 und
einer oder mehreren Basisstationen 14 betreibbar ist. Weiterhin
sollen, sofern dies nicht anders angegeben wird, die anhand der 4 beschriebenen Funktionen
so verstanden werden, als ob sie an der Basisstation 14 auf
der Grundlage einer Auswertung des drahtlosen Kommunikationssignals
ausgeführt
werden, das von dem Gerät 12 auf
der Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 empfangen
wird.
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Anfänglich wird
das auf der Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 von
der Basisstation 14 empfangene Signal unter Verwendung
des dem Gerät 12 zugeordneten
langen Codes und der spezifischen kurzen Codes (Schritt S100) entspreizt.
Techniken zum Entspreizen eines empfangenen CDMA-Spreizspektrum-Signals
unter Verwendung eines gerätespezifischen
langen Codes und der spezifischen kurzen Codes sind bekannt.
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Wie
dies weiter oben erwähnt
wurde, muss zur Bestimmung des SNR des empfangenen Signals ein Schätzwert des
empfangenen Rauschpegels und ein Schätzwert des empfangenen Signalpegels,
typischerweise des Pilotsignals, bestimmt werden. Jedes der Rauschleistungs-Schätz- und
Signalleistungs-Schätzverfahren
wird getrennt unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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Die
Rauschleistungs-Abschätzung
für die vorliegende
Erfindung wird als erstes beschrieben. Das entspreizte Signal wird
mit einem „Rausch"-Walsh-Code multipliziert,
um das gesamte Signal zu entfernen, damit lediglich ein Symbol zurückbleibt,
das dem Rauschpegel des empfangenen Signals entspricht (Schritt
S102). Beispielsweise ist ein gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung ausgebildeter „Rausch"-Walsh-Code ein 32
Bit-Code, bei dem die ersten 16 höchst bewerteten Bits 1-Werte
aufweisen und die 16 niedrigst bewerteten Bits 0-Werte aufweisen.
Dieser "Rausch"-Walsh-Code ist orthogonal
zu allen Walsh-Codes unter Einschluss von Pilotkanal-Walsh-Codes,
wie denjenigen Pilotkanal-Wals-Codes, die in der Technik bekannt sind.
Der gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung ausgebildete "Rausch"-Walsh-Code hebt alle die auf der Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 ausgesandten
Signale auf, wodurch in vorteilhafter Weise eine genauere Rauschleistung-Abschätzung ermöglicht wird,
als dies bisher möglich
war.
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Das
multiplizierte entspreizte Signal wird über einen empfangenen Rahmen
akkumuliert, um die Rauschabschätzung
für den
von dem Gerät
verwendeten Kanal zu erzielen (Schritt S104). Die Rauschleistungs-Abschätzung wird
weiter unten ausführlicher
beschrieben.
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Als
nächstes
wird die Pilotsignal-Gesamtleistungsabschätzung unter Bezugnahme auf 4 erläutert. Das entspreizte Signal,
das dem Leistungsregel-Teil (vom Schritt S100) entspricht, wird
decodiert, um das Vorwärts-Leistungsregelbit
(PCB) zu gewinnen, das in dem Signal der Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 eingebettet
ist, und die Vorwärts-Leistungsregelbit-Teile
werden mit den decodierten Leistungsregelbits für jeden Rake-Finger (Schritt
S106) multipliziert. Die Basisstation 14 findet dann die
Position des Rückwärts-Leistungsregelbits,
das in dem Vorwärts-Verbindungsstrecken-Verkehrskanal
eingebettet wird, und wählt
das entspreizte empfangene Signal jedes Rake-Fingers für die Dauer
einer Leistungsregel-Gruppe aus (Schritt S108).
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Das
entspreizte Signal wird über
16 Chips akkumuliert, um alle Datenkanal-Signale mit Ausnahme des
Pilotsignals zu beseitigen (Schritt S110). Das dezimierte Pilotsignal
wird mit dem komplex-konjugierten Wert seiner verzögerten Version
(Schritt S112) multipliziert, und die reellen Komponenten der Ergebnisse
werden über
eine Leistungsregel-Gruppe hinweg akkumuliert (Schritt S114). Dies
erfolgt für
jeden Rake-Finger. Der Ausgang aller Rake-Finger wird dann kohärent kombiniert,
um zu dem Signal-Leistungsschätzwert
für das
empfangene Signal zu gelangen (Schritt S116).
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5 ist ein Diagramm, das
ein Beispiel der Zeit und Beziehung zwischen der Position des Rückwärts-Leistungsregelbits
und der ausgewählten
Dauer des entspreizten empfangenen Signals für jeden Rake-Finger zeigt. 5 zeigt die Position des
Rückwärts-Leistungsregel-
(PC-) Bits für
eine Leistungssteuergruppe (PCG) „x".
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 4 wird zur
Bestimmung des SNR (Schritt S118) die resultierende geschätzte Pilotsignal-Leistung
dann durch die geschätzte
Rauschleistung dividiert. Techniken zur Bestimmung des Signal-/Rauschverhältnisses
eines empfangenen Signals, nachdem die Signalleistungspegel und
die Rauschleistungspegel bestimmt wurden, sind bekannt. Die vorliegende
Erfindung ergibt jedoch in vorteilhafter Weise Verfahren zur Bestimmung
des empfangenen Signalleistungspegels und des empfangenen Rauschleistungspegels
eines Signals, die bessere Ergebnisse als bisher bekannt ergeben.
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Das
geschätzte
SNR, das im Schritt S118 bestimmt wird, wird mit einem vorgegebenen
Schwellenwert verglichen, der gemäß der Rahmenfehlerrate eingestellt
ist, die an dem Ausgang des Empfängers 28 gemessen
wird (Schritt S120). Wenn das SNR höher als der vorgegebene Schwellenwert
ist, so wird ein Leistungsverringerungsbit in die Vorwärts-Leistungsregelbit-Position
des ausgesandten Signals der Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 „punktiert", das heißt eingefügt (Schritt
S122). Wenn das SNR nicht oberhalb des Schwellenwertes liegt, wird
ein Leistungsvergrößerungsbit
in das ausgesandte Signal der Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 punktiert (Schritt
S124), was dem Gerät 12 anzeigt,
dass das Gerät 12 seinen
Sendeleistungspegel vergrößern muss.
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Die
Rahmenfehlerrate bezieht sich auf eine Rate, mit der das Vorhandensein
von Fehlern bei empfangenen Rahmen auf der Grundlage bekannter Fehlerprüftechniken
festgestellt wird. Typischerweise ist ein drahtloses Kommunikationssystem
so ausgelegt, dass von drahtlosen Geräten 12 ausgesandte Signale
an den Basisstationen 14 mit einem Leistungspegel empfangen
werden, der erforderlich ist, um eine bestimmte Rahmenfehlerrate
zu erzielen. Wenn ein Empfang mit höherer Qualität erwünscht ist,
so wird der Rahmenfehlerraten-Schwellenwert verringert. Damit können die
drahtlosen Geräte 12 gezwungen
werden, mit einem höheren
Leistungspegel zu senden, wodurch der Gesamt-Rauschpegel innerhalb
einer Zelle vergrößert wird,
was die Menge an Geräten
verringert, die innerhalb der Zelle senden können. Dies heißt mit anderen
Worten, dass eine niedrigere Rahmenfehlerrate die Rate, mit der
Rahmenfehler auftreten, auf Kosten einer abnehmenden Zellen- und
Systemkapazität
erniedrigt.
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Somit
wird eine Leistungsregelung für
die Rückwärts-Verbindungsstrecke
durch Senden von Leistungsregelbefehlen mit der Rate jeder Leistungsregel-Gruppe,
beispielsweise 800 Hz, von der Basisstation 14 zu dem drahtlosen
Gerät durchgeführt. Das
Leistungsregelbit wird auf der Grundlage der Qualität der Rückwärts-Verbindungsstrecke,
wie sie durch das empfangene SNR gemessen wird, und der gemessenen
Rahmenfehlerrate erzeugt.
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Das
Rauschabschätzverfahren
der vorliegenden Erfindung wird ausführlich unter Bezugnahme auf
das Blockschaltbild in 6 beschrieben.
Für jeden
Rake-Empfänger-Ausgangsfinger 36 (die
als Finger 1 bis M in 6 gezeigt
sind) wird das Rauschabschätzverfahren
durchgeführt,
und die Ergebnisse werden über
eine Leistungsregel-Gruppe akkumuliert, um die Rauschleistungs-Abschätzung zu
erzielen. Für
jeden Finger wird das entspreizte empfangene Signal mit dem Rausch-Walsh-Code multipliziert
und über
16 Chips akkumuliert, um die zugehörigen Verkehrsdatensignale
zu beseitigen, die Daten-Walsh-Codes verwenden. Die akkumulierten
Ergebnisse werden mit dem Ausgang eines numerisch gesteuerten Oszillators 40 multipliziert
und über
weitere 24 Chips akkumuliert, um das Pilotkanal-Signal zu beseitigen,
wodurch lediglich die Rauschleistung übrigbleibt. Die Ergebnisse
der gleichphasigen und Quadratur-Teile werden quadriert und summiert,
um eine Gesamt-Rauschleistung pro Finger, akkumuliert über vier
Viertel einer PCG, zu erzielen und in einen Summierer 38 eingegeben.
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Ausführliche
Beschreibungen von Pilotsignal-Leistungsabschätzverfahren, die gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, werden unter Bezugnahme
auf die Blockschaltbilder erläutert,
die in den 7–9 gezeigt sind, wobei 7 ein Blockschaltbild einer
Signalabschätztechnik
für ein
torgesteuertes Pilotsignal ist, 8 ein
Abschätzverfahren
für ein
nicht-torgesteuertes Pilotsignal ist, und 9 ein alternatives Verfahren zur Abschätzung der
Leistung eines nicht-torgesteuerten
Pilotsignals ist. Zunächst
sei bemerkt, dass, wie dies in den 7–9 beschrieben ist, der Ausdruck „Z–1" sich auf eine Abtastprobenverzögerung des
Eingangssignals bezieht, und dass sich „Eb(n)" auf die n-te Abschätzung der
Pilotsignal-Stärke
bezieht.
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Weiterhin
sollte es verständlich
sein, dass, obwohl bestimmte Elemente in den 7–9 die gleichen Bezugsziffern
tragen, beispielsweise der numerisch gesteuerte Oszillator 40 und
der Summierer 38, dass diese Elemente als getrennte Elemente
und Prozesse zur Rauschleistungs-Abschätzung und Pilotsignal-Leistungsabschätzung realisiert
sein können.
Wie bei der vorstehend erläuterten
Rauschleistungs-Abschätzung
wird jeder Rake-Ausgangsfinger 36 (als Finger 1–M in den 7–9 gezeigt),
der jeder Mehr-Pfad-Komponente entspricht, für eine Finger-Signalleistungs-Abschätzung verarbeitet
und durch den Summierer 38 summiert. 7 ist ein Blockschaltbild, das die Signalleistungs-Abschätzung für ein Pilotsignal
in der torgesteuerten Betriebsart zeigt. Wie er hier verwendet wird,
bezieht sich der Ausdruck „torgesteuert" auf ein Pilotsignal, das
nicht kontinuierlich ausgesandt wird. Für einige Leistungsregel-Gruppen
werden die Pilotsignale torgesteuert eingeschaltet, während andere
torgesteuert abgeschaltet sind.
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Sobald
das Rake-Ausgangssignal unter Verwendung der Pseudo-Rausch-Codes
entspreizt wurde, wird das entspreizte Signal über 16 Chips akkumuliert, um
die Verkehrsdatensignale zu beseitigen, die unter Verwendung von
Walsh-Umschlägen übertragen
werden. Das dezimierte Pilotsignal wird dann mit dem Ausgang des
numerisch gesteuerten Oszillators 40 multipliziert, um
den Phasendrehungsfehler zu korrigieren, der durch die Frequenzverschiebung eingeführt wird.
Die decodierten Leistungsregelbits, die von der Rückwärts-Verbindungsstrecke 18 rückgewonnen
werden, werden mit den Pilotsymbolen multipliziert, die den Leistungsregelbit-Teilen
entsprechen, um sicherzustellen, dass Leistungsregelbits mit dem
gleichen Vorzeichen wie das Pilotsignal verwendet werden. Diese
Anordnung ermöglicht
es in vorteilhafter Weise, dass der resultierende Teil des Pilotsignals
für eine
Kanalabschätzung
verwendet wird.
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Das
resultierende Pilotsymbol und der komplex-konjugierte Wert 42 seiner
verzögerten
Version werden miteinander multipliziert, und ihre reellen Teile
werden über
eine Leistungsregel-Gruppe akkumuliert, beispielsweise 1,25 ms in
der CDMA 2000-Norm. Die Ausgänge
aller Finger 36 werden kohärent kombiniert und über die
Gesamtzahl der Rake-Finger gemittelt, um die Pilotsignal-Gesamtenergie-Eb(n) für
eine Leistungsregel-Gruppe zu gewinnen.
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Das
Leistungsabschätzverfahren
für torgesteuerte
Pilotsignale gemäß der vorliegenden
Erfindung beseitigt in vorteilhafter Weise die Wirkungen von schnellen
Signalphasenänderungen
aufgrund eines Schwundes, so dass diese nicht in die Leistungsbestimmung
eingeführt
werden.
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Ein
Signalleistungs-Abschätzverfahren
für ein
nicht-torgesteuertes Pilotsignal wird anhand des Blockschaltbildes
beschrieben, das in 8 gezeigt ist.
Es sei zunächst
bemerkt, dass die üblichen
Techniken zur Abschätzung
der Pilotsignal-Leistung
für ein
nicht-torgesteuertes Signal die gleichen sind, wie sie für die Leistungsabschätzung von
torgesteuerten Pilotsignalen verwendet werden. Eine Leistungsabschätzung in
der torgesteuerten Betriebsart erfordert die Kenntnis der Signal-Zeitsteuerung
aufgrund des Fehlens der Kenntnis, ob das andere Gerät sendet. Diese
Anordnung beschränkt
die Leistungsabschätzung
in der nicht-torgesteuerten
Betriebsart, weil die Kenntnis der Signal-Zeitsteuerung für die Leistungsabschätzung in
der nicht-torgesteuerten Betriebsart nicht erforderlich ist. Im
Gegensatz hierzu ergibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Verbesserung der Zuverlässigkeit
und Genauigkeit der Leistungsabschätzung für nicht-torgesteuerte Pilotsignale,
das sich von dem vorstehend beschriebenen Verfahren der vorliegenden
Erfindung zur Abschätzung der
Signalleistung bei einem torgesteuerten Pilotsignal unterscheidet.
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Die
Pilotkanal-Signalleistung wird pro jedem der Finger 36 (Finger
1 bis M) durch Mittelwertbildung der Kanalgewinn-Abschätzung über eine
Hälfte
der Leistungsregel-Gruppe abgeschätzt. Durch Abschätzen über eine
Hälfte
einer Leistungsregel-Gruppe und durch Aktualisieren der Abschätzung für jede halbe
Leistungsregel-Gruppe können
häufigere
Abschätzungen
ausgeführt
werden. Weiterhin können genauere
Abschätzungen
dadurch erzielt werden, dass häufiger über einen
kleineren Teil der Leistungsregel-Gruppe abgeschätzt wird, beispielsweise über ein
Viertel der Leistungsregel-Gruppe. Der Kompromiss ist selbstverständlich eine
weiter verbesserte Genauigkeit auf Kosten der Verarbeitungsleistung
in der Basisstation 14 und der Realisierungs-Kompliziertheit
bezüglich
der Prozessor-Konstruktion und der Software-Codierung.
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Sobald
das Rake-Ausgangssignal unter Verwendung der Pseudo-Rausch-Codes
entspreizt wurde, wird eine kohärente
Akkumulation über
16 Werte gebildet. Das resultierende Signal wird mit dem Ausgang
des numerisch gesteuerten Oszillators 40 multipliziert,
wie dies weiter oben beschrieben wurde, und 24 mal akkumuliert.
Als Ergebnis hiervon ist die kohärente
Akkumulationslänge
384 Chips. Die quadrierte Amplitude von dem Verarbeitungsblock 44 wird über kohärente Akkumulationszeiten
gewonnen, so dass der Leistungspegel innerhalb einer Hälfte einer
Leistungsregel-Gruppe für
einen bestimmten Finger geliefert wird. Der Summierer 38 summiert
und mittelt die resultierenden Signalleistungen für alle Finger über eine
Hälfte
einer Leistungsregel-Gruppe, um einen Zwischen-Signal-Leistungsschätzwert 46 zu
gewinnen, der in 8 als
E'b(n)
gezeigt ist. Der Zwischen-Signalleistungs-Schätzwert 46 wird zu dem
vorhergehenden Signalenergie-Schätzwert E'b(n – 1) über einen
Addierer 48 addiert, um zu dem Pilotsignal-Leistungsschätzwert E'b(n)
zu gelangen.
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9 ist ein Blockschaltbild
einer alternativen Anordnung zur Abschätzung der Leistung eines nicht-torgesteuerten
Pilotsignals. Das in 9 gezeigte
Verfahren ist das gleiche wie das Verfahren zur Abschätzung der
Leistung eines torgesteuerten Pilotsignals, wie es weiter oben bezüglich der 7 beschrieben wurde, jedoch
mit der Ausnahme, dass das nicht-torgesteuerte Signal in 9 über eine Hälfte einer Leistungsregel-Gruppe
summiert wird, um E'b(n) zu erhalten, und zu der vorhergehenden
Signalenergie-Information über
den Addierer 48 addiert wird. Dies heißt mit anderen Worte, dass
die alternative, in 9 gezeigte
Anordnung das anhand der 7 beschriebene
Verfahren (torgesteuertes Pilotsignal) verwendet, das über eine
Hälfte
der Leistungsregel-Gruppe gewonnen wird, wie dies bezüglich des
Leistungsabschätzverfahrens
nach 8 für die nicht-torgesteuerte Betriebsart
beschrieben wurde. Das Signalleistungs-Abschätzverfahren der vorliegenden
Erfindung verhindert in vorteilhafter Weise, dass die Wirkungen
der schnellen Signalphasenänderungen
aufgrund des Schwundes in die Leistungsbestimmung eingeführt werden.
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Die
Pilotsignal-Leistungsabschätz-Techniken,
die vorstehend beschrieben wurden, erleichtern in vorteilhafter
Weise ein schnelleres und genaueres Leistungsabschätzverfahren
als die bisher bekannten Verfahren. Damit erleichtern die Abschätzverfahren
der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise eine drahtlose
Hochgeschwindigkeits-Kommunikation, beispielsweise drahtlose Kommunikationsraten von
ungefähr
100 kbits/s und schneller, indem eine äußerst genaue, eine geringere
Verzögerung
aufweisende Leistungsregelung für
den Geräte-Sender 22 ermöglicht wird.
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Wie
dies weiter oben anhand der Schritte S120–S124 in 4 beschrieben wurde, wird das resultierende
SNR mit einem vorgegebenen SNR für die
gewünschte
Rahmenfehlerrate verglichen, und ein geeignetes Leistungsvergrößerungs-
oder Leistungsverringerungsbit wird in das Leistungsregelbit für die Leistungsregel-Gruppendaten punktiert,
die auf der Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 ausgesandt werden.
Obwohl Techniken zum allgemeinen Punktieren von Leistungsregelbits
in ein ausgesandtes Leistungsregel-Gruppensignal bekannt sind und
in Verbindung mit den Rauschleistungs-Abschätz- und Pilotsignal-Leistungsabschätzverfahren
verwendet werden können,
die vorstehend bezüglich
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, schließt die vorliegende
Erfindung in vorteilhafter Weise einen alternativen Gesichtspunkt
ein, mit dem die Leistungsregel-Abschätzung in einer Weise ausgeführt werden kann,
die eine größere Präzision ermöglicht,
so dass eine drahtlose Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung
unterstützt
werden kann. Dies heißt
mit anderen Worten, dass zusätzlich
zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Leistungsregelbit-Abschätzung die
vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise ein Verfahren zur Verringerung
der Leistungsregelverzögerung
durch Realisieren der nur kurz zurückliegenden Leistungsregelbit-Abschätzung ergibt.
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Die
Leistungsregelbit-Realisierung gemäß der vorliegenden Erfindung
wird wie folgt für
Systeme, wie z. B. ein CDMA 2000-System und dergleichen beschrieben.
Sobald das abgeschätzte
Rückwärts-Leistungsregelbit
gewonnen wurde, wird es in das Signal für die Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 für die allerneueste
Leistungsregel-Gruppe punktiert, die in einem Sender-Puffer in der
Basisstation gespeichert ist. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform
der Sender-Puffer das Signal, unter Einschluss von Leistungregel-Gruppendaten,
für bis
zu drei Leistungsregel-Gruppen speichern, die pro Leistungsregel-Gruppe
aktualisiert werden. Jedesmal wenn ein Leistungsregelbit-Schätzwert gewonnen wird,
wird der Schätzwert
in diese drei Leistungsregel-Gruppen punktiert. Die Position des
Leistungsregelbits für
jede Leistungsregel-Gruppe wird durch den langen Code des Gerätes bestimmt.
Es sei daran erinnert, dass gemäß den 8 und 9 die Leistungsregelbit-Bestimmung vorzugsweise
zweimal pro Leistungsregel-Gruppe ausgeführt wird. Als Ergebnis hiervon
ist die Leistungsregel-Verzögerung
stark verringert.
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Die
Leistungsregelbit-Realisierung gemäß der vorliegenden Erfindung
für Systeme,
wie z. B. IS-95 und dergleichen, wird unter Bezugnahme auf das Blockschaltbild
nach 10 beschrieben.
Wie dies weiter oben bemerkt wurde, verwendet das übliche Verfahren
zur Abschätzung
der Signalenergie ein Leistungregel-Gruppensignal. Wenn sich das Gerät jedoch
zu weit von dem Zellenstandort entfernt befindet, kann das Gerät nicht
in der Lage sein, rechtzeitig das Leistungsregelbit auf den Vorwärts-Verbindungsstreckenkanal
zu senden.
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Gemäß 10 bestimmt die vorliegende
Erfindung das Leistungsregelbit zweimal pro Leistungsregel-Gruppe.
Zunächst
werden die ersten Walsh-Symbole in jeder Leistungsregel-Gruppe zur Abschätzung der
Signalenergie und zur Bestimmung des Leistungsregelbits verwendet,
wie dies in 10 als Leistungsregelbit „a" gezeigt ist. Das
Leistungsregelbit „a" wird in die n +
2-Leistungsregel-Gruppe der Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 punktiert.
Als nächstes
werden alle sechs Walsh-Symbole
in jeder Leistungsregel-Gruppe verwendet, um die Signalenergie abzuschätzen und
das Leistungsregelbit zu bestimmen, das als Leistungsregelbit „b" in 10 gezeigt ist. Wenn die Position des
Leistungsregelbits in der n + 2-Leistungsregel-Gruppe
der Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 nach
dem sechsten Walsh-Symbol der laufenden Rückwärts-Verbindungsstrecken-Leistungsregel-Gruppe liegt, so
wird das Bit „a" durch das Bit „b" ersetzt. Diese Anordnung
ermöglicht
in vorteilhafter Weise eine größere Leistungsregel-Genauigkeit,
als die bisher bekannten Verfahren, wenn sich das mobile Gerät weit entfernt
von dem Zellenstandort befindet.
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Die
vorliegende Erfindung ergibt daher in vorteilhafter Weise ein Verfahren
und System zur Leistungsregelung in einem drahtlosen System. Die vorliegende
Erfindung verwendet einen Gesichtspunkt, der es ermöglicht,
dass der Rauschpegel eines empfangenen Signals schnell und genau
abgeschätzt
wird und ergibt ein Verfahren, mit dem der Signalleistungspegel
schnell und genau gemessen werden kann, wobei bekannte drahtlose
Kommunikations-Normen, wie z. B. IS-95 und CDMA 2000 eingehalten
werden. Weiterhin realisiert die vorliegende Erfindung diese Leistungsabschätzverfahren
in einer Weise, die in vorteilhafter Weise eine Verringerung der
Leistungsregel-Verzögerung
durch Auswählen eines
Signalintervalls für
die Abschätzung
ermöglicht,
das so nahe wie möglich
an der Position des Rückwärts-Leistungsregelbits
liegt, das in der Vorwärts-Verbindungsstrecke 16 eingebettet
ist.
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Es
ist für
den Fachmann zu erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf
das beschränkt ist,
was speziell im Vorstehenden gezeigt und beschrieben wurde. Zusätzlich sollte,
sofern vorstehend nichts gegenteiliges ausgeführt wurde, festgestellt werden,
dass alle beigefügten
Zeichnungen nicht maßstäblich sind.
Eine Vielzahl von Modifikationen und Abänderungen sind im Hinblick
auf die vorstehenden Lehren möglich,
ohne von dem Schutzumfang und Grundgedanken der Erfindung abzuweichen,
der lediglich durch folgenden Ansprüche beschränkt ist.