DE60220881T2

DE60220881T2 - Verfahren und vorrichtung für verbindungsqualitätsrückkopplung in einer drahtlosen übertragung

Info

Publication number: DE60220881T2
Application number: DE60220881T
Authority: DE
Inventors: Stein A. Solana Beach LUNDBY; Leonid San Diego RAZOUMOV
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2022-01-24
Also published as: US6985453B2; CN101018088A; TW535371B; KR100933513B1; EP2256945A3; BRPI0207875B1; IL201992A; CN1531786A; CA2438440A1; HK1104696A1; ATE554544T1; JP2009060592A; UA74416C2; IL157405A0; KR20070015247A; AU2002247030B8; EP1801997A3; WO2002067461A1; EP1360778B1; RU2003127724A

Description

Die vorliegende Erfindung und Vorrichtung bezieht sich allgemein auf Kommunikation und spezieller zum Vorsehen von Verbindungsqualitätsrückkopplung in einem drahtlosen Kommunikationssystem bzw. Nachrichtenübermittlungssystem.
Hintergrund
Zunehmende Nachfrage nach drahtloser Datenübertragung und die Ausweitung von Diensten, die über drahtlose Kommunikationstechnologie verfügbar sind, haben zum Einsatz bzw. Aufbau von Systemen geführt, die geeignet sind, Sprach- und Datendienste zu handhaben. Ein Spreizspektrumsystem, das designed ist zum Handhaben der verschiedenen Anforderungen dieser zwei Dienste in einem System mit Code Multiplex Vielfachzugriff (Code Division Multiple Access, CDMA), das als cdma2000 bezeichnet wird, welches spezifiziert ist in „TIA/EIA/IS-2000 Standards for cdma2000 Spread Spectrum Systems". Verbesserungen bzw. Erweiterungen gegenüber cdma2000 sowie auch alternative Arten von Sprach- und Datensystemen sind auch in der Entwicklung.
US-A-5,465,398 offenbart ein drahtloses LAN-Paket-Kommunikationssystem, das für jedes erfolgreich empfangene Paket die Stärke des empfangenen Signals an einem Zielknoten misst, und zwar durch Überwachen eines A/D umgewandelten empfangenen Signalstärkeindikationssignals. Eine Aufzeichnung der minimalen Stärke unter erfolgreich empfangenen Paketen wird an dem Zielknoten gehalten. Für jedes erfolgreich empfangene Paket wird die Differenz zwischen der Signalstärke des Pakets und dem aufgezeichneten Minimum an dem Zielknoten berechnet und über die Verbindung an den Quellknoten als ein quantitativer Differenzindikator gesendet. Der Quellknoten hält einen gleitenden Mittelwert der Differenzindikatoren, die im Lauf der Zeit empfangen worden sind, und stellt den Senderleistungspegel so ein, um den gleitenden Mittelwert bei einem vorgewählten Verbindungsabstandschwellenwert (Link Margin Schwellenwert) zu halten. Alternativ wird die Berechnung einer gewünschten Quellknoten-Leistungspegeländerung an dem Zielknoten durchgeführt und an den Quellknoten gesendet.
Wenn die übertragene bzw. gesendete Datenmenge und die Anzahl von Übertragungen zunehmen, wird die beschränkte Bandbreite, die für Funkübertragungen verfügbar ist, eine kritische Ressource. Es gibt deshalb einen Bedarf für ein effizientes und genaues Verfahren zum Übertragen von Information in einem Kommunikationssystem, das die Nutzung verfügbarer Bandbreite optimiert.
ZUSAMMENFASSUNG
Hierin offenbarte Ausführungsbeispiele sprechen die oben angegebenen Bedürfnisse an durch Vorsehen einer Fernstationsvorrichtung, die eine Qualitätsmesseinheit zum iterativen Messen von Verbindungsqualität einer Kommunikationsverbindung und einen Differenzialanalysierer zum Bestimmen von Änderungen bei der gemessenen Verbindungsqualität besitzen.
Eine entfernte Station bzw. Fernstation, ein Verfahren und eine Basisstation sind gemäß den angehängten Ansprüchen vorgesehen.
In einem Aspekt, in einem drahtlosen Kommunikationssystem zum Verarbeiten von Sprachkommunikationen und paketvermittelten Kommunikationen, beinhaltet ein Sender bzw. Übertrager Folgendes: eine Datenratensteuertabelle, die Datenratensteuernachrichten und assoziierte Übertragungs- bzw. Sendeinformation auflistet, eine Datenratenberechnungseinheit, die mit der Datenratenratensteuertabelle gekoppelt ist, wobei die Datenratenberechnungseinheit betrieben wird zum Auswählen einer Datenratensteuernachricht, ansprechend auf ein empfangenes Signal an dem Sender, und ein Differenz- bzw. Differenzialanalysierer mit der Datenratenberechnungseinheit gekoppelt ist, und zwar betrieben zum Erzeugen von Differenz- bzw. Differenzialindikatoren, die auf einen nächsten Eintrag in der Datenratensteuertabelle zeigen.
In einem anderen Aspekt, in einem drahtlosen Kommunikationssystem, beinhaltet ein Verfahren Folgendes: Erzeugen von Qualitätsnachrichten mit einer ersten Frequenz, wobei die Qualitätsnachricht Information über die Qualität einer Kommunikationsverbindung vorsieht, und Erzeugen von Differenzialindikatoren mit einer zweiten Frequenz, wobei die Differenzialindikatoren Änderungen bei der Qualität der Kommunikationsverbindung anzeigen, wobei die zweite Frequenz größer als die erste Frequenz ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm eines drahtlosen Kommunikationssystems;
2 ist ein Diagramm einer Rückwärtskanalarchitektur in einem drahtlosen Kommunikationssystem;
3A ist ein Diagramm einer entfernten Station bzw. Fernstation in einem drahtlosen Kommunikationssystem;
3B ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen von Verbindungsqualitätsrückkopplung von einer entfernten Station in einem drahtlosen System;
3C ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Verarbeiten von Rückwärtsqualitätsrückkopplung an einer Basisstation in einem drahtlosen System;
3D ist ein Zeitsteuerungs- bzw. Timingdiagramm, das Verbindungsqualitätsrückkopplung in einem drahtlosen System darstellt.
4A ist ein Flussdiagramm eines alternativen Verfahrens der Verbindungsqualitätsrückkopplung an einer Basisstation in einem drahtlosen Kommunikationssystem;
4B ist ein Timingdiagramm, das Verbindungsqualitätsrückkopplung in einem drahtlosen System illustriert;
4C ist eine Tabellendarstellung zum Nachführen von Variablen während der Verbindungsqualitätsrückkopplung in einem drahtlosen System;
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verbindungsqualitätsrückkopplung für eine Basisstation in einem drahtlosen Kommunikationssystem;
6 ist ein Diagramm einer Rückwärtsverbindungsarchitektur in einem drahtlosen Kommunikationssystem;
7 ist ein Timingdiagramm zur Verbindungsqualitätsrückkopplung in einem drahtlosen Kommunikationssystem;
8 ist ein Diagramm einer Datenratensteuertabelle, die anwendbar ist für paketvermittelte Kommunikationen; und
9 ist ein Diagramm eines Teils einer entfernten Station in einem paketvermittelten Kommunikationssystem.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Das Wort „exemplarisch" wird hierin ausschließlich genutzt in der Bedeutung „als ein Beispiel, eine Instanz oder eine Darstellung bzw. Illustration dienend". Irgendein hierin als „exemplarisch" beschriebenes Ausführungsbeispiel soll nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsbeispielen ausgelegt werden.
In einem drahtlosen Spreizspektrum-Kommunikationssystem, wie beispielsweise einem cdma2000 System, senden mehrere Nutzer an einen Transceiver, häufig eine Basisstation, in der gleichen Bandbreite zu der gleichen Zeit. Die Basisstation kann irgendeine Dateneinrichtung sein, die durch einen drahtlosen Kanal oder einen verdrahteten Kanal, z.B. unter Verwendung von Glasfaseroptik oder Koaxialkabeln kommuniziert. Ein Nutzer kann irgendeiner von einer Vielzahl von mobilen und/oder stationären Einrichtungen sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine PC-Karte, ein Kompaktflash, ein externes oder internes Modem oder ein drahtloses oder ein drahtgestütztes Telefon. Ein Nutzer wird auch als eine Fernstation bzw. eine entfernte Station bezeichnet. Man beachte, dass alternative Spreizspektrum-Systeme folgende Systeme beinhalten: paketvermittelte Datendienste; Breitband-CDMA, W-CDMA, Systeme, wie z.B. spezifiziert durch Third Generation Partnership Pro ject, 3GPPP; Sprach- und Datendienste, wie z.B. spezifiziert durch Third Generation Partnership Project Two, 3GPPP2.
Die Kommunikationsverbindung, über die der Nutzersignale an den Transceiver sendet, wird eine Rückwärtsverbindung (Reverse Link, RL) genannt. Die Kommunikationsverbindung, über die ein Transceiver Signale an einen Nutzer sendet, wird eine Vorwärtsverbindung (Forward Link, FL) genannt. Da jeder Nutzer an die Basisstation sendet und von ihr empfängt, kommunizieren andere Nutzer gleichzeitig mit der Basisstation. Die Übertragungen von jedem Nutzer auf der FL und/oder der RL führen Interferenz bzw. Störungen für andere Nutzer ein. Um die Interferenz in den empfangenen Signalen zu überkommen, sucht ein Demodulator ein ausreichendes Verhältnis der Bit-Energie zu Interferenzleistungsspektraldichte E_b/N₀ beizubehalten, um das Signal mit einer akzeptablen Fehlerwahrscheinlichkeit zu demodulieren. Leistungssteuerung (Power Control, PC) ist ein Prozess, der die Senderleistung von einer oder beiden von der Vorwärtsverbindung, FL, und der Rückwärtsverbindung, RL, einstellt, um ein vorgegebenes Fehlerkriterium bzw. vorgegebene Fehlerkriterien zu erfüllen. Idealerweise stellt der Leistungssteuerprozess die Sendeleistung bzw. die Sendeleistungen ein, um wenigstens das minimal erforderliche E_b/N₀ an dem bestimmten Empfänger zu erreichen. Ferner ist es noch wünschenswert, dass kein Sender mehr als das minimale E_b/N₀ nutzt. Dies stellt sicher, dass jeder Vorteil, den ein Nutzer durch den Leistungssteuerprozess erreicht, nicht auf unnötige Kosten anderer Nutzer geht.
Leistungssteuerung beeinflusst die Kapazität des Systems durch Sicherstellen, dass jeder Sender nur einen Minimalbetrag an Interferenz gegenüber anderen Nutzern einführt, und einen Verarbeitungsgewinn somit erhöht. Der Verarbeitungsgewinn ist das Verhältnis der Sendebandbreite W gegenüber der Datenrate R. Das Verhältnis von E_b/N₀ zu W/R entspricht dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis (Signal-to-Noise-Ratio, SNR). Der Verarbeitungsgewinn überkommt einen endlichen Betrag an Interferenz von anderen Nutzern, d.h. ein Gesamtrauschen. Die Systemkapazität ist deshalb proportional zu dem Verarbeitungsgewinn und dem SNR. Für Daten wird eine Rückkopplungsin formation von dem Empfänger an den Sender als ein Verbindungsqualitätsmaß geliefert. Die Rückkopplung ist idealerweise eine schnelle Übertragung mit niedriger Latenz.
Die Leistungssteuerung erlaubt es dem System, sich auf ändernde Bedingungen innerhalb einer Umgebung anzupassen, einschließlich, aber nicht beschränkt, auf die geografischen Zustände und die Mobilgeschwindigkeit. Wenn die sich ändernden Zustände die Qualität einer Kommunikationsverbindung beeinflussen bzw. beeinträchtigen, werden die Übertragungsparameter angepasst, um die Änderungen aufzunehmen. Dieser Prozess wird als Verbindungsadaption bezeichnet. Es ist für die Verbindungsadaption wünschenswert, die Zustände bzw. den Zustand von dem System so genau und schnell wie möglich nachzuführen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Verbindungsadaption durch die Qualität einer Kommunikationsverbindung gesteuert, wobei das SNR der Verbindung eine Qualitätsmetrik zum Evaluieren der Verbindung vorsieht. Das SNR der Verbindung kann als eine Funktion von Träger-zu-Interferenz (Carrier-to-Interference, C/I) an dem Empfänger gemessen werden. Für Sprachkommunikationen kann die Qualitätsmetrik C/I genutzt werden zum Vorsehen von Leistungssteuerbefehlen, die den Sender anweisen, Leistung entweder zu erhöhen oder zu verringern. Für Paketdatenkommunikationen, wie z.B. einem HDR-System, wie es spezifiziert ist in „TIA-856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification", werden 3GPP und 3GPP2 Datenkommunikationen unter mehreren Nutzern eingeteilt bzw. geplant, wobei jederzeit nur ein Nutzer Daten von dem Zugangsnetzwerk oder der Basisstation empfängt. Bei einem paketvermittelten Datensystem kann die Qualitätsmetrikmessung, wie z.B. das SNR und/oder C/I wertvolle Information an die Basisstation oder einen Zugangsnetzwerksender vorsehen zum Bestimmen einer richtigen Datenrate, Codieren, Modulation und Einteilen von Datenkommunikationen. Deshalb ist es vorteilhaft, die Qualitätsmetrik effizient von der entfernten Station an die Basisstation vorzusehen.
1 illustriert ein Ausführungsbeispiel eines drahtlosen Kommunikationssystems 20, wobei das System 20 ein Spreizspektrum-CDMA-System ist, das für Sprach- und Datenübertragungen geeignet ist. Das System 20 beinhaltet zwei Segmente: ein verdrahtetes Subsystem und ein drahtloses Subsystem. Das verdrahtete Subsystem ist das öffentliche Telefonvermittlungsnetzwerk (Public Switched Telephone Network, PSTN) 26 und das Internet 22. Der Internet 22 Teil des verdrahteten Subsystems besitzt eine Schnittstelle mit dem drahtlosen Subsystem über ein Zusammenarbeitsfunktionsinternet, IWF. Die immer zunehmende Nachfrage für Datenkommunikationen ist typischerweise mit dem Internet assoziiert und die Leichtigkeit des Zugriffs auf die Daten ist dadurch verfügbar. Fortschreitende Video- und Audioanwendungen erhöhen die Nachfrage nach Übertragungs- bzw. Sendebandbreite.
Das verdrahtete Subsystem kann andere Module, wie z.B. eine Instrumenteneinheit, eine Videoeinheit usw. aufweisen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das drahtlose Subsystem schließt das Basisstationssubsystem ein, welches die Mobilvermittlungsstelle bzw. das Mobile Switching Center, MSC 28, dem Basisstationscontroller, BSC 30, die Basistransceiverstation(en) (Base Transceiver Station(s)), BTS(s) 32, 34, und die Mobilstation(en) (Mobil Station(s)), MS(s) 36, 38, einbezieht. Die MSC 28 ist die Schnittstelle zwischen dem drahtlosen Subsystem und dem verdrahteten Subsystem. Es ist ein Schalter bzw. eine Vermittlung, die zu einer Vielzahl von drahtlosen Vorrichtungen spricht. Der BSC 30 ist das Steuer- und Managementsystem für eine oder mehrere BTS(s) 32, 34. Der BSC 30 tauscht Nachrichten mit den BTS(s) 32, 34 und dem MSC 28 aus. Jeder von den BTS(s) 32, 34 besteht aus einem oder mehreren Transceivern, die an einem einzelnen Ort platziert sind. Jede von dem BTS(s) 32, 34 terminiert den Funkpfad auf der Netzwerkseite. Die BTS(s) 32, 34 können zusammen mit der BSC 30 angeordnet sein oder können unabhängig angeordnet sein.
Das System 20 weist physikalische Kanäle 40, 42 der Funkluftschnittstelle zwischen den BTS(s) 32, 34 und den MS(s) 36, 38 auf. Die physikalischen Kanäle 40, 42 sind Kommunikationspfade, die bezüglich der digitalen Codierung und HF-Charakteristika beschrieben sind.
Wie oben hierin erörtert, ist eine FL definiert als eine Kommunikationsverbindung für Übertragungen von einer von den BTS(s) 32, 34 an eine der MS(s) 36, 38. Eine RL ist definiert als eine Kommunikationsverbindung für Übertragungen von einer der MS(s) 36, 38 an eine der BTS(s) 32, 34. Gemäß einem Ausführungsbeispiel bezieht eine Leistungssteuerung innerhalb des Systems 20 eine Steuerung von Sendeleistung sowohl für die RL als auch die FL ein. Mehrere Leistungssteuermechanismen können auf die FL und RL im System 20 angewendet werden, einschließlich von Rückwärtsleistungssteuerung (Reverse Open Loop Power Control), Rückwärtsleistungsregelung (Reverse Closed Loop Power Control), Vorwärtsleistungsregelung (Forward Closed Loop Power Control) usw. Die Rückwärtsleistungssteuerung stellt die Anfangszugangskanalsendeleistung der MS(s) 36, 38 ein und kompensiert Variationen von Pfadverlustdämpfung der RL. Die RL nutzt zwei Arten von Codekanälen: Verkehrskanal bzw. Verkehrskanäle und Zugangskanal bzw. Zugriffskanäle.
2 illustriert die Architektur einer RL des Systems 20 der 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die RL oder der Rückwärtskanal ist aus zwei Arten von logischen Kanälen zusammengesetzt: Zugang und Verkehr. Jeder logische Kanal ist ein Kommunikationspfad innerhalb der Protokollschichten von entweder den BTS(s) 32, 34 oder den MS(s) 36, 38. Information wird gruppiert auf einen logischen Kanal, basierend auf Kriterien, wie z.B. der Anzahl von Nutzern, der Übertragungsart, der Richtung des Transfers usw. Die Information auf einem logischen Kanal wird schlussendliche auf einem oder mehreren physikalischen Kanälen befördert. Abbildungen sind definiert zwischen logischen und physikalischen Kanälen. Diese Abbildungen können permanent sein oder können nur für die Dauer einer bestimmten Kommunikation definiert sein.
Man beachte, dass für Datendienste eine Fernstation bezeichnet werden kann als ein Zugangs- bzw. Zugriffsterminal (Access Terminal) AT, wobei ein AT eine Einrichtung ist, die Datenkonnektivität für einen Nutzer vorsieht. Ein AT kann mit einer Berechnungseinrichtung, wie z.B. einem Laptop-Computer verbunden sein, oder es kann eine eigenständige Dateneinrichtung sein, wie z.B. ein persönlicher digitaler Assistent (personal digital assistant, PDA). Ferner kann die Basisstation als ein Zugangs- bzw. Zugriffsnetzwerk (Access Network) AN bezeichnet werden, wobei das AN eine Netzwerkausrüstung ist, die Datenkonnektivität zwischen einem paketvermittelten Datennetzwerk, wie z.B. dem Internet, und mindestens einem AT vorsieht. Der Rückwärtszugangskanal wird durch die ATs zum Kommunizieren mit dem AN genutzt, wenn kein Verkehrskanal zugewiesen ist. In einem Ausführungsbeispiel gibt es einen separaten Rückwärtszugangskanal für jeden Sektor des AN.
Fortfahrend mit 2, ist der Verkehrskanal aus drei logischen Kanälen zusammengesetzt: Differenzindikator; Verbindungsqualitätsindikator; und Daten. Der Verbindungsqualitätsindikator sieht ein Maß für die Qualität des FL-Pilotkanals vor. Ein Ausführungsbeispiel nutzt Träger-zur-Interferenz (Carrier-to-Interference), C/I, als eine Verbindungsqualitätsmetrik, wobei die Fernstation das C/I des FL-Pilotkanals für mehrere Instanzen, die eine vorherbestimmte Dauer bzw. Periode besitzen, misst. Der Verbindungsqualitätsindikator wird für eine periodische Übertragung an die Basisstation über die RL codiert. Die Codierung kann die Anwendung einer Abdeckung (cover) einschließen, wobei die spezielle angewendete Abdeckung dem Sektor des gemessenen Pilotsignals entspricht. Der codierte Verbindungsqualitätsindikator wird als eine „Qualitätsnachricht" bezeichnet. Alternative Ausführungsbeispiele können andere Mittel zum Bestimmen eines Verbindungsqualitätsindikators implementieren und können andere Metriken, die einer Verbindungsqualität entsprechen, implementieren. Zusätzlich können die Qualitätsmetrikmessungen auf andere empfangene Signale angewendet werden. Die C/I Messung wird oft in dB-Einheiten ausgedrückt.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Verbindungsqualitätsnachricht bestimmt und periodisch übertragen mit relativ kleiner Latenz, um irgendeinen Einfluss auf die verfügbare Bandbreite der RL zu reduzieren. In einem Ausführungsbeispiel wird die Verbindungsqualitätsnachricht einmal alle 20 ms übertragen. Zusätzlich wird ein Differenzial- bzw. Differenzindikator an die Basisstation über die RL übertragen, wenn der Verbindungsqualitätsindikator nicht übertragen wird. In einem Ausführungsbeispiel wird der Differenzindikator alle 1,25 ms gesendet. Wie in 2 dargestellt, weist der Verkehrskanal ferner den Differenzindikatorsubkanal auf. Im Gegensatz zu dem Verbindungsqualitätsindikator und der Qualitätsnachricht ist der Differenzindikator eine Anzeige der relativen Änderungen der Qualität des FL-Pilotkanals, welcher viel häufiger gesendet wird. Zum Bestimmen des Differenzindikators wird ein Vergleich von aufeinander folgenden C/I-Messungen des FL-Pilotsignals durchgeführt. Das Ergebnis des Vergleichs wird als ein Bit oder als Bits übertragen, die die Richtung der Änderung anzeigen. Zum Beispiel ist gemäß einem Ausführungsbeispiel bei einer Erhöhung bzw. einer Zunahme von aufeinander folgenden C/I-Messungen der Differenzindikator positiv und bei einer Verringerung von aufeinander folgenden Messungen ist der Differenzindikator negativ. Der Differenzindikator wird mit wenig oder ohne Codierung gesendet und sieht deshalb ein schnelles, effizientes, Rückkopplungsverfahren mit niedriger Latenz vor. Der Differenzindikator sieht effektiv eine kontinuierliche, schnelle Rückkopplung zu der Basisstation bezüglich des Zustandes der FL vor. Die Rückkopplung wird über die RL gesendet. Man beachte, dass im Gegensatz zu Leistungssteuerbefehlen die typischerweise eine entgegengesetzte Polarität zu der C/I-Messung besitzen, die Qualitätsnachricht und der Differenzindikator die C/I-Messung nachführen bzw. verfolgen.
Die Nutzung eines Differenzindikators eliminiert den Bedarf zum Übertragen des gesamten C/I, wobei der Differenzindikator inkrementelle Vergleiche gegenüber dem letzten projektierten Wert vorsieht. Der Differenzindikator gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Aufwärts- bzw. UP (+1dB) oder ein Abwarts- bzw. DOWN (-1dB) Indikator. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel besitzen aufeinander folgende Schritte in einer gleichen Richtung zunehmende Werte, wie z.B. erstes UP (+1dB), zweites UP (+2dB) usw. In noch einem anderen Ausführungsbeispiel besitzt der Differenzindikator mehrere Bits, wobei die Bits eine Signifikanz zum Identifizieren der Richtung und des Betrags der Änderung besitzen. Da der Fading- bzw. Schwundkanal ein kontinuierlicher Prozess ist, wird der C/I ein kontinuierlicher Prozess sein und kann deshalb mit einer derartigen Differenzsignalisierungstechnik nachgeführt werden. Da diese Differenznachricht viel kleiner als die vollständige C/I-Nachricht ist, benötigt sie nicht nur weniger Zeit zum Codieren, zum Übertragen und zum Decodieren, sondern benötigt auch weniger Energie auf der Rückwärtsverbindung. Dies bedeutet, dass nicht nur die FL-Performance verbessert wird, sondern auch die RL-Last reduziert wird. Die periodische Übertragung einer Qualitätsnachricht verhindert und/oder korrigiert Synchronisationsprobleme zwischen der Basisstation und der Fernstation. Als Beispiel wird eine Fernstation betrachtet, die eine initiale Qualitätsnachricht entsprechend einer 0dB C/I-Messung besitzt. Die Fernstation misst kontinuierlich die Verbindungsqualität und geht weiter zum Übertragen von drei Differenzindikatoren, die jeweils 1dB Inkrementen entsprechen. Somit hat die Fernstation ein projektiertes bzw. projiziertes C/I von 3dB berechnet. Die Basisstation kann zwei der Differenzindikatoren richtig decodieren und könnte einen Decodierungsfehler bei einem Dritten besitzen. Die Basisstation hat deshalb ein projiziertes C/I von 2dB berechnet. An dieser Stelle haben die Fernstation und die Basisstation die Synchronisation verloren. Die nächste Übertragung der codierten Qualitätsnachricht wird auf eine zuverlässige Art und Weise übertragen und wird die Synchronisationsabweichung korrigieren. Auf diese Art und Weise resynchronisiert die Qualitätsnachricht die Basisstation und die Fernstation. In einem Ausführungsbeispiel wird die Qualitätsnachricht unter Verwendung eines sehr leistungsfähigen (5,24) Blockcodes codiert, verschachtelt bzw. inter-leaved und über 20 ms gesendet, Man beachte, dass die Qualitätsnachricht genutzt wird zum Korrigieren jedwelcher Synchronisationsfehler, die beim Rückkoppeln der Differenzindikatoren aufgetreten sein könnten und deshalb kann die Qualitätsnachricht relativ große Latenzen, wie z.B. 20 ms, tolerieren.
Der Differenzindikator ist anwendbar bei drahtlosen Kommunikationssystemen, die schnelle Verbindungsadaptionstechniken nutzen, die fordern, dass der Empfänger konstant den letzten Kanalzustand an den Sender zurückkoppelt. Während der Differenzindikator auch anwendbar ist für die Rückkopplung auf der FL des RL-Kanalzustands, findet bei Datendiensten eine Verbindungsadaption typischerweise auf der Vorwärtsverbindung statt und deshalb illustriert das exemplarische Ausführungsbeispiel eine Fernstation, die eine Information an die Basisstation über den Zustand der FL zurückkoppelt unter Verwendung von Differenzindikatoren auf der RL. Idealerweise findet die Verbindungsqualitätsrückkopplung häufig mit minimaler Verzögerung zum Maximieren der FL-Systemperformance statt. Die Nutzung eines Differenzindikators reduziert die Last auf der RL, dadurch die Kapazität der RL erhöhend, die für Datenverkehr verfügbar ist.
Ein Teil einer Fernstation 200 zur Nutzung in dem System 20 ist in 3A dargestellt. Die Fernstation 200 umfasst Empfangsschaltkreise 202, die eine Antenne bzw. Antennen und Vorverarbeitungsfilterung einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Die Empfangsschaltkreise 202 verarbeiten Signale, die an der Fernstation 200 über die FL empfangen worden sind, einschließlich dem Pilotsignal, aber nicht darauf beschränkt. Die Empfangsschaltkreise 202 sind mit der Qualitätsmesseinheit 204 gekoppelt, die die Qualitätsmetrikmessung des Pilotsignals bestimmt. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel misst die Qualitätsmesseinheit 204 das C/I des empfangenen FL-Pilotsignals. Die Qualitätsmetrikmessung, cur_C_I, wird an einen Differenzanalysierer 206 geliefert. Der Differenzanalysierer 206 spricht an auf eine vorherbestimmte Qualitätsnachrichtsperiode T_MESSAGE. Innerhalb jeder Qualitätsnachrichtenperiode sieht der Differenzanalysierer 206 eine projizierte C/I-Messung, proj_C_I, vor, und zwar als einen Verbindungsqualitätsindikator für weitere Verarbeitung zum Bilden der Qualitätsnachricht. Die weitere Verarbeitung umfasst Codierung des Verbindungsqualitätsindikators, einschließlich Anwendung einer Abdeckung, die den Übertragungs- bzw. Sendesektor des gemessenen Pilotsignals identifiziert. Für den Rest der Periode sieht die Qualitätsmesseinheit 204 aufeinander folgende C/I-Messungen für den Differenzanalysierer 206 vor.
Weitermachend mit 3A wird während jeder Zeitperiode T_MESSAGE die Qualitätsnachricht einmal erzeugt und mehrere Differenzindikatoren werden er zeugt, wobei jeder erzeugte Differenzindikator als „DIFF" bezeichnet wird. Man beachte, dass die Qualitätsnachricht und der Differenzindikator mit unterschiedlichen Raten bzw. Geschwindigkeiten erzeugt werden. Wie in 3A dargestellt, empfängt der Differenzanalysierer 206 auch ein Eingangssignal, T_DIFF, das die Rate der Differenzindikatorerzeugung steuert.
Der Betrieb des Differenzanalysierers 206 in einer Fernstation gemäß einem Ausführungsbeispiel ist im Detail in 3B angegeben. Gemäß einem in 3B dargestellten Ausführungsbeispiel startet in einer Fernstation der Prozess des Differenzanalysierers 206 durch Empfangen einer C/I-Messung von der Qualitätsmesseinheit 204, wobei die cur_C_I ein Verbindungsqualitätsmaß bzw. -größenwert eines empfangenen Signals ist. Der Prozess speichert auch den cur_C_I-Wert als eine projizierte Messung in einer Variablen, proj_C_I, im Schritt 302. Der Schritt 302 ist ein Initialisierungsschritt, der nur einmal pro Sitzung ausgeführt wird. An dieser Stelle sind keine historischen C/I-Messungen für einen Vergleich verfügbar.
Im Schritt 304 wird der proj_C_I-Wert als die Qualitätsnachricht gesendet bzw. übertragen. Im Schritt 306 wird C/I gemessen und als eine aktuelle Messung in eine Variable „cur_C_I" gespeichert, um für inkrementelle Differenzvergleiche genutzt zu werden. Im Schritt 308 vergleicht der Differenzanalysierer 206 cur_C_I mit proj_C_I und erzeugt entsprechend DIFF. Zusätzlich wird die Variable proj_C_I gemäß dem Vergleich im Schritt 310 eingestellt. Die Einstellung bzw. Anpassung verfolgt bzw. führt Änderungen in der Verbindungsqualität nach und deshalb wird, falls cur_C_I größer als proj_C_I ist, der Wert proj_C_I erhöht und umgekehrt. Der Differenzindikator DIFF wird im Schritt 312 gesendet, wobei DIFF durch den Vergleich von cur_C_I und proj_C_I bestimmt worden ist. Man beachte, dass DIFF eine Anzeige der Richtung der Änderung der Verbindungsqualität liefert. In einem Ausführungsbeispiel ist DIFF ein einzelnes Bit, wobei ein positiver Wert einer Erhöhung entspricht und ein negativer Wert einer Verringerung entspricht. Alternative Polaritätsschemata können genauso implementiert werden wie mehrere Bits zum Darstellen von DIFF, was eine Anzeige der Größe der Änderung zusätzlich zu der Richtung der Änderung vorsieht.
Im Schritt 314 bestimmt der Prozess, ob die Qualitätsnachrichtzeitperiode abgelaufen ist. Innerhalb jeder Qualitätsnachrichtzeitperiode wird eine Qualitätsnachricht gesendet, wobei mehrere Differenzindikatoren gesendet werden. Beim Ablauf der Qualitätsnachrichtzeitperiode kehrt der Prozess zurück zum Schritt 304. Bis zum Ablauf der Qualitätsnachrichtzeitperiode kehrt der Prozess zurück zum Schritt 306. Auf diese Art und Weise sieht die Fernstation eine Qualitätsnachricht mit der vollständigen projizierten C/I-Information, d.h. proj_C_I und nachfolgende Differenzindikatoren zum Nachführen von Änderungen der projizierten C/I vor. Man beachte, dass in einem Ausführungsbeispiel von jedem Differenzindikator angenommen wird, dass er einer vorherbestimmten Schrittgröße entspricht. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird von dem Differenzindikator angenommen, dass er einer von mehreren vorherbestimmten Schrittgrößen entspricht. In einem anderen Ausführungsbeispiel bestimmt die Amplitude des Differenzindikators die Schrittgröße. In einem anderen Ausführungsbeispiel beinhaltet der Differenzindikator mehrere Informationsbits, wobei die Bits Signifikanz besitzen zum Auswählen der Richtung und Amplitude der Schrittgröße aus einem Satz von vorherbestimmten Schrittgrößen. In noch einem anderen Ausführungsbeispiel kann sich die Schrittgröße dynamisch ändern.
3C stellt ein Verfahren 350 zum Verarbeiten von Qualitätsnachrichten und Differenzindikatoren an einer Basisstation dar. Eine Variable „QUALITY1" wird auf einen Standardwert eingestellt, und zwar im Schritt 352 mit der ersten empfangenen Qualitätsnachricht. Der Standardwert kann auf einer anfänglich empfangenen Qualitätsnachricht basiert sein. Der Prozess bestimmt dann, ob eine Qualitätsnachricht im Schritt 354 empfangen wird. Nach dem Empfang einer Qualitätsnachricht wird QUALITY1 aktualisiert, und zwar basierend auf der im Schritt 360 empfangenen Qualitätsnachricht. Der Prozess kehrt dann zurück zum Schritt 354. Wenn keine Qualitätsnachricht empfangen worden ist und ein DIFF im Schritt 356 empfangen worden ist, geht der Prozess weiter zum Schritt 358, in dem QUALITY1 basierend auf DIFF eingestellt wird. Der Prozess kehrt dann zurück zum Schritt 354.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Qualitätsnachricht auf einem unterbrochenen bzw. gated Kanal gesendet, wobei Übertragungen einmal pro Zeitperiode T_MESSAGE durchgeführt werden. Differenzindikatoren werden mit einer höheren Frequenz auf einem kontinuierlichen Kanal gesendet. Ein Diagramm der Signalstärke der Qualitätsnachrichten und der Differenzindikatoren sind als eine Funktion der Zeit aufgetragen, wie in 3D dargestellt. Die Qualitätsnachrichten werden zu Zeiten t₁, t₂, t₃ etc. gesendet, wobei keine Qualitätsnachrichten zu anderen Zeiten innerhalb jeder Periode T_MESSAGE gesendet werden. Die Differenzindikatoren werden kontinuierlich gesendet. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Qualitätsnachricht für eine vorherbestimmte Zeitdauer T₁ gesendet. Die Differenzindikatoren werden durch eine Zeitdauer T₂ separiert. Idealerweise ist T₂ größer als T₁, wobei kein Differenzindikator innerhalb der Zeitdauer T₁ zur Übertragung für die Qualitätsnachricht gesendet wird. Auf diese Art und Weise empfängt die Basisstation nicht einen Differenzindikator und eine Qualitätsnachricht zu einer gleichen bestimmten Zeit. In der Praxis nutzt, falls ein Differenzindikator eine Qualitätsnachricht zeitlich überlagert, die Basisstation die Qualitätsnachricht.
Die Qualitätsnachrichten und die Differenzindikatoren liefern die Rückkopplung an die Basisstation. Während die 3D bestimmte und separate Ereignisse der Qualitätsnachrichten und Differenzindikatoren darstellt, kann die Qualitätsnachricht über eine längere Zeitperiode gesendet werden, was ein Überlappen zwischen Übertragungen erzeugt.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Qualitätsnachricht codiert und gesendet werden, wobei die C/I-Nachrichten sehr langsam verarbeitet werden. Die Qualitätsnachricht würde dann an der Basisstation viel später empfangen und decodiert werden. Die Basisstation reiht die Differenzindikatoren gewissermaßen auf (pipelines) und ist fähig, sich aus einem Berechnungspfad zurückzuziehen und zurückzukehren, um die projektierte Messung zu der Zeit zu fin den, zu der die Nachricht durch die Fernstation codiert und gesendet wurde. Falls die Basisstation feststellt, dass die Qualitätsnachricht eine falsche Berechnung zeigt, d.h., ein Ergebnis nach der Anwendung der Differenzindikatoren, wird das Ergebnis gemäß der Qualitätsnachricht eingestellt bzw. angepasst. Zum Beispiel, wenn die projektierte Messung um +2dB abweicht, dann könnte die aktuelle projektierte Messung um 2dB erhöht werden.
Ein Szenario ist in 4B dargestellt und im Folgenden erörtert. 4A stellt ein alternatives Verfahren 400 zum Verarbeiten empfangener Qualitätsnachrichten und Differenzindikatoren an einer Basisstation dar, wobei eine Überlappung zwischen Qualitätsnachrichten und Differenzindikatoren auftreten kann. Zwei Variablen, QUALITY1 und QUALITY2, werden im Schritt 402 mit der ersten empfangenen Qualitätsnachricht initialisiert. Während des Empfangs einer Qualitätsnachricht wird der in QUALITY1 am Start der Verbindungsqualitätsmessung an der Mobilstation gespeicherte Wert ohne Änderung beibehalten, bis die Qualitätsnachricht vollständig empfangen wird. Dies erlaubt eine Einstellung für jedwelche DIFF(s), die während der Qualitätsnachricht empfangen werden. Der Prozess 400 bestimmt, ob ein Empfang einer Verbindungsqualitätsnachricht im Schritt 404 begonnen hat. Die Basisstation besitzt a priori Kenntnis der Planung bzw. Einteilung der Verbindungsqualitätsmessungen der Fernstation. Falls eine Qualitätsmessung noch nicht begonnen hat, geht der Prozess weiter zum Schritt 406 zum Bestimmen, ob ein DIFF empfangen worden ist. Falls kein DIFF empfangen worden ist, kehrt die Verarbeitung zurück zum Schritt 404, sonst werden QUALITY1 und QUALITY2 basierend auf DIFF im Schritt 408 eingestellt und die Verarbeitung kehrt dann zurück zum Schritt 404. Zusätzlich wird im Schritt 408 der QUALITY2 Wert an einen Planer bzw. Scheduler zur Implementierung einer Übertragungseinteilung geliefert. Vom Schritt 404, falls eine Qualitätsnachricht begonnen hat, bestimmt der Schritt 410, ob ein DIFF während einer Qualitätsnachricht empfangen worden ist, d.h. eine DIFF und eine Qualitätsnachricht werden beide zu der gleichen Zeit durch die Basisstation empfangen. Falls kein DIFF während der Qualitätsnachricht empfangen worden ist, geht der Prozess weiter zum Schritt 414 zum Bestimmen, ob die Qualitätsnachricht vollständig ist. Falls ein DIFF während der Qualitätsnachricht empfangen worden ist, wird QUALITY2 basierend auf DIFF im Schritt 412 eingestellt. Zusätzlich wird im Schritt 412 der QUALITY2 Wert an einen Scheduler zur Implementierung einer Übertragungseinteilung geliefert. Falls die Qualitätsnachricht im Schritt 414 nicht komplett ist, kehrt die Verarbeitung zurück zum Schritt 410, andernfalls wird die Differenz zwischen der empfangenen Qualitätsnachricht und QUALITY1 gleich DELTA gesetzt, Δ im Schritt 416. Das DELTA wird genutzt zum Korrigieren der Verbindungsqualitätsberechnungen an der Basisstation. Da die Qualitätsnachricht von der Fernstation vor den DIFF-Werten gesendet wurde, die während des Empfangs der Qualitätsnachricht an der Basisstation empfangen wurden, erlaubt das DELTA die Anwendung dieser DIFF-Werte auf den korrigierten Wert. QUALITY2 wird durch DELTA im Schritt 418 eingestellt zum Korrigieren des Ergebnisses der Verarbeitung der während des Empfangs der Qualitätsnachricht empfangenen DIFF(s). Zusätzlich wird im Schritt 418 der QUALITY2 Wert an einen Scheduler zur Implementierung einer Sendeplanung geliefert. Im Schritt 420 wird QUALITY1 gleich zu QUALITY2 gesetzt und die Synchronisation ist komplett. Die Verarbeitung kehrt dann zurück zum Schritt 404. Wenn eine Qualitätsnachricht im Schritt 414 empfangen wird, bestimmt das Verfahren, ob ein Fehler in der Qualitätsnachricht aufgetreten ist, und zwar im Schritt 415. Falls dem so ist, kehrt die Verarbeitung zurück zum Schritt 404. Falls es keinen Fehler in der empfangenen Qualitätsnachricht gibt, geht die Verarbeitung weiter zum Schritt 416.
4B und 4C illustrieren in der Form eines Zeitsteuerungs- bzw. Timingdiagramms den Empfang der Qualitätsnachricht und DIFF(s) an einer Basisstation. Wie gerade vor der Zeit t₁ dargestellt, sind die Werte von QUALITY1 und QUALITY2 gleich zu A. Der Empfang der Qualitätsnachricht beginnt zur Zeit t₁. Die DIFF(s) werden dann zu Zeiten t₂ bis t₆ empfangen, und zwar mit den in der Tabelle der 4C angezeigten Werten. Man beachte, dass für jeden empfangenen DIFF, der QUALITY2 Wert entsprechend eingestellt wird, wobei QUALITY1 unverändert bleibt. Zur Zeit t₇ ist die Qualitätsnachricht vollständig und setzt QUALITY1 gleich zu B. Der Wert B ist der von der Fernstation zur oder vor der Zeit t₁ übertragene Wert der Qualitätsnachricht. Die Variable QUALITY2 wird dann entsprechend der Differenz (B-A) eingestellt, Diese Differenz wird zu dem Wert von QUALITY2 zur Zeit t₈ addiert. Auf diese Art und Weise besitzt die Basisstation einen korrigierten Wert von QUALITY2.
5 stellt ein Verfahren 600 dar, das in einem Ausführungsbeispiel zur Verarbeitung der Rückkopplungsinformation an der Basisstation genutzt wird. Beim Schritt 602 empfängt die Basisstation die Qualitätsnachricht von der Mobilstation, wobei die Qualitätsnachricht sich auf die FL-Pilotsignalstärke bezieht. Die empfangene Qualitätsnachricht wird in einer Aufbewahrungsspeichereinrichtung im Schritt 604 gespeichert. Die Basisstation sieht die empfangene Qualitätsnachricht für einen Scheduler im Schritt 606 vor. Für Datenkommunikationen ist der Scheduler verantwortlich zum Vorsehen von fairem und proportionalem Zugriff auf die Basisstation von allen Zugangsterminals, die zu sendende und/oder zu empfangende Daten besitzen. Die Einteilung der Zugangsterminals kann auf irgendeinem von einer Vielzahl von Verfahren durchgeführt werden. Der Scheduler implementiert dann die Planung im Schritt 608. Zusätzlich zu der Qualitätsnachricht empfängt die Basisstation einen Differenzindikator DIFF im Schritt 610. Die Basisstation wendet den Differenzindikator auf die gespeicherte Qualitätsnachricht im Schritt 612 an zum Nachführen der Qualität des FL-Kanals. Auf diese Art und Weise wird die Basisstation über den Zustand und die Qualität des FL-Kanals benachrichtigt, wie sie am Empfänger des Zugangsterminals gesehen wird. Der Prozess liefert die Qualitätsnachricht an den Scheduler zum Implementieren einer Planung bzw. Einteilung im Schritt 614. Der Prozess bestimmt im Schritt 616, ob eine Qualitätsnachricht empfangen worden ist.
Mit 5 fortfahrend, wird, falls eine nächste Qualitätsnachricht nicht empfangen wird, d.h. das System sich aktuell in der Zeit zwischen den Zeiten t₁ und t₂ der 5 befindet, die Verarbeitung zurückkehren zum Empfangen des nächsten Differenzindikators im Schritt 610. Falls jedoch eine Qualitätsnachricht im Schritt 616 empfangen wird, kehrt der Prozess zurück zum Schritt 604 zum Speichern der Qualitätsnachricht im Speicher. Die gespeicherte Qualitätsnachricht wird mit jedem Auftreten eines Differenzindikators eingestellt.
Die gespeicherte Qualitätsnachricht wird beim Auftreten einer Qualitätsnachricht ersetzt.
Verbindungsqualitätsrückkoppelungsverfahren sind anwendbar auf paketvermittelte Kommunikationssysteme, wie z.B. Daten- und Sprachsysteme. Bei einem paketvermittelten System werden die Daten in Paketen gesendet, die eine definierte Struktur und Länge besitzen. Eher als Nutzen von Leistungssteuerung zum Einstellen der Verstärkung von Übertragungen, stellen diese Systeme das Datenraten- und Modulationsschema ansprechend auf die Qualität der Verbindung ein. Zum Beispiel wird bei Sprach- und Datensystemen die verfügbare Sendeleistung für Datenübertragungen nicht definiert oder gesteuert, sondern wird eher dynamisch als die verbleibende Leistung berechnet, die nach dem Erfüllen der Sprachübertragungen verfügbar ist. Ein exemplarisches System, das eine in 6 dargestellte Rückwärtsverbindung besitzt, nutzt eine Datenratensteuerung und einen zusätzlichen Subkanal zum Übertragen bzw. Senden von Qualitätsnachrichten bzw. Differenzindikatoren. Wie dargestellt, besitzt die Rückwärtsverbindung oder der Rückwärtskanal zwei Arten von logischen Kanälen: Zugang bzw. Zugriff und Verkehr. Der Zugangskanal beinhaltet Subkanäle für einen Pilot und Daten, wobei der Zugangskanal genutzt wird, während der Verkehrskanal nicht aktiv ist. Der Verkehrskanal beinhaltet Subkanäle für Pilot, Medienzugriffssteuerung (Medium Access Control, MAC), Bestätigung (Acknowledge, ACK) und Daten. Die MAC beinhaltet ferner Subkanäle zur Übertragung von Rückwärtsratenindikator(en) und Datenratensteuerung(en) (Data Rate Control(s)), DRC(s). Die DRC Information wird durch die Fernstation oder das Zugangs- bzw. Zugriffsterminal berechnet, und zwar durch Messen der Qualität der FL und durch Anfordern einer entsprechenden Datenrate zum Empfang von schwebenden bzw. wartenden Datenübertragungen. Es gibt irgendeine Anzahl von Verfahren zum Berechnen der Qualität der Verbindung und zum Bestimmen einer entsprechenden Datenrate.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel werden die Differenzialindikatoren kontinuierlich auf dem Rückwärtsratenindikatorkanal gesendet, wäh rend die Qualitätsnachrichten auf einem DRC-Kanal gesendet werden. Die korrespondierende Datenrate wird typischerweise mit einer Tabelle bestimmt, die die verfügbare und/oder angemessene bzw. geeignete Datenrate, Modulation und Codierung, Paketstruktur und Wiederübertragungsrichtlinie identifiziert. Die DRC-Nachrichten sind Indices, die die geeignete Kombination von Spezifikationen anzeigen. Ansprechend auf eine Verbindungsqualitätsmessung erhöht eine Erhöhung der verfügbaren Datenrate den Index. Eine Verringerung der verfügbaren Datenrate verringert den Index. Die DRC-Nachricht wird vor der Übertragung codiert. Eine DRC-Abdeckung wird angewendet zum Identifizieren des Sektors des gemessenen FL-Signals, typischerweise des FL-Pilots.
Verschiedene Zeitsteuerungs- bzw. Timingszenarien sind in 7 dargestellt. In einem ersten Szenario wird die DRC-Information kontinuierlich gesendet, wobei eine DRC-Nachricht wiederholt gesendet werden kann zum Erhöhen der Genauigkeit des Empfangs. Wie dargestellt, ist DRC(i) eine Vierschlitznachricht, wobei die Nachricht DRC(i) in Zeitschlitzen A, B, C und D gesendet wird. Die Vierschlitznachricht wird während der Zeitdauer T_DRC gesendet. Folgend auf den Zeitschlitz D wird die nächste Nachricht DRC(i+1) gesendet werden. Vor dem Zeitschlitz A wurde die vorhergehende Nachricht DRC(i-1) gesendet. In diesem Szenario ist die Qualitätsnachricht implizit in der DRC-Nachricht enthalten und wird kontinuierlich gesendet. Dieses Szenario verschwendet Bandbreite und reduziert somit die Kapazität der Rückwärtsverbindung. In einem zweiten Szenario wird die DRC-Nachricht auf einem unterbrochenen bzw. gated Kanal, dem DRC-Kanal, einmal während T_DRC gesendet. Der Differenzialindikator wird auf einem kontinuierlichen Subkanal gesendet, der eine Periode bzw. Dauer von T_diff besitzt. Der Differenzialindikator erhöht entweder oder verringert den Index der DRC-Nachricht. Auf diese Art und Weise ist das Zugriffsnetzwerk fähig zum genauen Nachführen der verfügbaren Datenraten usw. und zwar schnell, da der Differenzialindikator ein uncodiertes Bit oder Bit(s) ist. Man beachte, dass, während die Qualitätsnachricht und der Differenzialindikator hierin mit Bezug auf die FL beschrieben worden sind, jeder auch auf den RL anwendbar ist.
8 stellt eine Datenratensteuertabelle gemäß einem Ausführungsbeispiel dar. Wie dargestellt, führt die ganz linke Spalte eine DRC-Nachricht auf. Die DRC-Nachricht ist effektiv ein Code, der eine Kombination von Übertragungsparametern bzw. Sendeparametern anzeigt. Die mittlere Spalte korrespondiert zu der Datenrate in kbps. Die letzte Spalte führt die Paketlänge in Zeitschlitzen auf. Jede DRC-Nachricht korrespondiert zu einer Kombination dieser Übertragungsparameter und kann auch enthalten, ist aber nicht beschränkt auf, Modulationstechnik, Codierungstyp, Paketstruktur und/oder Wiederübertragungsrichtlinie. Man beachte, dass in dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel die erste DRC-Nachricht eine Nulldatenrate auswählt. Die Nulldatenrate wird in anderen Prozessen innerhalb des Systems genutzt. Zusätzlich korrespondieren mehrere DRC-Nachrichten zu den Übertragungsparametersätzen, die nicht verfügbar sind oder die ungültig sind. Diese Sätze können später entwickelten Systemen zugewiesen werden oder können für andere Funktionen innerhalb des Systems genutzt werden.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Qualitätsnachricht in der Präambel jeder Übertragung beinhaltet. Die Differenzialindikatoren werden auf einem kontinuierlichen Subkanal gesendet. Die Differenzialindikatoren sind mit einer Frequenz vorgesehen zum Unterstützen des Senders beim genauen Nachführen der durch gesendete Kommunikationen erfahrenen Kanalqualität.
Ein Ausführungsbeispiel eines paketvermittelten Systems, das die DRC-Tabelle der 8 verwendet, ist in 9 illustriert. Ein Teil 500 eines Zugriffsterminals beinhaltet eine DRC-Tabelle 502, gekoppelt mit einer DRC-Berechnungseinheit 504. Die DRC-Berechnungseinheit 504 empfängt ein FL-Signal innerhalb des paketvermittelten Systems. Die DRC-Berechnungseinheit 504 analysiert das empfangene Signal zum Bestimmen einer Kanalqualitätsmetrik. Die Qualitätsmetrik ist eine Datenrate. Die DRC-Berechnungseinheit 504 wählt einen Übertragungs- bzw. Sendeparametersatz von der DRC-Tabelle 502 aus, wobei der Satz der für die FL verfügbaren berechneten Da tenrate entspricht. Der Satz wird durch eine entsprechende DRC-Nachricht identifiziert.
Die DRC-Berechnungseinheit 504 sieht eine gemessene DRC für einen Differenzial- bzw. Differenzanalysierer 506 vor. Der Differenzanalysierer 506 erzeugt die projizierte DRC-Nachricht für volle Übertragung einmal für jede DRC-Zeitperiode, T_DRC. Die volle projizierte DRC-Nachricht-Übertragung wird gemäß T_DRC unterbrochen (gated). Zusätzlich empfängt der Differenzanalysierer 506 ein differentielles bzw. Differenzzeitperiodensignal T_DIFF, das zum Erzeugen von Differenz- bzw. Differenzialindikatoren genutzt wird.
Nachfolgende aktuelle DRC-Werte werden mit dem projizierten DRC-Wert verglichen und zwar bezüglich Indices in der DRC-Tabelle 502. Der Differenzanalysierer 506 gibt ansprechend auf den Vergleich einen Differenzindikator aus. Der Differenzindikator ist ein inkrementeller Zeiger, der auf benachbarte Einträge in der DRC-Tabelle 502 zeigt. Falls eine nachfolgende DRC-Nachricht von einer vorhergehenden DRC-Nachricht in eine bestimmte Richtung zunimmt, zeigt der Differenzindikator in jene Richtung. Der Differenzindikator verfolgt damit die Bewegung innerhalb der DRC-Tabelle 502. Auf diese Art und Weise empfängt der FL-Sender kontinuierlich Information über die FL-Kanalqualität, mit der Übertragungsparameter evaluiert und/oder eingestellt werden können. Die rückgekoppelte Information ist anwendbar auf das Planen bzw. Einteilen von paketvermittelten Kommunikationen in dem System. Die periodischen DRC-Nachrichtenübertragungen sehen eine Synchronisation zwischen dem FL-Sender und Empfänger vor, fehlerhafte Information wird durch inkorrekt empfangene Differenzindikatoren erzeugt.
Zusätzlich sehen die Differenzindikatoren in einem paketvermittelten System eine Rückkoppelung vor, die mehr bewirken kann als dass einfach die ferne Station die Rückkoppelung erzeugt. Das Zugriffsnetzwerk kann die zurückgekoppelte Information nutzen zum Bestimmen einer Planungsrichtlinie, sowie auch zum Implementieren der Richtlinie, und zwar für mehrere Nutzer. Auf diese Art und Weise kann die zurückgekoppelte Information zum Optimieren des gesamten Übertragungssystems genutzt werden.
Wie hier oben erörtert, erlaubt die periodische Übertragung der Qualitätsnachricht die Synchronisation der fernen Station und der Basisstation. In einem alternativen Ausführungsbeispiel sendet die Basisstation ein projiziertes C/I, wie an der Basisstation berechnet und zwar über die FL: Die ferne Station empfängt das projizierte C/I von der Basisstation und resynchronisiert mit der Basisstation. Die Übertragung kann eine codierte Nachricht sein oder kann ein Signal sein, dass mit einem vorherbestimmten Leistungspegel gesendet wird. Zum Beispiel kann die Übertragung ein dedizierter Pilot oder ein PC-Bit sein.
Zusätzlich zum Vorsehen der Verbindungsqualitäts-Rückkopplung kann die ferne Station den Sektor anzeigen, der aktuell überwacht wird, und zwar durch Anwenden einer Abdeckung oder eines Verwürfelungscodes auf die Qualitätsnachricht und/oder den Differenzindikator. Die Abdeckung identifiziert den Sektor des gemessenen Pilotsignals. In einem Ausführungsbeispiel wird jedem Sektor in dem System ein Scrambling-Code zugewiesen. Der Scrambling-Code ist eine a priori Kenntnis für die Basisstation und die ferne Station.
Einem Fachmann ist klar, dass Information und Signale repräsentiert werden können durch Verwenden von irgendeiner einer Vielzahl von unterschiedlichen Technologien und Techniken. Beispielsweise können Daten, Instruktionen, Befehle, Information, Signale, Bits, Symbole und Chips auf die durchweg in der obigen Beschreibung Bezug genommen worden sein kann, möglicherweise repräsentiert sein durch Spannungen, Strömen, elektromagnetische Wellen, magnetische Felder oder Teilchen, optische Felder oder Teilchen oder irgendeine Kombination daraus.
Einem Fachmann ist ferner klar, dass die verschiedenen illustrativen logischen Blöcke, Module, Schaltkreise und Algorithmusschritte , die in Verbindung mit den hierin offenbarten Ausführungsbeispielen beschrieben worden sind, implementiert werden können als elektronische Hardware, Computersoftware oder Kombinationen von beiden. Um diese Austauschbarkeit von Hardware und Software deutlich zu illustrieren, sind verschiedene illustrative Komponenten, Blöcke, Module, Schaltkreise und Schritte oben allgemein bezüglich ihrer Funktionalität beschrieben worden. Ob eine derartige Funktionalität in Hardware oder Software implementiert wird, hängt ab von der speziellen Anwendung und den Entwurfsrandbedingungen, denen das Gesamtsystem unterliegt. Fachleute können die beschriebene Funktionalität auf verschiedene Arten für jede bestimmte Anwendung implementieren, aber derartige Implementierungsentscheidungen sollten nicht interpretiert werden als würden sie ein Abweichen vom Umfang der vorliegenden Erfindung verursachen.
Die verschiedenen illustrativen logischen Blöcke, Module und Schaltungen, die in Bezug mit den hierin offenbarten Ausführungsbeispielen beschrieben worden sind, können implementiert oder durchgeführt werden mit einem Vielzweckprozessor, einem digitalen Signalprozessor (DSP), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (application specific integrated circuit = ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FPGA) oder einer anderen programmierbaren logischen Einrichtung, diskreter Gatter oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder irgendeiner Kombination daraus, die ausgelegt ist zum Durchführen der hierin beschriebenen Funktionen. Ein Vielzweckprozessor kann ein Mikroprozessor sein, alternativ kann der Prozessor aber irgendein herkömmlicher Prozessor, Controller, Mikrocontroller oder ein Zustandsautomat sein. Ein Prozessor kann auch implementiert werden als eine Kombination von Berechnungseinrichtungen, zum Beispiel einer Kombination von einem DSP und einem Mikroprozessor, einer Vielzahl von Mikroprozessoren, einem oder mehreren Mikroprozessoren zusammen mit einem DSP-Kern oder irgendeiner anderen derartigen Konfiguration.
Die Schritte eines Verfahrens oder Algorithmus, die im Zusammenhang mit den hierin offenbarten Ausführungsbeispielen beschrieben worden sind, können direkt in Hardware, in einem Softwaremodul, das durch einen Prozessor ausgeführt wird, oder in einer Kombination der beiden verkörpert sein. Ein Softwaremodul kann sich befinden im RAM-Speicher, Flash-Speicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher, Registern, einer Festplatte, einer Wechselplatte, einem CD-ROM oder in irgendeiner anderen Form von in der Technik bekannten Speichermedium. Ein exemplarisches Speichermedium ist mit dem Prozessor derart gekoppelt, dass der Prozessor Information lesen kann von und Information schreiben kann auf das Speichermedium. Alternativ kann das Speichermedium in dem Prozessor integriert sein. Der Prozessor und das Speichermedium können sich in einem ASIC befinden. Das ASIC kann sich in einem Nutzerterminal befinden. Alternativ können der Prozessor und das Speichermedium sich als diskrete Komponenten in einem Nutzerterminal befinden.
Die vorhergehende Beschreibung der offenbarten Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, um es irgendeinem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung nachzuvollziehen oder zu nutzen. Verschiedene Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele werden einem Fachmann unmittelbar klar sein und die hierin definierten generischen Prinzipien können auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Somit soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern soll im weitesten Umfang gewürdigt werden, der mit den hierin offenbarten Prinzipien und neuartigen Merkmalen in Übereinstimmung ist.

Claims

Eine Fernstationsvorrichtung bzw. entfernte Station, die Folgendes aufweist: eine Qualitätsmesseinheit (204) zum iterativen Messen von Verbindungsqualität von einer Kommunikationsverbindung und zum Erzeugen einer Qualitätsmetrik; und einen Differentialanalysierer (506) zum Bestimmen von Änderungen bei der gemessenen Verbindungsqualität und zum Erzeugen eines Differentialindikators (DIFF), wobei die Qualitätsmetrik und der Differentialindikator an eine Basisstation zu übertragen sind, um die Verbindungsqualität anzuzeigen; dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätsmetrik und der Differentialindikator mit zwei unterschiedlichen Frequenzen an die Basisstation gesendet bzw. übertragen werden.
Die Fernstationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsqualität als Träger zu Interferenz von einem empfangenen Signal gemessen wird.
Die Fernstationsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Fernstation eine Sektorabdeckung für die Qualitätsmetrik anwendet.
Die Fernstationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Qualitätsmetrik und der Differentialindikator genutzt werden zum Vorsehen von Leistungssteuerbefehlen, die die Basisstation instruieren zum Einstellen bzw. Anpassen eines Sendeleistungspegels.
Die Fernstationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Qualitätsmetrik und der Differentialindikator genutzt werden zum Vorsehen von Datenratensteuerbefehlen bzw. Datengeschwindigkeitssteuerbefehlen, die die Basisstation instruieren zum Einstellen bzw. Anpassen einer Übertragungsdatenrate bzw. -geschwindigkeit.
Die Fernstationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Qualitätsmetrik eine Datenrate bzw. -geschwindigkeit ist.
Ein Verfahren für ein drahtloses Kommunikationssystem, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Erzeugen einer Qualitätsmetrik mit einer ersten Frequenz, wobei die Qualitätsmetrik Information über die Qualität von einer Kommunikationsverbindung vorsieht; und Erzeugen von Differentialindikatoren (DIFF) mit einer zweiten Frequenz, wobei die Differentialindikatoren Änderungen bei der Qualität von der Kommunikationsverbindung anzeigen, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Frequenz größer als die erste Frequenz ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei jede Qualitätsnachricht Träger-zu-Interferenz-Information eines empfangenen Signals bei einem Empfänger aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das empfangene Signal ein Pilotsignal ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei jeder Differentialindikator mindestens ein Bit ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Erzeugen von Differentialindikatoren (DIFF) ferner Folgendes aufweist: Vergleichen einer aktuellen Verbindungsqualitätsmessung mit einer vorausberechneten bzw. geplanten Verbindungsqualitätsmessung; Dekrementieren des Differentialindikators (DIFF), wenn die aktuelle Verbindungsqualitätsmessung geringer ist als die projektierte bzw. vorausberechnete Verbindungsqualitätsmessung; Inkrementieren des Differentialindikators (DIFF), wenn die aktuelle Verbindungsqualitätsmessung größer ist oder gleich ist wie die projektierte Verbindungsqualitätsmessung; und Senden bzw. Übertragen des Differentialindikators.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Qualitätsmetrik und der Differentialindikator verwendet werden zum Vorsehen von Leistungssteuerbefehlen, die eine Übertragungs- bzw. Sendestation instruieren, einen Übertragungs- bzw. Sendeleistungspegel einzustellen bzw. anzupassen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Qualitätsmetrik und der Differentialindikator verwendet werden zum Vorsehen von Datenratensteuerbefehlen bzw. Datengeschwindigkeitssteuerbefehlen, die eine Sendestation bzw. Übertragungsstation instruieren eine Sende- bzw. Übertragungsdatenrate einzustellen bzw. anzupassen.
Eine Basisstation für ein drahtloses Kommunikationssystem zum Verarbeiten von Sprachkommunikationen und von paketvermittelten Kommunikationen, wobei die Basisstation Folgendes aufweist: Empfangsschaltkreise, die betriebsbereit sind zum Empfangen von Signalen auf einer Rückwärtsverbindung einschließlich einer Qualitätsmetrik und von Differentialindikatoren, wobei die Qualitätsmetrik periodisch die Qualitätsmetrik von einer Vorwärtsverbindung vorsieht, wobei die Differentialindikatoren die Qualitätsmetrik zwischen aufeinanderfolgenden Qualitätsnachrichten nachführen, und wobei die Qualitätsmetrik und der Differentialindikator mit zwei unterschiedlichen Frequenzen empfangen werden; eine Speicheraufbewahrungseinheit, die betriebsbereit ist zum Speichern einer Qualitätsnachricht, die auf der Rückwärtsverbindung empfangen worden ist; und eine Differentialanalysierer zum Aktualisieren der Qualitätsnachricht, die in der Speicheraufbewahrungseinheit gespeichert ist, und zwar ansprechend auf die Differentialindikatoren.
Basisstation nach Anspruch 14, die ferner Folgendes aufweist: eine Einteilungs- bzw. Schedulereinheit, die betriebsbereit ist zum Einteilen bzw. Planen von paketvermittelten Kommunikationen in dem System ansprechend auf die Qualitätsnachricht, die in der Speicheraufbewahrungseinheit gespeichert ist.
Basisstation nach Anspruch 15, wobei die Qualitätsmetrik eine Datenratensteuernachricht bzw. Datengeschwindigkeitssteuernachricht ist.
Basisstation nach Anspruch 14, wobei die Qualitätsmetrik eine Leistungssteuernachricht ist.
Basisstation nach Anspruch 16, wobei: jede Datenratensteuernachricht einem Eintrag in einer Datenratensteuertabelle entspricht; und jeder Differentialindikator auf einen benachbarten Eintrag in der Datenratensteuertabelle zeigt.