DE60225711T2

DE60225711T2 - Sendeleistungsregelung der abwärtsrichtung

Info

Publication number: DE60225711T2
Application number: DE60225711T
Authority: DE
Inventors: Durga San Diego MALLADI
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-26
Also published as: AU2002359303B2; HK1074706A1; CN100409595C; US20030083089A1; EP1442535A2; DE60225711D1; WO2003036814A3; KR100960255B1; CA2464413A1; ES2305333T3; WO2003036814A2; ATE389979T1; WO2003036814A8; CN1608354A; EP1442535B1; TW595146B; KR20040047979A

Description

Hintergrund der Erfindung
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf drahtlose Kommunikationsnetzwerke. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur effizienten Interferenzverwaltung.
II. Stand der Technik
Es gibt eine Vielfalt von drahtlosen Kommunikationssystemen, welche mehrfache Strahlkommunikationsverbindungen aufweisen. Ein satellitenbasierendes Kommunikationssystem ist ein solches Beispiel. Ein anderes Beispiel ist ein zelluläres Kommunikationssystem.
Ein satellitenbasierendes Kommunikationssystem beinhaltet einen oder mehrere Satelliten um Kommunikationssignale zwischen Gateways (auch bezeichnet als „Kommunikationsstationen") und Benutzerendgeräten weiterzuleiten. Gateways stellen Kommunikationsverbindungen bereit um ein Benutzerendgerät mit anderen Benutzerendgeräten oder Benutzer von anderen Kommunikationssystemen wie ein öffentliches Fernsprechwählnetz zu verbinden. Benutzerendgeräte können fest oder mobil sein, wie ein mobiles Telefon, und nahe an einem Gateway positioniert sein oder sich entfernt befinden.
Ein Satellit kann Signale von einem Benutzerendgerät empfangen und Signale an ein Benutzerendgerät senden, vorausgesetzt dass das Benutzerendgerät in dem „Fußabdruck" („foot print") des Satelliten ist. Der Fußabdruck eines Satelliten ist das geografische Gebiet auf der Oberfläche der Erde, welches durch das Satellitenkommunikationssystem abgedeckt wird. In einigen Satellitensystemen ist ein Fußabdruck des Satelliten geografisch in „Strahlen" („beams") unterteilt durch die Verwendung von strahlbildenden Antennen. Jeder Strahl deckt ein geografisches Gebiet in einem Fußabdruck des Satelliten ab.
Einige Satellitenkommunikationssysteme setzen Code-Multiplex-Mehrfachzugriff- (Code Division Multiple Access, CDMA) Signale mit gespreiztem Spektrum ein, wie im US Patent Nummer 4,901,307 offenbart, erteilt am 13. Februar 1990, mit dem Titel „Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters" und US Patent Nummer 5,691,174 , erteilt am 25. November 1997, mit dem Titel „Method and Apparatus for Using Full Spectrum Transmitted Power in a Spread Spektrum Communication System for Tracking Individual Recipient Phase Time and Energy", von denen beide dem Abtretungsempfänger der vorliegenden Erfindung abgetreten wurden und welche hierin durch Verweis in vollem Umfang einbezogen sind.
Das Verfahren um CDMA mobile Kommunikation bereitzustellen wurde in den Vereinigten Staaten durch den Telekommunikationsindustrieverband (Telecommunication Industry Association) standardisiert in TIA/EIA/IS-95-A mit dem Titel „Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", hierin in Bezug genommen als IS-95. Kombinierte AMPS- und CDMA-Systeme werden im TIA/EIA-Standard IS-98 beschrieben. Andere Kommunikationssysteme werden beschrieben in der IMT-2000/UM oder International Mobile Telecommunications System 2000/Universal Mobile Telecommunications System, Standards, welche abdecken, was bezeichnet wird als Breitband-CDMA (Wideband CDMA, WCDMA), cdma2000 (wie zum Beispiel cdma2000 1X oder 3X Standards) oder TD-SCDMA.
In der US 5,907,809 wird ein Benutzerendgerät beschrieben, welches in der Lage ist die relative Signalstärke von Signalen zu messen, welche von einer Mehrzahl von Punktstrahlen empfangen wurden, um die Position des Endgerätes festzustellen. In der US 5,918,176 wird ein System beschrieben, wobei eine Information über die Position des Endgerätes verwendet wird, zum Vorhersehen von Gebieten mit degradierter Abdeckung, um die Leistung von den Signalen entsprechend anzupassen.
EP-1 098 456 offenbart ein Leistungssteuerungsverfahren mit geschlossener Schleife für ein LEO-Kommunikationssystem.
In Kommunikationssystemen, welche mehrfache Strahlen einsetzen, sind Sendungen, welche von Benutzern in einem bestimmten Strahl empfangen werden, anfällig für Interferenzen von Sendungen, welche für benachbarte Strahlen bestimmt sind. Zusätzlich, je näher ein Benutzer an einem angrenzenden Strahl ist, umso anfälliger ist der Benutzer für Interferenzen von benachbarten Strahlen. Interferenz wird für gewöhnlich gemessen in Form eines Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses (Signal-to-Noise Ratio, SNR).
In einem satellitenbasierenden Kommunikationssystem, wo die Satelliten nicht stationär sind in Bezug auf einen Punkt auf der Oberfläche der Erde, verändert sich das geografische Gebiet, welches durch einen gegebenen Satelliten abgedeckt wird, konstant. Als ein Ergebnis kann ein Benutzerendgerät, welches zu einer Zeit in einem bestimmten Strahl von einem bestimmten Satelliten positioniert war, zu einer späteren Zeit in einem anderen Strahl von demselben Satelliten und/oder in einem anderen Strahl von einem anderen Satelliten positioniert sein. Darüber hinaus ist es einem Benutzerendgerät freigestellt, sich zu bewegen, weil Satellitenkommunikation drahtlos ist. Dementsprechend kann ein Benutzerendgerät variierende Niveaus von Interferenzanfälligkeit erfahren, während es an Kommunikationen mit einem oder mehreren Satelliten beteiligt ist.
Ein ähnliches Interferenzproblem kann für mobile Benutzer auftreten, welche sich in Zellen in einem terrestrischen zellulären Kommunikationssystem bewegen. Das heißt, mobile Benutzerendgeräte, welche an drahtlosen Kommunikationen beteiligt sind, können sich in einer Zelle bewegen oder wiederholt Zellgrenzen kreuzen.
Eine Technik um Interferenzen zu reduzieren, welche durch Benutzerendgeräte empfangen wurden, ist die Leistung von Signalen anzuheben, welche durch Satelliten und/oder zelluläre Basisstationen an Benutzerendgeräte gesendet werden. Weil jedoch Benutzerendgeräte unterschiedliche Grade von Interferenzempfindlichkeit erfahren können, hat dieser Ansatz den Nachteil, Leistung an Benutzer zu verschwenden, welche nicht so empfindlich sind für Interferenzen wie andere.
In Systemen, welche begrenzte Leistungsbudgets aufweisen, wie Satellitenkommunikationssysteme, wird eine Technik benötigt, um ein konstantes SNR beizubehalten, während Sendeleistung gespart wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf Systeme und Verfahren zum Steuern der Vorwärtsverbindungssendeleistung an ein Benutzerendgerät in einem drahtlosen Kommunikationssystem, welches eine Mehrzahl von Strahlen aufweist, gerichtet. Die Systeme und Verfahren erkennen den Ort eines Benutzerendgerätes in einem von der Mehrzahl von Strahlen und setzen die Vorwärtsverbindungsübertragungsleistung als Antwort auf den erkannten Benutzerendgeräteort.
Das Erkennen des Ortes von einem Benutzerendgerät kann beinhalten das Empfangen mehrerer Signalleistungsmessungen von dem Benutzerendgerät, wie Pilotsignalmessungen. Jede von diesen Messungen entspricht einer von der Mehrzahl von Strahlen. Zum Beispiel können diese Messungen in der Form von Pilotstärkemessungsnachrichten (Pilot Strength Measurement Messages, PSMM) sein.
Beim Empfangen von diesen Messungen wird eine Differenz berechnet zwischen einer ersten von den Signalleistungsmessungen, welche einem Heimatstrahl entspricht, und jedem von den anderen Signalleistungsmessungen. Wenn die größte von den berechneten Differenten größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert, so wird geschlossen, dass das Benutzerendgerät sich in einem Strahlmittenbereich befindet. Wenn jedoch die größte von den berechneten Differenzen kleiner oder gleich dem vorbestimmten Grenzwert ist, dann wird geschlossen, dass sich das Benutzerendgerät in einem Strahlüberschneidungsbereich befindet.
Ein System der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Selektor, welcher angepasst ist, den Ort von einem Benutzerendgerät in einem Strahl zu erkennen. Als Antwort auf dieses Erkennen, erzeugt der Selektor einen Leistungssteuerungsbefehl, basierend auf dem erkannten Ort. Der Selektor setzt die Vorwärtsverbindungsübertragungsleistung als Antwort auf den Leistungssteuerungsbefehl.
Die Sendeempfangseinrichtung beinhaltet ein Verstärkungsmodul, welches angepasst ist eine Vorwärtsverbindungsinformationssequenz zu skalieren, gemäß einem durch den Leistungssteuerungsbefehl bestimmten Leistungsniveau. Der Leistungssteuerungsbefehl kann ein erstes Leistungsniveau bestimmen, wenn der erkannte Ort in einem Strahlüberschneidungsbereich ist und ein zweites Leistungsniveau, wenn der erkannte Ort in einem Strahlmittenbereich ist.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie Interferenzniveaus in akzeptablen Grenzen hält, während Sendeleistung gespart wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen gleiche Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente an. Zusätzlich identifiziert die Ziffer(n) ganz links eines Bezugszeichens die Zeichnung, in welcher das Bezugszeichen zuerst auftaucht.
1 illustriert ein beispielhaftes drahtloses Kommunikationssystem;
2 ist ein Diagramm, welches einen beispielhaften Fußabdruck illustriert, welcher eine Mehrzahl von Strahlen aufweist;
3 ist ein Diagramm, welches ein Betriebsszenario in einem Satellitenfußabdruck illustriert;
4–6 sind Flussdiagramme, welche Betriebssequenzen der vorliegenden Erfindung illustrieren;
7 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Gatewayimplementierung; und
8 ist ein Blockdiagramm einer Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtungsimplementierung.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
I. Beispielhafte Betriebsumgebung
Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist es hilfreich eine beispielhafte Umgebung zu beschreiben, in welcher die Erfindung implementiert werden kann. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere nützlich in mobilen Kommunikationsumgebungen. 1 illustriert solch eine Umgebung.
1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften drahtlosen Kommunikationssystems (Wireless Communication System, WCS) 100, welches eine Basisstation 112, zwei Satelliten 116a und 116b und zwei assoziierte Gateways (hierin auch in Bezug genommen als Hubs) 120a und 120b beinhaltet. Diese Elemente beteiligen sich an drahtlosen Kommunikationen mit Benutzerendgeräten 124a, 124b und 124c. Typischerweise sind die Basisstationen und Satelliten/Gateways Komponenten von verschiedenen terrestrischen und satellitenbasierenden Kommunikationssystems. Jedoch können diese verschiedenen Systeme als eine Gesamtkommunikationsinfrastruktur zusammenarbeiten.
Obwohl 1 eine einzelne Basisstation 112, zwei Satelliten 116 und zwei Gateways 120 illustriert, kann jede Anzahl dieser Elemente eingesetzt werden, um eine gewünschte Kommunikationskapazität und geografischen Bereich zu erreichen. Zum Beispiel enthält eine beispielhafte Implementierung des WCS 100 48 oder mehr Satelliten, welche sich in acht verschiedenen orbitalen Ebenen im tiefen Erdorbit bewegen, um eine große Anzahl von Benutzerendgeräte 124 zu bedienen.
Die Ausdrücke „Basisstation" und „Gateway" werden auch manchmal austauschbar verwendet. Jedes ist eine feste zentrale Kommunikationsstation, wobei Gateways, wie Gateways 120, in der Technik als hoch spezialisierte Basisstation wahrgenommen werden, welche Kommunikationen durch Satellitenverstärker lenken, während Basisstationen (auch manchmal in Bezug genommen als cellsites), wie Basisstation 112, terrestrische Antennen verwenden, um Kommunikationen in umgebende geografische Gebiete zu lenken. Jedoch ist die Erfindung nicht auf spezifische Mehrfachzugriffskommunikationssysteme beschränkt und kann in anderen Typen von Systemen eingesetzt werden, welche andere Zugriffstechniken einsetzen.
In diesem Beispiel weist jedes Benutzerendgerät 124 auf oder beinhaltet eine Vorrichtung oder ein drahtloses Kommunikationsgerät, wie ein, aber nicht beschränkt auf ein zelluläres Telefon, drahtlosen Handapparat, eine Datensendeempfangseinrichtung oder einen Rufempfänger oder Ortsbestimmungsempfänger. Darüber hinaus kann jedes der Benutzerendgeräte 124 tragbar, portabel, wie fahrzeugbefestigt (beinhaltend zum Beispiel Autos, LKWs, Boote, Züge und Flugzeuge) oder fest, wie gewünscht, sein. Zum Beispiel illustriert 1 das Benutzerendgerät 124a als ein festes Telefon, Benutzerendgerät 124b als ein tragbares Gerät und Benutzerendgerät 124c als ein fahrzeugbefestigtes Gerät. Drahtlose Kommunikationsgeräte werden auch manchmal als Benutzerendgeräte, mobile Stationen, mobile Einheiten, Abonnenteneinheiten, mobile Funkgeräte oder Funktelefone, drahtlose Endgeräte oder einfach als „Benutzer", „Abonnenten", „Endgeräte" und „Handys" in einigen Kommunikationssystemen bezeichnet, abhängig von der Bevorzugung.
Benutzerendgeräte 124 beteiligen sich an drahtlosen Kommunikationen mit anderen Elementen im WCS 100 durch CDMA Kommunikationssysteme. Jedoch kann die vorliegende Erfindung in Systemen eingesetzt werden, welche andere Kommunikationstechniken einsetzen, wie Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (Time Division Multiple Access, TDMA) und Frequenzmultiplex-Mehrfachzugriff (Frequency Division Multiple Access, FDMA) oder andere Wellenformen oder Techniken, welche oben aufgelistet wurden (WCDMA, CDMA2000 ....).
Im Allgemeinen decken Strahlen von einer Strahlenquelle, wie Basisstation 112 oder Satelliten 116 verschiedene geografische Gebiete in vorbestimmten Muster ab. Strahlen bei verschiedenen Frequenzen, auch bezeichnet als CDMA-Kanäle, Frequenzmultiplex-(Frequency Division Multiplex, FDM) Kanäle oder „Unterstrahlen", können gerichtet sein, um dasselbe Gebiet zu überlappen. Es wird auch sofort von den in der Technik Kundigen sofort verstanden werden, dass Strahlabdeckung oder Dienstgebiete für mehrfache Satelliten oder Antennenmuster für mehrfache Basisstationen ausgelegt sein können, sich vollständig oder teilweise in einem gegebenen Gebiet zu überdecken, abhängig von der Kommunikationssystemauslegung und den Typen von Diensten, welche angeboten werden, und ob Raumdiversität erreicht wird.
1 illustriert verschiedene beispielhafte Signalpfade. Zum Beispiel stellen die Kommunikationsverbindungen 130a–c den Austausch von Signalen zwischen der Basisstation 112 und den Benutzerendgeräten 124 bereit. Ähnlich stellen die Kommunikationsverbindungen 133a–d den Austausch von Signalen zwischen den Satelliten 116 und den Benutzerendgeräten 124 bereit. Kommunikation zwischen Satelliten 116 und Gateways 120 werden durch Kommunikationsverbindungen 146a–d ermöglicht.
Die Benutzerendgeräte 124 sind in der Lage sich an bidirektionalen Kommunikationen mit der Basisstation 112 und/oder den Satelliten 116 zu beteiligen. Als solche beinhaltet jede Kommunikationsverbindung 130 und 138 eine Vorwärtsverbindung und eine Rückwärtsverbindung. Eine Vorwärtsverbindung überträgt Informationssignale zu den Benutzerendgeräten 124. Für terrestrisch basierende Kommunikationen im WCS 100 überträgt eine Vorwärtsverbindung Informationssignale von Basisstation 112 zu einem Benutzerendgerät 124 über eine Verbindung 130. Eine satellitenbasierende Vorwärtsverbindung im Kontext des WCS 100 überträgt Informationen von einem Gateway 120 zu einem Satelliten 116 über eine Verbindung 146 und von dem Satelliten 116 zu einem Benutzerendgerät 124 über eine Verbindung 138. Daher ziehen terrestrisch basierende Verbindungen typischerweise einen einzigen drahtlosen Signalpfad zwischen dem Benutzerendgerät und der Basisstation nach sich, während satellitenbasierende Verbindungen typischerweise zwei oder mehr drahtlose Signalpfade zwischen dem Benutzerendgerät und einem Gateway nach sich ziehen durch zumindest einen Satelliten (Mehrfachpfade ignorierend).
In dem Kontext des WCS 100 überträgt eine Rückwärtsverbindung Informationssignale von einem Benutzerendgerät 124 entweder an eine Basisstation 112 oder an ein Gateway 120. Ähnlich zu Vorwärtsverbindungen im WCS 100 erfordern Rückwärtsverbindungen typischerweise eine einzelne drahtlose Verbindung für terrestrisch basierende Kommunikationen und zwei drahtlose Verbindungen für satellitenbasierende Kommunikationen. Ein WCS 100 kann über diese Vorwärtsverbindungen verschiedene Kommunikationsangebote bieten wie niedrige Datenraten-(Low Data Rate, LDR) und hohe Datenraten-(High Data Rate, HDR) Dienste. Ein beispielhafter LDR-Dienst stellt Vorwärtsverbindungen bereit, welche Datenraten von 3 Kilobit pro Sekunde (kilobits per second, kbps) bis 9,6 kbps bereitstellen, während ein beispielhafter HDR-Dienst typische Datenraten so hoch wie 604 kbps oder mehr unterstützt.
HDR-Dienste können stoßartig in ihrer Natur sein. Das heißt Verkehr, welcher über HDR-Verbindungen übertragen wird, kann plötzlich beginnen und in einer unvorhersehbaren Weise und enden. Daher kann in einem Augenblick eine HDR-Verbindung bei Null kbps arbeiten und in dem nächsten Moment bei einer sehr hohen Datenrate, wie 604 kbps, arbeiten.
Wie oben beschrieben, führt das WCS 100 drahtlose Kommunikationen gemäß CDMA-Techniken durch. Daher übertragen Signale, welche über die Vorwärts- und Rückwärtsverbindungen der Verbindungen 130, 138 und 146 gesendet werden, Signale welche gemäß den CDMA-Sendestandards kodiert, gespreizt und kanalisiert werden. Zusätzlich wird Blockverschachteln über diese Vorwärts- und Rückwärtsverbindungen eingesetzt. Diese Blocks werden in Rahmen übertragen, welche eine vorbestimmte Länge, wie 20 Millisekunden haben.
Die Basisstation 112, Satelliten 116 und Gateways 120 können die Leistungen der Signale, welche sie senden, über die Vorwärtsverbindung des WCS 100 anpassen. Beispielhafte Ausführungsformen für Leistungskontrollschleifen, welche in CDMA-Kommunikationssystemen verwendet werden, sind im US Patent Nummer 5,056,109 offenbart mit dem Titel „Method and Apparatus for Controlling Transmission Power in a CDMA Cellular Mobile Telephone System", welches dem Abtretungsempfänger der vorliegenden Erfindung abgetreten wurde und welches durch Verweis hierin einbezogen ist. Andere Leistungssteuerungsmechanismen können auch in Erwägung gezogen werden und sind in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
Die Sendeleistung (hierin in Bezug genommen als Vorwärtsverbindungssendeleistung) kann variiert werden gemäß Befehlen, Anforderungen oder Rückkopplungen von Benutzerendgerät 124 und gemäß der Zeit. Dieses zeitlich veränderliche Merkmal kann auf einer Rahmen-für-Rahmen-Basis eingesetzt werden. Alternativ kann dieses Merkmal auf anderen Zeitgrenzen eingesetzt werden, welche entweder größer oder kleiner sind als ein Rahmen. Solche Leistungsanpassungen wer den durchgeführt um Vorwärtsverbindungsrahmenfehlerraten (Frame Error Rates, FER) in spezifischen Erfordernissen zu halten, Interferenz zu reduzieren und Sendeleistung zu sparen.
Zum Beispiel kann Gateway 120a bis Satellit 116a Signale an ein Benutzerendgerät 124b mit einer anderen Vorwärtsverbindungssendeleistung senden als für Benutzerendgerät 124c. Zusätzlich kann Gateway 120a die Sendeleistung für jede von den Vorwärtsverbindungen zu Benutzerendgeräten 124b und 124c für jeden folgenden Rahmen variieren.
2 illustriert ein beispielhaftes Satellitenstrahlmuster 202, auch bekannt als Fußabdruck. Wie in 2 gezeigt, beinhaltet der beispielhafte Satellitenfußabdruck 202 16 Strahlen 204₁ –204₁₆ . Jeder Strahl deckt ein spezifisches geografisches Gebiet ab obwohl es gewöhnlicherweise ein Strahlüberlapp gibt. Der in 2 gezeigte Satellitenfußabdruck beinhaltet einen inneren Strahl (Strahl 204₁ ), mittlere Strahlen (Strahlen 204₂ –204₇ ) und äußere Strahlen (Strahlen 204₈ –204₁₆ ). Strahlmuster 202 ist eine Konfiguration von bestimmten vorbestimmten Verstärkungsmustern, die jeweils mit einem bestimmten Strahl 204 assoziiert sind.
Strahlen 204 sind nur für illustrative Zwecke illustriert als ob sie keine überlappenden geometrischen Formen hätten. Tatsächlich hat jeder der Strahlen 204 Verstärkungsmusterkonturen, welche sich weit jenseits der in 2 gezeigten idealisierten Grenzen erstrecken. Jedoch sind diese Verstärkungsmuster jenseits dieser illustrierten Grenzen abgeschwächt, so dass sie typischerweise nicht signifikante Verstärkung bereitstellen um Kommunikation mit Benutzerendgeräten 124 außerhalb einer gegebenen „Grenze" zu unterstützen.
Jeder der Strahlen 204 kann betrachtet werden verschiedene Gebiete aufzuweisen, basierend auf ihrer Nähe zu anderen Strahl(en) und/oder Orten in anderen Strahlverstärkungsmuster(n). Zum Beispiel illustriert 2 Strahl 204₂ , welcher einen Mittenbereich 206 und einen Überschneidungsbereich 208 aufweist. Überschneidungsbereich 208 beinhaltet Teile des Strahls 204₂ , welche in unmittelbarer Nähe zu Strahlen 204₁ , 204₃ , 204₇ , 204₈ , 204₉ und 204₁₀ sind. Wegen dieser Nähe ist es für Benutzerendgeräte 124 in Überschneidungsbereich 208 (ebenso wie ähnliche Gebiete in anderen Strahlen) wahrscheinlicher an einen benachbarten Strahl abzugeben als für Benutzerendgeräte 124 im Mittenbereich 206. Jedoch ist es für Endgeräte 124 in übergabewahrscheinlichen Gebieten, wie Überschneidungsbereich 208, auch wahrscheinlicher Interferenzen von Kommunikationsverbindungen in benachbarten Strahlen 204 zu empfangen.
Um dieses Prinzip zu illustrieren zeigt 3 ein beispielhaftes Betriebsszenario im Fußabdruck 202. Dieses Betriebsszenario zieht nach sich, dass Benutzerendgerate 124d–f durch verschiedene Strahlen von einem Satelliten 116 kommunizieren. Insbesondere kommunizieren Benutzerendgeräte 124d und 124e mit Satellit 116 durch Strahl 204₂ , während Benutzerendgerät 124f mit Satellit 116 durch Strahl 204₇ kommuniziert. Wie in 3 gezeigt, ist Benutzerendgerät 124d im Mittenbereich 206 des Strahls 204, und Benutzerendgerät 124e ist im Überschneidungsbereich 208 des Strahls 204₂ .
Wie oben beschrieben, ist der Überschneidungsbereich 208 näher am Strahl 2047 als der Mittenbereich 206. Wegen dieser Nähe kann Benutzerendgerät 124e im Überschneidungsbereich 208 in einem höheren Verstärkungsteil des Verstärkungsmusters des Strahls 204₇ sein als Benutzerendgerät 124d im Mittenbereich 206. Zum Beispiel empfängt im Betriebsszenario von 3 Benutzerendgerät 124f eine Vorwärtsverbindungssendung 302 vom Satelliten 116. Zusätzlich empfangen Benutzerendgeräte 124d und 124e diese Sendung als abgeschwächte Sendungen 302' und 302''. Obwohl beide Signale schwächer sind als Sendung 302, ist Sendung 302'' stärker als Sendung 302'.
Zusätzlich zum Empfangen dieser abgeschwächten Sendungen empfangen Benutzerendgeräte 124d und 124e auch Vorwärtsverbindungssendungen von Satellit 116, welche zum Empfang gedacht sind. Insbesondere empfängt Benutzerendgerät 124d eine Vorwärtsverbindungssendung 304 vom Satellit 116 und Benutzerendgerät 124e empfängt eine Vorwärtsverbindungssendung 306 vom Satellit 116.
In dem Kontext des beispielhaften WCS 100 sind Abwärts-CDMA-Sendungen in einem bestimmten Strahl 204 orthogonal kodiert. Das heißt, sie interferieren im Allgemeinen nicht miteinander. Jedoch sind Abwärts-CDMA-Sendungen von verschiedenen Strahlen nicht notwendigerweise orthogonal. Abwärtssendungen von verschiedenen Strahlen 204 können miteinander interferieren. Daher ist im Betriebsszenario von 3 der Empfang von Sendungen 304 anfällig für Interferenzen von Sendungen 302'. Ähnlich ist der Empfang von Sendungen 306 anfällig für Interferenzen von Sendung 302''.
Wie hierin beschrieben, hat Sendung 302'' eine stärkere Signalstärke als Sendung 302'. Dementsprechend ist im Szenario von 3 der Empfang von Sendung 306 durch Benutzerendgerät 124 anfällig für eine größere Menge an Interferenz als es der Empfang von Sendung 304 durch Benutzerendgerät 124d ist. Die vorliegende Ausführungsform wendet dieses Prinzip an um solche Interferenzen zu reduzieren, während Verbindungssendeleistung gespart wird.
II. Effiziente Interferenzverwaltung
Die Erfindung stellt effiziente Interferenzverwaltungstechniken durch die Steuerung der Verbindungssendeleistung bereit. Wie oben beschrieben, beinhalten drahtlose Kommunikationssysteme, wie das WCS 100, Komponenten, wie Satelliten 116, welche begrenzte Sendeleistungsbudgets haben. Diese budgetierte Leistung muss effizient mehrfachen Kommunikationsverbindungen zugewiesen werden. Wenn jedoch eine zu kleine Leistung einer Verbindung zugewiesen wird, so hindern Rauschen und Interferenz die Verbindung daran, Kommunikationsverkehr zu unterstützen. Dementsprechend halten Ausführungsformen die Interferenzniveaus in akzeptablen Bereichen, während Sendeleistung gespart wird. Kommunikationssysteme, wie das WCS 100, spezifizieren bestimmte maximale Bitfehlerra ten (Bit Error Rates, BERs) und/oder Paketfehlerraten (Packet Error Rates, PERs) für ihre drahtlosen Kommunikationsverbindungen. Damit eine Verbindung bestimmungsgemäß funktioniert, dürfen diese Fehlerraten nicht überschritten werden. Die Fehlerraten einer Verbindung hängen von einem Verhältnis von Leistungsniveaus, ausgedrückt in unten stehender Gleichung 1, ab.
In Gleichung (1) repräsentiert E_b die Energie pro gesendetem Bit und N_t repräsentiert eine Rauschenergie. N_t hat zwei Komponenten: N₀ und I_t. N₀ repräsentiert thermisches Rauschen und I_t repräsentiert Interferenzleistungsspektraldichte.
N₀ ist relativ konstant in drahtlosen Kommunikationsumgebungen, wie die Umgebung des WCS 100. Jedoch kann I_t sehr variieren. Weil I_t sehr variieren kann, kann sowohl das Verhältnis von Gleichung (1) als auch die assoziierten Verbindungsfehlerraten über einen großen Bereich von Werten fluktuieren.
Der Grund für solche Fluktuationen wird beschrieben mit Verweis auf Gleichung (2) unten. Gleichung (2) drückt die Interferenzrauschkomponente I_t,i aus, die ein Benutzer i von der Vorwärtsverbindung von einer Menge von interferierenden Benutzern (indiziert durch die Variable j) empfängt.
In Gleichung (2) ist P_j die auf einen Benutzer j gerichtete Verbindungssendeleistung, R_j ist die Datenrate der Vorwärtsverbindungsleistung zu Benutzer j und W ist die CDMA-Spreizbandbreite. Wie in Gleichung (2) ausgedrückt, ist der Beitrag von einem benachbarten Strahlenbenutzer zu der Vorwärtsverbindungsinterferenzrauschenkomponente direkt proportional zu der Vorwärtsverbindungsdatenrate des benachbarten Strahlbenutzers R_j. Dementsprechend, wenn sich die Vorwärtsverbindungsdatenrate vergrößert, wird die Interferenzrauschkomponente I_t von N_t progressiv dominant über die entsprechende thermische Rauschenkomponente N₀.
Wie hierin mit Verweis auf 1 beschrieben, kann das WCS 100 sowohl LDR- als auch HDR-Dienste offerieren. Wegen ihrer wesentlich kleineren Datenrate sind die Interferenzrauschenvariationen von LDR-Verbindungen relativ klein verglichen mit Interferenzrauschvariationen von HDR-Verbindungen, welche stoßartigen Verkehr übertragen.
Um sicher zu gehen, dass Interferenzfluktuationen Kommunikationen über drahtlose Verbindungen nicht beeinträchtigen, senden konventionelle Systeme bei einer höheren Leistung, um sicher zu gehen dass die Interferenz von benachbarten Zellvorwärtsverbindungen nicht vorherrschen. Daher würde im Kontext des WCS 100 ein konventioneller Ansatz die Vorwärtsverbindungen zu erhalten, nach sich ziehen, dass Gateways 120 und Basisstation 112 bei höheren Leistungsniveaus senden, welche konservativ abgeschätzt werden angesichts von fluktuierenden Interferenzniveaus um Verbindungsfehlerraten in akzeptablen Bereichen zu halten. Bedauerlicherweise sparen solche Ansätze keine Sendeleistung.
Das höhere oben beschriebene Leistungsniveau ist größer als das minimale Leistungsniveau, welches erforderlich ist um eine Verbindung in Abwesenheit von Interferenzen zu unterstützen. Der Unterschied zwischen diesen beiden Leistungsniveaus wird hierin bezeichnet als Leistungsmarge. Die beispielhafte Ausführungsform minimiert die Leistungsmarge, welche jeder Vorwärtsverbindung zugeteilt wird. Wie oben in Bezug auf das Betriebsszenario von 3 beschrieben, beeinflusst der Ort eines Benutzerendgerätes 124 in einem Strahl 204 seine Anfälligkeit für Interferenz. Spezifischer, empfängt ein Benutzer nahe an einem Strahl überschneidungsbereich, wie Überschneidungsbereich 208 mehr Interferenz als ein Benutzer in einem Mittenbereich, wie Mittenbereich 206. Um daher Interferenz zu bekämpfen, erfordert ein Benutzerendgerät 124 in einem Mittenbereich eine kleinere Leistungsmarge als ein Benutzer in einem Überschneidungsbereich. Dementsprechend bestimmt die vorliegende Erfindung Vorwärtsverbindungssendeleistungsniveaus aus den Orten entsprechender Benutzerendgeräte 124 in ihren jeweiligen Strahlen 204. 4 ist ein Flussdiagramm, welches eine Betriebssequenz der vorliegenden Erfindung illustriert. Diese Betriebssequenz wird in Bezug auf ein Gateway 120 beschrieben, welches die Vorwärtsverbindungssendeleistung zu einem bestimmten Benutzerendgerät 124 steuert. Jedoch kann auch eine Basisstation 112 diese Betriebssequenz durchführen.
Diese Betriebssequenz beginnt mit einem Schritt 402. In Schritt 402 identifiziert Gateway 120 den Ort eines Benutzerendgerätes 124 in einem Strahl 402. Als nächstes setzt das Gateway 120 in einem Schritt 404 für die auf ein Benutzerendgerät 124 gerichtete Vorwärtsverbindung die Sendeleistung als Antwort auf den identifizierten Ort des Benutzerendgeräts 124.
5 ist ein Flussdiagramm, welches eine Durchführung von Schritt 404 detaillierter illustriert. Wie in 5 gezeigt, kann Schritt 404 einen Schritt 502 beinhalten, welcher bestimmt ob Benutzerendgerät 124 in einem Überschneidungsbereich, wie Überschneidungsbereich 208 ist. Wenn das Benutzerendgerät 124 in einem Überschneidungsbereich ist, dann folgt ein Schritt 504. Ansonsten wird ein Schritt 506 durchgeführt.
In Schritt 504 setzt Gateway 120 die Sendeleistung für die auf ein Benutzerendgerät 124 gerichtete Vorwärtsverbindung auf ein erstes Leistungsniveau. Alternativ setzt in Schritt 506 Gateway 120 die Sendeleistung für die auf ein Benutzerendgerät 124 gerichtete Vorwärtsverbindung auf ein zweites Leistungsniveau. Weil die auf Benutzerendgerät 124 gerichteten Vorwärtsverbindungen in Mittenbereichen weniger Leistung erfordern als Vorwärtsverbindungen, welche gerichtet sind auf Benutzer in Überschneidungsbereichen, ist das zweite Leistungsniveau größer als das erste Leistungsniveau.
Ein Überschneidungsbereich kann ein Bereich sein, welcher vorbestimmte relative geografische Positionen, bezogen auf den geografischen Ort des Satellitenfußabdruckes beinhaltet. Jedoch angesichts von großen Interferenzleistungsfluktuationen, welche mit stoßartigem hohen Datenratenverkehr assoziiert sind, können typische Kommunikationssysteme den Gateways 120 und Basisstationen 112 nicht schnell genug die geografischen Orte des Benutzerendgeräts 124 bereitstellen. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, setzt die vorliegende Erfindung differenzielle Leistungsmessungen ein, um die Orte von Benutzerendgerät 124 abzuschätzen.
Diese differenziellen Leistungsmessungen werden abgeleitet von einer Menge von Leistungsmessungen, welche jedes Benutzerendgerät 124 periodisch durchführt, um zu beurteilen ob es an einen anderen Strahl „abgeben" („handoff") sollte. Diese Messungen sind Pilotsignalleistungsmessungen. Pilotsignale sind Signale, welche immer durch Gateways 120 und Basisstationen 112 gesendet werden. Pilotsignale erlauben einem Benutzerendgerät 124 den Takt (Timing) und Phase von Vorwärtsverbindungskanälen zu erlangen.
Mit Bezug auf 2 leitet Satellit 116 ein bestimmtes Pilotsignal in jeden Strahl 204 weiter. Jedes Benutzerendgerät 124 im Fußabdruck 202 misst die Leistung von jedem Pilotsignal das es empfängt und berichtet diese Leistungen periodisch an das entsprechende Gateway 120 (oder die entsprechende Basisstation 112 in einer terrestrischen Umgebung). Dieser periodische Bericht kann in der Form von einer standardformatierten Nachricht sein, welcher eine Pilotenstärkemessungsnachricht (Pilot Strength Measurement Message, PSMM) genannt wird. Alternativ können diese Messungen übermittelt werden unter der Verwendung anderer Typen von Signalen wie Rufnachrichten. Um den Ort eines Benutzerendgeräts 124 in einem Strahl 204 zu bestimmen, vergleicht Gateway 124 die Werte der Leis tungsmessungen in dem periodischen Bericht. 6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Betriebssequenz 402 illustriert, welche diesen differenziellen Leistungsmessungsansatz einsetzt.
Die Betriebssequenz von 6 beginnt mit einem Schritt 602. In Schritt 602 empfängt Gateway 120 eine Liste von Pilotsignalleistungsmessungen von Benutzerendgerät 124 in der Form eines PSMM. Als nächstes berechnet in Schritt 604 Gateway 120 die Differenz zwischen der Pilotsignalleistung, welche mit dem Strahl 204 assoziiert ist, welchem das Benutzerendgerät 124 zugeordnet ist (hierin auch bezeichnet als „der Heimatstrahl" oder „der aktive Strahl") und die nächst größte Pilotsignalleistung in der empfangenen Liste.
In einem Schritt 606 bestimmt Gateway 120 ob die in Schritt 604 berechnete Differenz größer als ein Grenzwert ist, wie 6 dB. Wenn dem so ist, dann wird ein Schritt 610 durchgeführt. Ansonsten wird ein Schritt 608 durchgeführt. In Schritt 610 schließt Gateway 120, dass das Benutzerendgerät 124 in einem Mittenbereich, wie Mittenbereich 206 ist. Alternativ bestimmt in Schritt 608 Gateway 120, dass das Benutzerendgerät 124 in einem Überschneidungsbereich, wie Überschneidungsbereich 208, ist.
Schritt 608 und 610 werden gefolgt von der Durchführung des Schritts 404, wo Gateway 120 die Vorwärtsverbindungssendeleistung setzt. Wie oben mit Bezug auf 5 beschrieben, kann Schritt 404 das Setzen der Vorwärtsverbindungssendeleistung auf ein erstes Leistungsniveau beinhalten, wenn Benutzerendgerät 124 in einem Strahlüberschneidungsbereich ist. Alternativ kann Schritt 404 das Setzen der Vorwärtsverbindungssendeleistung auf ein zweites Leistungsniveau beinhalten, wenn Benutzerendgerät 124 nicht in einem Strahlüberschneidungsbereich ist.
III. Beispielhafte Gatewayimplementierung
7 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Gateways 120, welche die hierin beschriebenen Techniken durchführt. Obwohl im Kontext von Satellitenkommunikationen beschrieben, kann diese beispielhafte Implementierung auch in zellulären Basisstationen, wie Basisstation 112 von 1, eingesetzt werden. Wie in 7 gezeigt, beinhaltet diese Implementierung ein Antennensegment 702, welches an ein Radiofrequenz (Radio Frequency, RF) Untersystem 704 und ein an das RF-Untersystem 704 gekoppeltes CDMA-Untersystem 106, gekoppelt ist. Zusätzlich beinhaltet Gateway 120 weiter einen Verteiler (Switch) 708, welcher an das CDMA-Untersystem 706 gekoppelt ist.
Antennensegment 702 beinhaltet eine oder mehrere Antennen, welche RF Signale mit einem oder mehreren Benutzerendgeräten 124 durch Satellit(en) 116 austauschen. Insbesondere empfängt Antennensegment 102 Rückwärtsverbindungs-RF-Signale und sendet Vorwärtsverbindungs-RF-Signale. Um die Sendung und den Empfang von RF-Signalen durch eine einzige Antenne zu ermöglichen, kann Antennensegment 702 auch einen Diplexer (nicht gezeigt) beinhalten.
RF-Untersystem 704 empfängt elektrische Signale vom Antennensegment 702 in einem RF-Frequenzband. Bei Empfang wandelt RF-Untersystem 704 diese elektrischen Signale von dem RF-Frequenzband auf eine Zwischenfrequenz (Intermediate Frequency, IF) herunter. Zusätzlich kann RF-Untersystem 704 die vom Antennensegment 702 empfangenen Signale in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Bandbreite filtern.
Um die Leistung der vom Antennensegment 702 empfangenen RF-Signale zu vergrößern, beinhaltet RF-Untersystem 704 auch bekannte Verstärkungskomponenten (nicht gezeigt). Beispielhafte Verstärkungskomponenten beinhalten einen rauscharmen Verstärker (Low Noise Amplifier, LNA), welcher zunächst die vom Antennensegment 702 empfangenen Signale verstärkt und einen Verstärker mit variabler Verstärkung (Variable Gain Amplifier, VGA), welcher diese Signale weiter verstärkt, nachdem sie auf IF heruntergemischt wurden, während des vorgenannten Prozesses des Herunterwandelns.
Als ein Ergebnis dieser Filter-, Herunterwandlungs- und Verstärkungsoperationen, erzeugt RF-Untersystem 704 ein IF-Signal 720, welches an eine Rückwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 712 im CDMA-Untersystem 706 gesendet wird.
Zusätzlich zum Empfangen von Rückwärtsverbindungs-RF-Signalen vom Antennensegment 702 empfängt RF-Untersystem 704 ein Vorwärtsverbindungs-IF-Signal 722 von einer Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710 im CDMA-Untersystem 706. RF-Untersystem 704 verstärkt und hochwandelt diese Signale in ein entsprechendes RF Signal zur Sendung durch Antennensegment 702.
Wie in 7 gezeigt, beinhaltet CDMA-Untersystem 706 eine Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710, eine Rückwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 712, einen Router 714 und ein Auswahlbankuntersystem (Selector Bank Subsystem, SBS) 716. Wie oben beschrieben, tauschen Sendeempfangseinrichtung 710 und 712 IF-Signale 720 und 722 mit RF-Untersystem 704 aus. Zusätzlich führen Sendeempfangseinrichtungen 710 und 712 CDMA-Operationen durch.
Insbesondere empfängt Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710 eine oder mehrere Vorwärtsverbindungsinformationssequenzen 724 vom Router 714. Beim Empfangen wandelt Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710 diese Sequenzen in IF-Signal 722 um, welches in einem CDMA-Sendeformat ist. Diese Umwandlung wird detaillierter unten mit Bezug auf 8 beschrieben.
Rückwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 712 wandelt IF-Signale 720, welche in einem CDMA-Sendeformat sind, in Informationssequenzen 726a–726n um. Zum Beispiel entspreizt und aufdeckt Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710 IF-Signale 720 mit einer oder mehrerer PN-Sequenzen und Kanalisierungskodes. Zusätzlich kann Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710 Dekodierungs- und Rückverschachtelungsoperationen durchführen, um Informationssequenzen 726 zu erzeugen, welche an den Router 714 gesendet werden.
Router 714 wickelt die Übertragung von Informationssequenzen 724 und 726 zwischen SBS 716 und Sendeempfangseinrichtung 710 und 712 ab, welche in der Form von Paketen sein können. Diese Übertragung wird über Schnittstelle 728 durchgeführt, welches ein Datennetzwerk, wie ein lokales Netz (Local Area Network, LAN) oder ein anderer bekannter Mechanismus zur Übertragung von Informationen sein kann.
SBS 716 verarbeitet den Vorwärtsverbindungs- und Rückwärtsverbindungsverkehr, welcher durch Gateway 120 abgewickelt wird. Dieser Verkehr beinhaltet sowohl Nutzlastverkehr als auch Signalisierungsverkehr. Zum Beispiel tauscht SBS 716 Signalisierungsverkehr bei der Durchführung von Anrufverarbeitungsoperationen wie Anrufaufbau, Anrufabbau und Strahlübergaben aus. SBS 716 kann auch Verkehr an Verteiler 708 weiterleiten, welcher eine Schnittstelle an das öffentliche Telefonnetz (Public Switched Telephone Network, PSTN) bereitstellt.
SBS 716 beinhaltet eine Mehrzahl von Selektoren 718a–n zum Verarbeiten von Vorwärts- und Rückwärtsverbindungsverkehr. Jeder Selektor 718 wickelt aktive Kommunikationen für ein entsprechendes Benutzerendgerät 124 ab. Jedoch können Selektoren 718 anderen Benutzerendgeräten 124 neu zugeordnet werden bei der Beendigung von solchen aktiven Kommunikationen. Zum Beispiel werten Selektoren 718 von Benutzerendgerät 124 gesendete PSMMMS aus, um ihre Orte in Strahlen zu bestimmen.
Jeder Selektor 718 kann durch Hardwaretechniken implementiert werden, und/oder in einem softwaregesteuerten Prozessor, welcher programmiert ist um die hierin beschriebenen Funktionen durchzuführen. Solche Implementierungen können bekannte Standardelemente oder verallgemeinerte Funktionen oder Vielzweckhardware beinhalten, welche eine Vielzahl von programmierbaren elektronischen Geräten beinhaltet oder Computer, welche unter der Steuerung von Befehlen, Firmware oder Softwareanweisungen arbeiten um die gewünschten Funktionen durchzuführen. Beispiele beinhalten eine softwaregesteuerte Steuerung, einen Mikroprozessor, einen oder mehrere digitale Signalprozessoren (Digital Signal Processors, DSP), dedizierte Funktionsschaltkreismodule und anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (Application Specific Integrated Circuits, ASICs). Dementsprechend kann Leistungssteuerungskommando 730a eine oder mehrere Softwareanweisungen enthalten, welche zwischen Selektor 718a und Verstärkermodul 810 übertragen wird.
Jeder Selektor 718 steuert Vorwärtsverbindungsleistungssteuerungsoperationen. Um die Leistung von Vorwärtsverbindungssendungen anzupassen, sendet jeder Selektor 718 einen Leistungssteuerungsbefehl 730 an Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710. Leistungssteuerungsbefehle 730 kennzeichnen jeweils eine Vorwärtsverbindungssendeleistung. Als Antwort auf diese Befehle setzt Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710 die Sendeleistung für die durch die Selektoren 718 gesteuerten Vorwärtsverbindungen, welche diese Befehle hervorbringen.
Zum Beispiel erzeugt Selektor 718a einen Leistungsteuerungsbefehl 730a, welcher an die Sendeempfangseinrichtung 710 durch Schnittstelle 728 und Router 714 gesendet wird. Beim Empfangen von Leistungssteuerungsbefehl 730a setzt Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710 die Leistung der durch Selektor 718a gesteuerten Vorwärtsverbindung. Details im Bezug auf dieses Merkmal werden unten mit Bezug auf 8 beschrieben.
Dementsprechend arbeitet jeder Selektor 718 mit Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710, um die in 4–6 gezeigten Schritte durchzuführen. Zum Beispiel, wie oben mit Bezug auf Schritt 402 beschrieben, identifiziert jeder Selektor 718 den Ort von Benutzerterendgerät 124 in Strahlmustern. Diese Identifizierung kann das Empfangen von Listen von Signalstärkemessungen beinhalten, wie PSMMs, durch Rückwärtsverbindungssendungen und das Verarbeiten dieser Messungen, um zu bestimmen ob Benutzerendgeräte 124 in Strahlmittenbereichen oder Überschneidungsbereichen sind, wie oben mit Bezug auf Schritte 602–610 in 6 beschrieben.
Zusätzlich arbeitet jeder Selektor 718 mit Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710, um Vorwärtsverbindungssendeleistungen als Antwort auf die identifizierten Orte des Benutzerendgeräts 124 zu setzen. Daher führen diese Komponenten Schritt 404 durch.
Wie oben beschrieben, kann dieses Durchführen das Durchführen der Schritte 502–506 von 5 beinhalten. Jeder Selektor 718 führt Schritt 502 durch, welcher bestimmt ob ein Benutzerendgerät 124 in einem Überschneidungsbereich ist. In Schritten 504 und 506 wird die Vorwärtsverbindungssendeleistung gemäß der Ergebnisse von Schritt 502 gesetzt. Daher enthält jeder dieser Schritte, dass ein Selektor 718 einen Leistungssteuerungsbefehl 730 erzeugt und das Senden dieses Befehls an Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710. Darüber hinaus enthält jeder der Schritte 504 und 506, dass Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710 einen entsprechenden Leistungssteuerungsbefehl 730 empfängt und in Antwort darauf das Setzen der assoziierten Vorwärtsverbindungssendeleistung.
8 ist ein Blockdiagramm einer Implementierung einer Vorwärtsverbindungssendeempfangseinrichtung 710. Wie in 8 gezeigt, beinhaltet Sendeempfangseinrichtung 710 eine Mehrzahl von Sendeempfangseinrichtungspfaden 802a–802n, einen Summierer 804 und eine Ausgangsschnittstelle 805. Jeder Sendeempfangseinrichtungspfad 802 empfängt eine Vorwärtsverbindungsinformationssequenz 724 und einen Leistungssteuerungsbefehl 730 von einem entsprechenden Selektor 718. Obwohl 8 nur Implementierungsdetails für Sendeempfangseinrichtungspfad 802a zeigt, können Sendeempfangseinrichtungspfade 802b–802n ähnliche oder identische Merkmale beinhalten.
Wie in 8 gezeigt, beinhaltet Sendeempfangseinrichtungspfad 802a einen Verschachteler 806, einen Kodierer 808 und ein Verstärkungsmodul 810. Verschachteler 806 empfängt eine Informationssequenz 724 und blockverschachtelt diese Sequenz um eine verschachtelte Sequenz 820 zu erzeugen. Kodierer 808 empfängt Sequenz 820 und führt Fehlerkorrekturkodieren auf dieser Sequenz durch, um eine kodierte Informationssequenz 822 zu erzeugen.
Verstärkermodul 810 empfängt kodierte Sequenz 822, welche eine Vorwärtsverbindungsinformationssequenz ist. Zusätzlich empfängt Verstärkermodul 810 Leistungssteuerungsbefehl 730a vom Selektor 718a. Verstärkermodul 810 skaliert kodierte Sequenz 822, basierend auf dem Sendeleistungsniveau, welches durch Leistungssteuerungsbefehl 730a gekennzeichnet wurde. Daher kann Verstärkermodul 810 die Leistung der kodierten Sequenz 822 vergrößern oder verkleinern. Dieses Skalieren erzeugt eine skalierte Sequenz 824.
Verschachtelte Sequenz 820 ist eine Sequenz von digitalen Symbolen. Diese Sequenz kann skaliert werden durch Multiplizieren von jedem der Symbole mit einem Verstärkungsfaktor, welcher durch Leistungssteuerungsbefehl 730 bestimmt wurde. Solche Skalierungsoperationen können digital implementiert sein durch Hardwaretechniken und/oder Softwarebefehle, welche in einem Mikroprozessor arbeiten, wie einem digitalen Signalprozessor (Digital Signal Processor, DSP). Dementsprehend kann Leistungssteuerungsbefehl 730a einen oder mehrere Softwarebefehle beinhalten, welche zwischen Selektor 718a und Verstärkermodul 810 übertragen wurden.
Wie in 8 gezeigt, beinhaltet Sendempfangseinrichtungspfad 802 weiter Spreizzusammenfasser 812a–812b, Kanalisierungszusammenfasser 814a–814b und Quadraturphasen-(Quadrature Phase Shift Keying, QPSK) Umtastungsmodulator 816. Spreizungszusammenfasser 812a–812b empfangen jeweils die skalierte Sequenz 824 und fassen (zum Beispiel multiplizieren) diese Sequenz mit einer jeweiligen PN-Sequenz 834 zusammen, um gespreizte Sequenzen 828a und 828b zu erzeugen.
Die gespreizten Sequenzen 828a und 828b werden jeweils an einen jeweiligen Kanalisierungszusammenfasser 824 gesendet. Jeder Kanalisierungszusammenfasser 814 fasst (zum Beispiel multipliziert) die entsprechende Spreizungssequenz 828 mit einem Kanalisierungskode, wie einem Walsh-Kode zusammen. Als ein Ergebnis erzeugt jeder der Kombinierer 814 eine kanalisierte Sequenz 830. Insbesondere produziert Zusammenfasser 814a eine in Phase (I) kanalisierte Sequenz 830a und Zusammenfasser 814b erzeugt eine quadrierte (Q) kanalisierte Sequenz 830b.
Kanalisierte Sequenzen 830a und 830b werden an QPSK-Modulator 816 gesendet. QPSK-Modulator moduliert diese Sequenzen, um eine modulierte Wellenform 832a zu erzeugen. Modulierte Wellenform 832a wird an Summierer 804 gesendet. Summierer 804 addiert modulierte Wellenform 832 und Wellenform 832b–832n, welche durch die Sendempfangseinrichtungspfade 804b–804n erzeugt wurden. Diese Operation resultiert in einem zusammengefassten Signal 834, welches an die Ausgangsschnittstelle 805 gesendet wird.
Ausgangsschnittstelle 805 wandelt zusammengefasstes Signal 834 vom Basisband auf eine IF hoch, wodurch Vorwärtsverbindungssignal 722 erzeugt wird. Ausgangsschnittstelle 805 kann zusätzlich Filter- und Verstärkungsoperationen bei der Erzeugung des IF-Signals 722 durchführen.
IV. Zusammenfassung
Während verschiedene Ausführungsformen oben beschrieben wurden, sollte es verstanden werden, dass sie nur auf beispielhafte Weise gezeigt wurden und nicht beschränkend. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung nicht auf satellitenbasierende Kommunikationssysteme beschränkt, sondern kann auch auf terrestrisch basierende System angewendet werden. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf CDMA-Systeme beschränkt sondern kann auf andere Arten von Kommunikationssystemen erweitert werden, wie TDMA-, FDMA-, CDMA2000- und WCDMA-Systeme. Außerdem, während die Ausführungsformen drahtlose CDMA-Sendungen im Kontext von QPSK-Modulation beschreiben, können andere Modulationstechniken eingesetzt werden.
Es wird von den in der Technik Kundigen verstanden werden, dass verschiedene Veränderungen in Form und Details darin gemacht werden können ohne vom Geist und Umfang der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, abzuweichen. Daher sollte der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht durch eine der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein, sondern sollte nur in Übereinstimmung mit den folgenden Ansprüchen definiert werden.

Claims

Ein Verfahren zum Steuern und Setzen einer Vorwärtsverbindungsübertragungleistung zu einem Benutzerendgerät (124) in einem drahtlosen Kommunikationssystem (100), welches eine Mehrzahl von Strahlen (204) hat, um ein Interferenzniveau in einer akzeptablen Spanne zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst: (a) Erkennen des Ortes eines Benutzerendgerätes (124) in einem Strahlüberschneidungsbereich oder einem Strahlmittenbereich von einem von der Mehrzahl von Strahlen (204); und (b) Setzen der Vorwärtsverbindungsübertragungleistung als Antwort auf den erkannten Benutzerendgeräteort wobei die Vorwärtsverbindungsübertragungleistung größer gesetzt wird wenn der Benutzer sich in dem Strahlüberschneidungsbereich befindet verglichen mit dem Strahlmittenbereich.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei Schritt (a) umfasst: (1) Empfangen von dem Benutzerendgerät (124) einer Mehrzahl von Signalleistungsmessungen, wobei jede der Signalleistungsmessungen einem von der Mehrzahl von Strahlen (204) entspricht; (2) Berechnen der Differenzen zwischen einer ersten von den Signalleistungsmessungen und jeder von den anderen Signalleistungsmessungen, wobei die erste Signalleistungsmessung einem Heimatstrahl (204) entspricht; (3) Folgern dass das Benutzerendgerät (124) in einem Strahlmittenbereich (206) ist, wenn die größte der berechneten Differenzen größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist; und (4) Folgern dass das Benutzerendgerät (124) in einem Strahlüberschneidungsbereich (208) ist, wenn die größte der berechneten Differenzen kleiner oder gleich dem vorbestimmten Grenzwert ist.
Das Verfahren von Anspruch 2, wobei Schritt (1) umfasst das Empfangen von dem Benutzerendgerät eine Mehrzahl von Pilotsignalleistungsmessungen, wobei jede Pilotsignalleistungsmessung einem entsprechenden von der Mehrzahl von Strahlen (204) entspricht.
Das Verfahren von Anspruch 2, wobei Schritt (1) umfasst das Empfangen einer Pilotenstärkemessungsnachricht (pilot strength measurement message, PSMM).
Das Verfahren von einem von den Ansprüchen 1 bis 4, wobei Schritt (b) umfasst: (1) Setzen der Vorwärtsverbindungsübertragungleistung auf ein erstes Leistungsniveau, wenn der erkannte Ort in einem Strahlüberschneidungsbereich ist; und (2) Setzen der Vorwärtsverbindungsübertragungleistung auf ein zweites Leistungsniveau, wenn der erkannte Ort in einem Strahlmittenbereich ist.
Das Verfahren von Anspruch 5, wobei das erste Leistungsniveau größer ist als das zweite Leistungsniveau.
Vorrichtung zum Steuern und Setzen einer Vorwärtsverbindungsübetragungsleistung zu einem Benutzerendgerät (124) in einem drahtlosen Kommunikationssystem (100), welches eine Mehrzahl von Strahlen (204) hat, um ein Interferenzniveau in einer akzeptablen Spanne zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: einen Selektor (718), welcher angepasst ist, den Ort von einem Benutzerendgerät (124) in einem Strahlüberschneidungsbereich oder einem Strahlmittenbereich von einem von der Mehrzahl von Strahlen (204) zu erkennen und einen Leistungssteuerungsbefehl (730) zu erzeugen gestützt auf den erkannten Ort; und eine Sendeempfangseinrichtung (710), welche angepasst ist, die Vorwärtsverbindungsübertragungleistung als Antwort auf den Leistungssteuerungsbefehl (730) zu setzen, wobei die Vorwärtsverbindungsübertragungleistung größer gesetzt wird wenn der Benutzer sich in dem Strahlüberschneidungsbereich befindet verglichen mit dem Strahlmittenbereich.
Die Vorrichtung von Anspruch 7, wobei die Sendeempfangseinrichtung (710) ein Verstärkungsmodul (810) beinhaltet, welches angepasst ist eine Vorwärtsverbindungsinformationssequenz zu skalieren gemäß einem durch den Leistungssteuerungsbefehl (730) bestimmten Leistungsniveau.
Die Vorrichtung von Anspruch 7, wobei der Selektor (718) weiter angepasst ist, einen Leistungssteuerungsbefehl zu erzeugen, welcher ein erstes Leistungsniveau bestimmt wenn der erkannt Ort in einem Strahlüberschneidnungsbereich (208) ist und ein zweites Leistungsniveau wenn der erkannte Ort in einem Strahlmittenbereich (206) ist.
Die Vorrichtung von Anspruch 9, wobei das erste Leistungsniveau größer ist als das zweite Leistungsniveau.
Vorrichtung zum Steuern und Setzen einer Vorwärtsverbindungsübetragungsleistung zu einem Benutzerendgerät (124) in einem drahtlosen Kommunikationssystem (100), welches eine Mehrzahl von Strahlen (204) hat, um ein Interferenzniveau in einer akzeptablen Spanne zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: Mittel zum Empfangen von dem Benutzerendgerät (124) einer Mehrzahl von Signalleistungsmessungen, wobei jede Leistungsmessung einem entsprechenden von der Mehrzahl von Strahlen (204) entspricht; Mittel zum Berechnen der Differenzen zwischen einer ersten Signalleistungsmessung und jeder von den anderen Signalleistungsmessungen, wobei die erste Signalleistungsmessung einem Heimatstrahl (204) entspricht; Mittel zum Folgern dass das Benutzerendgerät (124) in einem Strahlmittenbereich (206) ist, wenn die größte der berechneten Differenzen größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist; und Mittel zum Folgern dass das Benutzerendgerät (124) in einem Strahlüberschneidungsbereich (208) ist, wenn die größte der berechneten Differenzen kleiner oder gleich dem vorbestimmten Grenzwert ist; Mittel zum Setzen der Vorwärtsverbindungsübertragungleistung auf ein erstes Leistungsniveau, wenn der erkannte Ort in einem Strahlüberschneidungsbereich (208) ist; und Mittel zum Setzen der Vorwärtsverbindungsübertragungleistung auf ein zweites Leistungsniveau, wenn der erkannte Ort in einem Strahlmittenbereich (206) ist.
Die Vorrichtung von Anspruch 11, wobei das Mittel zum Empfangen Mittel umfasst zum Empfangen von dem Benutzerendgerät (124) einer Mehrzahl von Pilotsignalleistungsmessungen, wobei jede der Pilotsignalleistungsmessungen einem von der Mehrzahl von Strahlen (204) entspricht.
Die Vorrichtung von Anspruch 11, wobei das Mittel zum Empfangen Mittel umfasst zum Empfangen einer Pilotenstärkemessungsnachricht (pilot strength measurement message, PSMM).
Die Vorrichtung von Anspruch 11, wobei das erste Leistungsniveau größer ist als das zweite Leistungsniveau.