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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kommunikationssysteme und
insbesondere drahtlose Kommunikationssysteme.
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Stand der
Technik
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Mit
der Entwicklung drahtloser Kommunikationssysteme besteht ein wachsendes
Erfordernis zur Anpassung von drahtlosen Kommunikationssystemen,
die nicht nur Sprache übermitteln
(d. h. Übertragen
und/oder Empfangen), sondern auch die Übermittlung von Dateninformationen
zwischen Benutzern des Kommunikationssystems erlauben. Die Dateninformationen
sind verschiedene Arten von Digitalinformationen wie beispielsweise
Text, Graphiken oder sonstige Digitalinformationen, die typischerweise
nicht zeitempfindlich sind. Informationen wie Sprache oder Video
sind zeitempfindlich, indem es nach Beginn einer Übertragung
keine nennenswerte Verzögerung
nachfolgender Übertragungen
geben kann. Jede nennenswerte Verzögerung aufeinanderfolgender Übertragungen
der zeitempfindlichen Informationen hat zur Folge, daß die Informationen
für ein
empfangendes Benutzergerät
(d. h. eine Mobilstation) unverständlich werden. Dateninformationen
können
andererseits Verzögerungen
aufeinanderfolgender Übertragungen
tolerieren und können
daher anders als zeitempfindliche Signale verarbeitet werden.
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Drahtlose
Kommunikationssysteme wie beispielsweise Systeme die den wohlbekannten
Standards 1x-EV-DO (CDMA 2001x-Evolution-Data Optimized) und 1xEV-DV
(CDMA2001x-Evolution-Data Voice)
sowie der HSDPA-Spezifikation (High Speed Downlink Packet Access)
im UMTS-Standard (Universal Mobile Telecommunication System) entsprechen,
können Übermittlung
von Dateninformationen aufnehmen und werden hiernach als drahtlose
Datensysteme bezeichnet. Ein Standard ist eine von Standardkörperschaften
wie beispielsweise Industriegruppen und/oder Regierungs-Regelbehörden aufgesetzte
Menge von Protokollen. Ein Protokoll ist allgemein eine Menge von
Regeln, die vorschreiben, wie Kommunikation zwischen Systemgeräten und/oder
Benutzergeräten
des Kommunikationssystems einzuleiten, zu unterhalten und abzuschließen ist.
Die drahtlosen Datensysteme sind im wesentlichen genau wie andere
drahtlose Kommunikationssysteme strukturiert, indem sie mehrere,
in Zellen befindliche Basisstationen umfassen. Eine Zelle ist ein durch
physikalische Grenzen definierter geographischer Bereich. Jede Zelle
besitzt Basisstationsgeräte (beziehungsweise
einen Zellenstandort), der in dieser Zelle befindliche Benutzergeräte (UE – User Equipment)
versorgt. Das UE wird versorgt, wenn das Basisstationsgerät das UE
mit entsprechenden Mengen verschiedener Ressourcen (z. B. Leistung, Bandbreite)
versorgt, um dem UE zu ermöglichen,
Informationen ausreichend zu anderen Benutzern oder anderen Systemgeräten zu übermitteln.
Basisstationsgeräte
sind allgemein Systemgeräte
mit Kommunikationsgeräten
(z. B. Funksendern, Empfängern, Verarbeitungsgeräten), die
Eigentum von Systemanbietern sind und von ihnen gesteuert und betrieben werden.
Systemanbieter sind Instanzen wie zum Beispiel örtliche Telefongesellschaften,
Fernverkehrs-Telefongesellschaften,
Internet-Diensteanbieter (ISP – Internet
Service Providers) und sonstige Kommunikationsdiensteanbieter. Beispiele
von UE umfassen Mobiltelefone, Funkrufgeräte und drahtlose Personal Computer.
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Ein
UE empfängt
Informationen von Basisstationsgeräten über eine Abwärtsstrecke
und überträgt Informationen
zu Basisstationsgeräten über eine
Aufwärtsstrecke.
Die Aufwärtsstrecke
umfaßt mindestens
einen Verkehrskanal und mindestens einen Zeichengabekanal. Auf ähnliche
Weise umfaßt die
Abwärtsstrecke
mindestens einen Zeichengabenkanal und mindestens einen Verkehrskanal.
Der Verkehrskanal ist ein Kommunikationskanal, über den Benutzerinformationen
oder Verkehrskanalinformationen (z. B. Sprache, Video, Daten) zwischen
UE und Systemgeräten
des Kommunikationssystems übermittelt
werden. Die Zeichengabekanäle
sind vom System benutzte Kommunikationskanäle zur Verwaltung und sonstigen
Steuerung der Funktionsweise von Kommunikationskanälen des
Kommunikationssystems. Bei einem Kommunikationssystem, das dem Entwicklungsstandard
UMTS HSDPA entsprechen soll, wird ein maßgebender Abwärts-Zeichengabekanal
der HS-SCCH-Kanal (High Speed Shared Control CHannel) und ein maßgebender
Aufwärts-Zeichengabekanal
der HS-DPCCH-Kanal (High Speed Dedicated Physical Control CHannel) genannt.
Die über
den HS-SCCH-Kanal und den HS-DPCCH-Kanal zu übermittelnden Zeichengabeinformationen
werden als Steuerinformationen bezeichnet.
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Bei
Kommunikationssystemen, die dem (in der Entwicklung befindlichen)
Standard UMTS HSDPA entsprechen sollen, werden über den HS-SCCH-Kanal (Abwärts-Zeichengabekanal)
und den HS-DPCCH-Kanal (Aufwärts-Zeichengabekanal) übertragene
Steuerinformationen während
eines als TTI-Intervall (Transmit Time Interval) bezeichneten Zeitintervalls übertragen.
Das TTI-Intervall ist in drei gleiche Schlitze aufgeteilt. Typischerweise
beträgt
das TTI-Intervall für
UMTS-Systeme 2 ms
in Länge,
wobei jeder Schlitz 2/3 ms lang ist. Für den HS-DPCCH-Kanal enthält jeder
Schlitz 10 Bitinformation. Die in den HS-DPCCH-Schlitzen enthaltenen Informationen
werden von UE zur Rückmeldung
von gemessenen Informationen über
den Abwärtskanal und
den Erfolg vorheriger Übertragungen
zum ausreichenden Verwalten der zu einem UE übertragenen Abwärtsverkehrssignale
zuzuteilenden Leistungsmenge benutzt. Andere in den HS-DPCCH-Schlitzen enthaltene
Informationen sollen vom System zur ausreichenden Verwaltung der
den von einem UE übertragenen
Aufwärts-Steuer und/oder Daten-
und/oder sonstigen Verkehrssignalen zugeteilten Leistungsmenge benutzt
werden. Im allgemeinen werden diese Informationen zur zweckentsprechenden
Verwaltung von Kommunikationen zwischen dem UE und der das UE versorgenden
Basisstation benutzt. Insbesondere enthält der erste Schlitz ACK/NACK-Informationen,
die vom UE an seine versorgende Basisstation übertragene Bestätigungsinformationen
sind, die den richtigen Empfang von Verkehrskanalinformationen von
der Basisstation bestätigen
(ACKNOWLEDGE) oder nicht bestätigen
(NOT ACKNOWLEDGE). Die übrigen
zwei Schlitze, die in 20 Kanalbit (10 Bit/Schlitz) codierte 5 Bitinformationen
enthalten, werden für
CQI-Information
(Channel Quality Indicator) benutzt. CQI ist auch als CQF-Information
(Channel Quality Feedback) bekannt. Die CQF-Information ist vom
UE zur Basisstation übertragene
Information, um die relative Güte
der von UE über
die Abwärtsstrecke
empfangenen Signale anzuzeigen.
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Die
versorgende Basisstation modifiziert ihre übertragenen Signale auf Grundlage
der von ihr vom UE empfangenen CQF-Informationen; auf diese Weise
wird die Güte
der Abwärtssignale
ausreichend aufrechterhalten, um der UE zu ermöglichen, Abwärtssignale
richtig von der versorgenden Basisstation zu empfangen. Bei UMTS
wird ein Bit tatsächlich
für die ACK/NACK
benutzt und 5 Bit werden tatsächlich
für die
CQF benutzt. So gibt es 32 Stufen von Abwärtskanalgüte, wobei Stufe 0 ein von der
Basisstation empfangenes Signal mit relativ sehr niedriger Güte anzeigt
und Stufe 31 ein von der Basisstation über die Abwärtsstrecke empfangenes Signal
mit relativ sehr hoher Güte
anzeigt. So trägt
die CQF zur Steuerung der Güte
der Abwärtssignale
durch die Basisstation bei. Die 5 CQF-Bit sind in 20 Bit codiert, um
zu verhindern, daß die
CQF fehlerhaft wird, wenn sie sich durch den HS-DPCCH-Kanal fortpflanzt.
Kanalcodierung ist ein wohlbekanntes Verfahren zur Einführung von
Redundanz in einen Block von Daten, um die Daten davor zu schützen, daß Fehler
Rauschen in einem Kommunikationskanal verursachen, durch den die
Daten übertragen
werden.
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Um
die Güte
der Aufwärtskanäle zu steuern benutzt
die Basisstation einen weiteren, als UL-DPCCH-Kanal (Uplink Dedicated
Physical Control Channel) bezeichneten (Vorläufer-)Zeichengabekanal, der
einen Pilotkanal enthält.
Der Pilotkanal enthält
ein Pilotsignal, das von dem durch die Basisstation versorgten UE
periodisch übertragen
wird; dieses Pilotsignal wird hiernach als der „Vorläuferpilot" bezeichnet. Auf Grundlage der Leistung
des von der Basisstation über
den Aufwärts-Pilotkanal empfangenen
Vorläuferpilotsignals
sendet die Basisstation ein Vorläufer-Pilotleistungssteuersignal über einen
weiteren, als DL-DPCCH (Downlink Dedicated Physical Control Channel)
bezeichneten „Vorläufer"-Abwärtssteuerkanal,
das typischerweise das UE anweist bzw. ihm befiehlt, die Leistung
seiner über
den Aufwärts-Steuer/Verkehrskanal übertragenen
Signale anzuheben oder zu vermindern. Das Vorläufer-Pilotleistungssteuerbefehlssignal
wird während
jedem der drei Schlitze des HS-DPCCH-TTI-Intervalls gesendet. Das
Vorläufer-Pilotsignal
wird daher unter anderem als Bezugssignal zur Steuerung der richtigen Übertragungsleistung
von Aufwärtssignalen
benutzt. Es ist zu beachten, daß das
Vorläufer-Pilotsignal
für andere
Zwecke benutzt wird, die hier nicht besprochen werden, da diese
Zwecke nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.
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Das
UE tritt manchmal in einen Weiterschaltung genannten Zustand ein,
bei dem das UE von mehr als einer Basisstation gleichzeitig versorgt
wird. Mehrere Basisstationen empfangen das Vorläufer-Pilotsignal und übertragen
Vorläufer-Pilotleistungssteuersignale
zum UE. Zu diesem Zeitpunkt überträgt das UE
Informationen (Zeichengabe- und Verkehrsinformationen) gleichzeitig
zu mehreren Basisstationen. Die von jeder der Basisstation empfangenen
Verkehrskanalinformationen werden zu Systemverarbeitungsgeräten übertragen,
die die verschiedenen empfangenen Verkehrsinformationen kombinieren, um
den richtigen Informationsblock zu erhalten, der gesendet worden
war. Jede der Basisstationen überträgt jedoch
einen Vorläufer-Pilotleistungssteuersignalbefehl,
der zu anderen Vorläufer-Pilotleistungssteuersignalbefehlen
von den anderen Basisstationen in Weiterschaltung mit UE widersprüchlich sein kann.
Beispielsweise kann eine Basisstation einen Befehl „Leistung
anheben" senden
während
eine andere Basisstation einen Befehl „Leistung senken" sendet. Um diesen
Widerspruch in Vorläufer-Pilotsteuersignalbefehlen
zu überwinden
wird vom System typischerweise ein Algorithmus „Or of the Down" (Odern der Verringerungsbefehle) übernommen.
Bei dem Algorithmus „Or
of the Down" verringert
das UE seine Sendeleistung, wenn irgendeine der Basisstationen,
mit der es sich in Weiterschaltung befindet, einen Vorläufer-Pilotleistungssteuerbefehl überträgt, der „Leistung
verringern" anzeigt.
Das UE erhöht
seine Sendeleistung nur dann, wenn alle Basisstationen, mit denen
es sich in Weiterschaltung befindet, einen Befehl „Leistung
erhöhen" übertragen.
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Während es
sich in Weiterschaltung mit mehreren Basisstationen befindet empfängt das
UE möglicherweise
auch Dateninformationen von einer anderen Basisstation (z. B. HSDPA
bedienende Basisstation) über
einen Datenverkehrskanal (z. B. HS-DSCH-Kanal (High Speed Downlink
Shared Channel)). Zu diesem Zeitpunkt in der Entwicklung drahtloser
Datenkommunikationssysteme (d. h. Systeme, die Sprache und Daten
gleichzeitig übermitteln)
gibt es keine Weiterschaltungsprozedur für Paketdatenverkehr (z. B.
HSDPA). Beispielsweise sendet nur eine HSDPA bedienende Basisstation
Paketdaten zu einer Zeit auf dem HS-DSCH-Verkehrskanal zum UE. Das
UE wiederum sendet Steuerinformationen und/oder Paketdaten zu nur
einer Basisstation (z. B. HSDPA) zu einer Zeit, beispielsweise auf dem
HS-DPCCH-Kanal. Die dem Aufwärts-Pilotsignal
zugeteilte Leistung hat jedoch eine direkte proportionale Auswirkung
auf die Leistung der über
den HS-DPCCH gesendeten Steuersignale, da es das Pilotsignal ist,
das zur Steuerung der der gesamten Aufwärtsstrecke zugeteilten Leistung
benutzt wird. Ein in Weiterschaltung befindliches UE könnte daher seine
Sendeleistung aufgrund von Befehlen verringern, die entsprechend
dem Algorithmus „OR
of the Down" verarbeitet
worden sind, während
zur gleichen Zeit die Basisstation (HSDPA), die Steuerinformation/Paketdaten
von UE empfängt,
benötigt,
daß die Sendeleistung
erhöht
wird. Es kann daher eine widersprüchliche Situation bestehen,
während
sich ein UE, das fähig
ist, sowohl Daten als auch Sprache zu übertragen/empfangen, in Weiterschaltung
befindet.
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Ein
vorgeschlagenes Verfahren, das versucht, sich mit dem widersprüchlichen
Problem zu befassen, besteht darin, ein weiteres, HS-Pilotsignal (High
Speed) genanntes Pilotsignal zu erstellen, das zur Steuerung von
Aufwärts-Sendeleistung
von HSDPA-bezogenen Steuerinformationen und/oder sonstigen Paketdatensignalen
unabhängig
von der Sendeleistung von sprach-, leitungsvermittelten Daten oder
sonstigen derartigen Vorläufersignalen
benutzt wird. Die mit dem UE kommunizierende und das HS-Pilotsignal
empfangende HSDPA-Basisstation überträgt HS-Pilot-Leistungsregelbefehlssignale die
das UE anweisen oder ihm befehlen, seine Sendeleistung für die HSDPA-bezogenen Steuer- und/oder
sonstigen Paketdatensignale entweder zu steigern oder aufrechtzuerhalten
oder zu verringern. Die HS-Pilot-Leistungsregelbefehle werden während eines
der Schlitze des Abwärts-TTI-Intervalls (DL-DPCCH) übertragen
und ersetzen eines der Vorläufer- Pilotsteuersignale.
So wird bei diesem Verfahren ein HS-Pilot-Leistungsregelsignal in
jedem dritten Schlitz des HS-DPCCH-TTI-Intervalls übertragen, während das
Vorläufer-Pilotsteuersignal über zwei Schlitze
für jedes
TTI-Intervall übertragen
wird. Dieses Verfahren ist nicht sehr eingreifend, da nur ein Schlitz
des Vorläufer-Pilotsteuersignals
für die
Verwendung des HS-Pilotsignals „gestohlen" wird. Die Leistung
des Vorläufer-Pilotsignals
und somit die Leistung der Aufwärtsstrecke
für Sprache,
leitungsvermittelte Daten und sonstige derartige Vorläufersignale
wird immer noch geregelt, aber mit etwas geringerer Rate.
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Bei
dem vorgeschlagenen Verfahren wird das HS-Pilotsignal in einen Teil des ersten
Schlitzes des HS-DPCCH-Kanals
eingefügt.
Wie schon besprochen enthält
der erste Schlitz die ACK/NACK, die durch ein 10 Bit codiertes Informationsbit
dargestellt ist. Typischerweise stellt ein Bit „1" eine Antwort ACK und ein Bit „0" eine Antwort NACK
dar. Mit der durchgeführten
Codierung wird die Antwort so verdoppelt, daß eine ACK zu „1111111111" (10 Bit „1") wird, während eine
NACK zu „0000000000" (d. h. 10 Bit „0") wird. Es ist wohlbekannt,
daß die
beste Codierung, die für
ein Stück
Information mit einem Bit durchgeführt werden kann, einfach dieses
eine Bit zu duplizieren ist. Weiterhin ist diese Art von Codierung
keine sehr robuste Art von Codierung, indem sie relativ anfällig für Rauschen
im Kanal ist in dem sie übertragen wird.
Weiterhin ist die erforderliche Bitfehlerrate für den ACK/NACK-Schlitz typischerweise
von der Größenordnung
10–4 oder
weniger. Anders gesagt ist für je
10000 Bit von ACK/NACK-Informationen, die gesendet werden, nur ein
fehlerhaftes Bit zulässig.
Das Bitfehlerratenerfordernis für
die ACK/NACK ist relativ streng, da das ACK/NACK-Signal für die Verwaltung des
Wirkungsgrades (bezüglich
Leistung und Bandbreite) der System-Abwärtsstrecke wesentlich ist.
So wird durch Verwendung einiger der ACK/NACK-Bit für das HS- Pilotsignal die Zuverlässigkeit
der durch eine Basisstation empfangenen ACK/NACK-Informationen höchst wahrscheinlich
verletzt und die Fähigkeit
der Basisstation zur wirkungsvollen Verwaltung der Abwärtsstreckenressourcen
gemindert.
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LUCENT
TECHNOLOGIES: „Energy
requirements for UL HS-DPCCH
signaling with and without special pilot bits" (Energieerfordernisse für UL-HS-DPCCH-Zeichengabe
mit und ohne besondere Pilotbit) 3GPP TSG-RAN WG1#24 R1-02-0421, [Online] Nr.
24, 18.–22.
Februar 2002, Seiten 1–9, XP002243644
Orlando, USA, abgerufen aus dem Internet:
URL: http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG1_RL1/TSGR1_24/Docs/Zips/
offenbart eine HS-DPCCH-Zeichengabe mit besonderen Pilotbit, wobei
diese Bit zur Verbesserung der bei der Durchführung von Leistungsregelungs-
und Kanalschätzung
erhaltenen schlechten Ergebnisse benutzt wird. Während sich das UE in sanfter
Weiterschaltung befindet, versagen die Pilotbit in ihrer Arbeit
sowohl hinsichtlich der Leistungsregelung als auch der Kanalschätzung. Mit
der Zufügung
der besonderen Inband-Pilotbit
werden die Energieerfordernisse für ACK/NACK und CQI (Channel Quality
Information) verringert und dabei niedrigere Fehlerraten für die CQI
erreicht, obwohl weniger Codierung für die CQI benutzt wird.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
entspricht dem Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen entsprechen den
abhängigen
Ansprüchen.
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Die
vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren zum Erzeugen eines Pilotsignals,
das in einen Teil eines für
Kanalqualitätsrückmeldeinformationen reservierten
Sendeschlitzes eingefügt
wird, wobei das Pilotsignal zum Steuern der Sendeleistung einer Informationsart unabhängig von
der Sendeleistung anderer Informationsarten benutzt werden kann,
wobei die eine Informationsart und die anderen Informationsarten
gleichzeitig übertragen
werden können. Der
Pilot wird zusammen mit den Qualitätsrückmeldeinformationen und anderen
Zeichengabeinformationen zu einem Empfänger übertragen. Der Empfänger entscheidet
darüber,
ob auf die Übertragung
des erzeugten Piloten mit Leistungsregelbefehlen für den Kanal, über den
das erzeugte Pilotsignal übertragen wurde
reagiert wird, oder Kanalschätzung
des Kanals durchzuführen, über den
das erzeugte Pilotsignal übertragen
wurde. Der Empfänger
bestimmt, ob das nächste übertragene
Pilotsignal für
Leistungsregelung benutzbar sein sollte. Wenn entschieden wird, daß das nächste erzeugte
Pilotsignal nicht für
Leistungsregelung benutzbar sein soll, dann wird ein Pilotsignal
erzeugt, das nicht unbedingt für
Leistungsregelung nutzbar ist, und dann zum Empfänger übertragen. Für den Kanal, über den
dieses erzeugte Pilotsignal übertragen
wurde, wird dann eine auf dem empfangenen Pilotsignal und/oder Vorläufer-Pilotsignal
oder Steuersignalen basierende Kanalschätzung durchgeführt. Wenn
jedoch entschieden wurde, daß das
nächste
erzeugte Pilotsignal für
Leistungsregelung verwendbar sein soll, wird ein Pilotsignal erzeugt,
dessen Leistung entsprechend einem erzeugten Leistungsregelbefehl
eingestellt wurde, erzeugt und wie zuvor übertragen, d. h. in einen Teil
eines für Kanalqualitätsrückmeldeinformationen
reservierten Sendeschlitzes eingefügt. Die Verwendung des Kanalschätzungsverfahrens
oder des Leistungsregelverfahrens kann austauschbar benutzt werden, wechselweise
oder in irgendwelcher Kombination über eine definierte Zeitperiode.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
das Format von Steuerinformationen, wobei ein erzeugtes Pilotsignal
in einen für Kanalqualitätsrückmeldeinformationen
reservierten Sendeschlitz eingefügt
wird;
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2 zeigt
ein Flußdiagramm
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt
einen Empfängeraufbau
zum Erzeugen eines empfangenen Pilotsignals aus empfangenen ACK/NACK-Signalen und mindestens
einem Pilotsignal.
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AUSFÜRHLICHE
BESCHREIBUNG
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Die
vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren zum Erzeugen eines Pilotsignals,
das in einen Teil eines für
Kanalqualitätsrückmeldeinformationen reservierten
Sendeschlitzes eingefügt
wird, wobei das Pilotsignal zum Steuern der Sendeleistung einer Informationsart
unabhängig
von der Sendeleistung anderer Informationsarten benutzt werden kann,
wobei die eine Informationsart und die anderen Informationsarten
gleichzeitig übertragen
werden können. Der
Pilot wird zusammen mit den Qualitätsrückmeldeinformationen und anderen
Zeichengabeinformationen zu einem Empfänger übertragen. Der Empfänger entscheidet
darüber,
ob auf die Übertragung
des erzeugten Piloten mit Leistungsregelbefehlen für den Kanal, über den
das erzeugte Pilotsignal übertragen wurde,
reagiert wird, oder Kanalschätzung
des Kanals durchzuführen, über den
das erzeugte Pilotsignal übertragen
wurde. Der Empfänger
bestimmt, ob das nächste übertragene
Pilotsignal für
Leistungsregelung benutzbar sein sollte. Wenn entschieden wird, daß das nächste erzeugte
Pilotsignal nicht für
Leistungsregelung benutzbar sein soll, dann wird ein Pilotsignal
erzeugt, das nicht unbedingt für
Leistungsregelung nutzbar ist, und dann zum Empfänger übertragen. Für den Kanal, über den
dieses erzeugte Pilotsignal übertragen
wurde, wird dann eine auf dem empfangenen Pilotsignal und/oder Vorläufer-Pilotsignal
oder Steuersignalen basierende Kanalschätzung durchgeführt. Wenn
jedoch entschieden wurde, daß das
nächste
erzeugte Pilotsignal für
Leistungsregelung verwendbar sein soll, wird ein Pilotsignal erzeugt,
dessen Leistung entsprechend einem erzeugten Leistungsregelbefehl
eingestellt wurde, erzeugt und wie zuvor übertragen, d. h. in einen Teil
eines für Kanalqualitätsrückmeldeinformationen
reservierten Sendeschlitzes eingefügt. Die Verwendung des Kanalschätzungsverfahrens
oder des Leistungsregelverfahrens kann austauschbar benutzt werden, wechselweise
oder in irgendwelcher Kombination über eine definierte Zeitperiode.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung wird vom Standpunkt eines (auch
UE oder User Equipment genannten) Handys aus besprochen, das Teil
eines drahtlosen Datensystems ist, das dem UMTS-Standard entspricht.
Das Handy überträgt Steuerinformationen
mit dem eingefügten
Pilotsignal über
den HS-DPCCH-Kanal (d. h. Aufwärts-Zeichengabekanal
für UMTS-HSDPA-Systeme)
zu einer (im UMTS-Sprachgebrauch Knoten B (Node B) genannten) Basisstation.
Das Handy wird hiernach als das UE und die Basisstation als der
Knoten B bezeichnet. Zeichengabeinformationen werden hiernach als Steuerinformationen
bezeichnet. Das Handy ist in der Lage Sprache (oder Leitungsdaten)
und Daten gleichzeitig über
Verkehrskanäle
des Kommunikationssystems zu senden/empfangen. Leitungsdaten sind
Dateninformationen, die durch fest zugeordnete (d. h. nicht geteilte)
Zeichengabekanäle
verwaltet und über
fest zugeordnete (d. h. nicht geteilte) Verkehrskanäle übermittelt
werden.
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Bezugnehmend
auf 1 ist dort das Format eines gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung angeordneten HS-DPCCH-TTI-Kanals 100 dargestellt.
Ein 5 Bit umfassendes Pilotsignal wird in einen der für CQF-Informationen reservierten
Schlitze eingefügt.
Statt 20 Bit-Codierung für
die 5-Bit CQF-Informationen aufzuweisen wird nunmehr 15-Bit-Codierung
benutzt. So werden 5 Bit von der CQF „gestohlen" und zum Erzeugen des Pilotsignals benutzt.
Die Funktionsweise des CQF-Signals
wird durch die verringerte Anzahl von zur Codierung der 5-Bit-CQF
benutzten Bit nicht nennenswert beeinflußt. Das Bitfehlerratenerfordernis
für das
CQF-Signal beträgt typischerweise
10–2,
was bedeutet, daß jede
100 übertragene
Bit ein Fehler zulässig
ist, was ein relativ nicht sehr strenges Fehlerratenerfordernis bedeutet.
Weiterhin kann für
CQF eine relativ robustere Codierung benutzt werden als im Vergleich
zur ACK/NACK, die bestenfalls die nicht so robuste Codierung des
zehnmaligen Duplizierens des ACK/NACK-Bits benutzen kann. Das in
Bitfeld 102 eingefügte
dargestellte 5-Bit-Pilotsignal
kann an jeder Stelle innerhalb eines beliebigen der zwei für CQF-Informationen
reservierten 10-Bit-Schlitze eingefügt werden.
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Nunmehr
auf 2 bezugnehmend ist dort ein Flußdiagramm
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung dargestellt. Im Schritt 200 wird
ein 5-Bit-Pilotsignal erzeugt und in einen Teil eines der CQF-Schlitze
eingefügt.
Es versteht sich, daß das Verfahren
der vorliegenden Erfindung die Anzahl von für den Pilot benutzten Bit überhaupt
nicht auf 5 begrenzt. Das erzeugte Pilotsignal kann zur Steuerung der
Sendeleistung von HSDPA-bezogener Steuerung und/oder sonstiger Paketdatenübertragung
unabhängig
von der Sendeleistung von Sprach-/Leitungsdateninformationen oder
einer beliebigen sonstigen Informationsart benutzt werden. Das erzeugte Pilotsignal
wird zusammen mit dem ACK/NACK- und dem CQF-Signalen über den
HS-DPCCH-Kanal übertragen.
Sollte sich das UE (mit mehreren Knoten B) in Weiterschaltung befinden
und auch HSDPA-steuerungsbezogene
Informations-/Paketdaten zu einem einzigen besonderen HSDPA bedienenden Knoten
B übermitteln,
wird das erzeugte Pilotsignal von diesem HSDPA bedienenden Knoten
B zur Übertragung
von Leistungsregelsignalen zum UE zur Einstellung der Sendeleistung
der zwischen ihnen übermittelten
Steuerinformationen und/oder sonstigen Paketdaten benutzt. Doch
sobald das erzeugte Pilotsignal vom HSDPA-Knoten B empfangen wird,
kann es zur Leistungsregelung benutzt werden, da es in besonders
für diesen
Knoten B bestimmte Steuerinformationen eingefügt ist. Als solches kann das
erzeugte Pilotsignal zur Leistungsregelung benutzt werden, wenn
dies vom Knoten B entschieden wird. Andererseits kann der Knoten
B entscheiden, keine Leistungsregelung durchzuführen. Diese Entscheidung für oder gegen
Leistungsregelung wird von dem System entschieden und dem UE im
Voraus während des
Verbindungsaufbaus mitgeteilt, wobei gelegentliche Aktualisierungen über Nachrichtenübermittlung auf
der oberen Schicht übermittelt
werden. Nachdem das erzeugte Pilotsignal vom UE übertragen worden ist, wenn
sowohl System als auch UE verstehen, daß diese getrennte Leistungsregelung
durchgeführt wird,
wartet das UE auf Leistungsregelinformationen vom Knoten B, die
auf Grundlage des übertragenen erzeugten
Pilotsignals Leistungserhöhung
oder -verringerung anzeigen.
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Im
Schritt 202 bestimmt das UE die Entscheidung des Knotens
B, ob Leistungsregelung benutzt wird, indem es vom Knoten B empfangene
Steuerinformationen überprüft. Diese
Entscheidung für
oder gegen Leistungsregelung wird von dem System entschieden und
dem UE im Voraus während
des Verbindungsaufbaus mitgeteilt, wobei gelegentliche Aktualisierungen über Nachrichtenübermittlung
auf der oberen Schicht übermittelt
werden. Wenn der Knoten B entscheidet, Leistungsregelung der Aufwärtsstrecke
auf Grundlage des erzeugten Pilotsignals durchzuführen, informiert
der Knoten B das UE über
Zeichengabe auf der oberen Schicht und das Verfahren der vorliegenden
Erfindung geht zum Schritt 204 weiter. Im Schritt 204 wartet
das Handy auf Leistungsregelbefehle vom HSDPA-Knoten B und stellt
bei Empfang solcher Leistungsregelbefehle seine Sendeleistung für die von
ihm zum HSDPA-Knoten B über
die Aufwärtsstrecke übertragenen
Dateninformationen und (z. B. im HS-DPCCH enthaltenen) Steuerinformationen
ein. Die Einstellung beruht daher auf den empfangenen Leistungsregelbefehlen,
die auf dem erzeugten Pilotsignal beruhen. Der Leistungsregelbefehl
wird in einen der Schlitze eingefügt, der vorher für auf ein
Vorläufer-Pilotsignal
bezogene Leistungsregelbefehle reserviert war. Insbesondere gibt
es in jedem der drei Schlitze des HS-DPCCH-TTI ein auf ein Vorläufer-Pilotsignal bezogenes
Leistungsregelsignal. Einer dieser Schlitze wird nunmehr für einen auf
das erzeugte Pilotsignal bezogenen Leistungsregelbefehl benutzt.
So wird in oder nach jedem dritten Schlitz des HS-DPCCH-TTI (je nach Verarbeitungs- und
Ausbreitungslatenzzeit) ein Leistungsregelsignal für das erzeugte
Pilotsignal empfangen.
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Wenn
der Knoten B entscheidet, keine auf dem erzeugten Pilotsignal basierende
Leistungsregelung zu benutzen, informiert er das UE darüber, das
nicht nach Leistungsregelbefehlen von dem Knoten B sucht oder darauf
wartet. Diese Entscheidung für
oder gegen Leistungsregelung wird vom System entschieden und dem
UE im Voraus während
des Verbindungsaufbaus mitgeteilt, wobei gelegentliche Aktualisierungen über Nachrichtenübermittlung
auf der oberen Schicht übermittelt
werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung schreitet nunmehr zum
Schritt 210 fort. Im Schritt 210 führt der
Knoten B Kanalschätzung
auf Grundlage des erzeugten Pilotsignals und/oder Steuerinformationen
wie beispielsweise ACK/NACK und eines oder mehrerer anderer Pilotsignale
wie beispielsweise Vorläufer-Pilotsignale
durch. Der Knoten B kann Informationen zum UE senden, die das UE
anweisen, wie seine Aufwärtsübertragungen
(Steuer- und Verkehrsinformationen) zu modifizieren sind. Die Modifikation
besteht aus der Änderung
auf irgendeine Weise der Aufwärts-Datenübertragung
(und Aufwärts- Steuerübertragungen)
vom UE. Die Modifikation ist nicht auf die Einstellung der Sendeleistung
der Dateninformationen oder Steuerinformationen begrenzt. Das UE
modifiziert seine Aufwärtsübertragungen
gemäß einer beliebigen
solchen Anweisung oder Anforderung vom Knoten B. Kanalschätzung ist
eine Empfängerprozedur,
die auf im Voraus bekannte Pilotbit- und/oder im Voraus unbekannte
Daten mit geringer Anzahl von Zweideutigkeiten (z. B. ACK/NACK)
reagiert, um den Gewinn oder Verlust an Leistung aufgrund von Kanalschwund
wie auch die zufallsmäßige Phasendrehung,
die in den komplexen Symbolen eingeführt wird, die die empfangenen
Signale auf einem oder mehreren der Raumzeitwege des Kanals bilden,
zu schätzen.
Der Kanalgewinn/-verlust an Leistung wird mit voreingestellten Schwellwerten
verglichen, um Leistungsregelbefehle auszugeben, und die erfaßte Phasendrehung
des Kanals wird gegensätzlich
(Derotierung) an die Daten mit komplexen Symbolen des Empfangssignals
angelegt, um ihre Wirkung aufzuheben und zur richtigen Signalerkennung
beizutragen.
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Im
Schritt 206 wartet das UE und erhält Informationen von Knoten
B, ob der Knoten B ein Pilotsignal empfangen will, das für Leistungsregelung
benutzt werden kann. Die Informationen können Teil von den vom Knoten
B/System aus über
die Nachrichten der oberen Schicht zum UE im Voraus während des
Verbindungsaufbaus gesendeten Steuerinformationen sein, mit gelegentlichen
Aktualisierungen. Auch kann das System entscheiden, zwischen verschiedenen
Pilotsignalen zu wechseln, in welchem Fall das UE wissen würde, welche
Pilotsignalart es während
des nächsten/nachfolgenden
Satzes von HS-SCCH-TTI
erzeugen und senden soll. Weiterhin kann das System entscheiden,
eine Art von Pilotsignal (eine, die für Leistungsregelung verwendbar ist)
für eine
gewisse Anzahl N1 von HS-SCCH-TTI und eine
andere Art von Pilotsignal (eine die nicht unbedingt für die Leistungsregelung
verwendbar ist) für eine
gewisse Anzahl N2 aufeinanderfolgen HS-DPCCH-TTI
zu benutzen, wobei N1 und N2 Ganzzahlen gleich
1 oder größer sind.
Die Einstellung der Sendeleistung der Datenübertragung auf Grundlage von Leistungsregelbefehlen
kann über
N1 TTI (oder N1 definierte
Zeitperioden) durchgeführt
werden und die Modifikation der Aufwärtsübertragung (ohne Leistungsregelbefehle)
kann über
N2 TTI (oder N2 definierte
Zeitperioden) durchgeführt
werden. Wenn entschieden wurde, daß das nächste erzeugte Pilotsignal
für Leistungsregelung
verwendbar sein soll, kehrt das Verfahren der vorliegenden Erfindung
zum Schritt 200 zurück.
Wenn entschieden wird, daß das nächste erzeugte
Pilotsignal nicht für
Leistungsregelung verwendbar ist, schreitet das Verfahren der vorliegenden
Erfindung zum Schritt 208 weiter, wo ein Pilotsignal erzeugt
wird, das nicht unbedingt zur Leistungsregelung verwendbar ist.
Ein solches Pilotsignal kann genau wie das Pilotsignal im Schritt 200 erzeugt
werden, nur wird der Knoten B keine Leistungsregelsignale in irgendeinem
der Schlitze der HS-DPCCH-TTI übertragen
und das UE sucht nicht nach irgendwelchen derartigen Leistungsregelsignalen. Weiterhin
könnte
das UE überhaupt
kein Pilotsignal erzeugen und dem Knoten B erlauben, ein Pilotsignal aus
beliebigen bestehenden Vorläufer-Pilotsignalen und
einem in dem ersten Schlitz des HS-SCCH-TTI übertragenen ACK/NACK-Signal
zu erzeugen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
wird das erzeugte Pilotsignal wechselweise in einen gesamten CQF-Schlitz
eingefügt,
wodurch Kanalqualitätsinformationen
mit geringerer Rate als gewöhnlich übertragen
werden. Anders gesagt wird für
einen TTI keine CQF gesendet und einer oder beide für CQF reservierte
Schlitze werden für
das erzeugte Pilotsignal benutzt. Für das nächste TTI wird die CQF wie
gewöhnlich
gesendet.
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Bei
noch einer weiteren Ausführungsform wird
irgendeines der oben für
das HS-DPCCH-TTI beschriebenen bestimmten Formate, in dem das erzeugte
Pilotsignal in einen Teil eines CQF-Schlitzes oder in einen gesamten
oder zwei CQF-Schlitze eingefügt
wird, für
J TTI wiederholt, wobei J eine Ganzzahl gleich 2 oder größer ist.
Auch wird das gewöhnliche
Format für
den HS-DPCCH-Kanal
(kein eingefügter
Pilot in den CQF-Schlitzen) für
K TTI wiederholt, wobei K eine Ganzzahl gleich 2 oder größer ist. K
und J sind nicht unbedingt einander gleich.
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Für den Fall,
daß das
UE überhaupt
kein Pilotsignal zum Knoten B erzeugt, kann die empfangende Basisstation
einen Empfängeraufbau
aufweisen, der ein „zusammengesetztes" Pilotsymbol für die HSDPA-Aufwärtsstrecke
aus anderen Aufwärts-Steuersignalen
erzeugt. Bezugnehmend auf 3 ist dort
ein Empfängeraufbau 300 dargestellt, der
ein „zusammengesetztes" Pilotsymbol aus
einem Vorläufer-Pilotsignal und/oder
empfangenem ACK/NACK-Signal erzeugt. Der Empfängeraufbau kann auch (zusätzlich zu
dem ACK/NACK- und Vorläufer-Pilotsignal)
das erzeugte Pilotsignal zum Erzeugen des zusammengesetzten Pilotsymbols
benutzen. Insbesondere verarbeitet der Kanalschätzer 306 ein übertragenes
Pilotsignal (erzeugtes Pilotsignal und/oder Vorläufer-Pilotsignal) und meldet
eine Schätzung
des Kanalgewinns und der Kanalphase auf Grundlage von Pilotmessung,
und die anfängliche
ACK/NACK-Entscheidung (Hypothese mit 180° Zweideutigkeit) beruht auf
dieser Schätzung.
Danach wird die ACK/NACK-Entscheidung (-Hypothese) (entlang Weg 302)
zurück
zum Kanalschätzer
geführt und
das empfangene ACK/NACK-Basisbandsymbol vor Derotierung wird ebenfalls
zum Kanalschätzer 306 (entlang
Weg 304) zurückgeführt. Der
Kanalschätzer 306 benutzt
nun die ACK/NACK-Entscheidungshypothese, um sie mit dem empfangenen ACK/NACK-Symbol
zu multiplizieren, um die ACK/NACK-Information zu löschen. Das
sich ergebende Symbol kann mit dem (verarbeiteten) empfangenen Pilotsignal
kombiniert werden, um seinen Energiepegel (bzw. sein SNR) zu verbessern
und daher eine bessere Schätzung
des Kanals zu erlangen. Eine solche Schätzung wird zum Derotator weitergegeben
und es ergibt sich eine neue „verbessert" ACK/NACK-Entscheidung
(-Hypothese). Durch Wiederholen dieses Verfahrens wird die Zuverlässigkeit der
ACK/NACK-Entscheidung (-Hypothese) fortschreitend verbessert, wenn
die vorherigen Hypothesen korrekt waren. Auf diese Weise wird aus
empfangenen ACK/NACK-Signalen und einem oder mehreren Pilotsignalen,
die das erzeugte Pilotsignal der vorliegenden Erfindung oder Vorläufer-Pilotsignale sein
können,
ein recht stetiges Pilotsignal erstellt.
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Wieder
auf 2 bezugnehmend schreitet das Verfahren der vorliegenden
Erfindung dann zum Schritt 210 fort, wo das UE auf irgendwelche
Anweisungen vom Knoten B bezüglich
irgendwelcher Modifikationen seiner Aufwärtssignale (Steuerinformationen
und/oder Verkehrsinformationen) wartet, nachdem eine Kanalschätzung von
Knoten B durchgeführt
wird.