DE60311447T2

DE60311447T2 - Verfahren zur Schätzung der Interferenzsignalkodeleistung (iscp) in einem TD-CDMA System

Info

Publication number: DE60311447T2
Application number: DE60311447T
Authority: DE
Inventors: Massimo Capaccioli; Rossella De Benedittis
Original assignee: Siemens SpA
Current assignee: Siemens SpA
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: ATE352966T1; CN1578496A; DE60311447D1; EP1501327A1; EP1501327B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der CDMA-Zellularfunksysteme (CDMA = Code Division Multiple Access, Code-Multiplex-Vielfachzugriff) sowie spezieller ein Verfahren zur Schätzung der Interferenzsignalkodeleistung (Interference Signal Code Power, ISCP) in digitalen, zellularen Kommunikationssystemen, in denen das zeitgeteilte Code-Multiplex-Vielfachzugriffsverfahren (Time Division – Code Division Multiple Access, TD-CDMA) zum Einsatz kommt. Mögliche UMTS-Kandidaten (UMTS = Universal Mobile Telecommunication System, universelles System für mobile Telekommunikation) für die Realisierung der Erfindung sind:

– Funksystem mit zeitgeteiltem synchronem Code-Multiplex-Vielfachzugriffsverfahren (Time Division – Synchronous Code Division Multiple Access, TD-SCDMA) mit 1,28 Mchip/s, oder das TD-SCDMA-System für mobile Telekommunikation (TD-SCDMA System Mobile, TSM), das in den CWTS-Standards (China Wireless Telecommunications Standard) definiert ist;
– Beide Betriebsmodi des UMTS-Funkzugangssystems mit Zeitduplex (UMTS Terrestrial Radio Access – Time Division Duplex, UTRA-TDD), die durch das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) standardisiert sind, nämlich: das Zeitduplex-Funksystem mit niedriger Chip-Rate (Low Chip Rate – Time Division Duplex, LCR-TDD) mit 1,28 Mchip/s bzw. das Zeitduplex-Funksystem mit hoher Chip-Rate (High Chip Rate – Time Division Duplex, HCR-TDD) mit 3,84 Mchip/s;
– jedes andere Kommunikationssystem, in dem das CDMA-Verfahren für die Übertragung von Signalen eingesetzt wird, welche in Zeitrahmen und Zeitschlitze untergliedert sind, und in dem unkorrelierte Sequenzen verwendet werden, die bei den an den beiden Enden des Funkkanals angeschlossenen Einheiten bekannt sind, zum Zweck der Synchronisation und/oder der Schätzung der Impulsantwort des Funkkanals oder für andere Zwecke.

Stand der Technik
Die Patentanmeldung WO 03005752 A offenbart ein Verfahren/Gerät zur Steuerung von Funkressourcen in einem UMTS-System, das auf den CDMA-TDD (Time Division Duplex, Zeitduplex) -Spezifikationen des 3GPP basiert. Das Verfahren hat zum Ziel, ein aktives Bündel von Kanälen (Links) zwischen der Mobilstation (MS) und einer oder mehreren Basisstation (en) (BS) zu ermitteln, um Makro-Diversity zu implementieren, was auf einem CDMA-Kanal möglich ist, und dieses Bündel für die Ausführung von nahtlosen Verbindungsübergaben („Soft-Handover") zu nutzen. Die Merkmale des Systems sind in 3GPP-Spezifikationen ausführlich beschrieben. Verschiedene Messungen werden auf dem aktiven Bündel ausgeführt; große Bedeutung hat dabei der Signal-Interferenz-Abstand (Signal to Interference Ratio, SIR), der wie folgt berechnet wird: SIR = (RSCP/ISCP) × (SF/2), wobei: RSCP (Received Signal Code Power, Empfangssignalkodeleistung), ISCP (Interference Signal Code Power, Interferenzsignalkodeleistung) und SF (Spreading Factor, Spreizfaktor). Ein genaues Verfahren zum Berechnen der Interferenzsignalkodeleistung ISCP wird nicht aufgezeigt.
Die Patentschrift EP 1176730 A1 beschreibt eine Vorrichtung, welche in einem UMTS-System enthalten ist, das auf den 3GPP CDMA TDD-Standard zurückzuführen ist, zum Berechnen der Geräusch-plus-Interferenzsignalkodeleistung (ISCP) in einem Empfangssignal mittels Korrelation zwischen einer Signalsequenz, die auf dem gemeinsamen Pilotkanal (Common Pilot Channel, CPICH) empfangen wird, nach dem Entspreizen, und einer Gruppe von M orthogonalen Sequenzen, die von einem Kodegenerator erzeugt werden, welcher in die Mobilstationen integriert ist.
1 veranschaulicht, ohne einschränkenden Charakter zu haben, die Rahmenstruktur des TD-SCDMA-Funksystems. Diese Rahmenstruktur kommt gleichermaßen für ein LCR-TDD- wie auch für ein TSM-System zur Anwendung. Die Struktur beinhaltet eine feste Anzahl von (9) Zeitschlitzen, welche zum Teil für Übertragungen in Aufwärtsrichtung („Uplink") von den Mobilstationen (MS) an die Basisstation (BS) und zum Teil für Übertragungen in Abwärtsrichtung („Downlink") von der Basisstation an die Mobilstationen vorgesehen sind. Ein spezieller Zeitschlitz in der Abwärtsstrecke, der so genannte Abwärts-Pilotzeitschlitz (Downlink Pilot Time Slot, DwPTS), beinhaltet eine grundlegende Sequenz zur Synchronisation der Abwärtsstrecke DwPCH von 96 Chips (ein Chip entspricht einem Modulationselement). Ein spezieller Zeitschlitz in der Aufwärtsstrecke, der so genannte Aufwärts-Pilotzeitschlitz (Uplink Pilot Time Slot, UpPTS), beinhaltet eine grundlegende Sequenz zur Synchronisation der Aufwärtsstrecke UpPCH von 160 Chips, welche von der Mobilstation MS aus einer eingeschränkten Anzahl von (beispielsweise 8) Sequenzen ausgewählt werden kann für den wahlfreien Zugang zum Netz. Diese beiden speziellen Zeitschlitze sind durch eine Schutzzeit (Guard Period, GP) von 96 Chips Länge voneinander getrennt.
Die Rahmenstruktur von 1 zeigt die Gruppe von physikalischen Kanälen, die durch ein Triplett aus Frequenz, Zeitschlitz und Code definiert sind. Jeder Verkehrs-Zeitschlitz (d.h. die verbleibenden Zeitschlitze des Rahmens) enthält eine Midamble-Sequenz und zwei Daten-Signalpakete auf den beiden Seiten. Jedes Daten-Signalpaket beinhaltet Symbole, die Kanalisierungskodes (Spreizkodes) unterworfen sind; eine variable Anzahl von Spreizkodes (maximal N = 16), die sich zueinander orthogonal verhalten, wird in geeigneter Weise im System bereitgestellt. Die Zeitschlitze („Timeslots") TS0 bis TS6 werden entweder Transportkanälen zugewiesen, welche im Dedicated-Modus Daten- und/oder Signalisierungsverkehr transportieren, oder Transportsteuerungskanälen, welche allgemeine Nachrichten transportieren, die von der Basisstation BS in der versorgenden Zelle ausgestrahlt oder von den Mobilstationen MS gesendet werden, um einen Zugang zu Diensten des Netzes anzufordern. Die physikalische Midamble von 144 Chips Länge kann mehrere Midamble-Sequenzen enthalten, die durch verschiedene zyklische Verschiebungen einer einzigen Basissequenz erzeugt wurden. Einzelheiten zur Struktur von Rahmen und Zeitschlitzen werden in der Technischen Spezifikation 3GPP TS 25.221: „Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (TDD)" (zu Deutsch etwa: Physikalische Kanäle und Abbilden von Transportkanälen auf physikalische Kanäle (TDD)), beschrieben.
2 zeigt die mögliche Struktur eines i-ten Zeitschlitzes (in der Abwärtsstrecke) mit einer gegebenen j-ten Trägerfrequenz. Gemäß 3GPP TS 25.221 strahlt die versorgende Basisstation BS die so genannte DMA-Anzeige (DMA = Default Midamble Association, standardmäßige Midamble-Zuordnung) aus, um die N Spreizkodes in M Midamble-Sequenzen den Mobilstationen MS zuzuordnen. Die Midamble-Sequenzen werden nicht dem orthogonalen Spreizkode unterworfen, weisen jedoch einen geringen Korrelationsfaktor auf, um die Möglichkeit zu schaffen, die K Benutzer voneinander zu unterscheiden. Bezug nehmend auf 2 wird die Kanalschätzung, die für die Midamble-Sequenz m⁽¹⁾ durchgeführt wird, dazu verwendet, die Informationssymbole (Daten) in den zugehörigen Kanalisierungskodes 1 und 2 zu entschlüsseln; dasselbe gilt für die m-te Midamble-Sequenz und die Kodes von (n-ter – K) bis n-ter und so fort.
Die zentrale Aufgabenstellung der Erfindung, die hier offenbart werden soll, ist die Schätzung der Interferenz, die einen gegebenen Zeitschlitz und eine gegebene Trägerfrequenz beeinträchtigt, insbesondere der so genannten Interferenzsignalkodeleistung (ISCP). Diese Interferenz entsteht aufgrund der Tatsache, dass, obwohl die innerhalb desselben Zeitintervalls übertragenen Spreizkode/Midamble-Sequenzen ursprünglich gegenseitig orthogonal/unkorreliert waren, der Ausbreitungskanal (beispielsweise der schnelle Schwund, „Fast Fading") allgemein das übertragene Signal in einer Art und Weise verzerrt, dass diese Sequenzen nicht mehr vollständig orthogonal beim Empfänger ankommen. Dies gilt in besonderem Maße für die K Signale, die in der Aufwärtsstrecke von K Benutzern übertragen werden und die unterschiedlichen Nebeneffekten der Ausbreitung auf den K verschiedenen Ausbreitungskanälen unterliegen, jedoch betrifft der Verlust der Orthogonalität in geringerem Maße auch die K Signale, die in der Abwärtsstrecke von der Basisstation BS an die Vielzahl von Benutzern gesendet werden. Im letzteren Fall ist, obwohl jede Mobilstation MS alle K Signale entlang ihres eigenen Ausbreitungskanals empfängt, ein restlicher Verlust der Orthogonalität aufgrund von Rauschen, selektivem Schwund („Selective Fading") oder anderen Nebeneffekten noch immer möglich. Bedingt durch den Verlust der Orthogonalität wirkt sich die Vielfachzugriffsinterferenz (Multiple Access Interference, MAI) auf das/die rekonstruierte(n) Signal(e) aus, sodass komplexe Verfahren wie etwa die gemeinsame Detektion/Kanalschätzung implementiert werden müssen, um der Verminderung der Qualität entgegen zu wirken. Die gemeinsame Detektion macht sich die Kreuzkorrelierung zwischen den Spreizcodes zunutze, um die orthogonale Interferenz auszugleichen. Eine weitere wesentliche Quelle von Interferenzen sind die Nachbarzellen.
Gemäß der Technischen Spezifikation 3GPP TS 25.225: „Measurement TDD" (zu Deutsch etwa: Messungen im TDD) beginnt die konventionelle Schätzung der Interferenzsignalkodeleistung ISCP in einem TD-SCDMA-Funksystem damit, der an der ISCP-Schätzung beteiligten Funkeinheit (entweder der Mobilstation MS oder der Basisstation BS) eine verfügbare Midamble-Sequenz in einem gegebenen Zeitschlitz auf einer Trägerfrequenz mitzuteilen, die für diesen Zweck genutzt werden kann. Der Begriff „verfügbar" meint hier speziell eine Midamble, die nicht von der Basisstation BS für eine Funkverbindung genutzt und folglich nicht übertragen wird. Die besagte Funkeinheit korreliert das auf dem physikalischen Kanal der freien Midamble empfangene Signal mit der freien Midamble-Sequenz, und das Ergebnis dieser Korrelation ergibt einen Hinweis, welche Interferenz auf den Zeitschlitz einwirkt. Unter dem physikalischen Kanal einer Midamble ist das Zeitfenster der entsprechenden Sequenz in einem gegebenen Zeitschlitz des auf einer gegebenen Trägerfrequenz übertragenen Signals zu verstehen. An dieser Stelle soll daran erinnert werden, dass der der nicht übertragenen Midamble entsprechende Korrelationsprozess diejenige Komponente der Interferenz löscht, die sich orthogonal zum Nutzsignal verhält und somit keine Auswirkungen auf den Empfänger hat. Stattdessen repräsentiert der ISCP-Parameter die Interferenzkomponente, die sich nicht orthogonal, also sozusagen „parallel", zum Nutzsignal verhält und die dementsprechend am Empfänger nicht gelöscht werden kann.
Die Messung der Interferenzsignalkodeleistung ISCP ermöglicht es, die wahrgenommene Qualität an der messenden Funkeinheit einzuschätzen, und kann damit genutzt werden, um zelleninterne oder zellenübergreifende Verbindungsübergabe („Handover") -Prozeduren auszulösen oder den Signal-Interferenz-Abstand (SIR) zu berechnen oder Entscheidungen über die Strategien der Ressourcenzuteilung zu treffen.
Beschreibung der technischen Aufgabe
Das hauptsächliche Problem bei dem konventionellen Verfahren zur Messung der Interferenzsignalkodeleistung ISCP ist, dass hierfür mindestens eine Midamble-Sequenz in dem betreffenden Zeitschlitz auf der betreffenden Trägerfrequenz für die gesamte Dauer der ISCP-Messung nicht übertragen werden darf, wodurch Einschränkungen in den Kriterien für die Ressourcenzuteilung verhängt werden. Tatsächlich kann es vorkommen, dass, insbesondere in den Hauptverkehrsstunden, das Netz nicht in der Lage ist, eine Midamble freizugeben, sodass in einem solchen Fall die ISCP-Messung nicht möglich ist, was negative Konsequenzen für das System nach sich zieht.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Durchführung von ISCP-Messungen in TD-SCDMA-Funksystemen aufzuzeigen, ohne dass hierfür eine freie Midamble-Sequenz in einem bestimmten Zeitschlitz auf einer bestimmten Trägerfrequenz für die gesamte Dauer der Messung benötigt wird. Diese Aufgabe ist gleichbedeutend mit dem Aufzeigen eines Verfahrens, das in der Lage ist, ISCP-Messungen auch dann durchzuführen, wenn die Midamble-Sequenz an die Funkeinheit übertragen wird, welche die Messung durchführt, und dabei eine zuverlässige Schätzung der von der betreffenden Funkeinheit (beispielsweise einer Mobilstation MS) wahrgenommenen Interferenz zuzulassen, oder an eine beliebige andere Funkeinheit, ohne dass sich hieraus Einschränkungen bei der Zuteilung von Ressourcen in der Peer-Einheit (beispielsweise einem Basisstationssystem) ergeben.
Zusammenfassung und Vorteile der Erfindung
Um die besagte Aufgabe zu erfüllen, definiert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Schätzung der Interferenzsignalkodeleistung ISCP, die auf einen Funkkanal in einem zellularen Telefonsystem einwirkt, wie in den unabhängigen Patentansprüchen beschrieben. Diese Art der Interferenz umfasst: den parallelen Interferenzanteil, der jeweils aus der „zelleninternen" Interferenz, welche durch die verbleibenden (M-1) aktiven Midamble-Sequenzen in der Zelle verursacht wird, und aus der „zellenübergreifenden" Interferenz, die von den Nachbarzellen herrührt, zusammengesetzt ist; und das additive weiße Gauß'sche Rauschen (Additive White Gaussian Noise, AWGN).
Schwerpunkte des Verfahrens sind: 1) die Schätzung der Funkfelddämpfung durch die Mobilstation MS und die Übermittlung dieser Information an die Basisstation BS; 2) die Korrelation zwischen dem empfangenen Signal entsprechend dem Zeitschlitz und der Trägerfrequenz, in dem/der die für die Messung ausgewählte Midamble von der Basisstation BS übertragen wird, und der ausgewählten Midamble-Sequenz, die den beiden an den Enden des Funkkanals angeschlossenen Funkeinheiten bekannt ist.
In einer ersten Ausführungsform des Verfahrens ist die Funkeinheit, die die Korrelation ausführt, die Mobilstation MS; in einem solchen Fall wird das Ergebnis der Korrelation, zusammen mit der geschätzten Funkfelddämpfung, an die Basisstation BS übertragen und schließt letztere dann die Berechnung der Interferenzsignalkodeleistung ISCP ab wie in Anspruch 1 beschrieben.
Bei einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens ist die Funkeinheit, die die Korrelation durchführt, die Basisstation BS; in einem solchen Fall wird lediglich die von der Mobilstation MS geschätzte Funkfelddämpfung an die Basisstation BS übermittelt, wie in dem unabhängigen Patentanspruch 2 beschrieben.
Für die Schätzung der Funkfelddämpfung bedient sich die Mobilstation MS eines Beacon-Kanals, der von der Basisstation mit konstanter Bezugsleistung übertragen wird. In einem solchen Fall werden von der Mobilstation MS die beiden folgenden Parameter bezogen auf den Beacon-Kanal gemessen: der Empfangsfeldstärke-Anzeiger (Received Signal Strength Indicator, RSSI) und die Empfangssignalkodeleistung (Received Signal Code Power, RSCP), wobei der erstere sich auf den physikalischen Beacon-Kanal (Zeitschlitz und Trägerfrequenz) bezieht, während der zweite sich auf den logischen Beacon-Kanal (Kodesequenz) bezieht. Daneben erlaubt es eine bestimmte Annahme bezüglich der „parallelen" zellübergreifenden Interferenz, die an späterer Stelle erläutert wird, die Funkfelddämpfung unmittelbar aus einer linearen Kombination der beiden vorstehend angeführten Messgrößen zu erhalten. Beacon-Kanäle sind in allen zellularen Systemen vorhanden, sodass die dargestellte Schätzung der Funkfelddämpfung einen sehr allgemeinen Charakter hat.
Ferner liefert das Messen des Empfangsfeldstärke-Parameters RSSI in dem gegebenen Zeitschlitz auf der gegebenen Trägerfrequenz eine Angabe zu der durchschnittlichen Empfangsfeldstärke anhand der in dem betreffenden Zeitschlitz auf der betreffenden Trägerfrequenz aktiven Midamble- Sequenzen. Die Messung wird beeinflusst durch die zellenübergreifende Interferenz, sowohl parallel als auch orthogonal, sowie das additive weiße Gauß'sche Rauschen AWGN. Ist die Funkfelddämpfung und die Gesamt-Sendeleistung für alle M aktiven Midambles bekannt, kann die zellenübergreifende Interferenz plus Rauschen aus der Messung des RSSI abgeleitet werden. Außerdem können, anhand der vorhergehenden Schätzung der ISCP, die beiden Komponenten der Interferenz, nämlich die zelleninterne und die zellenübergreifende Interferenz, voneinander getrennt werden.
In dem Fall, dass die messende Funkeinheit auf dem Kanal (Trägerfrequenz, Zeitschlitz und Spreizkodes) aktiv ist, der mit der ausgewählten Midamble-Sequenz, an der die ISCP-Messung durchgeführt wird, verknüpft ist, erlaubt das Verfahren der Erfindung, eine Schätzung der Interferenzsignakodeleistung ISCP und des Signal-Interferenz-Abstands SIR zu erhalten, welche exakt diese Funkeinheit auf allen spezifischen Spreizkodes, die mit dieser ausgewählten Midamble-Sequenz verknüpft sind, beeinflusst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, die als neuartig anzusehen sind, werden im Einzelnen in den beigefügten Patentansprüchen beschrieben. Die Erfindung sowie weitere Aufgaben und Vorteile davon werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung einer Ausführungsform davon und unter Hinzuziehung der beigefügten Zeichnungen, welche lediglich der Veranschaulichung dienen und keinerlei einschränkenden Charakter haben, deutlich, wobei:
1, wie bereits an früherer Stelle beschrieben, eine Struktur von TD-SCDMA-Rahmen zeigt;
2, wie bereits an früherer Stelle beschrieben, die Kodedimension eines i-ten Zeitschlitzes in der Abwärtsstrecke des Rahmens von 1 zeigt und die standardmäßigen Zuordnungen zwischen Midambles und Spreizkodes darstellt.
Ausführliche Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
2 zeigt die N Spreizkodes, die von der Basisstation M Midamble-Sequenzen in der Abwärtsrichtung zu M Mobilstationen zugeordnet werden, in dem markierten i-ten Zeitschlitz auf einer gegebenen Trägerfrequenz. Unter den möglichen Midamble-Sequenzen wurde die m-te Sequenz für die Schätzung der Interferenzsignalkodeleistung ISCP ausgewählt. Auf der Seite des Senders und mit P_t die durchschnittliche Sendeleistung der Basisstation BS für die Gesamtzahl M der aktiven Midamble-Sequenzen anzeigend, folgt, dass:
wobei P_m die Sendeleistung für die m-te Midamble-Sequenz ist.
Auf der Seite des Empfängers misst die Mobilstation die Empfangssignalkodeleistung der m-ten entsprechend ausgewählten Midamble-Sequenz RSCP_m (entweder standardmäßig zugewiesen oder von der Basisstation BS signalisiert) für die Berechnung der Interferenz durch einen Korrelationsprozess. Die Korrelation erfolgt zwischen dem auf dem physikalischen Kanal der m-ten Midamble empfangenen Signal und der entsprechenden Midamble-Sequenz, sodass: RSCPm=[A·Pm] + ISCPm m ∊ [1,M] (2) wobei.

– A der Dämpfungsfaktor oder die Umkehrung der Funkfelddämpfung L, zwischen der Mobilstation MS und der Basisstation BS ist; dieser Faktor ist ∝ 1/L.
– ISCP_m die Interferenzsignalkodeleistung ist, die sich auf die m-te Midamble-Sequenz auswirkt wie von der Mobilstation MS wahrgenommen und die am Empfänger nicht eliminiert werden kann; sie umfasst den parallelen Interferenz-Anteil, der sich jeweils zusammensetzt aus der zelleninternen Interferenz, welche durch die verbleibenden (M-1) aktiven Midamble-Sequenzen verursacht wird, der zellenübergreifenden Interferenz, die von den Nachbarzellen herrührt, und dem additiven weißen Gauß'schen Rauschen AWGN. Anhand der berechneten ISCP_m und der gemessenen RSCP_m ist es möglich, den Signal-Interferenz-Abstand SIR zu erhalten, wie er von der messenden Mobilstation MS für die spezifische m-te Midamble-Sequenz wahrgenommen wird (und somit auch für die zugehörigen K Spreizkodes).
– P_m die Sendeleistung der Funkeinheit Basisstation BS in der m-ten Midamble-Sequenz ist.

Unter der Annahme, dass der Wert der Funkfelddämpfung L und damit auch der Dämpfungsfaktor A sowie die Sendeleistung P_m in der m-ten Midamble-Sequenz bekannt ist, ist es möglich, die Interferenz ISCP_k abzuleiten, die sich auf die m-te Midamble-Sequenz (sowie die zugehörigen K Spreizkodes) aus der Gleichung (2) auswirkt. Wenn berücksichtigt wird, dass:

– die Funkfelddämpfung und somit auch der Dämpfungsfaktor A besser an der Mobilstation MS geschätzt werden kann, indem Abwärtskanäle, besagte „Beacon-Kanäle", die von der Basisstation BS mit konstanter Bezugsleistung übertragen werden, gemessen werden und
– die Sendeleistung einer einzelnen Midamble-Sequenz, P_m, oder die Gesamt-Sendeleistung, P_t, an der Basisstation BS besser bekannt ist, die problemlos Leistungskorrekturen infolge von Leistungsregelungsbefehlen von den angeschlossenen Mobilstationen MS verfolgen kann, besteht eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darin, dass die Mobilstation MS an die Basisstation BS die gemessene RSCP_m meldet, zusammen mit der berechneten Funkfelddämpfung L oder dem Dämpfungsfaktor A; zur Ableitung des ISCP_m-Wertes wendet die Basisstation BS die Gleichung (2) an.

Die Funkfelddämpfung L (oder der Dämpfungsfaktor A) an der Mobilstation MS wird berechnet unter Betrachtung, ohne einschränkenden Charakter, eines TD-SCDMA-Funksystems (beispielsweise TSM oder LCR TDD), welches einen Beacon-Kanal, den Pilotkanal in der Abwärtsrichtung (Downlink Pilot Channel, DwPCH) aufweist, welcher mit einer konstanten Bezugsleistung übertragen wird, die an der Mobilstation MS bekannt ist. Berücksichtigend, dass die Basisstation BS in dem Pilotzeitschlitz in der Abwärtsstrecke DwPTS ausschließlich die DwPCH-Sequenz überträgt, dass also in diesem Zeitschlitz kein Kodemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) vorliegt, misst die Mobilstation MS die Gesamt-Empfangsleistung, RSSI_DwPTS, anhand des DwPTS. Der gemessene Wert kann ausgedrückt werden als: RSSIDwPTS = A·PDwPCH + X (3)wobei:

A: der Dämpfungsfaktor zwischen der Mobilstation MS und der Basisstation BS ist, welcher geschätzt werden soll;
P_DwPCH: die Sendeleistung der Basisstation BS auf dem DwPCH ist;
X: die zellübergreifende Interferenz insgesamt plus das additive weiße Gauß'sche Rauschen AWGN in dem DwPTS ist.

Die Mobilstation MS misst außerdem im Rahmen eines Korrelationsprozesses die Empfangsleistung, RSCP_DwPCH, auf dem DwPCH. Der gemessene Wert kann wie folgt ausgedrückt werden: RSCPDwPCH = A·PDwPCH + X// (4)wobei:
X_// die zellenübergreifende Interferenz, oder parallele Interferenz, welche durch den Korrelationsprozess nicht eliminiert werden kann, plus das AWGN in dem DwPT5 ist. Aufgrund des unbias des AWGN und der zellenübergreifenden Interferenz ist es zulässig anzunehmen, dass: X ≅ 2·X// (5)
Da der Mobilstation MS der von der Basisstation BS angewandte Wert P_DwPCH bekannt ist, kann sie problemlos den Dämpfungsfaktor A durch die lineare Kombination der Gleichungen (3), (4) und (5) ableiten. Insbesondere ist der folgende Ausdruck gültig:
Sobald die ISCP_m geschätzt worden ist, sollte die Gelegenheit genutzt werden, zwischen zelleninternen und zellenübergreifenden Interferenzen zu unterscheiden, welche sich auf die m-te Midamble-Sequenz auswirken. Zu diesem Zweck misst die Mobilstation MS auch die gesamte durchschnittliche Empfangsleistung RSSI von allen aktiven Midambles, die wie folgt ausgedrückt werden kann: RSSI = [A·Pt] + X (7)wobei: X = Iinter-cell + N

I_intercell: ist die Interferenz, parallel und orthogonal, von den Nachbarzellen in diesem spezifischen Zeitschlitz und auf dieser spezifischen Trägerfrequenz.
N: ist das AWGN in diesem spezifischen Zeitschlitz und auf dieser spezifischen Trägerfrequenz.
P_t: und A sind dieselben Parameter, wie sie für die Gleichungen (1) bzw. (2) definiert wurden.

Unter der Annahme, dass der Wert der Funkfelddämpfung L und damit auch der Dämpfungsfaktor A sowie die Sendeleistung P_t in allen M aktiven Midamble-Sequenzen in der Abwärtsstrecke bekannt ist, ist es möglich, die zellenübergreifende Interferenz plus das AWGN anhand der Gleichung (7) zu berechnen. Anschließend kann mithilfe der Interferenz X, die mit dem Ausdruck (7) abgeleitet wurde, und der Interferenz ISCP_m, die mit dem Ausdruck (2) abgeleitet wurde, die zelleninterne Interferenz von der zellenübergreifenden Interferenz, die sich auf die ausgewählte m-te Midamble-Sequenz und die zugehörigen Spreizkodes auswirken, voneinander zu trennen.
Rein der Vollständigkeit halber wird im Folgenden auch auf den Fall eingegangen, dass nur eine aktive Midamble-Sequenz (M = 1) in einem spezifischen Zeitschlitz auf einer spezifischen Trägerfrequenz zugewiesen wird. In diesem Fall ist eine Schätzung der Interferenzsignalkodeleistung der einzigen aktiven Midamble-Sequenz ISCP₁ (und der zugehörigen K Spreizkodes) möglich, ohne dass der Wert der Funkfelddämpfung L berechnet werden muss. Wie in dem vorstehend beschriebenen allgemeinen Fall misst die Mobilstation MS die Empfangssignalkodeleistung der einzigen aktiven Midamble-Sequenz RSCP₁ für die Berechnung der Interferenz durch einen Korrelationsprozess, sodass: RSCP1=[A·P1] + ISCP1 (8)wobei:

A: der Dämpfungsfaktor, oder die Umkehrung der Funkfelddämpfung (L), zwischen der Mobilstation MS und der Basisstation BS ist; dieser Faktor ist ∝ 1/L;
ISCP₁: die Interferenzsignalkodeleistung ist, welche sich auf die einzige aktive Midamble-Sequenz auswirkt, wie sie von der Mobilstation MS wahrgenommen wird und die am Empfänger nicht eliminiert werden kann; sie beinhaltet die parallele Interferenzkomponente, die sich aus der zellenübergreifenden Interferenz, welche von den Nachbarzellen verursacht wird, und dem AWGN zusammensetzt;
P₁: die Sendeleistung der Basisstation BS in der einzigen aktiven Midamble-Sequenz ist.

Die Mobilstation MS misst außerdem die gesamte durchschnittliche Empfangsleistung RSSI von dem physikalischen Kanal (Zeitschlitz und Trägerfrequenz), auf dem sich die einzige aktive Midamble-Sequenz befindet, was wie folgt ausgedrückt werden kann: RSSI = A·P1 + X (9)wobei: X = Iinter-cell + N;

I_intercell: ist die Interferenz, parallel und orthogonal in Bezug auf die einzige aktive Midamble-Sequenz, von den Nachbarzellen in diesem spezifischen Zeitschlitz und auf dieser spezifischen Trägerfrequenz.
N: ist das AWGN in diesem spezifischen Zeitschlitz und auf dieser spezifischen Trägerfrequenz.
P₁: und A sind dieselben Parameter, wie sie für die Gleichungen (8) bzw. (9) definiert wurden.

Wenn man anschließend die Gleichung (8) von der Gleichung (9) subtrahiert, folgt: RSSI – RSCP1 = [A·P1 + X] – [A·P1 + ISCP1] = X – ISCP1 (10)Aufgrund unbias des AWGN und der zellenübergreifenden Interferenz ist es zulässig anzunehmen, dass: X ≅ 2·X//≅ 2·ISCP1 (11)wobei: X_// die zellenübergreifende Interferenz, oder parallele Interferenz, welche in der einzigen aktiven Midamble-Sequenz durch den Korrelationsprozess nicht eliminiert werden kann, plus das AWGN ist. Dieser Faktor ist exakt gleich dem vorstehend erwähnten Parameter ISCP₁. Unter Zuhilfenahme der Gleichungen (10) und (11) wird die benötigte Schätzung der ISCP₁ der einzigen aktiven Midamble-Sequenz berechnet wie folgt: RSSI – RSCP1 ≅ ISCP1 (12)

Claims

Verfahren zur Schätzung der Interferenz, welche sich auf einen Funkkanal auswirkt, der in einem zellularen Telefonsystem eingerichtet ist für die Kommunikation zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation und der auf einer Trägerfrequenz Signale transportiert, welche in Zeitrahmen und die Zeitrahmen wiederum in Zeitschlitze untergliedert sind, die jeweils Signalpakete von Verkehrsdaten enthalten, auf die im Kodemultiplex-Verfahren (Kode 1, ..., Kode N) zugegriffen wird, sowie gegebene unkorrelierte Sequenzen von Symbolen, welche der Einfachheit halber als Midambles bezeichnet werden, die den an den beiden Enden des Kanals angeschlossenen Peer-Funkeinheiten im Voraus bekannt sind und für die zeitliche Synchronisation und/oder die Schätzung der Impulsantwort des betreffenden Funkkanals verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mobilstation des besagten Telefonsystems, welche mit einer versorgenden Basisstation desselben Telefonsystems verbunden ist, die folgenden Schritte ausführt: a) Korrelieren des empfangenen Basisband-Signals entsprechend dem physikalischen Kanal, welcher eine (m-te) Midamble-Sequenz enthält, die aus den von der versorgenden Basisstation übertragenen Sequenzen ausgewählt wurde, mit der entsprechenden (m-ten) Sequenz; b) Schätzen der Funkfelddämpfung des Funkkanals und Übertragen des entsprechenden Wertes zusammen mit dem Ergebnis der Korrelation an die Basisstation; und und dass die Basisstation die folgenden Schritte ausführt: c) Dividieren der im Voraus bekannten Sendeleistung der ausgewählten (m-ten) Midamble-Sequenz durch den Wert der Funkfelddämpfung und anschließend Subtrahieren des Quotienten von dem Ergebnis der Korrelation, wodurch sowohl die zelleninternen als auch die zellenübergreifenden Interferenzen plus das additive weiße Gauß'sche Rauschen, nachfolgend AWGN genannt, erhalten werden, welche am Empfänger der Mobilstation nicht eliminiert werden können.
Verfahren zur Schätzung der Interferenz, welche sich auf einen Funkkanal auswirkt, der in einem zellularen Telefonsystem eingerichtet ist für die Kommunikation zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation und der auf einer Trägerfrequenz Signale transportiert, welche in Zeitrahmen und die Zeitrahmen wiederum in Zeitschlitze untergliedert sind, die jeweils Signalpakete von Verkehrsdaten enthalten, auf die im Kodemultiplex-Verfahren (Kode 1, ..., Kode N) zugegriffen wird, sowie gegebene unkorrelierte Sequenzen von Symbolen, welche der Einfachheit halber als Midambles bezeichnet werden, die den an den beiden Enden des Kanals angeschlossenen Peer-Funkeinheiten im Voraus bekannt sind und für die zeitliche Synchronisation und/oder die Schätzung der Impulsantwort des betreffenden Funkkanals verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Basisstation des besagten Telefonsystems, welche mit versorgten Mobilstationen desselben Telefonsystems verbunden ist, die folgenden Schritte ausführt: a) Korrelieren des empfangenen Basisband-Signals entsprechend dem physikalischen Kanal, welcher eine (m-te) Midamble-Sequenz enthält, die aus den von den versorgten Mobilstationen übertragenen Sequenzen ausgewählt wurde, mit der entsprechenden (m-ten) Sequenz; b) Empfangen des Werts der Funkfelddämpfung, der von einer versorgten Mobilstation geschätzt wurde, welche die ausgewählte (m-te) Midamble-Sequenz überträgt; c) Dividieren der im Voraus bekannten Sendeleistung der ausgewählten (m-ten) Midamble-Sequenz durch den Wert der Funkfelddämpfung und anschließend Subtrahieren des Quotienten von dem Ergebnis der Korrelation, wodurch sowohl die zelleninternen als auch die zellenübergreifenden Interferenzen plus das additive weiße Gauß'sche Rauschen, nachfolgend AWGN genannt, erhalten werden, welche am Empfänger der Basisstation nicht eliminiert werden können.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation die Funkfelddämpfung in den folgenden Schritten berechnet: c1) Korrelieren des empfangenen Basisbandsignals entsprechend einem physikalischen Beacon-Kanal (DwPTS), welcher von der Basisstation mit konstanter Bezugsleistung übertragen wird, mit der entsprechenden Sequenz von Symbolen (DwPCH); c2) Messen der Gesamt-Empfangsleistung anhand der besagten Beacon-Sequenz (DwPCH); c3) Dividieren der besagten konstanten Bezugsleistung durch das Doppelte des Ergebnisses aus dem Teilschritt c1) abzüglich des Ergebnisses von Teilschritt c2), wodurch der Wert der Funkfelddämpfung erhalten wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation den folgenden Schritt ausführt: – Messen der Gesamt-Empfangsleistung von allen aktiven Midamble-Sequenzen, die von der Basisstation übertragen werden, und Melden des gemessenen Wertes an die Basisstation; und dass die Basisstation die folgenden Schritte ausführt: – Aufaddieren der bekannten Sendeleistungswerte aller aktiven, an die Mobilstationen übertragenen Midamble-Sequenzen und Dividieren dieser Summe durch den Wert der Funkfelddämpfung, der von der Mobilstation gemeldet wurde; – Subtrahieren des Ergebnisses aus dem vorstehenden Schritt von dem Gesamt-Empfangsleistungswert, der von der Mobilstation übermittelt wurde, wodurch der Wert für die zellenübergreifende Interferenz plus AWGN erhalten wird, der die Messung beeinflusst; – lineares Kombinieren des Ergebnisses aus dem vorstehenden Schritt anhand der Interferenz, die in Schritt c) berechnet wurde und die am Empfänger nicht eliminiert werden kann, wodurch die zelleninterne Interferenz erhalten wird, die sich auf die ausgewählte Midamble-Sequenz und die zugehörigen Kanalisierungskodes auswirkt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewählte Midamble (m-te Midamble-Sequenz) von der messenden Funkeinheit verwendet wird, und dass die geschätzte Interferenz einen Hinweis auf die exakt für diese spezifische Midamble (m-te Midamble-Sequenz) sowie die zugehörigen Kanalisierungskodes (Kode 1, ..., Kode N) wahrgenommene Qualität liefert.
Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der Korrelation durch die Interferenz dividiert wird, welche von dem Empfänger nicht eliminiert werden kann, wodurch der Signal-Interferenz-plus- AWGN-Abstand erhalten wird, wie er in dieser spezifischen Midamble (m-ten Midamble-Sequenz) und den zugehörigen Kanalisierungskodes (Kode 1, ..., Kode N) wahrgenommen wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewählte Midamble (m-te Midamble-Sequenz) von der messenden Funkeinheit nicht verwendet wird, und dass die geschätzte Interferenz einen Hinweis zur Unterstützung der Strategien für die Ressourcenzuteilung an der Basisstation liefert.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte ausgewählte Midamble vorab definiert ist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche mit Ausnahme des letztgenannten, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte ausgewählte Midamble von der Basisstation an die Mobilstation signalisiert wird.