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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationssystem
und ferner auf primäre und
sekundäre
Stationen für
die Benutzung in einem derartigen System sowie auf ein Verfahren
zum Betrieb eines derartigen Systems. Obwohl die vorliegende Spezifikation
ein System mit spezieller Bezugnahme auf das Universal Mobile Telecommunication System
(UMTS) beschreibt, sollte verstanden werden, dass derartige Verfahren
gleichermaßen
für die Verwendung
in anderen Kommunikationssystemen geeignet sind.
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Im
Bereich der mobilen Kommunikation gibt es einen wachsenden Bedarf
nach einem System, das auf Anforderung große Datenblöcke mit einer vertretbaren
Geschwindigkeit auf eine Mobilstation (MS) herunterladen kann. Derartige
Daten könnten beispielsweise
Web-Seiten aus dem Internet sein, die eventuell Videoclips oder Ähnliches
enthalten. Normalerweise wird eine bestimmte MS derartige Daten
nur zeitweilig benötigen,
so dass Verbindungen mit fest zugeordneter Bandbreite ungeeignet sind.
Um diese Anforderung in UMTS zu erfüllen, wird ein High-Speed Downlink
Packet Access (HSDPA)-Modell entwickelt, das die Übertragung
von Datenpaketen an eine mobile Station mit bis zu mindestens 4
Mbit/s vereinfacht.
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In
derzeit vorgeschlagenen HSDPA-Ausführungsformen meldet die MS
regelmäßige Messungen der
Kanalqualität
der Abwärtsstrecke
(bezeichnet als Channel Quality Information, CQI) an die liefernde Basisstation
(BS). Die gemeldeten CQI-Messungen haben die Form eines empfohlenen Übertragungsformats,
von dem die MS glaubt, dass es zu einer erfolgreichen Übertragung
eines Downlink-Pakets bei den vorherrschenden Kanaleigenschaften
führt.
Eine Änderung
von 1 dB bei der gemessenen Kanalqualität führt normalerweise zu einer Änderung
des empfohlenen Übertragungsformats.
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Die
BS meldet die Häufigkeit
einer CQI-Meldung als Parameter an die MS, wobei die maximale Häufigkeit
einmal pro Übertragungszeitintervall (Transmission
Time Interval, TTI) ist, was im Fall von HSDPA drei Zeitschlitze
sind. In einigen zurzeit vorgeschlagenen HSDPA-Ausführungsformen
lässt sich die
Häufigkeit
der CQI-Meldung auf semistatistischer Basis je nach dem Grad der
Downlink-Paket-Aktivität variieren.
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Beim
Empfangen von CQI-Meldungen von den Mobilstationen, die HSDAP aktiv
in ihren Zellen benutzen, muss der BS-Zeitplaner entscheiden, welche
Mobiltelefone für
die Übertragung
eines Pakets und mit welchem MCS (Modulation und Coding System)
einzuplanen sind. Zwischen dem Ende der Messung des Mobiltelefons
und der Downlink-Paket-Übertragung
unter Verwendung des entsprechenden MCS wird es eine minimale Verzögerung von
etwa sechs Zeitschlitzen geben. Wenn die CQI-Meldefrequenz geringer
als einmal pro TTI ist, wird die mittlere Verzögerung zwischen der Messung des
Mobiltelefons und der Downlink-Paket-Übertragung größer sein.
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Während dieser
Verzögerung
können
sich die Kanalbedingungen ändern,
was zu einer erhöhten
Wahrscheinlichkeit führt,
dass die Übertragung des
Pakets fehlschlägt
und das Paket somit erneut übertragen
werden muss. Daher verringert dies den gesamten Downlink-Durchsatz
und erhöht
die Verzögerung
zwischen Datenankunft an der BS und erfolgreichem Empfang durch
die MS. Mit zunehmender MS-Geschwindigkeit nimmt auch das Ausmaß des Fehlers
zwischen den tatsächlichen
Kanalbedingungen zum Zeitpunkt der Paketübertragung und der gemeldeten
CQI zu.
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Eine
bekannte Weise, mit der die BS versuchen kann, die Änderung
der Kanalbedingungen nach einer Messung des Mobiltelefons auszugleichen,
besteht darin, die (impliziten) Daten in der CQI-Meldung an die
Summe von Downlink-Übertragungsleistungsänderungen
anzupassen, die unter dem Leistungsregelungsmechanismus (eines parallelen
Downlink-Regelungskanals) vorgenommen wurden, der mit einer Aktualisierungsrate
von 1500 Hz arbeitet.
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Wenn
daher die Nettoänderung
der Übertragungsleistung
auf den anderen Downlink-Kanälen
zu einer MS seit dem Messbericht des Mobiltelefons beispielsweise
+3 dB betrüge,
dann würde
die BS die Paketübertragung
zu dieser MS mit einem MCS entsprechend Kanalbedingungen einplanen,
die 3 dB schlechter als die von der MS gemeldeten sind. Wenn sich
die MS jedoch mit hoher Geschwindigkeit bewegt, arbeitet die Leistungsregelung
nicht schnell genug, um die Abschwächungen im Kanal zu verfolgen,
weil der Kanal von einem Zeitzschlitz zum nächsten dekorreliert wird. Unter
solchen Umständen kann
die BS die von der MS empfangenen Leistungsregelungssignale nicht
nutzen, um die CQI-Meldungen zuverlässig zu korrigieren.
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Die
internationale Patentanmeldung WO 00/52846 beschreibt ein Verfahren
zur Leistungsregelung in einem Funkkommunikationssystem, in dem die
empfangene Signalqualität
durch eine Empfangsvorrichtung gemeldet wird, und in dem die empfangene Signalqualität durch
Mittelwertbildung über
einen variablen Zeitraum ermittelt wird, wobei die Veränderung
der Mittelwertbildungsdauer von der zeitlichen Varianz des Signals
abhängig
ist.
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Die
europäische
Patentanmeldung
EP 1081875
A2 beschreibt ein Verfahren zur Leistungsregelung in einem
Funkkommunikationssystem, in dem über ein Messintervall, das
eine variable Länge haben
kann, Messungen des empfangenen Leistungspegels vorgenommen werden,
wobei das Messintervall kleiner oder gleich der Zeitperiode ist,
in der sich eine leistungsanzeigende Signaleigenschaft ändern kann.
Beispiele für
leistungsanzeigende Signaleigenschaften sind: Informationsrate,
Verstärkung, ob
die in einem Verkehrssignal enthaltenen Informationen Steuerungsinformationen
oder Sprache und/oder Daten sind, ob das Signal ein Gespräch einleitet
oder Teil eines bestehenden Gesprächs ist, und ob sich das Gespräch in einer
gleitenden Übergabe („Soft-Handover") befindet.
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Somit
ist bei diesen beiden Elementen nach dem Stand der Technik die Messperiode
von der Änderungsrate
der Signaleigenschaften abhängig.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Problem eines reduzierten
Durchsatzes beim Vorliegen sich ändernder
Kanaleigenschaften zu behandeln.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine primäre Station
für die
Verwendung in einem Kommunikationssystem geschaffen, das einen Downlink-Datenkanal
für die Übertragung
von Datenpaketen von der primären
Station zu einer sekundären
Station sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanäle für die Übertragung von Regelungsinformationen
zwischen der primären
und der sekundären
Station hat, wobei die primäre
Station Mittel hat, um auf dem Uplink-Regelungskanal Berichte in
Bezug auf eine oder mehrere gemessene Kanaleigenschaften des Downlink-Datenkanals
von der sekundären
Station zu empfangen, und Mittel, um je nach den Berichten mindestens
einen Betriebsparameter des Downlink-Datenkanals zu bestimmen, gekennzeichnet
durch Zeitsignalisierungsmittel, um die Dauer eines Zeitschalters
in der sekundären
Station zu signalisieren, der bei Empfang eines Downlink-Datenpakets
von der sekundären
Station einzustellen ist, und wodurch für die Dauer des Zeitschalters
die Zeitspanne, in der Kanalmessungen durchgeführt werden, zu ändern ist.
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Indem
es ermöglicht
wird, eine Mittelwertbildung der von der sekundären Station durchgeführten Messungen über unterschiedliche
Perioden vorzunehmen, kann der gesamte Systemdurchsatz erhöht werden.
Zusätzlich
lässt sich
durch eine geeignete Auswahl der Mittelwertbildungsperiode die Häufigkeit von
Berichten reduzieren, wodurch all gemeine Interferenzpegel ohne Verringerung
der Systemleistung reduziert werden. Die Mittelwertbildungsperiode kann
je nach Geschwindigkeit der sekundären Station verändert werden,
wobei diese Veränderung
beispielsweise entweder durch die primäre oder die sekundäre Station
veranlasst wird. Die Zeitdauer, während der die Kanalmessungen
vorgenommen werden, kann von der sekundären Station festgelegt werden,
oder sie kann von der primären
Station festgelegt und über
den Downlink-Regelungskanal zur sekundären Station übertragen
werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine sekundäre Station
für die Verwendung
in einem Kommunikationssystem mit einem Downlink-Datenkanal für die Übertragung von Datenpaketen
von einer primären
Station zu einer sekundären
Station sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanälen für die Übertragung von Regelungsinformationen
zwischen der primären
und der sekundären
Station geschaffen, wobei die sekundäre Station Mittel umfasst,
um mindestens eine Eigenschaft des Downlink-Datenkanals zu messen,
Mittel, um Berichte in Bezug auf eine oder mehrere gemessene Kanaleigenschaften
auf dem Uplink-Regelungskanal zur primären Station zu übertragen,
und Mittel, um die Zeitdauer zu verändern, während der die Kanalmessungen
zur Erzeugung jedes Berichts vorgenommen werden, gekennzeichnet
durch Mittel, um einen Zeitschalter beim Empfang eines Datenpakets
einzustellen und die Zeitdauer, während der die Kanalmessungen
vorgenommen werden, für
die Dauer des Zeitschalters zu ändern.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationssystem
mit einer primären
Station und einer sekundären
Station gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung geschaffen.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Betrieb einer primären
Station in einem Kommunikationssystem mit einem Downlink-Datenkanal für die Übertragung von
Datenpaketen von der primären
Station zu einer sekundären
Station sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanälen für die Übertragung von Regelungsinformationen
zwischen der primären
und der sekundären
Station geschaffen, wobei das Verfahren das Empfangen von Berichten
auf dem Uplink-Regelungskanal in Bezug auf eine oder mehrere gemessene
Kanaleigenschaften des Downlink-Datenkanals von der sekundären Station
und das Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters des Downlink-Datenkanals
in Abhängigkeit
von den Berichten umfasst, gekennzeichnet durch die Signalisierung
der Dauer eines Zeitschalters in der sekundären Station, der bei Empfang eines
Downlink-Datenpakets einzustellen ist, und wodurch die Zeitspanne,
in der Kanalmessungen durchgeführt
werden, für
die Dauer des Zeitschalters zu ändern
ist.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb
einer sekundären
Station in einem Kommunikationssystem mit einem Downlink-Datenkanal
für die Übertragung von
Datenpaketen von einer primären
Station zu einer sekundären
Station sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanälen für die Übertragung von Regelungsinformationen
zwischen der primären
und der sekundären
Station geschaffen, wobei das Verfahren das Messen mindestens einer
Eigenschaft des Downlink-Datenkanals,
das Übertragen
von Berichten in Bezug auf eine oder mehrere gemessene Kanaleigenschaften
auf dem Uplink-Regelungskanal zur primären Station und das Verändern der
Zeitdauer, während
der die Kanalmessungen zur Erzeugung jedes Berichts vorgenommen
werden, umfasst, gekennzeichnet durch das Einstellen eines Zeitschalters
beim Empfang eines Datenpakets und das Ändern der Zeitdauer, für die Dauer
des Zeitschalters, während
der die Kanalmessungen vorgenommen werden.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Beispielen sowie
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es
zeigen:
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1 ein
schematisches Blockschaltbild eines Kommunikationssystems;
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2 ein
Diagramm, das eine simulierte Verzögerung (D) in Sekunden gegenüber einer
angebotenen Last (O) in Mbit/s für
ein sich mit 10 km/h bewegendes Mobiltelefon und eine Reihe von
Meldefrequenzen sowie die Auswirkung einer Verwendung von Leistungsregelungsinformationen
zeigt;
-
3 ein
Diagramm, das eine simulierte Verzögerung (D) in Sekunden gegenüber einer
angebotenen Last (O) in Mbit/s für
ein sich mit 120 km/h bewegendes Mobiltelefon und eine Reihe von
Meldefrequenzen sowie die Auswirkung einer Verwendung von Leistungsregelungsinformationen
zeigt;
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4 ein
Diagramm, das eine simulierte Verzögerung (D) in Sekunden gegenüber einer
angebotenen Last (O) in Mbit/s für
ein sich mit 120 km/h bewegendes Mobiltelefon und eine Reihe von
Meldefrequenzen sowie die Auswirkung von Kanalmessungen zur Mittelwertbildung
zeigt;
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5 ein
Diagramm, das eine simulierte Verzögerung (D) in Sekunden gegenüber einer
angebotenen Last (O) in Mbit/s für
ein sich mit 120 km/h bewegendes Mo biltelefon mit einer Meldefrequenz von
einmal alle 100 TTIs und einer Reihe von Mittelwertbildungsperioden
zeigt; und
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6 einen
Ablaufplan, der ein Verfahren zum Betrieb eines gemäß der vorliegenden
Erfindung gefertigten Kommunikationssystems zeigt.
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Bezug
nehmend auf 1 umfasst ein Funkkommunikationssystem
eine primäre
Station (BS) 100 und eine Vielzahl sekundärer Stationen
(MS) 110. Die BS 100 umfasst einen Mikrocontroller
(μC) 192,
Transceivermittel (Tx/Rx) 104, die mit Antennenmitteln 106 verbunden
sind, und Leistungsregelungsmittel (PC) 107, um den Sendeleistungspegel zu
verändern,
und Verbindungsmittel 108, um eine Verbindung zum Festnetz
oder einem anderen geeigneten Netzwerk herzustellen. Jede MS 110 umfasst einen
Mikrocontroller (μC) 112,
Transceivermittel (Tx/Rx) 114, die mit Antennenmitteln 116 verbunden sind,
und Leistungsregelungsmittel (PC) 118, um den Sendeleistungspegel
zu verändern.
Die Kommunikation von einer BS 100 zu einer MS 110 findet
auf einem Downlink-Kanal 122 statt,
während
die Kommunikation von einer MS 110 zu einer BS 100 auf
einem Uplink-Kanal 124 stattfindet.
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Speziell
ein System mit HSDPA-Funktionalität betrachtend, nimmt die MS 110 regelmäßige Messungen
der Eigenschaften des Downlink-Kanals 122 vor, die sie über den
Uplink-Kanal 124 an die BS 100 meldet, wie im
einleitenden Abschnitt oben beschrieben. Zu den Kanaleigenschaften
gehören
normalerweise Bitfehlerrate, Störabstand,
Signal-zu-Interferenz-Verhältnis usw.
In einem MIMO (Multiple Input Multiple Output)-System könnten sie
auch separate Eigenschaften für
mehrere Antennen und mehrere Übertragungswege
enthalten.
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Vorstehend
wurde angedeutet, dass die Informationen vom Leistungsregelungsmechanismus von
der BS 100 genutzt werden könnten, um Änderungen der Kanalbedingungen
auszugleichen, nachdem die von der MS 110 gemeldete Messung
vorgenommen wurde. Um dies zu weiter zu untersuchen, wurden Simulationen
durchgeführt.
Das Folgende sind die hauptsächlichen
Annahmen, die für
die ausführliche
Spezifikation des simulierten Systems getroffen wurden:
- • hexagonale
19-Zellen-Anordnung, wobei ein repräsentatives Segment der Mittelzelle
für die Durchsatzschätzung berücksichtigt
wird
- • Anzahl
der Stationen 110 (pro Zelle) = 12
- • statisches
TTI = 3 Zeitschlitze (2 ms) = 1 Teilrahmen
- • Ausbreitungsexponent
= 3,76
- • Rayleigh-Einzelpfad-Schnellschwundmodell (flaches
Spektrum)
- • Kanalbedingungen
während
eines Teilrahmens stationär,
abgeleitet von einem Mittelwert über den
Teilrahmen
- • Standardabweichung
des Log-Normal-Shadowing = 8 dB
- • Shadowing-Korrelation
zwischen Standorten = 0,5
- • 10%
der BS-Leistung in allen Zellen einem gemeinsamen Pilotkanal zugeteilt
- • 30%
der BS-Leistung in allen Zellen gemeinsamen Kanälen (einschließlich Pilot)
zugeteilt
- • 70%
der BS-Leistung in allen störenden
Zellen HSDPA zugeteilt
- • 70%
der BS-Leistung in gesuchter Zelle für HSDPA verfügbar
- • Overheads
aufgrund zugewiesener Kanäle
im Zusammenhang mit HSDPA nicht berücksichtigt
- • 10
Spreizungscodes (Spreading Codes) für HSDPA verfügbar
- • MS-Potenzial:
5 Spreizungscodes
- • Spreizungsfaktor
= 16
- • Angenommene
verfügbare
Modulations- und Codierungsmodelle (Modulation and Coding Schemes):
1.
QPSK 1/4-Rate
2. QPSK 1/2-Rate
3. QPSK 3/4-Rate
4.
16-QAM 1/2-Rate
5. 16-QAM 3/4-Rate
- • gleiche Übertragungsleistung
pro Code
- • Rahmenfehlerrate
errechnet anhand von Signal-Interferenz-Verhältnis (SIR) und Block-Code-Leistungsgrenzen
- • Zeitplanungsverzögerung =
2 Zeitschlitze (zwischen BS-Entscheidung beim Zeitplan und Beginn
einer Datenübertragung)
- • Kanalqualität-Datenverzögerung =
3 Zeitschlitze (Verzögerung
zwischen Kanalmessung durch MS 110 und Berichtsempfang
durch BS 100)
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Um
Streaming-Dienste darstellen zu können, wird angenommen, dass
die angebotene Last pro MS 110 aus einem Datenstrom konstanter
Rate besteht. Zur Vereinfachung werden auch gleiche Bitraten für jeden
Datenstrom angenommen. Es wird angenommen, dass die Daten für jeden
Benutzer an einer Warteschlange in der BS 110 ankommen und
die Warteschlange jedes TTI aktualisiert wird. Es wird angenommen,
dass pro Paket eine zyklische Redundanzprüfung (Cyclic Redundancy Check,
CRC) angehängt
wird.
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Standardmäßig wird
ein Chase Combining von Neuübertragungen
angenommen. Ein fehlerhaftes Paket wird mit derselben MCS erneut übertragen. Es
wird eine perfekte maximale Verhältniskombination
angenommen, und das endgültige
SIR wird als die Summe der SIRs der beiden zu kombinierenden Pakete
angenommen. Die maximale Anzahl der Übertragungen pro Paket ist
auf 10 begrenzt.
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Die
gemeldete CQI-Messung wird als in der Form einer empfohlenen MCS
mit Quantisierungsschritten von 1 dB zwischen verschiedenen Empfehlungen
angenommen. Insgesamt gibt es 30 Quantisierungsstufen, wobei die
niedrigste einem Träger-Interferenz-Verhältnis (Carrier
to Interference Ration, CIR) von –10 dB entspricht (davon ausgehend,
dass die gesamte BS-Leistung dem HSDPA zugewiesen ist). Das Zeitplanungsprogramm
in der Simulation wählt
basierend auf dem CQI-Wert eines der verfügbaren MCS. Es wird angenommen,
dass die Leistungsregelungsschrittgröße 1 dB beträgt.
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Das
simulierte Zeitplanungsprogramm berücksichtigt die folgenden Parameter:
- • die
MS 110, für
die die letzte Übertragung
geplant wurde
- • das
CIR bei der MS 110 (wie von der BS 100 bestimmt)
- • den
langfristigen CIR-Mittelwert bei der MS 110
- • die
Datenmenge in der Warteschlange bei der BS 100
- • das
MS-Potenzial (z.B. die maximale Anzahl der Kanalisierungscodes,
die sie empfangen kann)
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Standardmäßig wird
ein proponional ausgewogenes Zeitplanungsprogramm benutzt, das Daten vorzugsweise
mit dem höchsten
Wert von (Warteschlangenlänge) × (momentanem
CIR)/(mittleres CIR) sendet.
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Weitere
allgemeine Annahmen sind:
- • Ein Datenpaket für einen
beliebigen Benutzer kann einem beliebigen Kanalisierungscode zugeordnet
werden.
- • Einem
Benutzer kann mehr als ein Kanalisierungscode zugeordnet werden.
- • Die
Codeblockgröße ist gleich
der Datenmenge, die mit einem Kanalisierungscode gesendet werden
kann, was bedeutet, dass ein „Paket" mehrere Codeblöcke umfassen
kann, die innerhalb eines TTI parallel gesendet werden.
- • Innerhalb
desselben TTI sind Neuübertragungen und
Erstübertragungen
an denselben Benutzer nicht zulässig.
- • Modulation,
Codierungsschema und Leistungspegel für Erstübertragungen werden so gewählt, dass
der Durchsatz maximiert wird.
- • Alle
Neuübertragungen
werden vor Erstübertragungen
zeitlich geplant, wodurch sie eine höhere Priorität erhalten,
und es sind keine Erstübertragungen
an eine MS 110 zulässig,
solange es noch zu sendende Neuübertragungen
gibt.
- • Das
Modulations- und Codierungsmodell (MCS) einer Neuübertragung
ist das gleiche wie für
die Erstübertragung.
- • Die
verfügbaren
Kanalisierungscodes werden der Reihe nach zugeordnet, bis die insgesamt verfügbare Leistung
verbraucht ist.
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2 ist
ein Diagramm, das die potenziellen Verbesserungen bei Verwendung
von Leistungsregelungsinformationen im simulierten Szenario veranschaulicht,
indem es zeigt, wie die 95-prozentige Verzögerung D, in Sekunden, für eine Paketzustellung von
der angebotenen Last in Mbit/s (Millionen Bits pro Sekunde) für eine MS 110 abhängt, die
sich mit 10 km/h bewegt. Die Ergebnisse werden für Berichtszyklen (Reporting
Cycles, RC) von einmal pro 1, 10 und 100 TTIs gezeigt, jeweils durch
quadratische, runde und dreieckige Markierungen angedeutet. Die durchgehenden
Linien beziehen sich auf die BS 100, die keine Leistungsregelungsinformationen
nutzt, während
sich die gestrichelten Linien auf die BS 100 beziehen,
die Leistungsregelungsinformationen nutzt, um den Kanalqualitätsbericht
zu korrigieren, wie oben erörtert.
Man kann deutlich sehen, dass die Nutzung von Leistungsregelungsinformationen
signifikante Verbesserungen bietet, weil die Rate, mit der die MS 110 Berichte
ausgibt, reduziert wird. Insbesondere gibt es praktisch keinen Abfall
des Systemdurchsatzes bei Sättigung,
wenn Leistungsregelungsinformationen genutzt werden, im Vergleich
zu einem deutlichen Abfall, wenn sie nicht genutzt werden.
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3 ist
ein ähnliches
Diagramm wie 2, jedoch für eine MS 110, die
sich mit 120 km/h bewegt. Bei derartigen Geschwindigkeiten sind
die Kanaleigenschaftsinformationen nicht mehr aktuell, wenn das
Paket übertragen
wird, und folglich ist das System bei einem deutlich geringeren
Durchsatz als bei niedrigeren Geschwindigkeiten gesättigt. Die
Verwendung von Leistungsregelungsinformationen sorgt zwar weiterhin
für eine
gewisse Verbesserung, aber eher weniger bei einer sich langsam bewegenden MS,
insbesondere bei höheren
angebotenen Lasten.
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Ein
verbessertes Verfahren, die Auswirkung einer sich bewegenden MS 110 zu
behandeln, wird in einem gemäß der vorliegenden
Erfindung gefertigten System geschaffen, indem ein Mittelwert der
gemeldeten Kanaleigenschaften ermittelt wird. 4 zeigt ein
den 2 und 3 ähnliches Diagramm für ein sich
mit 120 km/h bewegendes Mobiltelefon. Allerdings beziehen sich die
gestrichelten Linien jetzt auf das Leistungsvermögen, wenn die Kanalqualitätsberichte über 15 dem
Bericht vorausgehende Zeitschlitze gemittelt wird. Man kann sehen,
dass die Verzögerungen
im Vergleich zur Verwendung von Leistungsregelungsinformationen
selbst bei sehr seltenen Messberichten (wie zum Beispiel einmal
pro 100 TTIs) deutlich geringer sind. Dadurch könnte man die Häufigkeit
von Messberichten reduzieren, ohne den Systemdurchsatz zu beeinträchtigen,
und so die Uplink-Interferenz reduzieren.
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5 ist
ein Diagramm, das die Verzögerung
D für eine
Reihe angebotener Lasten O für
eine sich mit 120 km/h bewegende MS 110, einen Meldezyklus
von einmal pro 100 TTIs und Mittelwertbildungsperioden (AV) von
1, 3, 15 und 150 Zeitschlitzen (jeweils durch quadratische, runde,
dreieckige und rautenförmige
Markierungen angedeutet) zeigt. Man kann sehen, dass jede Erhöhung der
Mittelwertbildungsperiode, bis zu 150 Zeitschlitze, die Verzögerung verringert.
Selbst eine Mittelwertbildung über eine
relativ kurze Periode, wie zum Beispiel 3 Zeitschlitze, sorgt für eine deutliche
Verbesserung gegenüber
keiner Mittelwertbildung und auch gegenüber der Verwendung von Leistungsregelungsinformationen.
Die beiden Verfahren können
auch zusammen verwendet werden, was weitere Vorteile bietet.
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Selbst
bei niedrigen Geschwindigkeiten, bei denen die Erfindung wegen der
Effektivität
der Verwendung von Informationen von der Leistungsregelung unnötig ist,
kann eine gewisse Mittelwertbildung ohne signifikante Auswirkungen
verwendet werden. Beispielsweise zeigten Simulationen einer sich
mit 3 km/h bewegenden MS 110 keine signifikante Verschlechterung,
wenn eine Mittelwertbildung über
drei Zeitschlitze verwendet wurde.
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Die
Mittelwertbildung von Kanaleigenschaften kann entweder von der MS 110 oder
der BS 100 vorgenommen werden. Wenn von der BS 110 vorgenommen,
könnte
dies durch die Mittelwertbildung einzelner Kanalberichte erfolgen,
die einmal pro TTI von der MS 110 gesendet werden. Es ist
jedoch von Vorteil, die Mittelwertbildung von der MS 110 vornehmen
zu lassen, weil sich so die Häufigkeit,
mit der die Berichte gesendet werden, reduzieren lässt, was wiederum
die Uplink-Interferenz reduziert. Die Mittelwertbil dungsperiode
könnte
zwar festgelegt sein, wird in einer bevorzugten Ausführungsform
aber von der BS 100 der MS 110 gemeldet. Die BS 100 könnte entweder
die Zeiten melden, relativ zur Übertragungszeit
des Kanalberichts, zu denen Messungen beginnen und enden sollten,
oder die Dauer der Kanalmessperiode. Optional könnte die Verzögerung zwischen
dem Ende der Messperiode und der Übertragung des Berichts gemeldet
werden. Die Dauer der Messperiode könnte auf jede geeignete Art
gemeldet werden. Während
dieser Periode könnte
die MS 110 kontinuierlich Messungen vornehmen oder vorzugsweise
eine Reihe von Probemessungen vornehmen, die dann gemittelt werden.
Diese Probemessungen können
diskontinuierlich sein, so dass es innerhalb der Messperiode eine
oder mehrere Lücken
zwischen Probemessungen gibt. Im Fall von Probemessungen könnte die
gemeldete Dauer die Anzahl vorzunehmender Messungen angeben, wobei
die Länge
der Messungen und die Zeit dazwischen entweder vorgegeben sind oder
angegeben werden.
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Die
BS 100 kann ihre Kenntnisse von der Mittelwertbildungsperiode
nutzen, um beispielsweise die Zuverlässigkeit der empfangenen Kanalberichte vorherzusagen.
Dies könnte
als eine Eingabe für
den Zeitplanungsalgorithmus verwendet werden, indem beispielsweise
Kanalberichte anhand ihrer festgestellten Zuverlässigkeit gewichtet werden.
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Bei
einer weiteren Verbesserung wird die Mittelwertbildungsperiode von
der Geschwindigkeit abhängig
gemacht, mit der sich die MS 110 bewegt (was die BS 100 und/oder
die MS 110 anhand einer Reihe bekannter Verfahren ermitteln
kann, zum Beispiel Doppler-Fading-Rate, SIR-Änderungsrate usw.). Die Folge
hiervon wäre
normalerweise, mit zunehmender Geschwindigkeit der MS 110 die
Mittelwertbildungsperiode zu vergrößern. Die Abhängigkeit
der Mittelwertbildungsperiode von der MS-Geschwindigkeit könnte von
der BS 100 gemeldet werden oder ein vorgegebener Parameter
sein. Bei Bedarf könnte
die MS einen Hinweis auf ihre Geschwindigkeit in einem Kanalbericht
enthalten.
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Es
kann eine Reihe anderer Gründe
geben, die Mittelwertbildungsperiode zu ändern. Beispielsweise könnte sie
geändert
werden, wenn die MS 110 einen Soft-Handover beginnt oder
beendet, oder wenn auf einem anderen Kanal eine Signalisierungsaktivität auftritt,
wie beispielsweise eine Quittierungsübertragung durch die MS 110,
oder wenn die Größe der aktiven
Gruppe geändert
wird. In Systemen, bei denen sich die effektive Leistungsregelungsrate ändern lässt, kann
dann gleichzeitig eine Änderung
der Mittelwertbildungsperiode wünschenswert
sein. In diesem Fall könnte
das Melden einer Änderung
der Leistungsregelungsrate genutzt werden, um eine Änderung
der Mittelwertbildungsperiode anzuzeigen, wodurch eine zusätzliche
Signalisierung vermieden wird.
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6 zeigt
einen Ablaufplan, der eine Weise veranschaulicht, in der ein System
mit Geschwindigkeitsmessfunktion arbeiten könnte. Es beginnt, bei Schritt 602,
mit einer MS 110, die eine HSDPA-Verbindung zu einer BS 100 eröffnet. Bei
Schritt 604 wird die Geschwindigkeit V der MS 110 entweder
durch die MS oder die BS ermittelt. Bei Schritt 606 wird
ein Test durchgeführt,
um zu ermitteln, ob V außerhalb des
für die
momentan gewählte
Mittelwertbildungsperiode geeigneten Bereichs liegt. Ist dies nicht
der Fall (N), kehrt das System zu Schritt 604 zurück. Ist dies
der Fall, wird die Zeitdauer, für
die die Mittelwertbildung stattfinden sollte, entweder durch die
MS 110 oder durch Signalisierung von der BS 100 zurückgesetzt,
wonach das System zu Schritt 604 zurückkehrt.
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In
einer Ausführungsform,
bei der die Häufigkeit
der CQI-Berichterstattung je nach Downlink-Paketaktivität verändert wird,
ist eine niedrigere Melderate vorteilhaft, wenn es keine Downlink-Paketaktivität gibt.
Dies kann durch Benutzung eines Zeitschalters erreicht werden, der
beim Empfang eines Download-Pakets eingestellt wird, wobei die Melderate
erhöht
wird, während
der Zeitschalter läuft.
Alternativ könnte
ein Zeitschalter eingestellt werden, wenn kein Paket festgestellt
wird, und die Melderate reduziert werden, während der Zeitschalter läuft. Der
Vorgang des Einstellens des Zeitschalters kann als Ändern eines
impliziten „Downlink-Aktivität"-Parameters betrachtet
werden, und als Sonderfall kann bei Empfang eines Downlink-Paketes
ein neuer CQI-Bericht gesendet werden.
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Eine
geeignete Gesamtstrategie zum Ermitteln der Mittelwertbildungsrate
ist wie folgt, indem man annimmt, dass die BS 100 die Leistungsregelung
nutzt, um, wann immer es möglich
ist, Änderungen
der Kanalbedingungen zwischen CQI-Berichten zu verfolgen. Wenn die
Geschwindigkeit der MS 110 bekanntermaßen hoch ist, dann werden eine
lange Mittelwertbildungsperiode und eine langsame Melderate verwendet.
Andernfalls sind eine lange Mittelwertbildungsperiode und eine langsame
Melderate geeignet, wenn sich die MS 110 nicht in einem Soft-Handover
befindet, während
eine kurze Mittelwertbildungsperiode und eine schnelle Melderate
geeignet sind, wenn sich die MS 110 in einem Soft-Handover befindet.
Die zum Definieren des Mittelwertbildungsvorgangs erforderlichen
Parameter sind: die CQI-Melderate, die CQI-Mittelwertbildungsperiode und
der Zeitschalterwert zum Bestimmen aktivitätsabhängiger Melderaten.
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Die
BS 100 kann alle Parameter explizit melden, was die Flexibilität maximiert,
jedoch mehr Downlink-Signalisierungskapazität erfordert. Alternativ können Parameter
auf unterschiedliche Weise miteinander verknüpft werden. Beispielsweise
könnten die
die Melderate und die Mittelwertbildungsperiode als ein einzelnes
Paar gemeldet wer den, und für
aktive und inaktive Downlink-Paketbedingungen könnten unterschiedliche Paare
gemeldet werden. Eine Erweiterung dessen wäre, die Mittelwertbildungsperiode
von der Melderate abhängig
zu machen, wobei eine geeignete Beziehung für die beiden wäre, gleichgesetzt
zu werden. Wo die Parameterwerte vom Soft-Handover-Status abhängen, könnten für unterschiedliche
aktive Gruppengrößen Werte
(oder Wertepaare) von Parametern gemeldet werden.
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Bei
Verwendung der oben beschriebenen Optionen, lassen sich drei alternative
UMTS-Ausführungsformen
definieren:
- 1. Die Mittelwertbildungsperioden,
die zu verwenden sind, wenn sich die MS 110 in einem Soft-Handover
befindet und wenn nicht, werden definiert und der MS 110 gemeldet,
wenn ein HSDPA-Betrieb erstmals konfiguriert wird (oder Parameter
erstmals spezifiziert werden). Diese Werte können durch anschließende Signalisierung geändert werden.
- 2. Die Mittelwertbildungsperiode wird unter Bezugnahme auf den
letzten für
das Meldeintervall gemeldeten Wert ermittelt. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind beide gleich.
- 3. In einer Ausführungsform,
bei der die Meldeperiode in Reaktion auf eine variierende Downlink-Aktivität geändert wird,
wird auch die Mittelwertbildungsperiode geändert.
-
Die
Mittelwertbildungsperiode kann so definiert werden, dass sie beginnt,
unmittelbar bevor der vorhergehende CQI-Wert von der MS 110 zur
BS 100 gesendet wird, und endet, unmittelbar bevor der
aktuelle CQI-Wert gesendet wird. Dies ermöglicht Änderungen der Melderate, ob
aufgrund von Aktivitätsänderungen
oder Signalisierung, und ermöglicht auch
Modelle, bei denen eine CQI-Signalisierung sowohl regelmäßig als
auch nach jedem Downlink-Paket erfolgt.
-
Alternativ
zur Festlegung der Mittelwertbildungsperiode durch die BS 100 könnte sie
durch die MS 110 basierend auf ihrer Geschwindigkeit und/oder
anderen Kanaleigenschaften festgelegt werden. Die Mittelwertbildungsperiode
könnte
auch in Abhängigkeit
vom Soft-Handover-Status (und/oder der aktiven Gruppengröße) und/oder
dem Download-Aktivitätspegel
verändert
werden, wie oben erörtert,
wobei diese Veränderung
auf eine zuvor festgelegte Weise erfolgen könnte. Erforderlichenfalls könnte die
gewählte
Periode dann der BS 100 gemeldet werden, damit die BS 100 ihre
Kenntnis von dieser Periode nutzen kann, wie oben angedeutet.
-
Die
Beschreibung oben bezieht sich auf die BS 100, die verschiedene
Rollen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung spielt. In
der Praxis könnten
diese Aufgaben in der Verantwortlichkeit verschiedener Teile der
feststehenden Infrastruktur liegen, beispielsweise in einem „Knoten
B", welcher der
Teil der feststehenden Infrastruktur ist, die direkt mit einer MS 110 gekoppelt
ist, oder auf einer höheren
Ebene in der Funknetzsteuereinheit (Radio Network Controller, RNC).
In dieser Spezifikation ist die Verwendung des Ausdrucks „Basisstation" oder „primäre Station" daher so zu verstehen,
dass er die Bestandteile der feststehenden Netzwerkinfrastruktur beinhaltet,
die an einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beteiligt sind.
-
Aus
der Lektüre
der vorliegenden Beschreibung werden dem Fachkundigen weitere Abwandlungen
ersichtlich sein. Derartige Abwandlungen können andere Merkmale betreffen,
die von der Gestaltung, der Herstellung und der Benutzung von Kommunikationssystemen
und Bauteilen davon bekannt sind und an Stelle oder zusätzlich zu
den hierin beschriebenen Merkmalen benutzt werden können.
-
Text in der
Zeichnung
-
6
-
- START – START
- DETERMINE V – V
BESTIMMEN
- V OUT OF RANGE? – V
AUSSERHALB DES BEREICHS
- RESET TIME – ZEIT
RÜCKSETZEN