DE69330937T2

DE69330937T2 - Verfahren zur sendeleistungssteuerung in einem kommunikationssystem

Info

Publication number: DE69330937T2
Application number: DE69330937T
Authority: DE
Inventors: M. Hall
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2013-06-30
Also published as: CN1030880C; BR9305565A; CN1086944A; FI940983A; IL106184A0; DE69330937D1; WO1994001943A1; FI940983A0; SG46375A1; EP0602236A4; KR970003530B1; MX9303984A; CA2116131A1; EP0602236A1; CA2116131C; EP0602236B1; IL106184A; US5475861A; JPH06510657A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft, allgemein, ein Kommunikationssystem und spezieller ein Verfahren zur Sendeleistungssteuerung in einem Kommunikationssystem.

Hintergrund der Erfindung

In einem zellularen Kommunikationssystem, das die Bandbeziehungsweise Spektrumspreiztechnologie verwendet, wie beispielsweise ein CDMA-System (Code Division Multiple Access / Mehrfachzugriff im Code Multiplex), wird das Spektrum in 40 Frequenzbänder unterteilt. Die 40 Bänder werden in draht- beziehungsweise kabelgebundene und draht- beziehungsweise kabellose Anwendungen unterteilt, wobei jeder im Allgemeinen 20 Bänder zugewiesen werden. Die 20 Bänder werden gleichmäßig in 10 Bänder, die zur Vorwärtskommunikation mit der Basisstation als Sender, und 10 Bänder unterteilt, die zur Rückwärtskommunikation mit dem mobilen Endgerät als Sender verwendet werden. Jedes Band ist typischerweise 1,2288 MHz breit und bedient gleichzeitig eine Mehrzahl von Benutzern.
In dieser Beschreibung werden Gesprächsverbindungen beziehungsweise Anrufe und Benutzer austauschbar verwendet. Ein Band, das X Benutzer unterstützt, unterstützt X Anrufe. Die Kapazität eines Bandes bezüglich der Anzahl von Benutzern bezieht sich auf Benutzer mit voller Übertragungsrate (9600 Baud), solange dies nicht anders angegeben ist. Ein Band, das X Benutzer mit voller Übertragungsrate (9600 Baud) unterstützt, unterstützt 2X Benutzer mit halber Übertragungsrate (4800 Baud) oder 4X Benutzer mit einer viertel Übertragungsrate (2400 Baud). Das Band unterstützt ebenfalls eine bestimmte Anzahl von Benutzern mit variabler Übertragungsrate (9600, 4800, 2400 oder 1200), wobei die genaue Anzahl der Benutzer von der Zeitspanne abhängt, die bei der jeweiligen Baudrate verbracht wird.
Beim Betrieb mit Systemkapazität ist eine genaue Sendeleistungssteuerung des mobilen Endgerätes sehr wichtig. Die Leistung des mobilen Endgerätes wird von der Basisstation gesteuert, indem Leistungssteuerungsdaten zu den sendenden mobilen Endgeräten gesendet werden. Die Basisstation kann jedes mobile Endgerät anweisen, seine Sendeleistung zu erhöhen oder zu verringern, typischerweise in vorgegebenen Schritten (zum Beispiel 0,5 dB), indem eine FER-Messung (Frame Error Rate/Rahmenfehlerrate) und eine Eb/No-Messung (eine Signal-Rausch-Verhältnis- Messung) durchgeführt wird.
Während die Messung des Betrages des im System vorhandenen Rauschens und eine entsprechende Einstellung des Systems ein wichtiger Aspekt zur Aufrecherhaltung einer guten Kommunikationsqualität ist, ist es ebenfalls wichtig, dass das gesamte System nicht derart beeinflusst wird, dass es Probleme kompensiert, die durch eine einzelne Teilnehmereinheit verursacht werden.
Daher ist es wichtig, nicht nur den Rauschpegel eines bestimmten Systems zu bestimmen, sondern die Kommunikationsqualität von einzelnen Teilnehmereinheiten zu überwachen und zu bestimmen, wenn eine systemweite Einstellung angemessen ist.
Aus der Patentveröffentlichung GB-A-2174573 ist ein Verfahren zur Sendeleistungssteuerung in einem Kommunikationssystem bekannt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ergibt ein Verfahren zur Steuerung eines Schwellenwertsignals eines Kommunikationssystems, wie mit Anspruch 1 beansprucht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Signalcharakteristik, beispielsweise eine Leistungsgrenze oder eine Rahmenfehlerrate, für jeden Teilnehmer in dem System gemessen, um festzustellen, ob sich irgendwelche "schlechte" Teilnehmer, diejenigen Teilnehmer, deren Signalcharakteristik einen Schwellenwert nicht einhält, in dem System befinden.
Wenn genügend "schlechte" Teilnehmer vorhanden sind, führt das System eine systemweite Einstellung durch.
Umgekehrt, wenn das System vorrausgehend eingestellt wurde, wird es zum normalen Betrieb zurückgeführt, sobald das Problem gelöst ist. Dieser Prozess arbeitet auf der Grundlage der Systemkapazität. Wenn das System mit Unterkapazität läuft, wird der Schwellenwertpegel auf einen ersten Schwellenwert eingestellt und das Signal- Rausch-Verhältnis wird erhöht. Wenn das System mit Grenzkapazität läuft, wird der Sendeleistungsgrenzeschwellenwert auf einen zweiten Schwellenwert eingestellt und das System kann für neue Anrufe geschlossen werden. Wenn das System mit Überkapazität läuft, wird der Sendeleistungsgrenzeschwellenwert auf einen dritten Schwellenwert eingestellt; das System wird für neue Anrufe geschlossen; und das Signal-Rausch-Verhältnis wird verringert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1-3 sind abstrakte Darstellungen der durch Benutzer verwendeten Leistung innerhalb eines Kommunikationssystems;
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die den Leistungspegel der Signale von Fig. 1 veranschaulicht;
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die den Leistungspegel der Signale von Fig. 3 veranschaulicht;
Fig. 6 ist ein Graph des Signal-Wärmerausch- Verhältnisses über der Anzahl von Benutzern, zur Einstellung des Signal-Rausch- Verhältnisses;
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die den Leistungspegel eines anderen Kommunikationssystems veranschaulicht;
Fig. 8 ist ein Flussdiagramm von einem Verfahren, das die vorliegende Erfindung verwirklicht;
Fig. 9 ist ein Systemdiagramm von einem Kommunikationssystem, das die vorliegende Erfindung verwendet;
Fig. 10 ist ein Flussdiagramm von einem Unterverfahren von Fig. 8; und
Fig. 11 ist ein Graph von einer alternativen Signalcharakteristik, die durch die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Zunächst wird auf die Fig. 1-3 Bezug genommen, die abstrakte Darstellungen der Leistungsverwendung von Benutzern innerhalb eines Kommunikationssystems veranschaulichen. Innerhalb dieser Figuren repräsentieren die Flächen die Leistung von unterschiedlichen Signalen über die Bandbreite von 1,2288 MHz. Beispielsweise ist KTB die Leistung des Wärmerauschsignals, wobei: K die Boltzmankonstante ist; T die absolute Temperatur in Grad (Kelvin) ist; und B die Signalbandbreite in Hertz (Hz) ist. Die Leistung des KTB-Signals ist in jeder der Fig. 1-3 konstant. Zum Zweck dieser Diskussion verwenden wir eine KTB von -113 dBm.
Wenn sich ein einziger Benutzer im System befindet, Fig. 1, muss die Leistung von dem Signal des Benutzers -127 dBm (14 dBm unter KTB) betragen, um ein Verhältnis der Energie pro Bit zum Gesamtrauschen (Eb/No) von 7 dB vorzusehen. Die Zahl von 7 dB wurde als ein Verhältnis ausgewählt, das eine bevorzugte Audiosignalqualität ergibt. Diese Zahl ändert sich für jedes System in Abhängigkeit von der speziellen Umgebung des Systems und wird hier nur zum Zwecke der Veranschaulichung verwendet. Die Berechnung der Zahl -127 dBm für das Signal des einzigen Benutzers gemäß Fig. 1 wird unter Verwendung der Darstellung von Fig. 4 demonstriert. Hier ist das Rauschen (No) für die Bandbreite von 1,2288 MHz als -113 dBm gezeigt. Wenn das Rauschsignal von einem Signal mit einer Bandbreite von 1,2288 MHz zu einer Bandbreite von 9,6 KHz umgewandelt wird, wird eine Dämpfung von 21 dE erzielt, wie dies in Gleichung 1 gezeigt ist.
10log&sub1;&sub0;(9,6/1,2288) = -21 dB (1)
Dies platziert das Rauschsignal bei -134 dBm bei einer Bandbreite von 9,6 KHz. Daher, um ein Eb/No von 7 dB zu erzielen, muss ein -127 dBm (-134 + 7) Signal (Eb) bei der Bandbreite von 1,2288 MHz vorgesehen werden. Um die -127 dBm nach der Umwandlung zu erzielen, ist ein -148 dBm Signal (-127 - 21) erforderlich, bevor 21 dB der Umwandlungsverstärkung addiert werden. Dies führt dazu, dass die Empfangsleistung des Benutzers 14 dB niedriger als KTB ist.
Der Zweck des Eb/No-Pegels von 7 dB besteht darin, eine erwünschte Audioqualität in dem Signal vorzusehen. Wenn das Eh/No eines bestimmten Signals unter 7 dB fallen sollte, würde die Zellenstation versuchen, eine Umschaltung beziehungsweise einen Hand-Off des Anrufs vorzunehmen. Sofern ein Hand-Off fehlschlägt, kann das System den Anruf beenden.
Fig. 2 ist eine Darstellung eines Systems, das 19 zusätzliche Benutzer aufweist. Bezüglich dem Benutzer 1 verursachen die 19 neuen Benutzer zusätzliches Rauschen. Während die KTB ein kleinerer Anteil des Kreises ist, im Vergleich zu Fig. 1, ist die Gesamtfläche der KTB die gleiche. Aufgrund des durch die zusätzlichen Benutzer hinzugefügten Rauschens hat sich jedoch die Fläche (Leistung) des Benutzers 1 vergrößert. Die gestrichelte spiralförmige Linie in Fig. 2 beginnt bei dem Benutzerleistungspegel für ein System mit einem einzigen Benutzer und bewegt sich nach außen, wenn zusätzliche Benutzer hinzugefügt werden; bis sie den vorliegenden Radius des Kreises mit 20 Benutzern erreicht.
In Fig. 3 hat das System 25,5 Benutzer erreicht, der Punkt, bei dem die KTB die gleiche Leistung wie ein Benutzer aufweist. Die Addition von 24,5 Benutzern zur KTB ergibt eine Äquivalenz von 25,5 Benutzern; jeder von diesen fügt dem Gespräch der verbleibenden Benutzer Rauschen hinzu. Die Fläche der KTB ist durch das Hinzufügen der Benutzer wieder unverändert geblieben; die Leistung des Benutzers 1 ist jedoch gestiegen, um das zusätzliche Rauschen zu kompensieren.
In Fig. 5 sind ein Graph der KTB, das Rauschen und die Leistungspegel des Benutzers 1 gezeigt. Wie dargestellt hat sich der Leistungspegel der KTB nicht verändert. Die Gesamtinterferenz (No), einschließlich der KTB, ist von -113 dBm auf -99 dBm bei 1,2288 MHz gestiegen. Eine Verringerung des Leistungspegels um 21 da bei der Umwandlung des Interferenz in ein 9,6 KHz Signal (siehe obige Gleichung (1)) ergibt einen Leistungspegel von -120 dBm. Um ein Eb/No von 7 dE zu erhalten, muss das Benutzersignal -113 dBm (-120 + 7) bei 1,2288 MHz betragen. Wenn die Anzahl von zusätzlichen Benutzern zunimmt, muss daher der Signalpegel des Zielbenutzers von einem Pegel von 14 dBm unter der KTB auf einen Pegel gleich der KTB steigen.
Bei dem vorliegenden Kommunikationssystem wird die maximale Anzahl von Benutzern, hier 26,5 (was auf 26 Benutzer mit voller Übertragungsrate gerundet würde), auf der Grundlage einer Einstellung des Eb/No vorherbestimmt, hier 7 dB. Dies bedeutet, dass einem 27. Benutzer der Zugriff auf das System versagt würde. Wenn dem 27. Benutzer der Zugang zum System nicht versagt würde, stiege die von jedem Teilnehmer zur Überwindung der Interferenz erforderliche Leistung ins Unendliche. Dies wird durch den Graph in Fig. 6 veranschaulicht. Bei diesem Graph entspricht die Abszisse der Anzahl von Benutzern in dem System und die Ordinate entspricht Eb/KTB. Bei einem konstanten Eb/No von 7 dB steigt Eb/KTB von ungefähr 33 dB für 26 Benutzer ins Unendliche für 27 Benutzer. Wie dies durch die mit "KTB-Äquivalenz in Anzahl der Benutzer" bezeichnete Säule gezeigt ist, ist die konstante KTB- Leistung an das Äquivalent von 0,1 Benutzern bei 26 Benutzern angepasst. Im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 wird die konstante KTB in schmalere Stücke des Kuchens mit Tendenz zu Null gezwungen, wenn die Anzahl der Benutzer zunimmt. Dies wiederum, weil die KTB-Leistung konstant ist, vergrößert den Radius des Kuchens in Richtung Unendlich.
Wenn die Teilnehmer auf ihre maximalen Leistungspegel treffen, die als 6,3 Watt für mobile Endgeräte (Mobiles) und als 300 Milliwatt für tragbare Endgeräte (Portables) gezeigt ist, verkleinert sich der wirksame Bereich der Zelle mit Tendenz zu Null. Eine Folge davon ist, dass Anrufe fallengelassen beziehungsweise ausgesetzt werden bis das System wieder unter Kontrolle gebracht werden kann. Das System würde wieder unter Kontrolle gebracht, indem die Anrufe fallengelassen werden, die ein Eb/No unter 7 63 aufweisen.
Diese Problem steht mit der Tatsache in Verbindung, dass die interne Interferenz von einer Zelle die externe Interferenz einer anderen Zelle ist. In der Darstellung von Fig. 7 ist ein System gezeigt, das einen Hauptbenutzer; 16 zusätzliche Benutzer; eine KTB; und 8,5 Benutzer aufweist, die einer Interferenz von außerhalb der Zelle entsprechen. Wenn die Interferenz anstiege, müsste die Leistungsabgabe der 17 Benutzer ansteigen, um zu vermeiden, dass das Interferenzsegment einen der Benutzer hinauszwingt. Wenn die Interferenz in Richtung Unendlich ansteigt, wie in dem obigen Beispiel, würde auch die Leistungsabgabe der verbliebenen Benutzer dieser Zelle in Richtung Unendlich steigen. Dies verdeutlicht, dass eine außer Kontrolle geratene Zelle einen Brummbeziehungsweise Welligkeitseffekt innerhalb des gesamten Systems haben kann.
Fig. 7 veranschaulicht zusätzlich, dass eine vorab eingestellte maximale Anzahl von Benutzern für ein System das Leistungssteuerungsproblem nicht verkleinert. Obwohl gemäß Fig. 7 nur 17 Benutzer im System sind, läuft es mit Kapazität, weil die Interferenz die zusätzlichen 8,5 Benutzerschlitze belegt. Wenn ein 18. Benutzer in das System gelangt, was zugelassen würde, weil die Anzahl der anwesenden Benutzer nicht bei ihrem Maximum liegt, eskalieren die Leistungspegel unkontrolliert, wie dies vorstehend anhand von Fig. 6 erläutert wurde. Eine mögliche Lösung bestünde darin, die maximale Anzahl von Benutzern auf 17 oder einige Nummern weniger als die volle Kapazität einzustellen. Weil die Interferenz irgendwo zwischen 0 Benutzern und mehr als 8,5 Benutzern variiert, müsste die maximale Kapazität auf der Grundlage des erwarteten Worst-Case der Interferenz gewählt werden. Dies würde Systemkapazitäten verschwenden, indem neue Benutzer begrenzt werden, obwohl die Interferenz geringer als der Worst-Case ist.
Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, den Eb/No- Pegel in Abhängigkeit von den Umständen gleiten zu lassen. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 6 und das obige Beispiel verursachte das Hinzufügen des 27. Benutzers, wenn Eb/No auf 7 dB eingestellt ist, dass die Leistung in dem System unkontrolliert eskaliert. Bei der vorliegenden Erfindung wird dem System gestattet, den Eb/No-Pegel zu verkleinern. Wenn das Eb/No von 7 dB auf 6 dB verringert wird, fällt der Eb/KTB-Wert von Unendlich auf ungefähr 14 dB. Dies verursacht auch, dass alle Teilnehmer in dem System ihre Leistung verringern, um einen Eb/No- Pegel von 6 dB zu erreichen. Es sollte hier beachtet werden, dass die Eb/No-Verringerung nicht ein volles Dezibel betragen muss sondern auch einen Bruchteil eines Dezibels betragen könnte. Weiterhin ist es nicht erforderlich, dass das System versucht, den zusätzlichen Benutzer vollständig in einem Schritt zu kompensieren. Das Eb/No kann in inkrementalen Schritten verringert werden, bis ein Pegel erreicht wird, bei dem alle der Gespräche angepasst beziehungsweise versorgt werden können.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Aufrechterhaltung einer Einstellung von Eb/No für das gesamte System sich unterscheidende Rahmenfehlerraten (Frame Error Rates/FER) zwischen einzelnen mobilen Endgeräten ergibt. Als eine Folge besteht eine Alternative zum Vorstehenden darin, eine konstante System-FER einzustellen, beispielsweise 1%, und unterschiedliche für jedes mobile Endgerät eingestellte Eb/No-Raten zuzulassen. Diese Alternative wird bei der nachfolgenden Beschreibung von Fig. 11 mitbesprochen.
Ein Nachteil von diesem Verfahren besteht darin, dass die Qualität von allen Gesprächen in dem System leicht verringert wird, wenn der Eb/No-Pegel verringert wird. Um zu vermeiden, dass die Qualität der Anrufe zu stark verschlechtert wird, wird ein minimaler Eh/No Schwellenwertpegel vorgesehen. Sobald das minimale Eb/No erreicht ist, würde ein Hand-Off von Teilnehmern vorgenommen, die nicht dazu in der Lage sind, bei dem minimalen Pegel zu arbeiten, falls möglich.
Wenn Anrufe beendet sind und die Anzahl der Benutzer zu sinken beginnt, würde Eb/No inkremental auf den ursprünglichen Schwellenwert vergrößert.
Wenn das System mit dem Hinzufügen von Benutzern fortfährt, wird das Eb/No des Systems weiter verringert, bis ein minimaler Schwellenwertpegel erreicht ist. Wenn der minimale Schwellenwert beispielsweise auf 6 dB eingestellt wäre, wären nur 32 Benutzer in dem System zulässig. Allen zusätzlichen Benutzern würde entweder der Zugang zum System versagt oder es würde ein Hand-Off zu einer anderen Zelle vorgenommen. Alternativ könnte das System so konstruiert werden, dass es versucht einen Hand-Off vorzunehmen und dass ein vorhandener Benutzer Platz für einen neuen Benutzer macht.
Obwohl dieses Verfahren das Hinzufügen von Benutzern erlaubt, bestehen die Leistungssteuerungsprobleme weiterhin. Sobald das Eb/No sein Minimum erreicht, könnte der nächste Benutzer das System über die Kante schieben. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, ein Pilotsignal zu verwenden, wie es in der ebenfalls anhängigen Patentanmeldung "A Method for Controlling Transmission Power in a Communication System" beschrieben ist, die oben erwähnt wurde.
Die vorstehend beschriebene Vorgehensweise beeinflusst das System jedoch allgemein und könnte durch eine einzige Benutzereinheit ausgelöst werden. Daher ist ein Verfahren erforderlich, um zu bestimmen, wann eine Einstellung der Systemleistung erwünscht ist. Ein derartiges Verfahren, das insgesamt mit 60 bezeichnet ist, ist in dem Flussdiagramm von Fig. 8 dargestellt. Das Verfahren 60 beginnt beim Schritt 61, indem ein Schwellenwert (TH) für die Sendeleistungsgrenze auf einen ersten Pegel (10 dB) eingestellt wird, wie dies unten in Tabelle 1 dargestellt ist. Hier sollte beachtet werden, dass andere Signalcharakteristiken, beispielsweise die Qualität, zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

TH-Pegel / Grenze (dB)

1 10
2 12
3 14

Tabelle 1

Schwellenwert für die Sendeleistungsgrenze

Das Verfahren 60 fährt dann zum Schritt 62 fort, wo die Grenze für jede Teilnehmereinheit gemessen wird. Optional kann auch der Abstand zwischen der Basisstation zu den Teilnehmern gemessen werden. Weiterhin, wie dies nachfolgend bei der Beschreibung von Fig. 11 erläutert wird, kann auch die FER (Frame Error Rate/Rahmenfehlerrate) verwendet werden. Dann wird festgestellt, ob irgendwelche "schlechten" Teilnehmer vorhanden sind, siehe Unterverfahren 63. Das Unterverfahren 63 wird nachfolgend in Verbindung mit Fig. 10 noch ausführlicher beschrieben. Ein schlechter Teilnehmer ist einer, dessen Grenze unterhalb dem Schwellenwertpegel liegt. Ob ein Teilnehmer schlecht ist, kann auch auf der Grundlage einer Kombination der Sendegrenze mit anderen Faktoren, beispielsweise einem Abstand oder der Anzahl von schlechten Einheiten, bestimmt werden.
Wenn schlechte Teilnehmer vorhanden sind, hängt die vorzunehmende Aktion vom Zustand des Systems ab. Das System kann mit Unterkapazität, mit Grenzkapazität oder mit Überkapazität laufen. Ein Beispiel hierfür wird nachfolgend in Verbindung mit Tabelle 2 und einem zellularen System, das in Fig. 9 insgesamt mit 75 bezeichnet ist, beschrieben. Tabelle 2 Teilnehmersendeleistungsgrenze (dB) bei einem 7 dB Eb/No
In Fig. 9 sind drei Zellen dargestellt, Zellen 76, 77 und 78, wobei die Zelle 76 die interessierende ist. Die Zelle 76 bedient derzeit vier Teilnehmer 79-82. Der Teilnehmer S1 (79) ist mit einem Abstand vom 1,6fachen des normalen Zellenradius dargestellt. Wenn das System mit Unterkapazität liefe, betrüge die Leistungsgrenze 20 48; bei Grenzkapazität 11 dB; und bei Überkapazität 0 dB. Bei einem auf 10 dB eingestellten Pegel 1 wäre der Teilnehmer 79 daher gut, wenn das System entweder mit Unterkapazität oder mit Grenzkapazität liefe. Das gleiche würde für die Teilnehmer 2-4 gelten. Wenn der aktuelle Schwellenwertpegel 14 dB betrüge, Pegel 3, würde der Teilnehmer S1 (79) als schlecht betrachtet, bei Grenzkapazität oder bei Überkapazität.
Nun wird wieder auf das Verfahren 60 Bezug genommen. Sobald die Teilnehmer überprüft wurden, um schlechte Teilnehmer aufzufinden, Unterverfahren 63, wird beim Entscheidungsschritt 64 überprüft, ob das System mit Unterkapazität läuft. Wenn das System mit Unterkapazität läuft, wird der Schwellenwertpegel, Tabelle 1, auf den Pegel 1 gesetzt, Schritt 65. Dann wird die Teilnehmerleistungsanforderung modifiziert, indem das System-Eb/No inkrementiert wird, so, dass es einen Maximalwert nicht überschreitet, Schritt 66. Optional, wenn das System davor geschützt war, neue Anrufe zu empfangen, wird dieser Schutz beim Schritt 67 aufgehoben. Das Verfahren 60 kehrt dann zum Schritt 62 zurück.
Wenn beim Entscheidungsschritt 64 bestimmt wurde, dass das System nicht mit Unterkapazität läuft, würde das Verfahren 60 damit fortfahren, zu überprüfen, ob das System mit Grenzkapazität läuft, Entscheidungsschritt 68. Wenn das System mit Grenzkapazität läuft, wird der Schwellenwertpegel, Tabelle 1, auf den Pegel 2 eingestellt, Schritt 69. An diesem Punkt kann das Verfahren optional verhindern, dass neue Anrufe akzeptiert werden und es kann versuchen, einen Hand-Off von irgendwelchen Teilnehmern vorzunehmen, die die Pegel 2 Schwellenwertgrenzen nicht einhalten.
In dieser Situation wird die Schwellenwertgrenze erhöht, um eine Form von Ping-Pong zu vermeiden. Wenn die Grenze beim Pegel 1 belassen würde, würde ein Hand-Off eines schlechten Teilnehmers vorgenommen. Sobald der Hand-Off vorgenommen ist, wäre das System aufgrund der Extrakapazität dazu in der Lage, einen weiteren Anruf zu akzeptieren, und der schlechte Teilnehmer würde in die erste Zelle zurückkehren. Dieser Vorgang würde sich dann selbst wiederholen, ping-pongartig. Durch eine Erhöhung des Schwellenwertpegels kann dies vermieden werden.
Nun wird zum Entscheidungsschritt 68 zurückgekehrt. Wenn das System nicht mit Grenzkapazität läuft (das heißt es läuft mit Überkapazität) wird die Schwellenwertgrenze auf den Pegel 3 eingestellt, Schritt 70, und der Eb/No- Wert wird verkleinert, so, dass er einen Minimalwert nicht überschreitet, Schritt 71. Diese Verringerung des System-Eb/No erlaubt es jedem der Teilnehmer seine Leistung zu verringern, wodurch die Leistungsgrenze erhöht wird. Dies ist in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3 Leistungsgrenze (dB) bei 7 dB und einem 6,8 dB Eb/No
Der Teilnehmer S1 (79) hat sich von einer Grenze von 0 bei einem Eb/No von 7 dB zu einer Grenze von 12 bei einem Eb/No von 6,8 dB verändert. Obwohl die Grenzen erhöht wurden, ergibt die Verringerung von Eb/No jedoch eine leichte Verschlechterung der Signalqualität. Um diese Verschlechterung auszugleichen wird die Schwellenwertgrenze erhöht. Vor der Systemeinstellung wären, die Teilnehmer S1-S3 bei dem Pegel 1 Schwellenwert von 10 dB als schlecht betrachtet worden. Nach der Eb/No-Einstellung überschreiten alle Teilnehmer den Pegel 1 Wert, nicht jedoch den Pegel 3 Schwellenwert von 14 dB. Bei diesem Verfahren würde der Teilnehmer S1 immer noch als schlecht betrachtet.
An diesem Punkt kann das System optional das Akzeptieren neuer Anrufe stoppen und/oder versuchen einen Hand-Off der schlechten Teilnehmer vorzunehmen, Schritt 72. Nach dem Schritt 72 kehrt das Verfahren zum Schritt 62 zurück.
Zusätzlich zu dem Vorstehenden kann die Abstandsinformation dazu verwendet werden, zu bestimmen, wenn das vorstehende Verfahren dazu verwendet werden sollte, das gesamte System einzustellen, oder wenn einige individuelle Aktionen bezüglich einem speziellen Teilnehmer vorgenommen werden sollten. Beispielsweise hat die Teilnehmereinheit S1 (79) einen Abstand vom 1,6fachen des normalen Zellenradius. Wenn festgestellt wird, dass der einzige schlechte Teilnehmer der Teilnehmer S1 (79) ist, kann es vorteilhafter sein, einen Hand-Off dieses Anrufs vorzunehmen, ihn zu ignorieren oder ihn fallen zu lassen, anstelle das gesamte System einzustellen. Wenn ein bestimmter Anruf unter dem Leistungsgrenzenschwellenwert lag, jedoch außerhalb eines vorherbestimmten Abstands, könnte der Anruf daher aus der Schlecht-Liste entfernt werden.
Bei einer anderen speziellen Ausführungsform kann eine Tabelle dazu verwendet werden, zu bestimmen, wenn die Anzahl von Teilnehmereinheiten, die den Schwellenwert nicht erreichen, groß genug ist, um eine Einstellung des gesamten Systems vorzunehmen. Ein Beispiel hierfür ist in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4 Maximalteilnehmer unter der Schwellenwert-(TH)-Grenze Überkapazität
Tabelle 4 stellt die Anzahl von Teilnehmer dar, die den Schwellenwertpegel verfehlen müssten, bevor irgendwelche Aktionen durch das System vorgenommen werden. Wenn 20 Einheiten mit weniger als einer 1 dB Sendeleistungsgrenze vorhanden wären, würde sich das System selbst einstellen. Das System würde ebenfalls eingestellt, wenn 10 Einheiten mit weniger als 5 dB oder eine Einheit mit weniger als einem dB vorhanden wäre. Ein Beispiel für die Funktion dieses Verfahrens wird unter Verwendung von Tabelle 5 demonstriert. Tabelle 5 Beispielmessung
Die erste Reihe zeigt, dass keine schlechten Einheiten mit weniger als 1 dB Leistungsgrenze vorhanden sind. Dies würde daher keine Systemeinstellung auslösen. Die zweite Reihe zeigt, dass fünf schlechte Einheiten mit einer Grenze von 2-5 dB vorhanden sind. Dies ergibt insgesamt 5 schlechte Einheiten unter 5 dB und würde ebenfalls keine Systemeinstellung auslösen. Die dritte Reihe zeigt 10 schlechte Einheiten mit 6-10 dB Leistungsgrenze. Obwohl diese 16 schlechten Einheiten alleine keine Systemeinstellung auslösen würden, liegen, in Kombination mit den fünf schlechten Einheiten aus der vorhergehenden Reihe, insgesamt 21 schlechte Einheiten mit Leistungsgrenzen von weniger als 10 dB vor. Dies ist genug, wegen Tabelle 4, eine systemweite Einstellung auszulösen.
Wenn man dieses Konzept einen Schritt weiterentwickelt, können unterschiedliche Tabellen, wie beispielsweise Tabelle 4, für die unterschiedlichen Kapazitätspegel aufgebaut werden. Die nachfolgenden Tabellen 6 und 7 sind Beispiele für Maximalteilnehmertabellen für Unter- und Grenzkapazität.

Tabelle 6

Maximalteilnehmer unter der Schwellenwert (TH) Grenze Unterkapazitätssystem

Maximale Teilnehmer (Einheiten) / TH-Grenze (dB)

1 < 6
2 < 10
3 < 13

Tabelle 7

Maximalteilnehmer unter der Schwellenwert (THY Grenze Grenzkapazitätssystem

Maximale Teilnehmer (Einheiten) / TH-Grenze (dB)

1 < 3
3 < 6
5 < 10
Ein Vergleich der Tabelle 6 mit der Tabelle 4 zeigt, dass die Anzahl der Maximalteilnehmer bei jedem Pegel verringert wurde und dass die Grenze erhöht wurde. Dies hat die Folge, dass, wenn das System mit Unterkapazität läuft, das System eher eine systemweite Einstellung vornimmt, als wenn es mit Überkapazität läuft. In ähnlicher Weise fallen die Zahlen für die Grenzkapazität gemäß Tabelle 7 zwischen die der Über- und Unterkapazität.
Die Idee der schlechten Einheiten kann wieder für den Abstand der Einheit von der Mitte der Zelle eingestellt werden, wie vorstehend beschrieben.
Gemäß der Darstellung von Fig. 10 ist ein Verfahrensbeziehungsweise Prozessflussdiagramm des Unterverfahrens 63, Fig. 8, dargestellt, das die Verwendung der obigen Vergleichstabellen veranschaulicht. Das Unterverfahren 63 erzeugt zunächst eine Liste von schlechten Einheiten, Schritt 100. Wenn die Abstandsinformation und -prozedur zu verwenden sind, entfernt Schritt 101 optional alle Einheiten aus der Schlecht-Liste, die einen vorherbestimmten Bereich überschreiten. Das Unterverfahren gruppiert die schlechten Einheiten dann in Bereiche, Schritt 102. Dies ist den in Tabelle 5 gezeigten Gruppierungen ähnlich. Im Schritt 103 wird die Gruppierung dann mit einer geeigneten (zum Beispiel Überkapazität) Tabelle verglichen, beispielsweise der Tabelle 4. Wenn die Anzahl von schlechten Einheiten eine maximale Anzahl übersteigt oder das System mit Unterkapazität läuft, Entscheidungsschritt 104, fährt das Verfahren beim Schritt 64 fort und implementiert eine Systemeinstellung. Wenn die Anzahl von schlechten Einheiten eine maximale Anzahl nicht übersteigt, kehrt das Verfahren zum Schritt 62 zurück und es wird keine systemweite Einstellung vorgenommen.
Somit wurden Mittel vorgestellt, die dabei helfen, ein Durchgehen der Leistungssteuerung in einem Kommunikationssystem zu vermeiden. Wie dies dem Fachmann klar ist, sind die Leistungsmessungen nur eine Signalcharakteristik, die dazu verwendet werden kann, die Qualität der Kommunikation zu beurteilen. Es existieren andere Signalcharakteristiken, die anstelle der Leistungsmessungen in derselben Weise wie vorstehend beschrieben verwendet werden können.
Ein Beispiel für eine andere Signalcharakteristik, die zur Steuerung der Teilnehmersendeleistung verwendet werden kann, ist in dem Graph 120 von Fig. 11 dargestellt. Dieses Verfahren verwendet die FER (Frame Error Rate/Rahmenfehlerrate), um den für jeden Teilnehmer in einem Unterkapazitätssystem erwünschten Eb/No-Wert zu verwirklichen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Teilnehmer zuerst auf ein festgelegtes Maximum des Eb/No, 10 dB, eingestellt. Das Eb/No wird dann graduell über die Zeit verringert, wie dies durch die Linie 121 dargestellt ist, bis ein Rahmenfehler auftritt. Bei diesem Beispiel ist zum Zeitpunkt T&sub1; ein Rahmenfehler aufgetreten. Dieser Rahmenfehler bewirkt, dass das System das Eb/No für die Einheit erhöht, wie dies durch die Linie 122 dargestellt ist. Nachdem das Eb/No aufgrund des Rahmenfehlers erhöht wurde, wird das Eb/No erneut verringert. Diesmal wird die Verringerung des Eb/No-Wertes fortgeführt bis ein minimales Eb/No erreicht ist. Dies ist durch die Linie 123 dargestellt und das Minimum des Eb/No von 4,5 dB wird bei T&sub2; erreicht. Sobald dieses Minimum des Eb/No erreicht ist, bleibt der Teilnehmer auf diesem Pegel, Linie 124, bis ein weiterer Rahmenfehler bei T&sub3; auftritt. Dieses Verfahren beziehungsweise dieser Prozess wiederholt sich dann während der gesamten Dauer eines Anrufs.
Wenn Rahmenfehler innerhalb eines vorab eingestellten Zeitintervalls auftreten, wie dies zwischen T&sub3; und T&sub4; oder T&sub4; und T&sub5; dargestellt ist, dann, zusätzlich zum vorstehenden, ist der Sprung, des Eb/No (Linien 127 oder 129) größer als wenn die Rahmenfehler mit einem größeren Intervall beabstandet sind, als dem vorab eingestellten Zeitintervall.
Die Parameter für ein FER-geregeltes System sind unten in Tabelle 8 dargestellt. Tabelle 8 FER-Parameter
Wie dargestellt, wurden die verschiedenen Parameter für ein System, das mit Unterkapazität läuft, derart eingestellt, dass sich für das Eb/No eine obere Grenze von 10 dB, eine untere Grenze von 4,5 dB und eine Schwenkrate beziehungsweise eine Steigung von 0,5 dB/Sek ergibt. In diesem Fall würde ein Schritt nach oben um 2 dB erfolgen, nachdem ein Rahmenfehler aufgetreten ist. Dies würde die 1% FER für den Unterkapazitätsfall aufrechterhalten. Die Schwenkrate ist die Rate, bei der zugelassen wird, dass das Eb/No nach unten eingestellt wird, siehe Linien 121 und 123 von Fig. 11. Der Schritt nach oben ist bei den Schritten 122 oder 125 von Fig. 11 dargestellt und entspricht dem Betrag des Anstiegs des Eb/No, der zu einem jeweiligen Zeitpunkt angewendet wird.
Wie bei dem Eb/No-Einstellungssystem können jedoch zusätzliche Benutzer zu dem System hinzugefügt werden, was verursacht, dass sich das System von einem Unterkapazitätsfall zu einem Grenzkapazitätsfall bewegt. Wenn dies auftritt, werden die in Fig. 11 dargestellten Parameter auf diejenigen eingestellt, die in Tabelle 8 gezeigt sind. Insbesondere wird die obere Grenze für das Eb/No von 10 dB auf 9 dB verändert. Diese Veränderungen, zusammen mit einer Veränderung der akzeptablen FER von 1% auf 2%, erlaubt den zusätzlichen Benutzern, in dem System zu arbeiten, in dem die Sprachqualität für alle Benutzer leicht verringert wird. Tests haben gezeigt, dass sich für eine Veränderung der FER von 1% auf 2% eine leichte Verschlechterung der Sprachqualität ergibt. Der Ausdruck leichte Verschlechterung wird verwendet, weil die sich ergebende Verschlechterung typischerweise nicht stark genug ist, um von einem normalen Systembenutzer erkannt zu werden.
Wie im Falle der obigen Eb/No-Einstellungen kann auch dieses System genügend Benutzer hinzufügen; um mit Überkapazität zu laufen. In diesem Fall werden die Eb/No- Parameter erneut eingestellt, um die zusätzlichen Benutzer zuzulassen und die FER auf 4% zurückzusetzen, wie dies in Tabelle 8 gezeigt ist.
Bezüglich der Darstellung von Fig. 8 werden an dem Verfahren 60 einige Veränderungen vorgenommen, wenn die FER verwendet wird. Beim Schritt 62 wird, zusätzlich zur Messung der Grenze, auch die FER für die Teilnehmereinheiten gemessen. Beim Schritt 66 werden, wenn das System mit Unterkapazität läuft die Sb/No-Parameter zu denjenigen für den Unterkapazitätsfall verändert. Im Schritt 71, wenn das System mit Überkapazität läuft, werden die Eb/No-Parameter zu denjenigen für den Überkapazitätsfall verändert. Im Falle der Grenzkapazität wird ein zusätzlicher Schritt, Schritt 73, hinzugefügt, bei dem die Eb/No-Parameter auf diejenigen für den Grenzkapazitätsfall eingestellt werden.
Dem Fachmann ist somit klar, dass die Erfindung ein Verfahren zum Kompensieren einer Kapazitätsüberlast in einem Spread-Spectrum-Kommunikätionssystem vorsieht, wobei das Verfahren die vorstehend erwähnten Aufgaben, Ziele und Vorteile vollständig befriedigt.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit speziellen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist klar, dass viele Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen für den Fachmann im Licht der vorstehenden Beschreibung naheliegend sind.

Claims

1. Verfahren zum Steuern einer Schwellenwertsignalcharakteristik eines Kommunikationssystems, das eine Basisstation aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Bestimmen einer Signalcharakteristik (62) für jede einer Mehrzahl von Teilnehmereinheiten (79-82) in dem Kommunikationssystem;

- Bestimmen, wenn die Signalcharakteristik von irgendeiner der Mehrzahl der Teilnehmereinheiten unter der Schwellenwertsignalcharakteristik (63) liegt;

- Bestimmen einer Kapazität (64) des Kommunikationssystems;

- Einstellen der Schwellenwertsignalcharakteristik bei der Basisstation auf einen ersten Schwellenwert (65), wenn die Kapazität des Kommunikationssystems eine Unterkapazität ist, und Inkrementieren eines Signal-Rausch-Schwellenwertpegels (66), wenn die Signalcharakteristik von zumindest einer der Mehrzahl der Teilnehmereinheiten unter der Schwellenwertsignalcharakteristik liegt;

- Einstellen der Schwellenwertsignalcharakteristik bei der Basisstation auf einen zweiten Schwellenwert (69), wenn die Kapazität des Kommunikationssystems eine Grenzkapazität ist; und

- Einstellen der Schwellenwertsignalcharakteristik bei der Basisstation auf einen dritten Schwellenwert (70), wenn die Kapazität des Kommunikationssystems nicht die Unterkapazität oder die Grenzkapazität ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Signalcharakteristik eine Sendeleistungsgrenze (62) ist, und bei dem die Schwellenwertsignalcharakteristik eine Schwellenwertsendeleistungsgrenze (65, 69, 70) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Inkrementierens des Signal-Rausch-Schwellenwertpegels den Signal-Rausch-Schwellenwertpegel (66) inkrementiert, wenn der Signal-Rausch-Schwellenwertpegel unter einem maximalen Signal-Rausch-Schwellenwertpegel liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt der Verkleinerung des Signal-Rausch-Schwellenwertpegels (71) umfasst, wenn die Schwellenwertsignalcharakteristik der dritte Schwellenwert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Schließens des Kommunikationssystems für den Empfang eines neuen Anrufs (72) umfasst, wenn die Schwellenwertsignalcharakteristik auf einen der zweiten und dritten Schwellenwerte eingestellt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt, Bestimmen, wenn die Signalcharakteristik von irgendeiner der Mehrzahl von Teilnehmereinheiten nicht die Schwellenwertsignalcharakteristik erfüllt, die folgenden Schritte umfasst:

- Erzeugen einer Liste (100) von der Mehrzahl der Teilnehmereinheiten, deren Signalcharakteristik die Schwellenwertsignalcharakteristik nicht erfüllt;

- Zuweisen jeder der Mehrzahl von Teilnehmereinheiten auf der Liste zu einem einer Mehrzahl von Signalcharakteristikbereichen (102); und

- Vergleichen einer Anzahl von Teilnehmereinheiten in jeder der Mehrzahl der Signalcharakteristikbereiche mit einer Grenze auf jedem der Mehrzahl der Signalcharakteristikbereiche, bis entweder eine maximale Anzahl innerhalb von einem der Signalcharakteristikbereiche überschritten wird oder alle der Mehrzahl von Signalcharakteristikbereichen verglichen sind (103, 104).

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Signalcharakteristik eine Sendeleistungsgrenze ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Signalcharakteristik eine Rahmenfehlerrate ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin den Schritt des Inkrementierens eines Energie-Rausch-Verhältnisses umfasst, wenn die Schwellenwertrahmenfehlerrate überschritten wird.