DE69909728T2

DE69909728T2 - Verfahren zur Sendeleistungsregelung

Info

Publication number: DE69909728T2
Application number: DE1999609728
Authority: DE
Inventors: David Motier
Original assignee: Mitsubishi Electric Information Technology Corp; Mitsubishi Electric Information Technology Center Europe BV Nederlands
Current assignee: Mitsubishi Electric Information Technology Corp; Mitsubishi Electric R&D Centre Europe BV Netherlands
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2019-12-07
Also published as: EP1017185B1; JP3448252B2; FR2788177A1; FR2788177B1; EP1017185A1; DE69909728D1; JP2000209109A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Leistung, die von einem Sender durch einen Empfänger eines Telekommunikationssystems empfangen wird. Das Telekommunikationssystem ist z. B. ein drahtloses Netz aus einer Vielzahl von Basisstationen, die vorgesehen sind, um über einen Funkübertragungskanal mit Mobilgeräten, in der nachstehenden Beschreibung auch Mobilstationen genannt, in Verbindung zu stehen. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei einer Abwärtsstrecke eines derartigen Telekommunikationsnetzes anwendbar, um die Leistung zu regeln, die durch eine Mobilstation empfangen wird, indem sie auf die Leistung einwirkt, die von der Basisstation gesendet wird, mit der sie in Verbindung steht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein System zur Regelung der Leistung, das vorgesehen ist, um dieses Regelungsverfahren einzusetzen. Sie betrifft außerdem einen Sender, der speziell für den Einsatz dieses Verfahrens geeignet ist.
Verfahren zur geschlossenen Leistungsregelung sind bekannt und werden verwendet, um die Leistungsfähigkeit von Telekommunikationssystemen sowohl auf der Aufwärtsstrecke als auch auf der Abwärtsstrecke zu verbessern. Sie bestehen im Wesentlichen darin, die Leistung des durch den Sender gesendeten Signals ausge hend von einer Steuerungsinformation, die durch den Empfänger erzeugt wird, einzustellen, wobei der Sender eine Basisstation oder eine Mobilstation und der Empfänger jeweils die Mobil- oder Basisstation sein kann. Die durch den Empfänger gesendete Steuerungsinformation ist derart gestaltet, dass das durch den Empfänger empfangene Signal sich auf einem Leistungspegel befindet, der unabhängig von Störungen ist, die durch den Übertragungskanal zwischen Sender und Empfänger erzeugt werden, z. B. mit der Zeit veränderliche Schwunderscheinungen. Diese Verfahren ermöglichen es außerdem, den Leistungsverbrauch der Sender zu minimieren und die Interferenzen zwischen Benutzern einzuschränken.
Im Allgemeinen besteht ein Telekommunikationssystem, wie es in 1 ersichtlich ist, allgemein aus einem Sender 10, der Signale zu einem Empfänger 20 sendet, und zwar über einen Vorwärtskanal 31. Es werden auch Regelungsinformationen von dem Empfänger 20 zum Sender 10 übertragen, und zwar über einen Rückwärtskanal 32.
Es versteht sich, dass ein Verfahren zur Leistungsregelung also darin besteht, die Sendeleistung des Senders 10 derart zu regeln, dass die durch den Empfänger 20 empfangene Leistung auf einem erwünschten optimalen Pegel liegt.
In 1 sendet der Sender 10 in einem Zeitfenster mit dem Index n ein Signal, dessen Sendeleistung mit t(n) bezeichnet wird. In dem Vorwärtskanal 31 erfährt dieses Signal eine Leistungsschwächung c(n), die sich mit der Zeit ändert. Der Empfänger 20 empfängt somit ein Signal, dessen Leistung r(n) durch das Produkt der durch den Sender 10 gesendeten Leistung mal der Schwächung des Vorwärtskanals, also durch folgende Beziehung, gegeben ist:
r(n) = t(n)·c(n)
In der nachstehenden Beschreibung sollen Großbuchstaben verwendet werden, um die in Dezibel ausgedrückten Leistungsgrößen zu bezeichnen. Somit kann man die vorhergehende Beziehung folgendermaßen schreiben:
R(n) = T(n) + C(n)
Auf der Basis der Leistung des empfangenen Signals R(n) erarbeitet der Empfänger 20 ein Signal TC(n), das für Ergebnis des Vergleichs zwischen der empfangenen Leistung R(n) und einer erforderlichen Leistung repräsentativ ist und das dann über den Rückwärtskanal 32 zum Sender 10 übertragen wird.
Dieses Signal TC(n) soll in der nachstehenden Beschreibung Differenzsignal heißen.
Zur Vereinfachung geht man davon aus, dass der Rückwärtskanal 32 die Gesamtheit x der Reaktionsverzögerungen zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das durch den Sender 10 gesendete Signal durch den Empfänger 20 empfangen wird, und dem Zeitpunkt, zu dem das Differenzsignal RC(n) durch den Sender 10 empfangen wird, herbeiführt. Die Verzögerung x rechnet somit die Berechnungszeiten, die Laufzeiten, die Synchronisationszeit, usw. zusammen. Man geht auch davon aus, dass die Fehler dieses Rückwärtskanals 32 sich konkret in Form einer Fehlersequenz e(n) zeigen. Somit kann man in Abhängigkeit von dem durch den Empfänger 20 gesendeten Differenzsignal das durch den Sender 10 empfangene Differenzsignal RC(n) folgendermaßen schreiben:
RC(n) = TC(n – x) + e(n)
Damit der Empfänger 20 richtig funktioniert, muss die Leistung R(n) möglichst nahe an einer erforderlichen Leistung R_req liegen.
Derzeit entspricht das Differenzsignal TC(n), im Allgemeinen mit einem diskreten Wert, der Dezibelzahl, nach welcher der Empfänger 20 erachtet hat, dass die durch den Sender 10 gesendete Leistung t(n) erhöht oder erniedrigt werden musste, damit die Leistung R(n), die der Empfänger 20 empfängt, möglichst nahe an der erforderlichen Leistung Rreq liegt.
Es ist zu beachten, dass sich das Signal TC(n) aus einem einfachen Vergleich der beim Empfang festgestellten Leistungsabweichung ergeben kann, die dabei auf Q Bits quantifiziert wird (wobei Q gleich eins sein kann). Es kann sich auch aus einer Vorhersagetechnik ergeben, welche die Verzögerung der Berücksichtigung der Steuerung der Leistungsregelung durch den Sender 10 integriert.
Somit wird das Verfahren bei allen derzeit vorgeschlagenen Fällen in dem Empfänger 20 eingesetzt, um das Signal zur Steuerung der Leistungsregelung TC(n) zu erzeugen.
Bei einer Abwärtsstrecke zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation eines drahtlosen Fernsprechnetzes sind der Sender 10 und der Empfänger 20 jeweils die Basisstation und die Mobilstation. Bei einer Aufwärtsstrecke sind der Sender 10 und der Empfänger 20 jeweils die Mobilstation und die Basisstation.
Bei einem drahtlosen Telekommunikationsnetz muss die Basisstation insbesondere den Interferenzpegel handhaben, ihren eigenen Leistungsverbrauch unter Kontrolle bringen und eine Übertragungsqualität gewährleisten. Zudem ist es wünschenswert, dass das Regelungsverfahren unabhängig von der in jeder Art von Mobilstation verwendeten Technologie erfolgen kann. Dazu muss es in der Basisstation eingesetzt werden. Nun erlaubt die Anwendung der Verfahren nach dem Stand der Technik aber einen derartigen Einsatz nicht bei Abwärtsstrecken, bei denen die Basisstation die Rolle des Senders 10 und die Mobilstation die Rolle des Empfängers 20 spielt.
Damit die Basisstation die Leistungsregelung auf der Abwärtsstrecke unter Kontrolle bringen kann, wäre es eine Lösung, diese Funktion in der Mobilstation derart zu standardisieren, dass alle Mobilstationen, egal welcher Herkunft, diese einsetzen würden. Der Nachteil, der sich aus dieser Lösung ergeben würde, ist, dass keine Verbesserung der verwendeten Technik ohne eine neue Standardisierung in Betracht gezogen werden könnte.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Leistungsregelung anzugeben, das die Regelung der Leistung ermöglicht, die durch eine Mobilstation empfangen und durch eine Basisstation gesendet wird, wobei das Verfahren in der Basisstation eingesetzt wird.
Zu diesem Zweck besteht ein Verfahren zur Regelung der Leistung, die durch einen Empfänger empfangen und von einen Sender eines Telekommunikationssystems übertragen wird, darin, ein Signal zu bilden, das für den Unterschied zwischen der durch den Empfänger empfangenen Leistung und einer erforderlichen Leistung repräsentativ ist, und auf der Basis des Differenzsignals die durch den Sender gesendete Leistung zu steuern. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem dar in besteht, das Differenzsignal empfängerseitig zu bilden und es an den Sender zu übertragen, und ein Signal, das für eine Änderung der durch den Sender gesendeten Leistung repräsentativ ist, auf der Basis des von dem Empfänger durch den Sender empfangenen Differenzsignals und auf der Basis mindestens eines anderen in dem Sender gebildeten Signals zu erzeugen, und das Leistungsänderungssignal zu integrieren, um die durch den Empfänger gesendete Leistung zu steuern.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist das oder eines der anderen in dem Sender gebildeten Signale ein Signal zur Steuerung der Leistungsänderung, das durch den Sender für einen Zeitpunkt vor dem derzeitigen Zeitpunkt gebildet wird.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung besteht das Verfahren darin, eine Spitzenbegrenzung vorzunehmen, um die Verschiebung des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung zwischen zwei bestimmten Werten zu begrenzen.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung besteht das Verfahren darin, einerseits auf der Basis des durch den Empfänger empfangenen Differenzsignals die statische Abweichung zwischen der durch den Empfänger empfangenen Leistung und einer erforderlichen Leistung zu bewerten, und andererseits auf der Basis des durch den Empfänger empfangenen Differenzsignals und auf der Basis des zuvor gebildeten Signals zur Steuerung der Leistungsänderung eine dynamische Abweichung zu bewerten, und dann eine gewichtete Summierung der statischen Abweichung und der dynamischen Abweichung auszuführen, um das derzeitige Signal zur Steuerung der Leistungsänderung zu erzeugen.
Vorteilhafterweise wird mindestens einer der Gewichtungskoeffizienten der gewichteten Summierung vorbestimmt oder nach den Übertragungsbedingungen zwischen dem Sender und dem Empfänger bestimmt.
Weiterhin wird vorteilhafterweise mindestens einer der Gewichtungskoeffizienten der gewichteten Summierung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Mobilstation im Verhältnis zur Feststation bestimmt.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung besteht das Verfahren darin, eine von dem Vorwärtskanal herrührende dynamische Abweichung zwischen dem Sender und dem Empfänger und eine von den vorhergehenden Übertragungen herrührende dynamische Abweichung zu bewerten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein System zur Leistungsregelung, das vorgesehen ist, um das Verfahren einzusetzen, dessen Merkmale oben angegeben sind. Außerdem betrifft sie einen Sender für diese Durchführung.
Ansonsten werden die oben erwähnten sowie andere Merkmale der Erfindung deutlicher nach dem Durchlesen der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervorgehen, wobei die Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
1 ein Übersichtsbild eines Telekommunikationssystems, auf welches das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist,
2 ein Übersichtsbild eines Empfängers eines Telekommunikationssystems, auf welches das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist,
3a und 3b Übersichtsbilder von Sendern eines Telekommunikationssystems, auf welches das erfindungsgemäße Verfahren jeweils nach einer ersten und einer zweiten Ausführungsform der Erfindung anwendbar ist, und
4 ein Übersichtsbild einer bestimmten Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen Sender enthaltenen Verarbeitungseinheit.
In der nachstehenden Beschreibung kann es vorkommen, dass die z-Transformierte verwendet wird. Es sei daran erinnert, dass die z-Transformierte eines Signals, das jeweils während den Zeitfenstern {0, 1, ..., n, ...} die Werte {f(0), f(1), ... f(n), ...} annimmt, die folgende Funktion der komplexen Zahl z ist:
Es sei daran erinnert, dass die z-Transformierte der Verzögerungsfunktion von x Zeitfenstern die Funktion 1/z^x = z^–x ist.
Die vorliegende Erfindung wird auf ein Telekommunikationssystem von der in 1 dargestellten Art angewendet. Dieses System umfasst also einen Sender 10, einen Vorwärtskanal 31, einen Rückwärtskanal 32 und einen Empfänger 20. Der betrachtete Sender 10 wird z. B. in einer Basisstation eines drahtlosen Telekommunikationsnetzes und der Empfänger 20 in einer Mobilstation aufgenommen.
In 2 ist eine Ausführungsform eines Empfängers 20 bezüglich der im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Leistungsregelung eingesetzten Funktionen dargestellt. Sie umfasst eine Umsetzungseinheit 21, welche die Umsetzung der Messung der empfangenen Echtleistung r(n) in einen in Dezibel ausgedrückten Leistungswert R(n) sicherstellt. Sie umfasst eine Einheit 22 zur Bestimmung der Leistungsabweichung ΔR(n), die der Unterschied zwischen dem in Dezibel ausgedrückten empfangenen Leistungswert R(n) und einem Zielleistungswert R_cible ist:
ΔR(n) = R(n) – Rcible
Die Zielleistung R_cible ist z. B. entweder die erforderliche Leistung R_req oder die erforderliche Leistung, zu der man eine Toleranz ΔM des Systems zur Leistungsregelung hinzufügt. Man erhält also:
Rcible = Rreq + ΔM
Der Empfänger 20 umfasst noch eine Quantifizierungseinheit 23 zum Quantifizieren des Leitungsabweichungswerts ΔR(n) und zum Abgeben eines Differenzsignals TC(n), das auf eine bestimmte Bitanzahl Q quantifiziert wird. Es wird z. B. ein einziges Quantifizierungsbit (Q = 1) verwendet, wobei die Funktion der Quantifizierungseinheit 23 folgendermaßen geschrieben werden kann:
wenn ΔR(n) > 0, TC(n) = +y dB
wenn ΔR(n) < 0, TC(n) = –y dB
wobei y ein gegebener Leistungspegel ist.
Es ist zu beachten, dass es, wenn die durch die Einheit 23 vorgenommene Quantifizierung auf ein einziges Bit erfolgt, nicht mehr notwendig ist, die Umsetzungseinheit 21 des Empfängers 20 bereitzustellen. Somit wird durch den Einsatz der Erfindung und in diesem Fall einer Quantifizierung auf ein einziges Bit der Empfänger 20 vereinfacht.
In 3a ist eine erste Ausführungsform eines Senders 10 bezüglich der Funktionen, die im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Leistungsregelung eingesetzt werden, dargestellt.
Sie umfasst eine Steuerungseinheit 11, die vorgesehen ist, um die durch den Sender 10 gesendete Leistung zu steuern. Es sei daran erinnert, dass diese Leistung gemäß 1 mit t(n) bezeichnet wird. Diese Steuerungseinheit 11 weist einen Steuerungseingang auf, an dem ein Leistungssteuersignal angelegt wird, das der Einfachheit halber ebenfalls mit t(n) bezeichnet wurde.
Der Sender 10 umfasst außerdem eine Verarbeitungseinheit 12, die einen Algorithmus zur geschlossenen Leistungsregelung einsetzt und somit ein Signal zur Steuerung der Leistungsänderung PC(n) insbesondere in Abhängigkeit des von dem Empfänger 20 empfangenen Differenzsignals RC(n) aber auch mindestens eines anderen Signals s, das für eine Information repräsentativ ist, die dem Sender 10 genau bekannt ist, abgibt.
Es sei daran erinnert, dass die Variable n ein Zeitfenster darstellt, das, falls nicht anders angegeben, in der vorliegenden Beschreibung im Allgemeinen das derzeitige Zeitfenster ist.
Dieses andere Signal kann bei bestimmten Ausführungsformen das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung PC(n) in einem oder mehreren vorhergehenden Fenstern sein. Dazu kann die. Einheit 12 einen Eingang umfassen, bei dem das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung PC(n) (in 3a gestrichelt) geliefert wird.
Bei der in 3a dargestellten Ausführungsform umfasst der Sender 10 außerdem eine Integrationseinheit 13, welche die Aktualisierung des Signals zur Steuerung der Sendeleistung T(n) in Dezibel gewährleistet, indem sie das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung PC(n) integriert. Das Signal zur Steuerung der in dem Zeitfenster mit dem Index n gesendeten Leistung T(n) berücksichtigt das Signal zur Steuerung der in dem vorhergehenden Zeitfenster n – 1 gesendeten Leistung T(n – 1) und die Steuerung der Leistungsänderung PC(n). Die Funktion der Aktualisierung der Einheit 13 wird also wie folgt geschrieben:
T(n) = T(n – 1) + PC(n)
Unter Verwendung der z-Transformierten wird aus dieser Beziehung:
T(n) = f(z)·PC(n), wobei f(z) = 1/(1 – z–1)
Der Sender 10 umfasst außerdem eine Umsetzungseinheit 14, die vorgesehen ist, um die Umsetzung des Signals zur Steuerung der von der Einheit 13 abgegebenen, in Dezibel ausgedrückten Leistung T(n) in ein Signal zur Steuerung der als Echtleistung ausgedrückten Leistung t(n) zu gewährleisten.
Im Gegensatz zu den Verfahren nach dem Stand der Technik, nach denen das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung PC(n) in dem Empfänger 20 berechnet und durch diesen an den Sender 10 übertragen wird, und das daher auf Q Bits quantifiziert wird, kann das von der Einheit 12 des Senders 10 erzeugte Signal zur Steuerung der Leistungsänderung PC(n) in nicht quantifizierten Größen ausgedrückt werden, was dann für den durch die Einheit 12 eingesetzten Algorithmus eine größere Präzision sicherstellt.
Gemäß einer anderen bevorzugten, in 3b dargestellten Ausführungsform umfasst der Sender 10 außer den Einheiten 11, 12, 13 und 14 eine Spitzenbegrenzungseinheit 15, deren Funktion darin besteht, das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung PC(n) zu verkürzen bzw. abzustumpfen, falls seine Amplitude Werte außerhalb eines Intervalls [a, b] vorbestimmter Werte annimmt. Somit begrenzt die Einheit 15 die Verschiebung des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung
PC(n) zwischen den beiden Werten a und b. Diese Einheit 15 verhindert, dass der Algorithmus abweicht, wenn die Störungen bei der Übertragung die Zuverlässigkeit der Information RC(n) stark beeinträchtigt haben.
Der Ausgangswert QPC(n) der Einheit 15 ist also dergestalt, dass:
a <= QPC(n) <= b
Die Werte a und b können festgesetzt sein (typischerweise a = –3 dB, b = +3 dB), können aber auch in Abhängigkeit von den Übertragungsbedingungen gewählt werden.
Wie bei der in 3a dargestellten Ausführungsform berücksichtigt das Signal zur Steuerung der in dem Zeitfenster mit dem Index n gesendeten Leistung T(n) das Signal zur Steuerung der in dem vorhergehenden Zeitfenster n – 1 gesendeten Leistung T(n – 1) und das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung QPC(n). Die Funktion der Aktualisierung der Einheit 12 wird also wie folgt geschrieben:
T(n) = T(n – 1) + QPC(n)
Unter Verwendung der z-Transformierten wird aus dieser Beziehung:
T(n) = f(z)·QPC(n), wobei f(z) = 1/(1 – z1)
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Verarbeitungseinheit 12 angegeben, deren Aufbau in 4 dargestellt ist.
Die in 4 dargestellte Verarbeitungseinheit 12 umfasst eine Einheit zur gewichteten Summierung 121, die an ihren drei jeweiligen Eingängen ein Signal, das für die statische Abweichung PC_stat(n) repräsentativ ist, ein Signal, das für die von dem Vorwärtskanal herrührende dynamische Abweichung PC_{DYN_C}(n) repräsentativ ist, und ein Signal, das für die von der Übertragung herrührende dynamische Abweichung PC_{DYN_T}(n) repräsentativ ist, empfängt und das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung PC(n) abgibt.
Die statische Abweichung PC_stat(n) ist der Unterschied zwischen einerseits der Leistung R(n – x), die durch den Empfänger 20 in dem Zeitfenster empfangen wurde, das x-mal dem derzeitigen Fenster n vorausgeht, und andererseits der Zielleistung R_cible Sie kann z. B. durch die Leistungsschwankungen hervorgerufen werden, die aus der Vergangenheit des Vorwärtskanal 31 herrühren.
Was die dynamische Abweichung anbetrifft, entspricht sie der Vorhersage der Leistungsabweichung durch den Sender 10, die der Empfänger 20 in Zukunft aus einem Zeitpunkt t erfahren könnte, welcher der Berücksichtigung des empfangenen Diffe renzsignals RC(t) entspricht. Der Empfänger 20 kann nämlich zwei Arten dynamischer Leistungsschwankungen erwarten: die eine, die mit PC_{DYN_C}(n) bezeichnet wurde, stammt von den auf den Vorwärtskanal 31 zurückzuführenden Leistungsschwankungen, und die andere, die mit PC_{DYN_T}(n) bezeichnet wurde, stammt von den Schwankungen der durch den Sender 10 gesendeten Leistung, die auf die abgegebenen aufeinander folgenden Befehle der Leistungsregelung zurückzuführen sind.
Es ist zu beachten, dass letztere genau bekannt sind, im Gegensatz zu den Systemen nach dem Stand der Technik, bei denen die Erzeugung des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung in dem Empfänger 20 eingesetzt wurde und bei denen die Schwankungen der Übertragungsleistung nur bis auf die Übertragungsfehler auf dem Rückwärtskanal 32 bekannt waren.
Die Einheit 121 führt eine gewichtete Summierung der statischen Abweichung und der dynamischen Abweichungen aus. Sie führt also die durch die folgende Beziehung gegebene Berechnung aus:
PC(n) = α·PCSTAT(n) + β·PCDYN_C(n) + γ·PCDYN_T(n)
Die Gewichtungskoeffizienten α, β, γ werden entweder vorbestimmt oder wenigstens einer wird nach unterschiedlichen Bedingungen, z. B. den Übertragungsbedingungen, bestimmt. Z. B. wird einer der Koeffizienten in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Mobilstation bestimmt, die dann z. B. nach bekannten oder anderen Verfahren gemessen oder bewertet würde.
Um die statische Abweichung PC_STAT(n) zu bestimmen, umfasst die Recheneinheit 12 eine Einheit 122, die an ihrem Eingang das Signal der empfangenen Leistung RC(n) empfängt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das von der Einheit 122 abgegebene statische Abweichungssignal PC_STAT(n) gleich dem Signal der empfangenen Differenz RC(n).
Die statische Abweichung PC_STAT(n) in dem Zeitfenster n ist nämlich der Unterschied zwischen dem Signal der Zielleistung R_cible, die zeitlich konstant ist, und dem Signal der Leistung R(n – x), die von dem Empfänger 20 in dem x-mal vorhergehenden Zeitfenster empfangen wurde. Es sei daran erinnert, dass x die Summe der Verzögerungen zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das durch den Sender 10 gesendete Leistungssignal t(n) durch den Empfänger 20 empfangen wird, und dem Zeitpunkt, zu dem das Differenzsignal RC(n) durch den Sender 10 empfangen wird, ist. Man erhält also folgende Beziehung:
PCSTAT(n) = Rcible – R(n – x) = –ΔR(n – x)
Es sei daran erinnert, dass das von dem Empfänger 20 gesendete Differenzsignal TC(n) die Differenz zwischen der empfangenen Leistung R(n) und der Zielleistung R_cible ist. Man kann also folgende Beziehung schreiben:
PCSTAT(n) = –ΔR(n – x) = –TC(n – x)
Nun ist aber das durch den Sender 10 in dem Zeitfenster n empfangene Differenzsignal RC(n), bis auf die Fehler, die insbesondere durch den Rückwärtskanal 32. eingebracht werden, das Steuersignal TC(n – x), das in dem x-mal vorhergehenden Zeitfenster gesendet wird. Man erhält also folgende Beziehung:
PCSTAT(n) ≈ –RC(n)
Um die von dem Vorwärtskanal 31 herrührende dynamische Abweichung zu bestimmen, umfasst die Recheneinheit 12 eine Einheit 123, die an ihren beiden jeweiligen Eingängen einerseits das Signal der empfangenen Differenz RC(n) und andererseits das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung QPC(n – 1) (oder PC(n – 1) im Falle eines Senders 10 gemäß 3a) zu dem Zeitpunkt des vorhergehenden Fensters empfängt und die das Signal, das für die von dem Kanal herrührende dynamische Abweichung repräsentativ ist, abgibt.
Die Bewertung der von dem Kanal herrührenden dynamischen Leistungsabweichung PC_{DYN_C}(n) beruht auf einer Vorhersage der Antwortschwankung des Vorwärtskanals 31 ΔC'(n) zwischen dem Zeitpunkt des derzeitigen Fensters n, das der Sendung des Differenzsignals TC(n) durch den Empfänger 20 entspricht, und dem Zeitpunkt n + x des x-mal nachfolgenden Fensters, das der Berücksichtigung des durch den Sender 10 empfangenen Differenzsignals RC(n) entspricht, um das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung QPC(n) oder PC(n) zu erzeugen. Der Befehl PC_{DYN_C}(n), der es ermöglicht, diese Abweichung abzugleichen, ist gleich dem Gegenwert der Kanalantwortschwankung, also:
PCDYN_C(n) = –ΔC'(n) = –ΔC'(n) – C(n – x)]
wobei C'(n) eine Schätzung von C(n) ist.
Eine mögliche Lösung zur Schätzung der Kanalantwortschwankung ΔC'(n) besteht darin, die Schätzungen C'(n – x), C'(n – x – 1) und C'(n – x – 2) der Leistungsabschwächung zu verwenden, die durch den Vorwärtskanal 31 in den vorhergehenden Zeitfenstern erbracht wurden. Man kann also schreiben:
ΔC'(n) = gx(z)C'(n – x)
wobei g_x(z) die Antwort eines Prädiktionsfilters ist, das einem zukünftigen Rang x entspricht.
Die Schätzungen C'(n) von C(n) kann man erhalten, wenn man die folgenden Beziehungen betrachtet:
C(n) = R(n) – T(n) = [R(n) – Rcible] – T(n) + Rcible
und:
C'(n – x) = RC(n) – T(n – x) + Rcible
Somit kann man schreiben:
ΔC'(n) = gx(z)[RC(n) – T(n – x) + Rcible]
Die Antwort g(z) kann einfach sein, wie z. B. die eines Polynomfilters 2. Ordnung. In diesem Fall kann man seine Funktion folgendermaßen schreiben:
g(z) = (x2 + 3x)/2 = (x2 + 2x)z–1 + (x2 + x)z– 2/2
Unter diesen Bedingungen erhält man angesichts der Tatsache, dass die Zielleistung R_cible als zeitlich unveränderlich angesehen werden kann:
g(z), Rcible = 0
Daher gilt:
ΔC'(n) = gx(z)[RC(n) – T(n – x)]
Die von dem Kanal herrührende dynamische Leistungsabweichung PC_{DYN_C}(n) ist somit durch die folgende Beziehung gegeben:
PCDYN_C(n) = –gx(z)[RC(n) – f(z)·QPC(n – x)]
Zur Bewertung der von der vorhergehenden Übertragung herrührenden dynamischen Abweichung umfasst die Recheneinheit 12 eine Einheit 124, die an ihrem Eingang das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung QPC(n – 1) (oder PC(n – 1), falls der Sender 10 dem in 1 dargestellten entspricht) empfängt und ein für die dynamische Abweichung PC_{DYN_T}(n) repräsentatives Signal abgibt.
Das Signal der von die vorhergehenden Übertragungen herrührenden dynamischen Abweichung PC_{DYN_T}(n) ermöglicht es, die Leistungsschwankungen ΔT(n) abzugleichen, die von den Befehlen herrühren, die von dem Sender 10 seit dem Zeitpunkt der Sendung des Differenzsignals TC(n) durch den Empfänger 20 gesendet wurden.
Es ist zu beachten, dass im Gegensatz zu den Systemen nach dem Stand der Technik, durch welche die Erzeugung des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung in dem Empfänger 20 untergebracht ist und bei denen diese Schwankungen dem Sender 10 bis auf die Übertragungsfehler auf dem Rückwärtskanal 32 bekannt sind, diese Schwankungen bei der vorliegenden Erfindung genau bekannt sind. Das Signal der dynamischen Abweichung PC_{DYN_T}(n) ist also gleich dem Gegenwert der
Schwankung der übertragenen Leistung, also:
PCDYN_T(n) = –{QPC(n – 1) + ... + QPC(n – x + 1)}
Diese Beziehung kann auch unter Verwendung der Schreibweise der z-Funktionen geschrieben werden:
PCDYN_T(n) = –h(z)QPC(x – 1)
mit h(z) =
z^–j x ≥ 2.

Claims

System zur Regelung der Leistung die von einem Sender (10) durch einen Empfänger (20) eines Telekommunikationssystems empfangen wird, wobei das System eine Einheit (22) in dem Empfänger (20) umfasst, um ein Signal (TC(n)) zu bilden, das für den Unterschied zwischen der durch den Empfänger (20) empfangenen Leistung und einer erforderlichen Leistung repräsentativ ist, und um das Signal an den Sender (10) zu übertragen, und eine Einheit (11) zum Steuern der durch den Sender (10) gesendeten Leistung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (10) eine Verarbeitungseinheit (12), die auf der Basis des von dem Empfänger (20) empfangenen Differenzsignals (RC(n)) und auf der Basis mindestens eines anderen in dem Sender (20) gebildeten Signals ein Signal zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n)) erzeugt, und eine Integrationseinheit (13), die vorgesehen ist, um das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n)) zu integrieren, und um ein Leistungssteuersignal (T(n), t(n)) an die Leistungssteuerungseinheit (11) abzugeben, umfasst.
System zur Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder eines der anderen in dem Sender (10) gebildeten Signale ein Signal zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n – 1)) ist, das von der Verarbeiturgseinheit (12) für einen Zeitpunkt vor dem derzeitigen Zeitpunkt gebildet wird.
System zur Regelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (10) eine Spitzenbegrenzungseinheit (15) umfasst, die vorgesehen ist, um die Verschiebung des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n)) zwischen zwei bestimmten Werten zu begrenzen und somit ein spitzenbegrenztes Signal zur Steuerung der Leistungsänderung (QPC(n)) zu bilden, das an die Integrationseinheit (13) abgegeben wird.
System zur Regelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Umsetzungseinheit (14) umfasst, die vorgesehen ist, um die Umsetzung des in Dezibel ausgedrückten Leistungssteuersignals (TC(n)) in ein in reellen Werten ausgedrücktes Leistungssteuersignal (t(n)) zu gewährleisten.
System zur Regelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (12) besteht aus einer Einheit (122), die vorgesehen ist, um auf der Basis des von dem Empfänger (20) empfangenen Differenzsignals (RC(n)) die statische Abweichung zwischen der durch den Empfänger empfangenen Leistung und einer erforderlichen Leistung zu bewerten, zumindest aus einer Einheit (123, 124), die vorgesehen ist, um auf der Basis des von dem Empfängen (20) empfangenen Differenzsignals (RC(n)) und auf der Basis des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n – 1)), das zuvor durch die Verarbeitungseinheit (12) gebildet wird, eine dynamische Abweichung zu bewerten, und aus einer Einheit für eine gewichtete Summierung (121), die vorgesehen ist, um eine gewichtete Summierung der durch die Einheiten (122, 123 und 124) abgegebenen Bewertungssignale auszuführen und um das derzeitige Signal zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n)) abzugeben.
System zur Regelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Gewichtungskoeffizienten der durch die Einheit (121) ausgeführten gewichteten Summierung nach den Übertragungsbedingungen zwischen dem Sender (10) und dem Empfänger (20) vorherbestimmt oder bestimmt wird.
System zur Regelung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Gewichtungskoeffizienten der durch die Einheit (121) ausgeführten gewichteten Summierung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Mobilgeräts im Verhältnis zur Feststation bestimmt wird.
System zur Regelung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (12) aus einer Einheit (123) zum Bewerten einer von dem Vorwärtskanal herrührenden dynamischen Abweichung zwischen dem Sender (10) und dem Empfänger (20) und aus einer Einheit (124) zum Bewerten einer von den vorhergehenden Übertragungen herrührenden dynamischen Abweichung besteht.
System zur Regelung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (123) zum Bewerten der von dem Vorwärtskanal herrührenden dynamischen Abweichung (PC_{DYN_C}(n)) auf der Basis des von dem Empfänger (20) empfangenen Differenzsignals (RC(n)) und auf der Basis des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n – 1)), das zuvor durch die Verarbeitungseinheit (12) gebildet wird, die durch die folgende Beziehung gegebene Berechnung ausführt: PCDYN_C(n) = -gx(z)[RC(n) – f(z)·QPC(n – x)], die nach der Schreibweise der z-Transformierten ausgedrückt ist, wobei g(z) eine z-Funktion des Prädiktionsfilters, f(z) eine z-Funktion gleich 1/I(I – z^–1) und x die Gesamtverzögerung zwischen dem Moment, in dem das durch den Sender (10) gesendete Signal durch den Empfänger (20) empfangen wird, und dem Moment, in dem das Differenzsignal (RC(n)) durch den Empfänger (20) empfangen wird, ist.
System zur Regelung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (124) zum Bewerten der von den vorhergehenden Übertragungen herrührenden dynamischen Abweichung (PC_{DYN_T}(n)) auf der Basis des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n – 1)), das zuvor durch die Verarbeitungseinheit (12) gebildet wird, die durch die folgende Beziehung gegebene Berechnung ausführt: PCDYN_T(n) = –h(z)QPC(x – 1), wobei h eine z-Funktion ist, wie etwa h(z) =
z^–j x ≥ 2.
Sender eines Telekommunikationssystems von der Art, die eine Leistungssteuerungseinheit (11) umfasst, die seine Sendeleistung festlegt, um die Leistung zu regeln, die von ihm durch einen Empfänger (20), mit dem er in Verbindung steht, empfangen wird, wobei der Sender (10) dazu geeignet ist, von dem Empfänger (20) ein Differenzsignal zu empfangen, das normalerweise für den Unterschied zwischen der Leistung, die der Empfänger (20) von dem Sender (10) empfangen hat, und einer erforderlichen Leistung repräsentativ ist, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Verarbeitungseinheit (12), die auf der Basis des von dem Empfänger (20) empfangenen Differenzsignals und auf der Basis mindestens eines anderen in dem Sender (10) gebildeten Signals ein Signal zur Steuerung der Leistungsänderung erzeugt, und eine Integrationseinheit (13), die bereitgestellt wird, um das Signal zur Steuerung der Leistungsänderung zu integrieren und um ein Leistungssteuersignal an die Leistungssteuerungseinheit (11) abzugeben, umfasst.
Sender nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das oder eines der in dem Sender (10) gebildeten anderen Signale ein Signal zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n – 1)) ist, das durch die Verarbeitungseinheit (12) für einen Zeitpunkt vor dem derzeitigen Zeitpunkt aufgebaut wird.
Sender nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Spitzenbegrenzungseinheit (15) umfasst, die vorgesehen ist, um die Verschiebung des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n)) zwischen zwei bestimmten Werten zu begrenzen und so ein spitzenbegrenztes Signal zur Steuerung der Leistungsänderung (QPC(n)), das an die Integrationseinheit (13) abgegeben wird, zu bilden.
Sender nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Umsetzungseinheit (14) umfasst, die vorgesehen ist, um die Umsetzung des in Dezibel ausgedrückten Leistungssteuersignals (TC(n)) in ein in reellen Werten ausgedrücktes Leistungssteuersignal (t(n)) zu gewährleisten.
Sender nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (12) besteht aus einer Einheit (122), die vorgesehen ist, um auf der Basis des von dem Empfänger (20) empfangenen Differenzsignals (RC(n)) die statische Abweichung zwischen der durch den Empfänger empfangenen Leistung und einer erforderlichen Leistung zu bewerten, aus zumindest einer Einheit (123, 124), dievorgesehen ist, um auf der Basis des von dem Empfänger (20) empfangenen Differenzsignals (RC(n)) und auf der Basis des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n – 1)), das zuvor durch die Bewertungseinheit gebildet wird, eine dynamische Abweichung zu bewerten, und aus einer Einheit für eine gewichtete Summierung (121), die vorgesehen ist, um eine gewichtete Summierung der durch die Einheiten (122, 123 und 124) abgegebenen Bewertungssignale auszuführen und um das derzeitige Signal zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n)) abzugeben.
Sender nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Gewichtungskoeffizienten der gewichteten Summierung, die durch die Einheit (121) ausgeführt wird, nach den Übertragungsbedingungen zwischen dem Sender (10) und dem Empfänger (20) vorherbestimmt oder bestimmt wird.
Sender nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Gewichtungskoeffizienten der gewichteten Summierung, die durch die Einheit (121) ausgeführt wird, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Mobilgeräts im Verhältnis zur Feststation bestimmt wird.
Sender nach Anspruch 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (12) aus einer Einheit (123) zum Bewerten einer von dem Vorwärtskanal herrührenden dynamischen Abweichung zwischen dem Sender (10) und dem Empfänger (20) und aus einer Einheit (124) zum Bewerten einer von den vorhergehenden Übertragungen herrührenden dynamischen Abweichung besteht.
Sender nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (123) zum Bewerten der von dem Vorwärtskanal herrührenden dynamischen Abweichung (PC_{DYN_C}(n)) auf der Basis des von dem Empfänger (20) empfangenen Differenzsignals (RC(n)) und auf der Basis des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung PC(n – 1)), das zuvor durch die Verarbeitungseinheit (12) gebildet wird, die durch die folgende Beziehung gegebene Berechnung ausführt: PCDYN_C(n) = –gx(z)[RC(n) – f(z)·QPC(n – x)], die nach der Schreibweise der z-Transformierten ausgedrückt ist, wobei g(z) eine z-Funktion des Prädiktionsfilters, f(z) eine z-Funktion gleich der Funktion 1/I(I – z^–1) und x die Gesamtverzögerung zwischen dem Moment, in dem das durch den Sender (10) gesendete Signal durch den Empfänger (20) empfangen wird, und dem Moment, in dem das Differenzsignal (RC(n)) durch den Empfänger (20) empfangen wird, ist.
Sender nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (124) zum Bewerten der von den vorhergehenden Übertragungen herrührenden dynamischen Abweichung (PC_{DYN_T}(n)) auf der Basis des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n – 1)), das zuvor durch die Verarbeitungseinheit (12) gebildet wird, die durch die folgende Beziehung gegebene Berechnung ausführt: PCDYN_C(n) = –gx(z)[RC(n) – f(z)·QPC(n – x)], wobei h eine z-Funktion ist, wie etwa h(z) =
z^–j x ≥ 2.
Verfahren zur Regelung der Leistung, die durch einen Empfänger (20) empfangen und von einem Sender (10) eines Telekommunikationssystems übertragen wird, wobei das Verfahren darin besteht, ein Signal zu bilden, das für den Unterschied zwischen der durch den Empfänger (20) empfangenen Leistung und einer erforderlichen Leistung repräsentativ ist, und auf der Basis des Differenzsignals die durch den Sender (10) gesendete Leistung zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, das Differenzsignal empfängerseitig (20) zu bilden und es zu dem Sender (10) zu übertragen und ein Signal, das für eine Änderung der durch den Sender (10) gesendeten Leistung repräsentativ ist, auf der Basis des Differenzsignals, das von dem Empfänger (20) durch den Sender (10) empfangen wird, und auf der Basis mindestens eines anderen Signals, das in dem Sender (10) gebildet wird, zu erzeugen, und das Leistungsänderungssignal zu integrieren, um die durch den Empfänger (20) gesendete Leistung zu steuern.
Verfahren zur Leistungsregelung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das oder eines der anderen in dem Sender (10) gebildeten Signale ein Signal zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n – 1)) ist, das durch den Sender (10) für einen Zeitpunkt vor dem derzeitigen Zeitpunkt gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, eine Spitzenbegrenzung: auszuführen, um die Verschiebung des Signals zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n)) zwischen zwei bestimmten Werten zu begrenzen.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht die Umsetzung des in Dezibel ausgedrückten Leistungssteuersignals (TC(n)) in ein in reellen Werten ausgedrücktes Leistungssteuersignal (t(n)) zu gewährleisten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, einerseits auf der Basis des von dem Empfänger (20) empfangenen Differenzsignals(RC(n)) die statische Abweichung zwischen der durch den Empfänger empfangenen Leistung und einer erforderlichen Leistung zu bewerten, und andererseits, um auf der Basis des von dem Empfänger (20) empfangenen Differenzsignals (RC(n)) und auf der Basis des zuvor gebildeten Signals zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n – 1)) eine dynamische Abweichung zu bewerten, und dann eine gewichtete Summierung der statischen Abweichung und der dynamischen Abweichung auszuführen, um das derzeitige Signal zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n)) zu erzeugen.
Verfahren zur Regelung nach, Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Gewichtungskoeffizienten der durch die Einheit (121) ausgeführten gewichteten Summierung nach den Übertragungsbedingungen zwischen dem Sender (10) und dem Empfänger (20) vorherbestimmt oder bestimmt wird.
Verfahren zur Regelung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Gewichtungskoeffizienten der durch die Einheit (121) ausgeführten gewichteten Summierung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Mobilgeräts im Verhältnis zur Feststation bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, eine von dem Vorwärtskanal herrührende dynamische Abweichung zwischen dem Sender (10) und dem Empfänger (20) zu bewerten und eine von den vorhergehenden Übertragungen herrührende dynamische Abweichung zu bewerten.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, zum Bewerten der von dem Vorwärtskanal her- rührenden dynamischen Abweichung (PC_{DYN_C}(n)) auf der Basis des von dem Empfänger (20) empfangenen Differenzsignals (RC(n)) und auf der Basis des zuvor aufgebauten Signals zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n – 1)), die durch die folgende. Beziehung gegebene Berechnung auszuführen: PCDYN_C(n) = –gx(z)[RC(n) – f(z)·QPC(n – x)], die nach der Schreibweise der z-Transformierten ausgedrückt ist, wobei g(z) eine z-Funktion des Prädiktionsfilters ist, f(z) eine z-Funktion gleich der Funktion 1/I(I – z^–1) und x die Gesamtverzögerung zwischen dem Moment, in dem das durch den Sender (10) gesendete Signal durch den Empfänger (20) empfangen wird, und dem Moment, in dem das Differenzsignal (RC(n)) durch den Empfänger (20) empfangen wird, ist.
Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, zum Bewerten der von den vorhergehenden Übertragungen herrührenden dynamischen Abweichung (PC_{DYN_} _T(n)), auf der Basis des zuvor aufgebauten Signals zur Steuerung der Leistungsänderung (PC(n – 1)), die durch die folgende Beziehung gegebene Berechnung auszuführen: PCDYN_T(n) = –h(z) QPC(x – 1), wobei h eine z-Funktion ist, wie etwa h(z) =
z^–j x ≥ 2.