NO328003B1 - Fremgangsmate for mekling ved hoyeffekt-sendinger i et CDMA-system - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår interferenskontrollteknikker i kommunika-sjonssystemer av type "kodedelt multiaksess" (CDMA).

CDMA-systemer sender flere forskjellige informasjonssignaler til mottakere i "logiske kanaler". De logiske kanalene sendes vanligvis samtidig på en eneste radiokanal. Hver logisk kanal innbefatter et informasjonssignal som er modulert ved hjelp av en ortogonal (eller kvasi-ortogonal) kode, som kalles "kanalkoden". De logiske kanalene summeres for å bygge et aggregert signal for sending. Når det mottas, oppnår en CDMA-mottaker informasjonssignalet fra den logiske kanalen ved å korrelere synkront det mottatte, aggregerte signalet med kanalkoden. På grunn av korrelasjonsfunksjonen blir alle andre logiske kanaler redusert til støy med lavt nivå, og kanalkoden for den ene logiske kanalen kanselleres ut. Informasjonssignalet fra den logiske kanalen blir således gjenfunnet. (CDMA-systemer er slike systemer som omtales som "interferensbegrensede" systemer, siden det kan hende at de andre logiske kanalenes signalprosess ikke kanselleres fullstendig.

CDMA-systemer kan tas i bruk i områder av varierende størrelsesorden. Det er kjent å tilveiebringe trådløse lokalområde-nettverk av type CDMA ("LANs", lokalnett) i en kontorbygning. Celledelte CDMA-stystemer, slik som det kjente "IS-95"-systemet, kan realiseres på byutstreknings- eller til og med nasjonsom-fattende basis. Og CDMA-satellittsystemer kan gi global dekning.

I et celledelt system kan et område deles inn i en rekke celler, hver med sin egen basestasjon-sender/mottaker ("basestasjon"). Basestasjonen kommuniserer med en eller flere mobilstasjoner ("mobiltelefoner" eller "abonnenter"). For å skjel-ne en basestasjons kanaler fra en annen basestasjons kanaler, moduleres den aggregerte summen av logiske kanaler for en basestasjon med en annen kode før sending, hvilken kode kalles "basestasjon-koden". Blant basestasjonene er de forskjellige basestasjon-kodene ortogonale eller kvasi-ortogonale. En CDMA-celle-mottaker kan utføre to korrelasjonsfunksjonen En første korrelasjonsfunksjon isolerer signaler fra en første basestasjon, fra andre basestasjon-signaler som kan ha blitt mottatt, og signalene fra de andre basestasjonene blir redusert til støy med lavt nivå. En andre korrelasjonsfunksjon isolerer signaler fra en første logisk kanal, utsendt av basestasjonen, fra andre logiske kanaler som sendes av denne basestasjonen, idet signalene fra de andre logiske kanalene blir redusert tii lavnivå-støy. Endelig bidrar spredningseffekter til ytterligere støy.

Et CDMA-systems kapasitet sies å være "interferensbegrenset" fordi lav-nivå-støyen som genereres av de andre logiske kanalene, kan forstyrre kvaliteten av informasjonssignalet som oppnås fra den ene logiske kanalen som mottakeren er "avstemt til". Mengden interferens som oppnås fra de andre signalene, står i direkte forhold til den mottatte effekten av disse signalene. Således anvender mange CDMA-systemer sofistikerte effektstyringsteknikker for å begrense unød-vendig utsendt effekt i et CDMA-signal og for å unngå "krysstale", dvs. den interferens som en første logiske kanal påvirker andre logiske kanaler med.

Selvfølgelig må en første logisk kanal sendes med tilstrekkelig energi til at informasjonssignalet i det kan bli gjenfunnet fra det. Uten hensyn til den interferens den kan forårsake overfor andre logiske kanaler, må således en sending fra en basestasjon til en fjern abonnent, slik som en abonnent som befinner seg på kanten mellom to celler, sendes med tilstrekkelig effekt til å befordre forståelig informasjon til den fjerne abonnenten. Internasjonal publikasjon med nr. WO 97/46041 tar opp beslektede problemstillinger, og disse gjengis i den innledende del av patentkrav 1 og 8.

Det foreligger et behov innen teknikken for en forbedret interferensbekjem-pelsesplan i et CDMA-kommunikasjonssystem som tillater at det kan foretas sendinger med høy effekt til fjerne abonnenter, men som også minimaliseres den totale utsendte effekt i systemet.

Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for interferensbekjempelse i et CDMA-system hvor abonnenter som vil motta en sending med høy effekt mottar en sending fra en opphavsbasestasjon inneholdende en kodekanaltildeling, bestemmer avstanden fra abonnentenheten til opphavsbasestasjonen og - hvis abonnentenhetens avstand til opphavsbasestasjonen overskrider en forhåndsbestemt terskel, så sender abonnentenheten en varselmelding tilbake til basestasjonen.

En omgiende basestasjon bestemmer, før den genererer nye sendinger, avstanden mellom seg og en andre abonnent som vil motta den nye sendingen. Den mottar en varselmelding som avgis fra en abonnent, i minst én sektor, og igangsetter en forsinkelsestimer for de sektorer hvor varselmeldingen ble mottatt. Under forsinkelsestimerens varighet, når en ny melding mottas, adressert til en abonnent, bestemmes sektoren som abonnenten befinner seg i, bestemmes om forsinkelsestimeren er igangsatt for denne sektoren, og dersom dette er tilfelle, bestemmes avstanden fra basestasjonen til abonnenten som er adressert med den nye meldingen. Hvis avstanden overskrider en interferensterskel forsinkes sendingen av meldingen helt til forsinkelsestimeren utløper, og deretter sendes meldingen til abonnenten. Fremgangsmåten hindrer at to høyeffekt-sendinger kan forekomme samtidig.

For øvrig defineres oppfinnelsens omfang gjennom de vedføyde patentkrav.

I det følgende omtales de vedføyde tegningene:

Fig. 1 illustrerer et CDMA-system som er egnet til bruk med foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et flytdiagram over en virkemåte i henhold til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 er et flytdiagram over en virkemåte i henhold til en annen utførel-sesform av foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 illustrerer et annet CDMA-system som er egnet til bruk med foreliggende oppfinnelse.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en administrativ teknikk i et celledelt CDMA-system som har lagrings- og videresendingstrekk. Når en melding skal sendes til en fjern abonnent i en første celle, sender abonnenten, i samsvar med foreliggende oppfinnelse, en generelt adressert melding med høy effekt. Abonnentens melding kan bli mottatt av andre basestasjoner, sannsynligvis de som befinner seg i tilstøtende celler. Disse basestasjonene igangsetter en meldings-initieringsprotokoll for å forsinke sending av en eventuelt nylig mottatt melding som er adressert til en andre abonnent som befinner seg fjernt fra basestasjonen, i en tidsperiode som tilsvarer en sannsynlig lengde av meldingen som er adresssert til den første abonneneten. Dette meldingsprogramsystemet hindrer således to CDMA-signaler med høy effekt i å bli sendt samtidig i naboceller.

Fig. 1 illustrerer et celledelt CDMA-system som er egnet for bruk med foreliggende oppfinnelse. CDMA-systemet tilveiebringer meldingstjenester. Dvs. at hele, eller en del av informasjonstrafikken som systemet overfører, består av skur-aktige signaler med høy datahastighet. Eksempel på slik trafikk kan være opp-kallingsmeldinger og pakkedata. Skur-trafikk kan også innbefatte nedlastet date-informasjon og til og med taletrafikk hvor informasjonssignaler med høy datahastighet blir sendt fra en sender til en mottaker i en kort tidsperiode (for eksempel 20 ms), og da overfører ikke informasjonssignalet noen informasjon i en utstrakt tidsperiode (for eksempel 1-5 sekund). CDMA-systemet innbefatter en forhåndsbestemt meldingslengde som representerer en maksimal lengde av en meldings-overføring. Informasjonssignaler som er lengre enn meldingslengden, sendes over to eller flere meldingssignaler. Fig. 1 illustrerer flere celler, dvs. cellene A-E, som hver er befolket med en respektiv basestasjon B1-B5. En abonnent S vises i celle A, men er nær grensene mellom celle A og celle B og D. I eksempelet i fig. 1 er basestasjon B1 en "opphavsbasestasjon"; den mottar et meldingssignal som er adressert til den fjerne abonnenten S1. Fig. 2 er et flytdiagram som illustrerer en virkemåte for den fjerne abonnenten S1, i henhold til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Kommunika-sjonsforbindelsen mellom opphavsbasestasjonen B1 og den fjerne abonnenten S1 blir etablert i henhold til en hvilken som helst av de kjente oppsettsprosedyrer som kan anvendes i CDMA-systemer. På et eller annet punkt i oppsettsprosedyren tildeler opphavsbasestasjonen B1 en kanalkode til den fjerne abonnenten S1. "Kanalkoden" er den ortogonale eller den kvasi-ortogonale kode som skiller den nye logiske kanalen fra andre logiske kanaler som opphavsbasestasjonen B1 kan være i ferd med å sende.

Den fjerne abonnenten S1 mottar sin kanalkode (trinn 1010). Når den gjør dette, bestemmer den fjerne abonnenten S1 sin avstand fra opphavsbasestasjonen, vanligvis ved å måle styrken av signalet som mottas fra basestasjon B1 (trinn 1020). Den fjerne abonnenten S1 tester så den målte avstanden mot en forhåndsbestemt avstandsterskel (trinn 1030), og dersom den målte avstanden overskrider avstandsterskelen, sender den fjerne abonnenten S1 en varselmelding med høy effekt (trinn 1040). Varselmeldingen indikerer at en høyeffekt-melding vil bli sendt til den fjerne abonnenten S1 ganske straks. Når trinn 1040 er avsluttet, eller dersom den målte avstanden ikke overskrider avstandsterskelen, mottar og dekoder den fjerne abonnenten S1 den logiske kanalen i henhold til vanlige teknikker (trinn 1050).

I henhold til en utførelsesform sender den fjerne abonnenten S1 varselmeldingen i en aksesskanal. Slik det er kjent i mange CDMA-systemer, er "aksesska-nalen" en logisk kanal som er dedikert til styringsfunksjoner initiert av en abonnent. For eksempel tilveiebringer CDMA-systemer som opererer i henhold til IS-95-systemet, en aksesskanal som tillater en abonnent å igangsette en mobilsamtale, å svare på meldinger fra en basestasjon når basestasjonen igangsetter en mobilsamtale, eller å registrere seg hos en basestasjon etter abonnentinitialisering.

Forplantningen av varselmeldingen vises i fig. 1 med betegnelse "A". I dette eksempelet mottas varselmeldingen av basestasjonene B2 og B4 i cellene B og D. Den mottas ikke av basestasjonene 3 og 5 i cellene C og E.

Fig. 3 illustrerer en virkemåte for en basestasjon, slik som stasjonene B2 og B4 i fig. 1, som mottar en varselmelding fra en fjern abonnent S1. Når meldingen mottas, initialiserer basestasjonen (for eksempel B2) en forsinkelsestimer (trinn 2010). Forsinkelsestimeren teller ut en tid som tilsvarer meldingslengden.

Hvis basestasjonen B2, før forsinkelsestimeren utløper, mottar et nytt informasjonssignal som skal sendes til en abonnent (for eksempel S2), bestemmer basestasjonen B2 avstanden fra basestasjon B2 til abonnent S2 (trinn 2020). Den sammenlikner avstanden med en interferensterskelavstand (trinn 2030), og dersom avstanden overskrider avstandsterskelen, forsinker basestasjon B2 sendingen av meldingen til forsinkelsestimeren utløper (trinn 2040). Når forsinkelsestimeren utløper, eller dersom avstanden, i trinn 2030, ikke overskred avstandsterskelen, setter basestasjon B2 opp en kommunikasjonsforbindelse og sender den nye meldingen til abonnent S2 i henhold til vanlige teknikker.

I henhold til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse kan fremgangsmåten 2000 i fig. 3 implementeres også av opphavsbasestasjonen B1. Dvs. at den kan hindre en ny melding i å bli levert tii en annen abonnent (ikke vist) helt til forsinkelsestimeren utløper. Alternativt kan imidlertid opphavsbasestasjonen B1 stoppe forsinkelsestimeren før den utløper naturlig, dersom den bestemmer at den faktiske meldingen som den sender til den fjerne abonnenten S1, er kortere enn den tillatte meldingslengden.

Foreliggende oppfinnelse hindrer at to meldinger med høy effekt kan bli sendt samtidig i samme celle eller i naboceller. Den tar vare på signalkvaliteten i systemet ved å forsinke et neste høyeffekt-signal helt til det første høyeffektsigna-iet er avsluttet. I et CDMA-system med lagring og videresending, hvor meldinger kan leveres i "nesten sanntid" heller enn i sanntid, kan slike overføringsforsinkel-ser tillates.

Fig. 4 illustrerer et annet CDMA-system som er egnet for anvendelse med foreliggende oppfinnelse. Slik som i fig. 1 er CDMA-systemet befolket med en rekke celler, cellene M-Q, hvor hver av disse er forsynt med sin egen basestasjon B11-B15. En rekke abonnenter S11-S13 vises. Abonnent S11 befinner seg i celle M, men nær grensene for celle M, mot cellene N og P. Basestasjon B11 er en "opphavsbasestasjon".

I utførelsesformen i fig. 4 er cellene M-Q sektordelte celler. Slik det er kjent, inneholder en sektordelt celles basestasjon retningsvirkende antenner rettet mot underområder av cellene. Følgelig er sendinger mellom en basestasjon (for eksempel B12) og en abonnent S12 i en første sektor, isolert fra sendinger mellom basestasjon B12 og en abonnent S13 i en andre sektor. I eksempelet i fig. 4 om-fatter hver celle tre sektorer. Andre sektor-inndelinger av en celle er kjent.

I denne utførelsesformen kan en abonnent S1 bestemme at den er en fjern abonnent i henhold til fremgangsmåten 1000 i fig. 2. En basestasjon B12 kan ut-føre fremgangsmåten 2000 i fig. 4 individuelt for hver sektor. Dvs. at basestasjon B12 bestemmer om den har mottatt varselmeldingen i sektor 1, sektor 2 og/eller sektor 3. Når en ny melding skal etableres, kan en forsinkelsestimer ha blitt satt i gang for én sektor (for eksempel sektor 2 i celle N), men ikke for andre sektorer (for eksempel sektorene 1 og 3 i celle N). Således kan basestasjonen B12 bestemme seg for å sende meldingen (trinn 2050) eller forsinke meldingen (trinn 2040), avhengig av hvilken sektor abonnenten befinner seg i, og abonnentens avstand fra basestasjonen. Utførelsesformen i fig. 4 kan tillate to høyeffekt-sendinger å forekomme samtidig i tilstøtende celler, men holder allikevel den gjen-nomsnittlige effekt i systemet på et brukbart nivå.

Sammenlikn systemene i fig. 1 og fig. 4.1 disse to eksemplene illustreres abonnentene S2 og S3 å være like langt fra basestasjon B2, og de er i samme posisjoner henholdsvis som abonnentene S12 og S13.1 utførelsesformen i fig. 1, hvor basestasjon B2 bestemmer om den nye meldingen skal sendes, bare basert på abonnentenes (S2 eller S3) avstand fra basestasjonen, vil basestasjon B2 blokkere nye meldinger til begge abonnenter S2 og S3.1 systemet i fig. 4 kan basestasjonen derimot, hvis basestasjon B12 mottar i sektor 2, men ikke i sektor 3, varselmeldingen fra abonnent S11, forsinke en ny melding som er adressert til abonnent S13, men ikke en som er adressert til abonnent S12. Følgelig kan foreliggende oppfinnelse gi større gjennomflyt av meldinger når den anvendes i et sektordelt, celledelt system sammenliknet med et ikke-sektordelt, celledelt system.

I henhold til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse kan senderne og mottakerne ifølge oppfinnelsen tilpasses til bruk med en eller flere av de følgende interim-standarder for Telecommunications Industry Association: Interim Standard 95, "Mobile-Station Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" (juli 1993), Interim Standard 99, "Data Service Option Standard for Wideband Spread Spectrum Digital Cellular System" Guli 1995), og/eller Interim Standard 637, "Short Message Services for Wideband Spread Spectrum Cellular Services"(august 1996).

Slik det fremgår, håndterer foreliggende oppfinnelse effektnivåer i et CDMA-system med lagring og videresending. Systemet gjør dette ved å hindre at to meldinger med høy effekt sendes samtidig i samme eller tilstøtende sektorer, eller i samme eller tilstøtende celler. Foreliggende oppfinnelse tar vare på signalkvalitet i systemet ved å forsinke et andre høyeffekt-signal til det første høyeffekt-signalet avsluttes.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for mekling i et CDMA-system med abonnentenheter (S1, S2, ...) som kommuniserer med basestasjoner (B1, B2,...) som selektivt sender kanaltildelingsmeldinger, hvilken fremgangsmåte er karakterisert ved de trinn at: i en abonnentenhet: mottas (1010) en sending fra en opphavsbasestasjon inneholdende en kodekanaltildeling; bestemmes (1020) en avstand fra abonnentenheten til opphavsbase stasjonen; og hvis abonnentenhetens avstand til opphavsbasestasjonen overskrider en forhåndsbestemt terskel (1030), så sender abonnentenheten en varselmelding (1040) tilbake til basestasjonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at varselmeldingen sendes i en aksesskanal.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at CDMA-systemet er et celledelt system.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at CDMA-systemet er et trådløst LAN-sy stem.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at CDMA-systemet er et satellittsystem.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bestemmelsestrinnet innbefatter måling av mottatt effekt i en sending fra basestasjonen.

7. Fremgangsmåte for mekling ifølge krav 1, karakterisert ved at i hver basestasjon som mottar varselmeldingen fra abonnentenheten, som er en første abonnent: igangsettes en forsinkelsestimer hvis, i løpet av forsinkelsestimerens varighet en ny melding blir mottatt, adressert til en andre abonnent; bestemmes en avstand fra basestasjonen til den andre abonnenten (2010), dersom avstanden fra basestasjonen til den andre abonnenten overskrider en interferensterskel (2020); og sendingen (2030) av den nye meldingen til den andre abonnenten forsinkes helt til forsinkelsestimeren utløper, og deretter sendes den nye meldingen til den andre abonnenten (2040).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at sendingen fra basestasjonen er en pilotkanal.

9. Fremgangsmåte for bekjempelse av interferens for et CDMA-system som har abonnentenheter (S1, S2,...) som kommuniserer med basestasjoner (B1, B2, ...) som selektivt sender kanaltildelingsmeldinger, hvilken fremgangsmåte er karakterisert ved de trinn at: i en basestasjon: mottas en varselmelding som avgis fra en abonnent, i minst én sektor; igangsettes en forsinkelsestimer for de sektorer hvor varselmeldingen ble mottatt; under forsinkelsestimerens varighet, når en ny melding mottas, adressert til en abonnent: bestemmes den sektor som abonnenten befinner seg i; bestemmes det om forsinkelsestimeren er igangsatt for denne sektoren, og dersom forsinkelsestimeren er igangsatt for denne sektoren, bestemmes avstanden fra basestasjonen til abonnenten som er adressert (2010) med den nye meldingen, og hvis avstanden overskrider en interferensterskel (2020), forsinkes sendingen av meldingen (2030) helt til forsinkelsestimeren utløper, og deretter sendes meldingen til abonnenten (2040).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at bestemmelsestrinnet innbefatter bestemmelse av et nivå for meldinger som sendes fra abonnenten til basestasjonen.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at forsinkelsestimeren teller ut en tidsperiode som tilsvarer en maksimumslengde for meldinger som overføres av CDMA-systemet.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at CDMA-systemet er et celledelt system.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at CDMA-systemet er et trådløst LAN-system.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at CDMA-systemet er et satellittsystem.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at basestasjonen opererer i flere cellesektorer og utfører fremgangsmåten uavhengig for hver sektor.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at sending av meldingen til abonnenten innbefatter sending av den nye meldingen i den ene sektoren.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at forsinkelsestimeren teller ut en tidsperiode som tilsvarer en maksimumslengde for ikke-sanntidsmeldinger som overføres i CDMA-systemet.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at CDMA-systemet er et celledelt system.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at CDMA-systemet er et trådløst LAN-system.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at CDMA-systemet er et satellittsystem.