NO332501B1 - Fremgangsmate og apparat for kontroll og styring av et kommunikasjonssystem - Google Patents

Abstract

I enkelte aspekter kan hvert dekningsområde i et kommunikasjonssystem utformes for drift i overensstemmelse med et sett dempningsfaktorer som identifiserer en reduksjon i maksimalt overføringseffektnivå i kanalene som tilordnes med dempningsfaktorene. Dempningsfaktorene defineres for å etablere nødvendig effekt for en stor prosentandel av brukerne samtidig som mengden interferens reduseres. I enkelte andre aspekter håndteres dekningsområdene ved anvendelse av et adaptivt gjenbrukssystem som lar dekningsområdene effektivt tildele og gjentildele systemressursene for å reflektere endringer i systemet. Et gjenbrukssystem defineres initielt og ressurser tildeles dekningsområdene. Under drift oppdages endringer i systemets driftsbetingelser, og gjenbrukssystemet redefineres ved behov basert på de oppdagede endringer. For eksempel kan belastningsbetingelsene for dekningsområdene oppdages og ressursene kan reallokeres og/eller gjenbrukssystemet kan redefineres. I ytterligere andre aspekter etableres teknikker for effektiv fordeling av dataoverføringer og for tildeling av kanaler fil brukerne. Dataoverføringer kan fordeles basert på brukerprioritet, enkelte rettferdighetskriterier, systemkrav og andre faktorer. Brukerne tildeles tilgjengelige kanaler basert på flere kanaltildelingssystemer. Kanalmetrikk tilveiebringes også og kan benyttes til brukerprioriteringer og kanaltildelinger.

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

(a) I. Oppfinnelsens tekniske område

Denne oppfinnelse gjelder datakommunikasjon, nærmere bestemt en ny og forbedret fremgangsmåte og et tilsvarende apparat for å styre kommunikasjonssystemets overføring med den hensikt å øke effektiviteten og forbedre ytelsen.

(b) II. Gjennomgåelse av den kjente teknikk

Trådløse kommunikasjonssystemer er mer vanlige som systemvalg i en rekke kommunikasjonsløsninger. Et slikt trådløst kommunikasjonssystem er et system med kodedelt multippelaksess (CDMA), som understøtter kommunikasjon mellom et stort antall systembrukere. Andre trådløse kommunikasjonssystemer er systemer basert på tidsdelt multippelaksess (TDMA) og frekvensdelt multippelaksess (FDMA). Det i Europa svært utbredte globale system for mobilkommunikasjon (GSM) er basert på TDMA.

CDMA's spektralfordelingsmodulasjon har betydelige fordeler fremfor andre modulasjonsteknikker for multippelaksess kommunikasjonssystemer. Anvendelsen av CDMA-teknikken i multippelaksess kommunikasjonssystem er beskrevet i våre U.S. patenter 4 901 307 med tittel "Spread spectrum multiple access communication system using satellite or terrestrial repeaters" og 5 103 459 med tittel "System and method for generating signal waveforms in a CDMA cellular telephone system".

CDMA-systemer er vanligvis utformet for å være i overensstemmelse med en eller flere CDMA-standarder. Eksempler på slike CDMA-standarder inkluderer "TIA/EIA/IS-95-A Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" og "TIA/EIA/IS-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" (sammenfattet I IS-95 standarden), TIA/EIA/IS-98-A, -B og -C standardene med tittel "Recommended Minimum Performance Standard for Dual-Mode Spread Spectrum Cellular and PCS Mobile Stations", og "The cdma2000 ITU-R RTT Candidate Submission" (heretter kalt IS-2000 standarden). Nye standarder blir kontinuerlig foreslått og antatt.

I et trådløst kommunikasjonssystem blir kommunikasjonen mellom brukerne utført via en eller flere basestasjoner. En første bruker på en terminal (for eksempel en fjernstasjon) kommuniserer med en annen bruker på en annen terminal ved å overføre data på en kommunikasjonsforbindelse, opplink til en basestasjon. Basestasjonen mottar data og kan rute disse data til en annen basestasjon. Dataene blir deretter overført via en kom munikasjonsforbindelse nedlink fra basestasjonen til den andre terminal. Uttrykket nedlink benyttes om overføring fra basestasjonen til terminalen, og opplink benyttes om overføring fra terminalen til basestasjonen. I IS-95-systemer tildeles opplinken og nedlinken separate frekvenser.

I et trådløst kommunikasjonssystem opptrer enhver sendekilde som en potensiell støykilde for mottakerne i systemet. For å overvinne opplevd interferens mellom terminaler og basestasjoner, og for å opprettholde et nødvendig ytelsesnivå, benytter TDMA- og FDMA-systemer seg av frekvensgjenbruksteknikker hvorved ikke alle tidsluker og frekvenskanaler benyttes i hvert dekningsområde. Et TDMA-system kan for eksempel anvende en 7-cellet (en celle er i denne sammenheng et dekningsområde) gjenbruksmodell i hvilket den totale driftsbåndbredde W deles i syv like driftsfrekvensbånd (det vil si B = W/7) og hvert av dekningsområdene tildeles ett frekvensbånd. Hvert syvende dekningsområde vil på denne måten gjenbruke det samme frekvensbånd. Med gjenbruk reduseres samkanal interferensnivået i hvert dekningsområde sammenlignet med om hvert dekningsområde tildeles samme frekvensbånd. Imidlertid vil gjenbruksmønstre med mer enn et dekningsområde (slik som for en 7-cellet gjenbruksmodell i et konvensjonelt TDMA-system) bety ineffektiv bruk av tilgjengelige ressurser fordi hvert dekningsområde er allokert, og kun i stand til å benytte en del av den totale driftsbåndbredde.

Et CDMA-system er i stand til å operere med en 1-cellet gjenbruksmodell (det vil si tilstøtende dekningsområder kan benytte den samme driftsbåndbredde). Imidlertid er CDMA-systemet utformet for transport av taledata med lav datahastighet (for eksempel 32 kb/s eller mindre). Ved å anvende kodefordelt spektralspredning spres overføringen av lav-hastighetsdata over et vidt frekvensområde (for eksempel 1,2288 MHz). På grunn av den store spredningsfaktor kan det utsendte signal mottas med lite eller negativt nytteforhold (C/I)

(carrier/interference) og spredeoppløst eller samlet til et koherent signal og prosessert. CDMA-systemet er ikke utformet for høyhastighets dataoverføring.

Gitt den kontinuerlig økende etterspørsel etter trådløs kommunikasjon, vil det være svært ønskelig med fremgangsmåter og anordninger som kan støtte høyhastighets data-overføringer og tilby bedre utnyttelse av tilgjengelige ressurser for økt effektivitet og forbedret ytelse.

Oppsummering av oppfinnelsen

Denne oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte styring av overføringer i et kommunikasjonssystem som angitt i krav 1.1 et andre aspekt frembringes en senderenhet som angitt i krav 59.1 et tredje aspekt frembringes en mottakerenhet som angitt i krav 64.1 enda et aspekt gjelder oppfinnelsen en fremgangsmåte for drift av en mottakerenhet som angitt i krav 65, og i enda et aspekt frembringes et datamaskinprogramprodukt som angitt i krav 66.

Et kommunikasjonssystem må vanligvis tilfredsstille et bestemt dekningskriterium definert ved en spesifisert minimums bithastighet oppnåelig for en på forhånd bestemt prosent (for eksempel 99,99 %) av tiden og/eller en bestemt prosent av brukere (for eksempel 99,99 %) som med mottatt signalstyrke over et bestemt C/I-nivå. Dekningskravene påvirkes gjerne av en liten prosent brukere utsatt for ulempe gjennom overdreven interferens fra et lite antall støykilder.

Oppfinnelsen tar hensyn til dette faktum. Nedenfor beskrives forskjellige teknikker som vil prøve å assistere brukere utsatt for ulempe når og hvor det er mulig for å oppnå dekningskravet. I overensstemmelse med enkelte av oppfinnelsens aspekter kan hvert dekningsområde utformes for å operere i overensstemmelse med et sett med dempningsfaktorer som identifiserer reduksjonen i maksimum sendereffekt for de kanalene som er forbundet med dempningsfaktorene. Dempningsfaktorene er definert for å tilgjengeliggjøre nødvendig effekt til en stor prosentandel av brukerne samtidig som mengden interferens reduseres. Videre beskrives hvordan dekningsområdene opereres med et adaptivt gjenbrukssystem som tillater dekningsområdet å effektiv allokere og deallokere systemressurser for å reflektere endringer i kommunikasjonssystemet. Et gjenbrukssystem defineres først og ressurser allokeres til dekningsområdene. Under drift vil endringer i systemets driftsbetingelser påvises og gjenbrukssystemet redefineres etter behov basert på de påviste endringer. For eksempel kan belastningbetingelsene i dekningsområdene påvises og ressurser kan reallokeres og/eller gjenbrukssystemet kan redefineres basert på de påviste belas tningbetingelser.

Videre beskrives teknikker for effektiv planlegging av dataoverføringene og kanaltildeling til brukerne. Dataoverføringene kan planlegges basert på brukerprioriteringer, enkelte rettferdighetskriterier, systemkrav og andre faktorer. Dataoverføringer til brukerne tildeles tilgjengelige kanaler basert på flere kanaltildelingsplaner. Kanalegenskaper til-gjengeliggjøres også, og kan benyttes til prioritering av brukere og kanaltildelinger.

Oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for regulering av overføringene i et kommunikasjonssystem. I overensstemmelse med fremgangsmåten blir tilgjengelige systemressurser først delt inn i flere kanaler. En eller flere av kommunikasjonssystemets karakteristika bestemmes og et sett med dempningsfaktorer defineres for kanalene basert på påviste systemkarakteristikker. Hver kanal tilordnes med en respektiv dempningsfaktor i størrelsesområdet null til en, som identifiserer en reduksjon fra maksimum overføringseffekt. Dataoverføringer overføres på kanaler ved effekter bestemt ut fra dempningsfaktorene. En eller flere kanaler blir vanligvis forbundet med en dempningsfaktor på en, representerende full overføringseffekt, og de resterende kanalene blir vanligvis forbundet med en dempningsfaktor mindre enn en.

De tilgjengelige ressursene kan deles inn i flere tidsdelte multipleksede tidsluker (TDM), frekvensdelte multipleksede kanaler (FDM) eller kodedelte multippelaksesskanaler (CDMA). Kanalene tilsvarer definerte sett med TDM-tidsluker, FDM-kanaler, CDMA-kanaler eller kombinasjoner av disse.

Dempningsfaktorene kan defineres basert på nytteforholdet (C/I), karakteristikker i kommunikasjonssystemets mottakerenheter, sannsynlige belastninger, sannsynlighetene for nødvendige driftsavbrudd, settpunkter (det vil si nødvendig C/I) eller andre karakteristika eller parametere i systemet.

Dempningsfaktoren for hver kanal kan justeres basert på kanalens estimert nød-vendige sendereffekt. Den nødvendige sendereffekt kan estimeres basert på estimert eller målt C/I, rammeslettetakt (FER), sannsynligheten for driftsavbrudd eller annet. Dempningsfaktorene kan også justeres basert på endringer i kommunikasjonssystemet (for eksempel endringer i brukerkarakterisktikka, belastning, C/I-behov osv.). En eller flere dempningsfaktorer kan reduseres (eller om mulig settes til null) for valgte tidsintervaller for å redusere interferens i de tilknyttede kanaler. Dempningsfaktoren for en svært forringet kanal med urimelig dårlig rammeslettetakt (FER) og/eller med sannsynlige driftsavbrudd kan også settes til null.

For et flercellet (flere dekningsområder/basestasjoner) system, kan det defineres et sett med dempningsfaktorer for hvert dekningsområde basert på karakteristika for dekningsområdet. Dempningsfaktorene for et bestemt dekningsområde er forskjøvet tilnærmelsesvis i forhold til faktorene i de tilgrensende dekningsområdenes gjenbruksmønstre for å redusere interferens. Et dekningsområde kan forespørre andre dekningsområder om midlertidig å redusere eller stenge sendereffekten slik at en spesielt vanskeligstilt bruker kan betjenes. Om et dekningsområde mottar flere forespørsler om effektreduksjon, kan det benytte den største forespurte effektreduksjon. Effektreduksjonen kan utføres på forskjellige måter (for eksempel i definerte trinn, i spesifiserte mengder, osv. i tildelte tidsluker). Dempningsfaktorene som er tildelt dekningsområdene kan også modifiseres eller justeres for å redusere mengden samkanalinterferens. Hvert dekningsområde kan også tildeles tidsintervaller for hvor og når dataoverføring tillates. Dempningsfaktorene kan også tilordnes med sektorer i et sektorisert dekningsområde (eller med en retningsstyrt sending i et bestemt geografisk område).

Et annet aspekt av oppfinnelsen tilveiebringer en senderenhet til bruk i et trådløst kommunikasjonssystem. I overensstemmelse med fremgangsmåten deles de tilgjengelige systemressursene først inn i flere kanaler. En gjenbruksmodell som inkluderer flere dekningsområder blir så definert i systemet. En eller flere av hvert dekningsområdes karakteristika innen gjenbruksmodellen bestemmes, og et sett med kanaler allokeres til hvert dekningsområde innen gjenbruksmodellen basert på de bestemte, karakteristika for dekningsområdet. Dekningsområdets karakteristika bestemmes kontinuerlig og et nytt sett med kanaler kan allokeres for å reflektere endringer i kommunikasjonssystemet.

Hvert dekningsområde i gjenbruksmodellen blir vanligvis tildelt et sett med kanaler for sending på full effekt, og kan videre tildeles en eller flere kanaler for sending på redusert effekt. Kanaltildelingen avhenger vanligvis av flere faktorer, som for eksempel antallet tilgjengelige kanaler, antallet dekningsområder i gjenbruksmodellen, brukerkarakteristikk, dekningsområdets belastningsforhold og annet. I enkelte utførelser kan et dekningsområde sende på en ikke-allokert kanal når det er behov for ytterligere kapasitet. Den ikke-allokerte kanal kan velges basert på for eksempel dens estimerte ytelse, sannsynligheten for å bli benyttet av andre dekningsområder, sannsynligheten for driftsavbrudd og så videre. En eller flere kanaler kan reserveres for sending av et bestemt dekningsområde for et bestemt tidsforløp.

I en annen spesiell utførelse dekker oppfinnelsen en fremgangsmåte for å etablere dataoverføring til flere mottakerenheter i et kommunikasjonssystem. I overensstemmelse med fremgangsmåten vil et første sett med parametere som skal benyttes til tidsplanlegging av dataoverføringene oppdateres, og dataoverføringen til brukerne prioriteres og tildeles til tilgjengelige kanaler avhengig av deres prioritet. Et annet sett med overføringsparametere oppdateres, og dataoverføringen overføres på de tildelte kanaler til mottakerenhetene ved anvendelse av det oppdaterte andre sett med parametere. Ytelse (for eksempel FER) til dataoverføringen kan måles og nivået for sendereffekt og/eller datahastigheter til dataoverføringen kan justeres i samsvar med den målte ytelse.

Det første sett med parametere kan for eksempel inkludere sannsynligheten for opp-tatte kanaler, sannsynlig belastning, mottakerenhetens C/I-karakteristikk, dempningsfaktorer eller en kombinasjon av disse. For å utføre prioriteringen kan de tilgjengelige kanalers kanalmetrikk beregnes for hver mottakerenhet ved å anvende det første sett med parametere. Kanalmetrikken kan skrive seg til (for eksempel realiserbar eller faktisk) mottakerenhetenes kumulative ytelse, sannsynligheten for driftsavbrudd, forventet C/I eller andre målinger, og kan videre reflektere den forventede interferens fra støykilder.

Dataoverføringene tildeles prioritet basert på beregnet kanalmetrikk, og prioriteringene kan modifiseres basert for eksempel på overføringsforsinkelser. Data-overføringene kan tildeles tilgjengelige kanaler basert på tildelt prioritet og den beregnede kanalmetrikk. I enkelte utførelser blir dataoverføringer med suksessiv avtagende prioritet tildelt tilgjengelige kanaler, og starter med dataoverføringen med høyest prioritet. I andre utførelser vil dataoverføringer med suksessivt avtagende belastning tildeles tilgjengelige kanaler, og starter med overføringen med høyest belastning. Kanaltildelingen kan også forsøke å forsøksvis utlikne datahastigheten til enkelte av dataoverføringene.

En ytterligere spesiell utførelse av oppfinnelsen dekker en fremgangsmåte for etablering av dataoverføringer på flere kanaler til flere mottakerenheter i kommunikasjonssystemet. I overensstemmelse med fremgangsmåten blir et sett med dempningsfaktorer definert for kanalene, og hvor dempningsfaktorene identifiserer en reduksjon fra kanalenes maksimale sendereffekt. Dataoverføringer tildeles kanalene og den nødvendige sendereffekt bestemmes for dataoverføringene. Dempningsfaktorene justeres i samsvar med nødvendig sendereffekt, og dataoverføringene overføres på kanalene i samsvar med de justerte dempningsfaktorene. Forskjellige aspekter for definisjon og justering av dempningsfaktorene, tidsplanleggingen av dataoverføringene og for kanaltildelingene beskrevet ovenfor kan anvendes.

Ytterligere en spesiell utførelse av oppfinnelsen tilveiebringer en sendeenhet som inkluderer en systemdataprosessor, en eller flere modulatorer og en eller flere antenner. Systemdataprosessoren mottar og fordeler en innkommende datastrøm på flere kanaldata-strømmer og behandler kanaldatastrømmen.. Modulatoren(e) mottar og modulerer den behandlede kanaldatastrøm for å generere et eller flere modulerte signaler som omfatter flere dataoverføringer som skal overføres på flere kanaler til flere mottakerenheter. Hver kanal er forbundet med en respektiv dempningsfaktor i området null til en, og som identifiserer en reduksjon fra maksimal sendereffekt. Antennen(e) mottar og sender modulerte signal.

Kanalenes dempningsfaktorer defineres basert på forskjellige systemkarakteristikker som for eksempel C/I-karakteristikk eller systembelastningen. Modulatoren(e) kan utformes for å implementere ortogonalt frekvensdelt multiplekset (OFDM) modulering.

Ytterligere en spesiell utførelse av oppfinnelsen tilveiebringer en mottakerenhet som inkluderer en eller flere antenner, en eller flere demodulatorer og en dataprosessor. Antennen(e) mottar et eller flere modulerte signal som har blitt generert og overført ved (1) oppdeling av en innkommende datastrøm i flere kanaldatastrømmer, (2) prosessering og modulering av kanaldatastrømmen for å generere et eller flere modulerte signaler som omfatter flere dataoverføringer som skal overføres på flere kanaler og (3) justering av dataoverføringseffekten i samsvar med et sett med dempningsfaktorer forbundet med kanalene. Demodulatoren(e) mottar og demodulerer modulerte signal(er) for å generere en eller flere demodulerte symbolstrømmer, og dataprosessoren mottar og prosesserer de(n) demodulerte symbolstrømmen(e) for å generere utdata.

En rekke andre utførelser av sender- og mottakerenheter tilveiebringes også som beskrevet nedenfor. Dessuten blir forskjellige aspekter ved, egenskaper for, og utførelser av kommunikasjonssystemet også beskrevet nedenfor.

Kort gjennomgåelse av tegningene

Egenskapene, beskaffenheten og fordelene med oppfinnelsen vil komme bedre frem i den detaljerte beskrivelse gitt nedenfor sett i sammenheng med tegningene, i hvilke de samme referansebokstavene benyttes gjennomgående for korresponderende identifikasjon og hvori: Fig. 1 er et diagram av et kommunikasjonssystem som støtter flere brukere og som er i stand til å implementere minst noen aspekter og utførelser av oppfinnelsen; Fig. 2 viser en kumulativ fordelingsfunksjon (CDF) for oppnådd C/ l i forbindelse med at antall faste gjenbruksmodeller for et spesielt kommunikasjonssystem; Fig. 3 viser et flytdiagram som gir en generell beskrivelse av et kommunikasjonssystem i overensstemmelse med noen utførelser av oppfinnelsen; Fig. 4 viser et flytdiagram for en spesifikk implementasjon av en adaptiv gjenbruksplan for oppfinnelsen; Fig 5. viser et diagram av et 3-cellet system som er i stand til å anvende enkelte ut-førelser av oppfinnelsens adaptive gjenbruksplan; Fig. 6 viser et diagram for en utførelse av en ressursfordeling og allokering for det 3-cellede system vist på fig. 5; Fig. 7 viser oppnådd C/I for en CDF i en 1-cellet gjenbruksmodell hvor alle dekningsområder (celler) sender på full effekt; Fig. 8 viser et diagram av et 21-cellet system som anvender en 3-cellet adaptiv gjenbruksplan; Fig. 9 viser et flytdiagram for en utførelse av en plan for tidsplanlegging av data-overføringer; Fig. 10 viser et flytdiagram for en utførelse av en etterspørselsbasert kanaltildelingsplan; Fig. 11 viser et flytdiagram for en utførelse av en kanaloppgraderingsplan; Fig. 12 viser plotting av den gjennomsnittlige gjenbrukskoeffisient som en funksjon av settpunkt for to ulike spredningsmiljøer; Fig. 13A viser plott av ytelsen for en bruker som funksjon av C/I for et 4x4 multippel inndata multippel utdata (MIMO) modus med fire senderantenner og fire mottakerantenner; Fig 13B viser en graf som gjenspeiler den anvendte cellelayout benyttet til simulering av fem forskjellige gjenbruksplaner; Fig. 13C viser plot av sannsynligheten for at en vanlig brukers ytelse faller under en gitt verdi på x-aksen for hver av de fem gjenbruksplanene; Fig. 14 viser et diagram for et MIMO-kommunikasjonssystem i stand til å implementere noen aspekter og utførelser av oppfinnelsen; og Fig. 15 viser et blokkdiagram for en utførelse av en dataprosessor og en modulator for kommunikasjonssystemet vist på fig. 14.

Detaljbeskrivelse av spesifikke utførelser

Fig. 1 viser et diagram for et kommunikasjonssystem 100 som støtter flere brukere og som er i stand til å implementere minst noen aspekter og utførelser av oppfinnelsen. System 100 tilveiebringer kommunikasjon for flere dekningsområder 102a til 102g, hvor hvert enkelt betjenes av en korresponderende basestasjon 104. Dekningsområdene er organisert på en slik måte at dekningen i et ønsket område oppnås. Dekningsområdet kan for eksempel defineres som området i hvilket brukeren av terminal 106 kan oppnå en bestemt tjenestekvalitet (GOS, grade of service). Terminal 106 i dekningsområdet kan være fast (det vil si stasjonær) eller mobil, og betjenes vanligvis av en opprinnelig basestasjon. For hver aktive terminal vil overføringer fra andre basestasjoner og terminaler representere mulig interferens.

Som vist på fig. 1 er forskjellige terminaler 106 spredd utover i systemet. Hver terminal 106 kommuniserer med minst en og kanskje flere basestasjoner 104 på nedlink og opplink på et gitt tidspunktavhengig av om for eksempel anvendes myk omruting eller om terminalen er utformet og drevet for (samtidig eller sekvensielt) mottak av flere overføringer fra flere basestasjoner. Uttrykket nedlink benyttes om overføring fra basestasjonen til terminalen, og opplink benyttes om overføring fra terminalen til basestasjonen.

På fig. 1 overfører basestasjonen 104a data til terminalene 106a og 106j på en nedlink, basestasjonen 104b overfører data til terminalene 106b og 106j, basestasjonen 104c overfører data til terminalen 106c og så videre. På fig. 1 indikerer de heltrukne linjene med piler en dataoverføring fra basestasjonen til terminalen. En stiplet linje med pil indikerer at terminalen mottar et pilotsignal, men ingen dataoverføring fra basestasjonen. Kommunikasjon på opplink vises for enkelhetens skyld ikke på fig. 1.

System 100 kan være utformet basert på kommunikasjonssystemet beskrevet i vår U.S. patentsøknad nr. 09/532 592 (Attorney Docket nr. PD000151) med tittelen "High efficiency, high performance communications system employing multi-carrier modulation" registrert 22. mars 2000 eller systemet beskrevet i vår U.S. patentsøknad nr. 08/963 386 med tittelen Method and apparatus for high rate data transmission". System 100 kan også utformes som et CDMA-system som støtter en eller flere CDMA-standarder, som for eksempel IS-95-standarden, W-CDMA-standarden, andre standarder eller en kombinasjon av slike.

I system 100 deler flere terminaler en felles ressurs, nemmelig hele driftsbånd-bredden W. For å oppnå den ønskede ytelse på en bestemt terminal, må interferensen fra andre overføringer reduseres til et akseptabelt nivå. Dessuten er det for å oppnå pålitelig overføring med høy datahastighet på en driftsbåndbredde nødvendig å operere på eller over et spesielt nytteforhold (C/I) nivå. Reduksjon i interferens og oppnåelse av nødvendig C/I oppnås konvensjonelt ved deling av de totalt tilgjengelige ressurser i fraksjoner, hver tildelt et spesielt dekningsområde.

For eksempel kan den totale driftsbåndbredde W deles opp i N like driftsfrekvensbånd (det vil si B = W/N) og hvert dekningsområde kan tildeles et av de N frekvensbåndene. Frekvensbåndene gjenbrukes periodisk for å oppnå høyere spektral effektivitet. For en 7-cellet gjenbruksmodell slik som den vist på fig. 1, kan dekningsområdet 102a tildeles det første frekvensbånd, dekningsområdet 102b tildeles det andre frekvensbånd og så videre.

Et kommunikasjonssystem utformes vanligvis for å være i overensstemmelse med systemkrav som for eksempel kan inkludere tjenestekvalitet (QOS, quality of service), dekning og ytelseskrav. Tjenestekvalitet blir vanligvis definert slik at hver terminal i dekningsområdet skal være i stand til å oppnå en spesifisert minimums gjennomsnittlig bithastighet over en beskrevet tidsperiode. Systemet kan for eksempel måtte etablere en minimums gjennomsnittlig bithastighet på minst 1 Mb/s i 99,99 % av tiden for enhver terminal. Dekningskravet kan diktere at en prosent (for eksempel 99,99 %) av terminalene med mottatte signalnivå over en bestemt terskelverdi for C/I skal oppnå slik tjenestekvalitet. Ytelseskravet kan være definert av en minimums gjennomsnittlig bithastighet, en bestemt bitfeilrate (BER), en bestemt rammeslettetakt (FER) eller andre krav. Disse kravene påvirker allokeringen av tilgjengelige ressurser og systemets effektivitet.

Fig. 2 viser en kumulativ fordeling sfunksjon (CDF) for den oppnådde C/ l for flere gjenbruksmodeller for et bestemt kommunikasjonssystem. Horisontalaksen, x, representerer C/I, og den vertikale akse representerer sannsynligheten for at én spesiell terminal oppnår en C/I mindre enn den vist på horisontalaksen (det vil si P(C/I < x)). Som vist på fig. 2 oppnår praktisk talt ingen terminaler en C/I dårligere enn 0. Fig. 2 viser også at sannsynligheten for høyere C/I øker med større gjenbruk (det vil si at P(C/I > x) for en 7-cellet gjenbruksmodell er større enn P(C/I > x) for en 1-cellet gjenbruksmodell).

C/I CDF'en på fig.2 kan benyttes for å, karakterisere ytelsen til kommunikasjonssystemet. Anta, som et eksempel, at en C/ l på minst 10 dB er nødvendig for å tilfredsstille en minimums øyeblikkelig bithastighet på 1 Mb/s 99,99 % av tiden. Ved et gjenbruk på en (det vil si hvert dekningsområde gjenbruker samme kanal) vil sannsynligheten for ikke å oppnå nødvendig ytelse (det vil si sannsynlig driftsavbrudd) være omtrent 12 %. Likeledes vil et cellegjenbruk på tre, fire og syv tilsvare respektivt 5,4 %, 3,4 % og 1,1 % sannsynlighet for driftsavbrudd. Derfor, for å oppnå en 10 dB C/I 99,99 % av tiden for 99 % av brukerne er det nødvendig med et gjenbruk på minst 7 i dette eksempel.

Et antall modulasjonsskjema kan anvendes for å modulere data før overføringen. Slike modulasjonsskjema inkluderer m-folds faseforskyvning (M-PSK), m-folds kvadratur-amplitudemodulasjon (M-QAM) og andre. Den spektrale utnyttelse til flere effektive modulasjonsskjema for båndbredden og som kvantifiseres som flere overførte biter per sekund per Hertz (b/s/Hz) vises i kolonne 2 i tabell 1. Den nødvendige C/I for å oppnå en bestemt bitfeilrate (for eksempel BER på 1 %) er vist i kolonne 3 i tabell 1.

Ved bruk av den kumulative fordeling sfunksjon for den oppnåelige C/I på fig 1. og oppnåelig modulasjonseffektivitet som funksjon av C/I i tabell 1, kan den gjennomsnittlige kanaleffektivitet, ECh', for hver gjenbruksplan bestemmes som en veiet sum av modulasjons-effektivitetene, og hvor veiingsfaktorene bestemmes av sannsynligheten for oppnåelse av nødvendig C/I. For eksempel hvis BPSK til 64-QAM anvendes av systemet når mulig, vil den gjennomsnittlige kanaleffektivitet kunne beregnes som følger:

Den gjennomsnittlige kanaleffektivitet for en rekke gjenbruksmodeller (for eksempel 1-cellet, 3-cellet, 5-cellet og 7-cellet) vises i kolonne 2 i tabell 2. De gjennomsnittlige spektraleffektivitetene (det vil si generelt) vises også i kolonne 3 i tabell 2, og beregnes ved å dividere den gjennomsnittlige kanaleffektivitet med gjenbruksfaktoren. Ut fra tabell 2 kan det observeres at den gjennomsnittlige øker når gjenbruket øker. Imidlertid vil denne gevinsten i kanaleffektivitet ved øket gjenbruk være større enn for tapet i generell spektraleffektivitet resulterende av at kun en fraksjon av terminalene tillates samtidig bruk av kanalene. Den generelle spektraleffektivitet vil derfor avta ved øket gjenbruk.

Adaptive gjenbruksplaner

Oppfinnelsen tilveiebringer adaptive gjenbruksplaner som tillater tilgjengelige ressurser (det vil si spektrum) å deles på en mer effektiv måte når og hvor det er mulig for å opp nå større effektivitet og for å møte systemkrav. I overensstemmelse med oppfinnelsens gjenbrukssystem defineres en gjenbruksplan og hvert dekningsområde tildeles først en fraksjon av systemets totalt tilgjengelige ressurser. Tildelingen kan være slik at hvert dekningsområde samtidig kan utnytte en større andel av de tilgjengelige ressurser om ønskelig eller nødvendig. Den første tildeling kan likne et fast gjenbrukssystem og kan inkludere for eksempel et subsett av tilgjengelige kanaler, et sett med kanaler sammen med deres maksimalt tillate sendereffekt, eller andre tildelinger som beskrevet nedenfor.

Ved lav systembelastning vil hvert dekningsområde foreta overføringer til brukerne ved å benytte tildelte ressurser. Når belastningen øker eller systemkarakteristikken endrer seg kan systemressursene reallokeres for bedre å møte systembetingelsene. I enkelte adaptive gjenbrukssystemer kan ressursbegrensede dekningsområder være i stand til å overføre til enkelte av brukerne i deres dekningsområde ved å benytte ressurser som er tildelt andre dekningsområder. Alle eller noen av et bestemt dekningsområdes ressurser kan også midlertidig reallokeres, suspenderes eller innskrenkes om nødvendig (for eksempel for å tilveiebringe nødvendig C/I til vanskeligstilte brukere).

Oppfinnelsen tilveiebringer derfor teknikker for dynamisk og/eller adaptiv allokering av ressurser til dekningsområder og for dekningsområder til å dynamisk og /eller adaptivt tildele ressurser til brukere for å møte systemkravene og oppnå høy effektivitet. Evnen til å rekonfigurere og reallokere ressurser setter oppfinnelsens system i stand til å oppnå et effektivitetsnivå og en ytelse som ikke kan oppnås av systemer som anvender ikke-justerbare, faste gjenbrukssystemer. Ulike aspekter, utførelser og implementasjoner av oppfinnelsen er beskrevet i ytterligere detalj nedenfor.

Oppfinnelsen kan anvendes av ethvert kommunikasjonssystem som er utsatt for interferens. Oppfinnelsen kan for eksempel anvendes av trådløse (for eksempel cellulære) kommunikasjonssystemer, satellittkommunikasjonssystemer, radiokommunikasjonssystemer og andre systemer hvor gjenbruk kan forbedre ytelsen. Spesielt kan oppfinnelsen med fordel anvendes for å forbedre den spektrale effektivitet i fastterminal, multippelaksess kommunikasjonssystem utformet for å tilby høyhastighets datatjenester.

Oppfinnelsen tar hensyn til at kun en fraksjon av brukerne vanligvis er vanskeligstilt i et kommunikasjonssystem og utnytter denne observasjonen for å forbedre gjennomsnittlig gjenbruk og derved oppnå høy effektivitet. I et vanlig kommunikasjonssystem vil en stor prosent av brukerne i systemet observere en C/I som er lik eller overgår nødvendig settpunkt for ønsket ytelsesnivå. (Settpunktet er en bestemt C/I nødvendig for oppnåelse av ønsket ytelsesnivå, for eksempel en gjennomsnittlig datahastighet med 1 % BER eller 0,01 % sannsynlighet for driftsavbrudd eller et annet kriterium). For disse brukerne kan det anvendes en enhetlig gjenbruksmodell for å oppnå høy effektivitet. For den fraksjon av brukere som har en C/ l under settpunktet, kan et annet gjenbrukssystem og/eller en annen teknikk benyttes for å etablere nødvendig ytelse. I overensstemmelse med et aspekt ved oppfinnelsen kan gjenbrukssystemene bli dynamisk og/eller adaptivt justert basert på flere faktorer, slik som for eksempel observerte belastningbetingelser, systemkrav og annet.

Fig. 3 viser et flytdiagram som i alminnelighet beskriver ulike aspekter ved oppfinnelsens kommunikasjonssystem. I nitelt, ved trinn 310, defineres et gjenbrukssystem på en måte som beskrives nærmere nedenfor. Gjenbrukssystemet dekker ulike aspekter som en bestemt gjenbruksmodell, en bestemt layout for gjenbrukt dekningsområde, ressursallokering til dekningsområdene, driftsparametere og så videre. Gjenbrukssystemet etablerer et driftrammeverk til systemet. Systemet opererer da på vanlig måte og sender til brukerne i overensstemmelse med det definerte gjenbrukssystem ved trinn 320. Under vanlig drift evalueres systemytelsen i trinn 330. Ulike parametere og ytelsesmetrikk kan evalueres som beskrevet nedenfor.

En beslutning blir så truffet om hvorvidt systemytelsen er akseptabel i trinn 340. Hvis systemytelsen ikke er akseptabel returnerer prosessen til trinn 310 og gjenbrukssystemet redefineres. Det redefinerte gjenbrukssystem kan inkludere endringer i ulike driftsparametere, og kan til og med inkludere valg av en annen gjenbruksmodell og/eller layout for gjenbrukt dekningsområde. Hvis det for eksempel oppstår overdreven interferens, kan gjenbruksmodellen økes (for eksempel fra 3-cellet til 7-cellet). På den annen side, om systemets ytelse er akseptabel returnerer systemet til trinn 320 og fortsetter overføringen til brukerne. Trinn 310 til 340 utgjør en pågående prosess mens systemet er i drift.

Fig.4 viser et flytdiagram for en av oppfinnelsen spesifikk implementasjon av et adaptivt gjenbrukssystem. I en utførelse blir utviklingen og tillempningen av gjenbrukssystemet for endrede systembetingelse utført samtidig med normal drift av systemet. Derfor korresponderer enkelte trinn på fig 4. til tilsvarende trinn på fig. 3.

Først karakteriseres kommunikasjonssystemet i trinn 410 for en eller flere parametere og benytter informasjon innsamlet av systemet. Slik informasjon kan lagres i systemdatabasen 430. For eksempel kan interferensen erfart av brukerne i hvert dekningsområde bestemmes og en interferenskarakteristikk utvikles som beskrevet nedenfor. Interferenskarakteriseringen kan utføres per dekningsområde, og involverer vanligvis karakterisering av gjennomsnittlig interferensnivå for alle brukerne i hvert dekningsområde. Informasjonen anvendt til interferenskarakteriseringen kan for eksempel inkludere C/I CDF for dekningsområdet, en interferensbegrensningsmatrise for hver bruker som betjenes av hvert dekningsområde og annet. Hver interferensbegrensningsmatrise beskriver interferenseffektnivået over en bestemt terskelverdi observert av brukere av andre dekningsområder. Sannsynligheten for at dekningsområdet overfører på tilgjengelige kanaler kan også samles og analyseres som beskrevet nedenfor. Informasjonen som benyttes til karateriseringen kan oppdateres periodisk for å gjøre rede for nye dekningsområder og brukere og for å reflektere enhver endring i systemet.

En gjenbruksplan defineres så ved å anvende den utviklede systemkarakteristikk og andre systembegrensninger og betingelser i trinn 412. Gjenbruksplanen inkluderer vanligvis definisjon av størrelsen Nr for en gjenbruksklynge (det vil si gjenbrukstall) og en initiell gjenbrukslayout for dekningsområdet med den definerte gjenbruksklynge. Gjenbruksklyngen kan for eksempel korrespondere til en 1-cellet, 3-cellet, 7-cellet eller 19-cellet gjenbruksmodell. Valget av gjenbruksklynge og utformet av gjenbrukslayouten kan oppnås basert på data utviklet i trinn 410.

Ytterligere systemparametere og/eller driftsbetingelser defineres så i trinn 414. Dette inkluderer vanligvis oppdelingen av de totalt tilgjengelige systemressursene i kanaler, hvor kanalene tilsvarer tidsenheter, frekvensbånd eller andre enheter som beskrevet nedenfor. Antallet benyttede kanaler kan baseres på gjenbruksplanen definert i trinn 412. De tilgjengelige kanalene tilordnes så i sett og hvert dekningsområde tildeles respektive kanalsett. Settene kan inkludere overlappende kanaler (det vil si en bestemt kanal kan inkluderes i mer enn et sett). Ressursdeling og allokering beskrives i ytterligere detalj nedenfor.

Andre parametere som også vanligvis defineres inkluderer for eksempel tidsplanleggingsintervaller, driftssettpunkt for systemets dekningsområder, dempningsfaktorer forbundet med tildelte kanalsett, dempningsfaktor grenser, trinnstørrelsen for justering av dempningsfaktorene og annet. Dempningsfaktorene bestemmer reduksjonen i maksimal sendereffekt for kanalene. Parameterne og betingelser, beskrevet i nærmere detalj nedenfor, er beslektet til et sett med driftsregler som må følges av dekningsområdene under vanlig drift.

I trinn 416 evalueres systemytelsen til den definerte gjenbruksplan. Slik evaluering inkluderer for eksempel bestemmelse av effektive linjemarginer erfart av brukerne i systemet, sannsynligheten for driftsavbrudd, ytelsen og andre ytelsesmål. Den effektive linjemargin kan for eksempel beregnes for brukerne i hver kanal i hvert dekningsområde. Et estimat fro gjennomsnittlig systemytelse kan utvikles basert på den beregnede linjemargin, så vel som den individuelle brukerytelse.

Straks systemytelsen er evaluert bestemmes effektiviteten (det vil si ytelse) til den definerte gjenbruksplan i trinn 418. Hvis systemytelsen ikke er i overensstemmelse med et sett systemkrav returnerer prosessen til trinn 412 og gjenbruksplanen redefineres. Trinn 412 til 418 utføres iterativt inntil systemmålene oppnås.

Hvis systemytelsen er i overensstemmelse med systemkravene bestemmes det hvorvidt systemet har endret seg i trinn 420. Hvis det ikke er endringer avlutter prosessen. I motsatt fall oppdateres systemdatabasen 430 i trinn424 med systemkarakteriseringen utført i trinn 410. Systemet rekarakteriseres så i trinn 410 for å reflektere endringer i systemet. Trinnene på fig. 4 beskrives i nærmere detalj nedenfor.

Prosessen vist på fig. 4 kan utføres periodisk eller når som helst når endringer i systemet oppdages. Prosessen kan for eksempel utføres når systemet vokser eller endrer seg, for eksempel når nye dekningsområder eller brukere blir lagt til eller når eksisterende dekningsområder eller brukere blir fjernet eller modifisert. Denne prosessen tillater systemet å tilpasse seg endringer, for eksempel ved endring i brukerfordeling, topologi og topografi.

Oppfinnelsen dekker flere aspekter inkludert (1) utforming og tilpasning av gjenbrukssystemer, (2) allokeringen av ressurser (for eksempel kanaler) til dekningsområder, (3) tidsplanlegging av overføringer for brukere, (4) tildeling av de av dekningsområdene allokerte kanaler til brukere, (5) parametere for anvendelse i kanaltildelingene og annet. Hver av disse aspektene beskrives i ytterligere detalj nedenfor.

Kanalstrukturer

I overensstemmelse med oppfinnelsen kan ressursdelingen mellom dekningsområder og brukere oppnås ved anvendelse av flere forskjellige muliplekssystemer, inkludert tidsdelt multipleks (TDM), frekvensdelt multipleks (FDM), kodedelt multippelaksess (CDMA), og randomiserte aksessteknikker. Andre multiplekssystemer og kombinasjoner av disse kan også anvendes og er innenfor oppfinnelsens definisjonsområde. De tilgjengelige systemressursene deles inn i fraksjoner ved å benytte valgt(e) multiplekssystem(er).

I TDM-baserte systemer blir overføringstiden delt inn i tidsenheter (for eksempel tidsluker, rammer eller andre enheter) og hvert dekningsområde tildeles flere tidsluker. For hver tidsenhet kan systemets totale driftsbåndbredde tildeles en eller flere brukere av dekningsområdet som er tildelt aktuell tidsenhet. I et FDM-basert system kan den totale driftsbåndbredde deles i flere frekvensbånd (eller subbånd) og hvert dekningsområde tildeles flere frekvensbånd. Dekningsområdene kan (kontinuerlig) sende til brukerne ved å anvende de tildelte frekvensbånd. I et CDMA-basert system kan koder tildeles brukerne basert på etterspørsel. I alle multiplekssystemer allokeres de tilgjengelige ressurser på en måte som gir høy effektivitet. Fig 5. viser et diagram for et 3-cellet system som anvender noen utførelser av oppfinnelsens adaptive gjenbrukssystem. For enkelthets skyld beskrives noen aspekter og ut-førelser av oppfinnelsen nedenfor i form av et 3-cellet system. De spesifikke detaljene derimot er ment å være illustrative og ikke begrensninger av oppfinnelsen. Det er velkjent at alternative implementasjoner av oppfinnelsen og modifikasjoner og variasjoner i aspekter og utførelser heri beskrevet kan utføres og at disse modifikasjoner og variasjoner alle er innenfor oppfinnelsens definisjonsområde. Fig. 6 viser et diagram for en utførelse av en ressursdeling og -allokering i det 3-cellede system vist på fig. 5.1 dette eksempelet er systemressursene delt inn i 12 fraksjoner. Delingen kan implementeres i tids- eller frekvensdomener eller en kombinasjon av disse. På denne måten kan den horisontale akse representere enten tid eller frekvens, avhengig av om TDM eller FDM anvendes. For eksempel kan d 12 fraksjonene representere 12 tidsdelte multipleksede tidsluker i et TDM-basert system eller 12 frekvensbånd i et FDM-basert system. Hver av fraksjonene blir også heri referert til som en "kanal".

I et 3-cellet system blir de delte systemressursene så forbundet med tre kanalsett, og hvert dekningsområde blir først tildelt ett av kanalsettene. Hvert kanalsett inkluderer noen eller alle av de 12 tilgjengelige kanalene avhengig av det bestemte gjenbrukssystem som anvendes. For eksempel som vist i utførelsen på fig.6 blir dekningsområde 1 tildelt kanalene 1 til 4, dekningsområde 2 tildelt kanalene 5 til 8 og dekningsområde 3 tildelt kanalene 9 til 12.1 enkelte andre utførelser kan hvert dekningsområde tildeles et respektivt kanalsett som inkluderer en eller flere kanaler tildelt andre dekningsområder. I disse utførelsene kan hvert dekningsområde tildeles et sett med dempningsfaktorer som bestemmer den maksimale effekt som dekningsområdet kan sende med på hver av kanalene. I alle utførelser kan de tildelte kanalene også endres dynamisk og/eller adaptivt basert for eksempel på driftsbetingelsene (for eksempel systembelastningen).

Ved lave belastninger vil hvert dekningsområde overføre brukere til de "best" tildelte kanaler. I kanaltildelingen vist på fig. 6 blir brukere i dekningsområde 1 tildelt kanalene 1 til 4, brukerne i dekningsområde 2 tildelt kanal 5 til 8 og brukerne i dekningsområde 3 tildelt kanal 9 til 12. Når belastningen i hvert dekningsområde er fire brukere eller mindre er det ingen samkanal interferens fra de tilstøtende dekningsområdene og hver bruker skulle være i stand til å oppnå dets settpunkt. Når belastningen i hvilket som helst av dekningsområdene overskrider fire brukere kan dette dekningsområdet tildele ytterligere brukere kanaler som ikke er "ortogonale" til de andre dekningsområdene. Fordi belastningen vanligvis varierer uavhengig i hvert dekningsområde er det mulig at den tildelte ikke-ortogonale kanal ikke vil tas i bruk av noen av de tilstøtende dekningsområdene. Sannsynligheten for en slik hendelse (det vil si sannsynlighet for "ikke-kollisjon") er en funksjon av belastningen i hver av de tilstøtende dekningsområdene.

I overensstemmelse med enkelte av oppfinnelsens utførelser kan et subsett av de tilgjengelige kanalene i hvert dekningsområde forsynes med en form for "beskyttelse". Beskyttelsen kan for eksempel oppnås ved å reservere et kanalsett på periodisk basis for eksklusiv bruk av dekningsområdet. Eksklusiviteten kan også defineres slik at den utøves kun ved behov og kun i det omfang som er nødvendig for å tilfredsstille vanskeligstilte aktive brukere. De beskyttede kanaler kan identifiseres overfor de tilgrensende dekningsområdene ved ulike midler. Et dekningsområde kan for eksempel kommunisere en liste over beskyttede kanaler til sine tilgrensende dekningsområder. De tilgrensende dekningsområdene vil da midlertidig redusere overføringseffekten på de beskyttede kanaler med en bestemt verdi eller stoppe overføring på den beskyttede kanal. Kanalbeskyttelsen kan benyttes til betjening av vanskeligstilte brukere som ikke kan oppnå ønsket C/I på grunn av overdreven interferens fra de tilgrensende dekningsområder. I slike tilfeller kan kanalbeskyttelsen oppheves med en gang behovene til de vanskeligstilte brukerne er oppfylt.

I overensstemmelse med enkelte utførelser av oppfinnelsen kan dekningsområdene benytte seg av "blokkering" (det vil si ingen overføring) av enkelte kanaler hvis kanalbetingelsene forverres til et uakseptabelt nivå (for eksempel hvis FER er over en viss prosent eller sannsynligheten for driftsavbrudd overtiger en bestemt terskelverdi). Hvert dekningsområde kan måle kanalytelsen og benytte seg av selvpålagt blokkering av kanaler med dårlig ytelse inntil det er rimelig sikkert at kanalbetingelsene har forbedret seg og at pålitelig kommunikasjon kan oppnås.

Kanalbeskyttelsen og blokkering kan utføres dynamisk og/eller adaptivt basert for eksempel på dekningsområdets betingelser.

Effektdempningsfaktorer

I overensstemmelse med et aspekt ved oppfinnelsen kan dekningsområdenes over-føringseffekt begrenses (det vil si dempning) på en definert måte for å forbedre ytelse og effektivitet. For et bestemt dekningsområde er det sannsynlig at enkelte brukere er mer immune mot interferens fra andre dekningsområder enn andre brukere. Ved å benytte en dempningsstruktur som drar fordel av dette faktum kan man oppnå forbedret effekt og ytelse.

Effektdempning kan anvendes i en eller flere kanaler, i en eller flere valgte tidsluker, i et eller flere valgte dekningsområder eller i en kombinasjon av disse. Effektdempning kan i tillegg eller alternativt anvendes på utvalgte brukere i dekningsområdet. Dempning kan oppnås ved å operere dekningsområdet med en bestemt dempning fra maksimal overføringseffekt ved å begrense overføringseffekten til en bestemt effektgrense eller ved helt å stenge overføringseffekten til dekningsområdet. I en utførelse benytter hvert dekningsområde en dempning basert på dekningsområdets driftsbetingelser slik at ønsket ytelse tilveiebringes samtidig som interferensen til brukere i andre dekningsområder begrenses.

Et effektdempningssystem kan utformes basert på flere parametere. Effektdempningssystemet kan for eksempel utformes for å ta hensyn til brukerkarakteristikk, belastningforhold, nødvendig ytelse og så videre. Effektdempningssystemet kan også justeres for å ta hensyn til endringer i enhver av parameterne.

I en bestemt utførelse velges effektdempning basert på fordelingen av C/ l til hele samspillet av brukere i dekningsområdet. (En uensartet veiing av brukerne kan anvendes, for eksempel basert på deres bruksmodell og så videre. Denne veiingen kan utføres adaptivt og/eller dynamisk, for eksempel være tid-på-dagen avhengig). Først kan C/ l måles av brukerne basert på for eksempel pilotsignaler overført fra basestasjonen. Samtidig kan brukerne også måle interferensnivået (I) i dekningsområdet, og dette kan senere anvendes til regulering av overføringseffekten i dekningsområder som forårsaker overdreven interferens, og som beskrevet nedenfor. Det målte mottakersignalnivå fra det primære eller lokale/hjemme dekningsområde (det vil si C) pluss det mottatte signalnivå fra andre dekningsområder rapporteres til det primære dekningsområde, som så samler og, karakteriserer den effektive C/I CDF for dekningsområdet. Alternativt kan primærdekningsområdet forsynes med C/ l-karakteriseringen.

Et antall antagelser kan utføres for å forenkle C/I-karakteriseringen. De interfererende dekningsområdene kan for eksempel antas å operere ved full effekt. C/I- fordelingen gir en indikasjon på prosenten av brukere i dekningsområdet som har en C/I større enn en bestemt C/I-verdi når alle dekningsområder overfører med full effekt.

Fig. 7 viser et eksempel på en kumulativ fordeling sfunksjon (CDF) for oppnådd C/I i en 1-cellet gjenbruksmodell hvor alle dekningsområder overfører ved full effekt. Ved å anvende C/I-fordeling en vist på fig. 7 kan brukermassen segmenteres i sett hvor hvert sett korresponderer til brukere som erfarer liknende interferens fra andre dekningsområder (det vil si har en C/I innenfor et område med verdier). Som eksempel kan CDF vist på fig. 7 deles i Nc

= Nr x Ns sett, hvor Nr er antallet dekningsområder i gjenbruksklyngen og Ns er antallet ortogonale kanaler allokert per dekningsområde i klyngen. I følgende eksempel hvor Ns - 4 og Nr = 3 blir Nc= 12.1 det følgende eksempel blir settene valgt til å være like store (det vil si den samme prosent av brukere er inkludert i hvert sett), selv om sett med ulik delingsstørrelse også kan defineres.

Tabell 3 identifiserer Nc= 12 brukersett og tabellariserer minimum C/I for brukerne i hvert av de 12 brukersettene. Siden det er 12 brukersett og hvert sett er like stort. Vil hvert sett omfatte ca. 8,3 % av brukerne i dekningsområdet. Det første sett inkluderer brukere som har en C/I i området fra 10 dB eller mindre, det andre sett omfatter brukere med en C/I i området 10 dB til 13 dB, det tredje sett omfatter brukere med en C/I i området 13 dB til 15 dB, det fjerde sett omfatter brukere med en C/I i området 15 dB til 17 dB og så videre, og det siste sett omfatter brukere som har en C/I større enn 34,5 dB.

I fig. 7 og tabell 3 fremkommer det at brukere i dekningsområdet har forskjellige C/I-karakteristikker. Disse brukerne kan være i stand til å oppnå forskjellige ytelsesnivå eller for et bestemt ytelsesnivå ha behov for forskjellig overføringseffekt.

Som et eksempel kan det være behov for at dekningsområdet støtter et bestemt settpunkt y (det<y>il si minimum påkrevd C/I) for å operere med ønsket datahastighet med akseptabel feilrate. I vanlige systemer er settpunktet y en funksjon av den momentane datahastighet valgt av brukerne og kan således variere fra bruker til bruker. I et enkelt eksempel er det antatt at et settpunkt ypé. 15 dB er forlangt av alle brukerne i dekningsområdet. Minimum linjemargin s( n) for hvert brukersett kan da beregnes som:

Minimum linjemargin s( ri) for hvert brukersett er forskjellen mellom minimum C/I for brukerne i settet og settpunktet y. Minimum linjemargin representerer avviket mellom den påkrevde overføringseffekt og settpunktet basert på antagelsen om full overføringseffekt fra alle dekningsområder. En positiv linjemargin indikerer at C/I er større enn nødvendig for å oppnå det ønskede ytelsesnivå definert av settpunktet y. Overføringseffekten til disse brukerne kan derfor reduseres (det vil si dempning) med marginstørrelsen og fortsatt sørge for ønsket ytelsesnivå.

Hvis maksimal overføringseffekt normaliseres til 1,0, så kan normalisert dempningsfaktor uttrykkes som:

Dempningsfaktoren forbundet med et bestemt brukersett representerer reduksjonen i overføringseffekt som kan anvendes til dette brukersettet mens man fortsatt opprettholder ønsket settpunkt y og derved det ønskede ytelsesnivå. Dempning av effekten er mulig fordi disse brukerne nyter godt av bedre C/I. Ved å redusere overføringseffekten til en aktiv bruker med dempningsfaktoren kan interferensen til brukere i andre dekningsområder reduseres uten at dette påvirker ytelsen til aktive brukere.

Tabell 3 lister opp minimum linjemargin s( n) og dempningsfaktoren for hvert sett med brukere som har et settpunkt på y= 15 dB. Som vist i tabell 3 så har kanalene 1 til 4 linjemarginer på 0 dB eller mindre og kanal 5 til 12 progressivt bedre linjemarginer. Følgelig opereres kanal 1 til 4 på full effekt og kanal 5 til 12 opereres på progressivt avtagende effekt. Dempningsfaktorene kan gjøres gjeldende for overføringer til brukere i de tilhørende brukersett. Siden for eksempel brukerne i sett 5 har C/I på 17 dB eller bedre og minimum linjemargin s( ri) på 2 dB kan overføringseffekten til brukerne dempes til 0,6310.

For brukere som har en C/I lavere enn settpunktet y kan det anvendes rekke valgmuligheter. Overføringens datahastighet til disse brukerne kan reduseres til et nivå som støttes av aktuell C/I. Alternativt kan de som skaper interferens som forårsaker lav C/I forespørres om (midlertidig) å redusere sin overføringseffekt eller stoppe overføringen i berørte kanaler inntil brukerne med lav C/I kan betjenes på tilfredsstillende måte.

I en utførelse kan det i det øyeblikk når dempningsfaktorene for et dekningsområde i gjenbruksmodellen er bestemt foretas en forskyvning av dempningsfaktorene til de andre dekningsområdene i gjenbruksmodellen. For eksempel i en Nr = 3 (det vil si 3-cellet) dekningsmodell som opererer med 12 kanaler og benytter en Ns = 4 forskyvning kan dempningsfaktorene for dekningsområde 2 forskyves med fire modulus- Ncog dempningsfaktorene for dekningsområde 3 forskyves med åtte modulus- Nc. I en slik gjenbruksmodell anvender dekningsområde 1 dempningsfaktorer forbundet med kanalsett 1 (som omfatter kanalene og dempningsfaktorene vist i tabell 3), dekningsområde 2 anvender dempningsfaktorer forbundet med kanalsett 2 (som omfatter kanaler og dempningsfaktorer som vist i tabell 3 men skiftet nedover med fire kanaler og ført rundt) og dekningsområde 3 anvender dempningsfaktorer forbundet med kanalsett 3 (som omfatter kanaler og dempningsfaktorer som vist i tabell 3 men skiftet nedover med åtte kanaler og ført rundt). En firekanals forskyvning benyttes i dette eksempelet men andre forskyvninger kan også benyttes.

Tabell 4 viser tabellarisk dempningsfaktorene for dekningsområde 1 til 3 ved å benytte dempningsfaktorene fra tabell 3 og en firekanals forskyvning. For eksempel vil dekningsområde 1 benytte dempningsfaktorene forbundet med kanal 1 i sett 1 til kanal 1, dekningsområde 2 benytter dempningsfaktorene forbundet med kanal 9 i sett 1 og dekningsområde 3 benytter dempningsfaktorene forbundet med kanal 5 i sett 1.

Dempningsfaktorene vist i tabell 4 bestemmes på basis av C/I CDF på fig. 7 som er utledet med antagelsen om at andre dekningsområder i systemet overfører ved full effekt. Imidlertid vil, når dempningsfaktorene anvendes sammen med en forskjøvet kanalgjenbruks-plan som vist i tabell 4 de faktiske C/I-verdiene observert av brukerne i dekningsområdet kunne være større enn den minimums C/I-verdi oppgitt i kolonne 2 i tabell 3 fordi interferensen fra andre dekningsområder er redusert ved anvendelsen av dempningsfaktorer.

Tabell 5 viser oppnådd forbedringen i C/I ved anvendelse av en 3-cellet gjenbruksmodell, en forskjøvet kanalforskyvning, effektdempning og antatt at lik mottakereffektnivå fra dekningsområde 2 og 3 er observert. Kolonne 1 vise kanalindeksene 1 til 12. Kolonne 2 viser minimum C/I forbundet med de 12 kanalene når de andre dekningsområdene opererer på full effekt. Kolonne 2 er beregnet med en bruker i sett 1 tildelt kanal 1, en bruker i sett 2 tildelt kanal 2 og så videre, og en bruker i sett 12 tildelt kanal 12.

Kolonne 3 viser minimum linjemarginer s( n) for de 12 kanalene med minimum C/I i kolonne 2. Verdien til s( n) er gitt ut fra antagelsen om et settpunkt y= 15 dB. Kolonne 4, 5 og 6 viser dempningsfaktorene for dekningsområde 1, 2 og 3 respektivt, og er beregnet basert på linjemarginene vist i kolonne 3. Kolonne 7 viser den effektive økning i linjemarginene s{ ri) vist i kolonne 3 som et resultat av anvendelsen av en 3-cellet gjenbruksmodell og effektdempningsfaktorer vist i kolonne 4 til 6 for brukere som ser like effektnivåer fra dekningsområde 2 og 3.1 dette eksempel kan den effektive margin s„ uttrykkes som:

Den siste kolonne i tabell 5 viser den effektive C/I for brukere som er tildelt til kanal 1 til 12 og kan uttrykkes som:

Som vist i tabell 5 øker den effektive C/I for brukere tildelt til kanalene 1 til 12 som et resultat av å operere de andre dekningsområdene på redusert overføringseffekt. Uten effektdempning ville ikke brukerne tildelt til kanal 1 til 3 vært i stand til å oppnå et settpunkt på 15 dB. Med effektdempning er alle brukerne unntatt brukeren tildelt kanal 1 i stand til å oppnå settpunktet på 15 dB.

Et virkelig system vil vanligvis ikke passe med den idealiserte systemmodell beskrevet ovenfor. For eksempel vil uensartet brukerfordeling , uensartet beliggenhetsplassering av dekningsområder, varierende terreng og morfologi og så videre bidra til variasjoner i interferensnivåer observert i hvert dekningsområde. Derfor vil dempningsfaktorene avledet for hvert dekningsområde sannsynligvis være forskjellige og dempningsfaktorene for dekningsområder i en gjenbruksklynge kan kanskje ikke være modulus forskj øvede versjoner av hverandre som vist på fig. 4. Effekten av ulike C/I CDF'er på dempningsfaktorene er illustrert nedenfor.

Fig. 8 viser et diagram fir et 21-cellet system som anvender en 3-cellet adaptiv gjenbruksplan. I dette eksempel er tolv kanaler tilgjengelige for kommunikasjon og Nr = 3, Ns = 4 og Nc= 12. For et idealisert system som har liknende systemkarakteristikker kan kanalforskyvningen tildelt hvert dekningsområde i systemet velges som Ns«mod(w, Nr = 3) slik at:

• dekningsområder med indekser hvor mod(/H,3) = 0 tildeles en kanalforskyvning lik 0,

• dekningsområder med indekser hvor mod(/H,3) = 1 tildeles en kanalforskyvning lik 4, og

• dekningsområder med indekser hvor mod(/H,3) = 2 tildeles en kanalforskyvning lik 8.

hvor m er dekningsområdenummeret ( m = 0, 1, 2,... 20 i et 21-cellet system). Med denne for-skyvningsplanen vil dekningsområdene 0, 3, 6,... og 18 på fig. 8 tildeles en kanalforskyvning på 0, dekningsområdene 1, 4, 7, ... og 19 tildeles en kanalforskyvning på 4 og dekningsområdene 2,5,8,... og 20 tildeles en kanalforskyvning på 8.

I et idealisert system vil, om brukerne er enhetlig fordelt over dekningsområdet og utbredelsen er identisk i alle dekningsområdene i systemet, C/ l CDF for hvert dekningsområde i systemet være identiske (antatt uendelig antall dekningsområder slik at dekningsområdene i utkanten har samme C/ l CDF). I virkeligheten vil disse betingelsene ikke være oppfylt og C/I CDF for hvert dekningsområde vil sannsynligvis være forskjellige. For eksempel er det sannsynlig at det observerte interferensnivå til dekningsområde 0 i systemet vist på fig. 8 vil være forskjellig fra dem observert i dekningsområde 7. Vanligvis er det sannsynlig at siden C/I CDF'ene er forskjellige i dekningsområdene, så kan dempningsfaktorene /?n(«) forventes å være forskjellige i hvert dekningsområde.

Virkningen de forskjellige dempningsfaktorene /?n(«) i hvert dekningsområde har på utformet av gjenbruksplanen kan illustreres med et eksempel. I dette eksempelet antas dekningsområde 1 å ha C/ l CDF som vist på fig. 7, dekningsområde 2 antas å ha samme CDF men forskjøvet til høyre med 3 dB (det vil si at fordeling ens median beveger seg fra 20,5 til 23,5 dB) og dekningsområde 3 antas å ha samme CDF men forskjøvet til venstre med 3 dB (det vil si median på 17,5 dB). I virkeligheten er det ikke sannsynlig at CDF'ene er forskjøvede versjoner av hverandre og det forenklede eksempel benyttes her for å hjelpe med å illustrere virkningen av forskjellig /?n(«) på systemutformet.

Tabell 6 lister opp minimum linjemarginer si( n), si{ ri) og sj,{ n) for dekningsområde 1, 2 og 3 respektivt i den 3-cellede klynge basert på (1) inndeling av brukerne i hvert dekningsområde i 12 like store sett, (2) en antagelse om at alle dekningsområdene overfører på full effekt og (3) et felles settpunkt y= 15 dB.

Ved å benytte felles settpunkt for alle tre dekningsområder i en 3-cellet klynge og antatt at alle dekningsområdene med samme indeks mod(w,3) har identisk C/I CDF'er, kan dempningsfaktorene for hvert dekningsområde beregnes basert på det felles settpunkt. dempningsfaktorene j3i( n), /hin) og /%(«) for dekningsområdene 1, 2 og 3 respektivt beregnes ved å benytte ligning (2) for minimum linjemargin si( ri), si{ ri) og S3( n) respektivt. For eksempel vil dempningsfaktorene fii{ ri) for dekningsområde 2 beregnes ved å anvende minimum linjemarginer S2( n) vist i kolonne 3 og forskyve resultatet med fire kanaler, modulus- 12. På samme måte blir dempningsfaktorene for dekningsområde 3 beregnet ved å benytte minimum linjemarginene si( ri) som vist i kolonne 4 og med åtte kanals forskyvning av resultatet, modulus- 12. Som vist på fig. 6 er dempningsfaktorene s\{ ri), si{ ri) og si( n) ikke lenger forskjøvne versjoner av hverandre. Implikasjonen er at kanalenes effektive linjemarginer vil være forskjellige i hvert av dekningsområdene.

Tabell 7 lister opp de effektive linjemarginerSi( n), si{ ri) og §j,{ n) for dekningsområde 1, 2 og 3 respektivt, og hvor dekningsområdene opererer med dempningsfaktorene /%(«), fh.{ ri) og /%(«) listet i tabell 6 og antatt samme mottakseffekt fra hvert dekningsområde (det vil si /; = h = /?)• Mens demningsfaktorene opprinnelig var beregnet for å tilveiebringe 0 dB linjemargin når dekningsområdene overfører på full effekt, varierer de effektive linjemarginer i tabell 7 fra 0 dB til over 12 dB når dekningsområdene benytter dempningsfaktorer.

Som vist i tabell 7, vil den effektive ytelse i hvert dekningsområde i klyngen være forskjellig fordi de effektive linjemarginer er forskjellige når det anvendes et felles settpunkt for dekningsområder som har forskjellige C/I CDF'er. Forut for anvendelsen av effektdempning var for eksempel brukerne i dekningsområde 3 mer vanskeligstilt enn brukerne i de andre dekningsområdene siden deres kollektive C/I'er var lavest. Omvendt hadde brukerne i dekningsområde 2 de høyeste kollektive C/Ter forut for anvendelsen av demningsstrukturen. Imidlertid, i det øyeblikk dempningsfaktorene tas i bruk blir situasjonen reversert og brukerne i dekningsområde 3 får den høyeste effektive linjemargin mens brukerne i dekningsområde 2 får den laveste effektive linjemargin. Dette skyldes at dempningsfaktorene i dekningsområde 3 er større (det vil si mindre effektreduksjon) enn de som benyttes i dekningsområde 1 og 2, og derved økes den effektive linjemargin i kanalene i dekningsområde 3 relativt til de andre dekningsområdene.

Ubalansen i effektiv linjemargin mellom dekningsområdene i klyngen kan korrigeres ved å benytte et ulikt settpunkt i hvert dekningsområde i klyngen. Ved for eksempel å benytte et settpunkt på 18 dB i dekningsområde 2 og et settpunkt på 12 dB i dekningsområde 3 kan dempningsfaktorene i hvert dekningsområde gjøres identiske i dette spesifikke eksempel (det vil si fordi deres C/I CDF'er er forskjøvet med +3 dB). Dette konseptet kan også utvides til å omfatte de enkelte kanalene i dekningsområdene.

Ubalansen i de effektive linjemarginer vist i tabell 7 kan også reduseres ved iterativ beregning av dempningsfaktorene. Et annet sett med dempningsfaktorer kan for eksempel beregnes for de effektive linjemarginer vist i tabell 7. Dette andre sett med dempningsfaktorer kan kombineres (det vil si multipliseres) med det første sett med dempningsfaktorer vist i tabell 6 under forutsetning av at et "effektivt" sett med demnings faktorer kan anvendes. De dekningsområder med høyere effektive linjemarginer vil få redusert sin overføringseffekt redusert tilsvarende. Den iterative prosess kan fortsettes inntil dekningsområdenes effektive linjemarginer ikke lengre endrer seg nevneverdig fra iterasjon til iterasjon eller inntil definerte betingelser oppfylles.

Karakterisering av dekningsområdene og normalisering av ytelsen i dekningsområdene er vanligvis mer komplisert enn det som beskrives ovenfor (det vil si at C/I CDF'ene sannsynligvis ikke er forskjøvede versjoner av hverandre som antatt i eksemplet ovenfor). Videre vil brukerne i hvert dekningsområde vanligvis oppleve ulike nivå på interferensen fra andre dekningsområder. På denne måten vil det antagelig være behov for normalisering av de effektive linjemarginer til å ligge innenfor et bestemt terskelnivå tvers av dekningsområdene i systemet. Ulike settpunkt for dekningsområdene og/eller kanalene kan benyttes for å oppnå et nivå av normalisert ytelse om så er ønskelig. Settpunktene kan også endres for å oppnå uensartet systemytelse.

Justering av standard dempningsfaktorer

I utførelser som benytter effektdempningsfaktorer, beregnes dempningsfaktorene og etableres for dekningsområdene i systemet. Deretter benytter hvert dekningsområde dempningsfaktorene til kanalene som benyttes til overføring.

I overensstemmelse med et av oppfinnelsens aspekter kan de først tildelte (det vil si standard) dempningsfaktorene justeres dynamisk og /eller adaptivt basert på for eksempel endringer i systembelastningen, bruker, karakteristikker, brukerbehov, ytelseskrav og så videre. Dempningsfaktorene kan justeres ved å benytte tallrike systemer, hvorav enkelte er beskrevet nedenfor.

I en utførelse av et dempningsjusteringssystem blir dempningsfaktorene til de overtredende dekningsområdene redusert i den tidsperiode den vanskeligstilte bruker kommuniserer. Som beskrevet ovenfor vil den vanskeligstilte bruker i mange tilfeller ikke være i stand til å oppnå det ønskede settpunkt på grunn av urimelig interferens fra et begrenset antall dekningsområder.

Om den vanskeligstilte bruker ikke er i stand til å oppnå ønsket settpunkt selv om brukeren tildeles den best tilgjengelige kanal, en tilstand som benevnes "mykblokkering", kan andre dekningsområder i gjenbruksmodellen som forårsaker interferens få overføringseffekten midlertidig redusert slik at den vanskeligstilte bruker vil være i stand til å oppnå ønsket settpunkt. Hvis, som et eksempel, den interfererende kilde for en vanskeligstilt bruker i dekningsområde 1 er dekningsområde 2 kan overføringseffekten for dekningsområde 2 dempes med en størrelse (for eksempel ytterligere 3 dB, fra /5d(«) = x ned til fii{ ri) = 0,5x) nødvendig for å gi den vanskeligstilte bruker mulighet for å operere på det ønskede settpunkt.

Hvis, som i eksempelet ovenfor, dempningsfaktoren benyttes på dekningsområde 2 kan brukerne i dekningsområde 2 kanskje ikke lenger være i stand til å oppnå settpunktet de heller, og derved kanskje forårsake ytterligere reduksjon i dempningsfaktorene til andre dekningsområder. Derfor kan justeringene foretas på settpunkt som benyttes i de overtredende dekningsområders spesifiserte kanaler i tillegg til dempningsfaktorene. I tillegg kan disse justeringene gjøres lokalt slik at settpunktene til både dekningsområde 1 og 2 reduseres til verdier som effektivt maksimerer deres kollektive ytelse mens de fortsatt tilfredsstiller kriteriene for driftsavbrudd for brukerne i begge dekningsområder.

I en annen utførelse av dempningsjusteringssystemet kan de overtredende dekningsområdene midlertidig forhindres fra bruk av en bestemt kanal slik at den vanskeligstile bruker kan betjenes. Dempningsfaktoren(e) /3i(w) for de overtredende dekningsområdene settes til 0,0 for berørte kanal(er).

I et bestemt kommunikasjonssystem kan den primære interferens for en bestemt bruker være samkanalinterferens fra et dekningsområde i en annen gjenbruksklynge. For eksempel, i henhold til fig. 8, kan den primære kilde til interferens for en bruker i dekningsområde 0 i en 3-cellet klynge være dekningsområde 3 i en annen 3-cellet klynge som kan ha blitt tildelt det samme sett med dempningsfaktorer som dekningsområde 0. For å redusere samkanalinterferensen kan dempningsfaktorene for dekningsområde 3 modifiseres i forhold til de for dekningsområde 0. Dempningsfaktorene for dekningsområde 3 kan for eksempel forskyves med en eller flere kanaler, en eller flere dempningsfaktorer for dekningsområde 3 kan gjøres forskjellig fra de for dekningsområde 0 eller annen modifikasjon kan utføres.

I en variant av et dempningsjusteringssystem kan en eller flere kanaler reserveres for eksklusivt bruk av hvert dekningsområde i gjenbruksmodellen. Andre dekningsområder i gjenbruksmodellen blir således forhindret (det vil si blokker) fra å overføre på disse kanalene. Antallet reserverte kanaler kan baseres på belastning eller systemkrav og kan justeres dynamisk og/eller adaptivt når driftsbetingelsene endres. I tillegg kan dekningsområdene tildeles forskjellig antall reserverte kanaler, igjen avhengig av systemutforming og betingelser.

Størrelse på effektdempningen det skal anmodes om kan fremskaffes på forskjellige måter. I enkelte implementasjoner kjenner hvert dekningsområde nødvendige dempningsfaktorer for at vanskeligstilte brukere skal kunne operere på ønsket settpunkt. Dempningsfaktorene kan være beregnet i forkant og lagret eller kan bli bestemt ut fra tidligere overføringer. Når en vanskeligstilt bruker blir aktiv kjenner dekningsområdet de nødvendige dempningsfaktorene for denne brukeren og kommuniserer dette til de(t) overtredende dekningsområde(ne).

For utførelser i hvilke det er ønskelig å justere (for eksempel redusere eller blokkere) overføringseffekten til det overtredende dekningsområde kan dekningsområdet som anmoder om dempningsjusteringen formidle ønsket justering i dempningsfaktorene til det overtredende dekningsområde for å tilfredsstille behovene til de vanskeligstilte brukerne. Justeringene kan også sendes til andre dekningsområder i systemet som så kan benytte informasjonen til å forbedre ytelsen i disse dekningsområdene. De overtredende dekningsområdene vil så benytte de dempningsfaktorene det er anmodet om på basis av et definert dempningsjusteringssystem. Slike justeringssystem kan definere for eksempel tid og varighet for bruken av justeringen. Hvis et overtredende dekningsområde mottar dempningsjusteringsanmodninger fra flere andre dekningsområder vil det overtredende dekningsområde vanligvis benytte den maksimale av dempningsfaktorene som det mottar fra forespørrende dekningsområder.

Forespørselen (eller direktivet) om midlertidig reduksjon i eller blokkering av over-føringseffekten i andre dekningsområder kan kommuniseres til det overtredende dekningsområde slik at overføringene til vanskeligstilte brukere kan oppnås. Forespørselen kan kommuniseres dynamisk til det overtredende dekningsområde ved behov eller på en metodisk måte (for eksempel etter et rammeintervall) eller på annen måte. Hvert dekningsområde kan for eksempel sende sine nabodekningsområder en anmodningsliste i starten på hver overføringsramme med den forventning om at forespørselen ville bli satt ut i livet ved neste overføringsramme. Andre fremgangsmåter for å kommunisere forespørsler til andre dekningsområder kan overveies og er innenfor rammen av denne oppfinnelsen.

Dempningsjusteringen kan oppnås ved bruk av en rekke fremgangsmåter. En fremgangsmåte sender dempningsfaktorene til nabodekningsområdene på dynamisk basis og tillemper dem kort tid deretter (for eksempel neste ramme). En annen fremgangsmåte tillemper dempningsfaktorene på predefinerte tidspunkt som er kjent for de berørte dekningsområdene.

Gjenoppretting av en dempningsfaktor til dens opprinnelige verdi (det vil si standard) kan også oppnås ved bruk av en rekke fremgangsmåter. En fremgangsmåte gjenoppretter den opprinnelige dempningsfaktor ved å utferdige en "restore"-kommando til de overtredende dekningsområdene. En annen fremgangsmåte gjenoppretter dempningsfaktorene gradvis til sin opprinnelige verdi ved inkrementell økning.

I ytterliggere en fremgangsmåte for dempningsjustering opprettholder hvert dekningsområde kjente trinnstørrelser for justering av dempningsfaktoren i hver kanal. Hvert dekningsområde opprettholder den nåværende verdi for dempningsfaktoren anvendt for hver kanal og en trinnstørrelse for økning og reduksjon av dempningsfaktoren. Deretter justerer dekningsområdet dempningsfaktoren i overensstemmelse med de tilhørende trinnstørrelsene hver gang det mottar en forespørsel om å redusere overføringseffekten.

I en utførelse kan hver kanal i et bestemt dekningsområde være forbundet med maksimums- og minimumsgrenser for dempningsfaktoren. Anta som et eksempel at en fordeler som opererer i hvert dekningsområde fordeler felles rammegrenser, / = 1, 2, 3 .... Videre, la /5L<max>(w) og /3di<mm>(«) være maksimums- og minimumsverdier for /? i kanalen n i dekningsområdet m, og la & pp{ ri) og ti>ed{ ri) representere trinnstørrelsene for økning og reduksjon av effekten i kanal n. Dempningsjusteringen ved ramme /' i dekningsområde m kan da uttrykkes som: (a) Hvis hvilket som helst dekningsområde sender en kommando om effektreduksjon ved ramme /': (b) I motsatt fall:

Maksimum og minimum dempningsgrenser kan også justeres etter behov eller nødvendighet. For eksempel kan maksimums- og minimumsgrensene justeres basert på systembelastningen eller -krav.

Dynamisk justering av dempningsfaktorene kan sammenliknes med dynamisk justering av systemsettpunktet eller maksimalt tillatt datahastighet for kanalen(e) basert på belastningen, ytelsen eller andre mål. Når systembelastningen øker kan settpunktet justeres (det vil si reduseres) til et nivå som tillater pålitelig drift i kanalene. Vanligvis kan også settpunktet for hver kanal settes adaptivt. Dette tillater at datahastighetene forbundet med kanalene kan innstilles forskjellig alt etter ønske eller behov. Tilpasning av settpunktet i hver kanal kan utføres lokalt i hvert dekningsområde.

Dynamisk justering av dempningsfaktorene kan utvides slik at dempningsfaktorene i alle kanaler i alle dekningsområder kan justeres dynamisk. Denne egenskapen tillater systemet i hovedsak å justere effektnivået i hver kanal slik at aktive brukere i de spesifiserte kanaler er i stand til å oppnå ønsket settpunkt. Effekten i tilstøtende dekningsområders kanaler kan derfor bli en funksjon for eksempel av gruppen aktive brukere i det lokale dekningsområde, deres behov og så videre. Om blandingen av brukere i et dekningsområde er slik at alle kan oppnå sitt settpunkt i de tildelte kanaler, anvendes standard dempningsfaktor. I motsatt fall anvendes ytterligere reduksjon i dempningsfaktorene (det vil si redusert overføringseffekt) midlertidig i de spesifiserte kanaler og i en spesifisert periode i de overtredende nabodekningsområdene.

Når dempningsfaktorene tillates å endre seg dynamisk kan en fordeler i et bestemt dekningsområde ikke være sikker på overføringseffekten i nabodekningsområdet. Dette kan resultere i tvetydighet om det faktiske driftspunkt (det vil si C/I) for brukerne i det lokale dekningsområde. Uansett kan justeringer i dempningsfaktorene fortsatt utføres dynamisk for eksempel ved å basere justeringene på observert ytelse i den berørte kanal.

I en implementasjon overvåker for eksempel dekningsområdet den gjennomsnittlige rammeslettetakt (FER) forbundet med en bruker i en spesifikk kanal. Hvis den faktiske C/I er lavere enn settpunktet er det en større sannsynlighet for at en rammesletting vil inntreffe, og derved resultere i en retransmisjon av feilrammen. Dekningsområdet kan da (1) redusere datahastigheten til brukeren (2) anmode de overtredende dekningsområdene om å redusere sin overføringseffekt på den spesifikke kanal eller gjøre både (1) og (2).

Parametere benyttet til kanaltildeling

Oppfinnelsens adaptive gjenbrukssystem tilveiebringer en struktur for allokering av ressurser til brukere som ber om dataoverføring. Under normal systemdrift mottas an-modninger om dataoverføringer fra forskjellige brukere i hele systemet. Dekningsområdene får så i oppgave å fordele dataoverføringene og tildele kanaler til brukerne slik at det oppnås høy effektivitet og ytelse.

Fordelingen av dataoverføringer og tildelingen av ressurser til brukerne kan oppnås basert på flere faktorer. Slike faktorer kan for eksempel inkludere: (1) prioriteten tildelt aktive brukere, (2) rettferdighetsrelaterte kriterier og (3) en eller flere kanalmetrikker. Andre faktorer kan også tas i betraktning, av hvilke noen er beskrevet nedenfor, og som er innenfor omfanget av denne oppfinnelse.

I en utførelse gjennomføres dataoverføringen og kanaltildelingen slik at brukere med høyere prioritet vanligvis betjenes før brukere med lavere prioritet. Prioriteringen resulterer vanligvis i en enklere fordelings- og kanaltildelingsprosess og kan også benyttes til å sikre rettferdighet mellom brukere, som beskrevet nedenfor. Brukerne i hvert dekningsområde kan prioriteres basert på flere kriterier, slik som for eksempel gjennomsnittlig ytelse, brukeropplevd forsinkelse og så videre. Enkelte av disse kriteriene diskuteres nedenfor.

Brukerens prioritet kan gjøres til en funksjon av forsinklesesomfanget brukeren allerede har opplevd. Om ressurstildelingen oppnås basert på prioritet vil en bruker med lav prioritet sannsynligvis oppleve lengre forsinkelser. For å sikre et minimums tjenestenivå kan brukeren oppgraderes etter hvert som brukerens opplevde forsinkelsesomfang øker. Oppgraderingen forhindrer at dataoverføringen til brukeren med lav prioritet forsinkes i utillatelig omfang eller på ubestemt tid.

Brukerens oppnådde C/I kan også benyttes til å fastsette prioritet. En bruker med en lavere oppnådd C/I kan kun støtte en lavere datahastighet. Hvis de tilgjengelige ressurser blir brukt til overføring til en bruker med høyere oppnådd C/I vil den gjennomsnittlige systemytelse antagelig øke, og derved øke systemets effektivitet. Vanligvis er det fordelaktig å overføre til brukere med høyere oppnådd C/I.

Brukerens nyttelast kan også benyttes til å fastsette prioritet. En stor nyttelast krever vanligvis en høyere datahastighet som kan støttes av et mindre antall tilgjengelige kanaler. I motsetning kan en mindre nyttelast vanligvis støttes av et større antall tilgjengelige kanaler. En liten nyttelast kan for eksempel tildeles en kanal som har en stor dempningsfaktor, og som ikke vil være i stand til å støtte en høyere datahastighet nødvendig for en stor nyttelast. Siden det er vanskeligere å fordele dataoverføringer med stor nyttelast kan brukere med slik belastning tildeles høyere prioritet. På denne måten kan brukeren med stor nyttelast være i stand til å nyte sammenlignbart ytelsesnivå som en bruker med liten nyttelast.

Typen data som skal overføres kan også tas med i vurderingen når det skal tildeles prioritet mellom brukere. Enkelte typer data er tidssensitive og trenger hurtig oppmerksomhet. Andre typer data kan tolerere lengre forsinkelse i overføringen. Høyere prioritet kan tildeles data som er tidskritiske. Som eksempel kan data som retransmiteres gis høyere prioritet enn data som overføres for første gang. Retransmiterte data tilsvarer vanligvis data som er overført tidligere og som ble mottatt med feil. Siden signalbehandlingen i mottakeren kan avhenge av data mottatt med feil så kan retransmiterte data gis høyere prioritet.

Typen datatjeneste som tilveiebringes kan også tas i betraktning ved tildeling av brukerprioritet. Høy prioritet kan tildeles høynivåtjenester (for eksempel de som belastes høyere pris). En prisstruktur kan etableres for forskjellige dataoverføringstjenester. Gjennom prisstrukturen kan brukerne bestemme på individuell basis prioriteten og tjenestetypen som brukeren kan forvente å motta.

De ovenfor beskrevne faktorer og andre faktorer kan veies og kombineres for å utlede brukerprioriteringer. Ulike veiingssystemer kan benyttes avhengig av settet med systemmål som skal optimeres. Større veiingsfaktorer kan som eksempel gis til brukernes tilgjengelige C/I for å optimere gjennomsnittlig ytelse i dekningsområdet. Andre veiingssystemer kan også benyttes og er innenfor omfanget av denne oppfinnelse.

I en utførelse av et brukerprioriteringssystem prioriteres brukerne basert på deres gjennomsnittlige ytelse. I denne utførelsen opprettholdes det et måltall for hver aktiv bruker som skal foredels med hensyn til dataoverføring. Et dekningsområde kan opprettholde måltallene for de aktive brukerne det betjener (det vil si et distribuert styringssystem) eller en sentralstyring kan opprettholde måltall for alle aktive brukere (det vil si i et sentralstyirngssystem). Den aktive status til en bruker kan fastsettes i høyere lag i kommunikasj onssystemet.

I utførelsen beregnes måltallet $ ø) for bruker k ved fordelingsintervallet /' (for eksempel ramme i). Datahastigheten r*(/) for bruker k ved ramme / har enheten biter/ramme og er begrenset av maksimal datahastighet rmafeog 0. Datahastigheten r*(z) kan være en "realiserbar" (det vil si en "potensiell") datahastighet for bruker k basert på oppnådd (det vil si målt) eller oppnåelig (det vil si beregnet) C/I. Datahastigheten r*(/') kan også være den faktiske datahastighet som skal tildeles i den nåværende fordelingsperiode eller andre kvantifiserbare datahastigheten Bruken av realiserbar datahastighet introduserer en lure effekt under kanaltildelingsprosessen, og kan forbedre ytelsen til noen vanskeligstilte brukere som beskrevet nedenfor.

I en spesifikk implementasjon kan måltallet ^(/) for aktive brukere uttrykkes som:

hvor $t(z') = 0 for /' < 0 ogOoog ai er veiingsfaktorer. For eksempel hvisOoog ai = 0,5 gis den nåværende datahastighet r*(/) lik vekst som måltallet $t(z' - 1) fra foregående fordelingsintervall. Måltallet er omtrent proporsjonalt med den normaliserte gjennomsnittlige ytelse til brukerne.

I en annen spesifikk implementasjon kan måltallet for hver aktiv bruker beregnes som et glidende gjennomsnitt i et glidende tidsvindu. For eksempel kan den gjennomsnittlige (realiserbare eller faktiske) ytelse til brukeren beregnes i et bestemt antall fordelingsintervaller (for eksempel i løpet av de 10 siste rammene) og benyttes som måltall. Andre implementasjoner for beregning av måltallet føj) til de aktive brukerne kan overveies og er innenfor omfanget av denne oppfinnelse.

I en utførelse initialiseres måltallet til verdien på den normaliserte datahastighet som brukeren kan oppnå basert på nåværende C/I når brukeren blir aktiv. Måltallet for hver aktiv bruker kan oppdateres ved hvert fordelingsintervall (for eksempel hver ramme) og utføres vanligvis hvis det er dataoverføringer for brukeren i det nåværende fordelingsintervall. Måltallet opprettholdes (til samme verdi) om det ikke er dataoverføring til brukeren, og tilbakestilles til null om brukeren ikke lenger er aktiv. Hvis en aktiv bruker ikke er fordelt til overføring, så er r*(/) = 0. Når en rammefeil oppstår er den effektive hastighet også 0. Rammefeilen oppdages kanskje ikke umiddelbart på grunn av rundtursforsinkelsen til rammefeilssignaleringen (for eksempel forsinkelsen til Ack/Nak) men måltallet kan justeres tilsvarende med en gang rammefeilen blir kjent.

En tidsplanleggingsprosessor benytter måltallene for å prioritere brukerne ved kanaltildelingene. I en spesifikk utførelse blir settet med aktive brukere prioritert slik at brukerne med lavest måltall blir tildelt høyest prioritet og brukerne med høyest måltall lavest prioritet. Tidsplanleggingsprosessoren kan også tildele brukerne uensartede veiingsfaktorer i utførelsen av prioriteringen. Slike uensartede veiingsfaktorer kan ta høyde for andre faktorer (slik som de beskrevet ovenfor) som skal tas i betraktning ved bestemmelse av brukerprioritetene.

I enkelte utførelser (for eksempel hvis realiserbar datahastighet blir brukt) er måltallet $t(/') til en bestemt bruker nødvendigvis ikke indikativt for hva som kan understøttes av brukeren (det vil si behøver ikke å reflektere brukerens potensielle datahastighet). To brukere kan for eksempel bli tildelt samme datahastighet selv om en bruker kan være i stand til å understøtte en høyere datahastighet enn den andre. I dette tilfelle kan brukeren med den høyeste potensielle datahastighet gis et høyere måltall og derved få en lavere prioritet.

Et rettferdighetskriterium kan pålegges tidsplanleggingen av dataoverføringen og tildelingen av kanaler for å sikre (eller kanskje til og med garantere) en minimums tjenestekvalitet (GOS). Rettferdighetskriteriet blir vanligvis benyttet på alle brukerne i systemet selv om et bestemt subsett med brukere (for eksempel brukere som abonnerer på høynivåtjenester) også kan velges ut til å benytte rettferdighetskriteriet. Rettferdighet kan oppnås ved bruk av prioritet. En bruker kan for eksempel gis høyere prioritet hver gang dennes dataoverføring blir utelatt fra tidsplanleggingen og/eller ved hver mislykket overføring.

I brukerprioriteringssystemet beskrevet ovenfor kan tildelingen av ressurser foretas på basis av måltallsforholdet. I dette tilfelle kan måltallet til alle aktive brukere referere til maksimum brukermåltall for å danne et modifisert måltall øk(/) som kan uttrykkes som:

Ressursene allokert til en bestemt bruker kan da baseres på deres modifiserte måltall. Hvis bruker 1 for eksempel har et måltall som er det dobbelte av bruker 2's kan tidsplanleggingsprosessoren tildele en kanal (eller flere kanaler) som har nødvendig kapasitet til å utjevne datahastigheten til disse to brukerne (under forutsetning av at slik kanal eller kanaler er tilgjengelige). Som en rettferdighetsbetraktning kan tidsplanleggingsprosessoren forsøke å normalisere datahastigheten ved hvert tidsplanleggingsintervall. Andre rettferdighetskriterier kan også benyttes og er innenfor omfanget av denne oppfinnelse. Tildelingen av ressurser (det vil si kanaler) til brukerne kan derfor baseres på flere parametere. Enkelte av disse parameterne kan kombineres til kanalmetrikk. Under hvert tidsplanleggings- og kanaltildelingsintervall kan kanalmetrikken beregnes for hver aktiv bruker og for hver tilgjengelig kanal. Denne beregnede kanalmetrikk benyttes så til tildeling av kanaler slik at ressursene benyttes mer optimalt, flere ulik kanalmetrikk kan benyttes basert på systemkravene. Ytterligere begrensninger (for eksempel maksimal effekt, minimum C/ l og så videre) kan også benyttes i kanaltildelingen, slik som beskrevet nedenfor.

Kanalmetrikk

En eller flere kanalmetrikker kan benyttes ved utførelsen av kanaltildelingen slik at det kan oppnås mer effektiv bruk av ressursene og forbedret ytelse. Slik kanalmetrikk kan for eksempel inkludere metrikk basert på interferens, sannsynlighet for driftsavbrudd, maksimal ytelse eller andre målinger. Noen eksempler på kanalmetrikk som indikerer "godhet" er beskrevet nedenfor. Likevel er det kjent at annen kanalmetrikk også kan formuleres og benyttes, og at disse er innenfor omfanget av denne oppfinnelse.

I en utførelse kan det konstrueres og anvendes en kanalmetrikk basert på sannsynligheten for driftsavbrudd for brukerne. Kanaler tildeles slik at sannsynligheten for driftsavbrudd minimaliseres for flest mulig brukere. Driftsavbruddssannsynligheten, dm{ n, k) er en funksjon av den betingede C/I for brukerne og representerer en forventet driftsavbruddssannsynlighetsverdi for en gitt bruker i en gitt kanal. I et 3-cellet system kan kanalmetrikken dm{ n, k) for en gitt bruker i dekningsområde 1 uttrykkes som:

hvor:

Pm{ ri) er dempningsfaktoren forbundet med kanal n i dekningsområde m med 0 < P < 1. Når Pm{ ri) = 0 er det ekvivalent med å forhindre dekningsområde m i å benytte kanal n;

Pm( n) er sannsynligheten for at dekningsområde m benytter kanal n (det vil si

sannsynligheten for opptatthet)

Im( l, k) er mottatt effekt observert av brukeren k i dekningsområde m fra dekningsområde / og hvor dekningsområde / overfører på full effekt;

og

fix) er en funksjon som beskriver driftsavbruddssannsynligheten for en gitt datahastighet som funksjon av x.

Kanalmetrikken dm{ n, k) representerer driftsavbruddssannsynligheten for bruker k i dekningsområde m i kanal n. I utførelser som benytter kanalmetrikken dm( n, k) vil den kanal som har lavest driftsavbruddssannsynlighet være den beste kanal å tildele brukeren.

Funksjonen fix) kan beregnes med et tillitsnivå basert på estimater av overførings-effekten fra det primære dekningsområde og de interfererende dekningsområdene Im{ l, k). Verdien til fix) kan gjennomsnittsberegnes over en periode for å forbedre nøyaktigheten. Fluktuasjoner i /(x)-verdien oppstår sannsynligvis på grunn av små signalsvekkelser og kanskje tilfeldige skygger (for eksempel en belastningebil som blokkerer hovedsignalbanen). For å ta hensyn til slike fluktuasjoner kan dempningsfaktorene velges for å tilveiebringe enkelte marginer, og datahastighetene kan tillempes basert på endringene i driftsbetingelser.

Sannsynligheten Pm{ n) kan beregnes ved anvendelse av ulike beregningsteknikker. Hvis et dekningsområde for eksempel ikke bruker en kanal kan det måle interferensnivået og opprettholde en teller for hvor ofte det overskrider et bestemt nivå. Hvis dekningsområdet benytter kanalen kan det opprettholde en teller som måler hvor ofte en rammesletting inntreffer. Begge disse målinger kan benyttes til å utlede et overslag for Pm( n). En verdi på 1,0 kan også forutsettes iovPm{ n).

Forbedringen i driftsavbruddssannsynligheten tilveiebrakt ved en effektdempnings-struktur kan oppsummeres som følger. Hvis ligning (5) anslås med Pm{ ri) = 1,0 for alle mogn er resultatet det samme som en vurdering av en kanaltildelingsplan hvor alle dekningsområdene er fullt belastet. Når det ikke benyttes dempning (det vil si når Pm{ n) = 1,0 for alle m og n) er kanalmetrikken dm( n, k) lik for en gitt bruker i alle kanaler n = 1,2 ..., Nc. Det er derfor ingen preferanser i kanaltildelingen uten effektdempning. Denne mangel på preferanse medfører en ineffektiv bruk av tilgjengelige ressurser fordi det er lite trolig at brukerne i dekningsområdene vil erfare liknende driftsbetingelser og fordi enkelte brukere er mer immune enn andre i forhold til interferens fra andre dekningsområder. Ved å benytte en dempningsstruktur som utnytter sammensetningen av brukere kan det oppnås forbedring i systemytelsen som beskrevet nedenfor.

Idet driftsavbruddssannsynligheten er beregnet for aktive brukere kan kanaltildelingen oppnås basert på brukerprioriteringen beskrevet nedenfor. Den kanal det er best å tildele brukeren under betraktning er den kanal med lavest forventet driftsavbruddssannsynlighet.

Uttrykket i ligning (5) gjelder for et 3-cellet system. Et generelt uttrykk for kanalmetrikken dm{ n, k) er som følger:

symbolet "•" i cy impliserer en logisk "OG" operasjon (det vil si dj er enten 0 eller 1)

Funksjonen f[ x) i ligning (10) representerer driftsavbruddssannsynligheten anslått når C/I = x. En ytterligere generalisering av ligning (10) inkluderer vurderingen av flere funksjoner f { x), hvor den hevede R indikerer at funksjonen beskriver en driftsavbruddssannsynlighet for en bestemt datahastighet R.

Ligning (6) kan benyttes for et hvert antall dekningsområder i gjenbruksklyngen N og inkluderer termer relatert til mottatt interferens fra dekningsområder som har samme indeks modulus-A^. Avhengig av utbredelsesegenskapene og Nr er kanskje disse "samkanal"-termene ikke uvesentlige for et subsett av brukere i dekningsområdet.

Ligning (6) til (10) kan generaliseres ytterligere i den hensikt å ta hensyn til interferens fra dekningsområder utenfor den lokale gjenbruksklynge. I dette tilfellet blir Nr erstattet med Nchvor Ncer et sett med alle dekningsområdene i systemet. I en vanlig utførelse behøver ikke Ncå inkludere alle dekningsområdene i systemet, men bør inkludere de dekningsområdene som representerer interferensnivå over en bestemt terskelverdi.

I en annen utførelse kan kanalmetrikken basert på forventet C/I for aktive brukere benyttes til kanaltildelingen. Metrikken kan genereres basert på sannsynlig kanalopptatthet og interferensbegrensninger. Ved å benytte det 3-cellede system som eksempel kan metrikken for bruker 1 i dekningsområde 1 uttrykkes som:

hvor

Pm{ ri) er sannsynligheten for at kanal n er opptatt av en bruker i dekningsområde m

og

Im{ l, k) er mottatt effekt observert av bruker k i dekningsområde m til /.

Størrelsen i hakeparentesen i ligning (11) er summen av veiet interferens. Det første uttrykk i summen angir sannsynligheten for at dekningsområde 2 overfører og at dekningsområde 3 ikke overfører multiplisert med interferensen fra dekningsområde 2. Det andre uttrykk i summen angir sannsynligheten for at dekningsområde 3 overfører og at dekningsområde 2 ikke overfører multiplisert med interferensen fra dekningsområde 3. Det tredje uttrykk i summen angir sannsynligheten for at både dekningsområde 2 og 3 overfører multiplisert med interferensen fra dekningsområde 2 og 3. "Godheten" er inverst relatert til forholdet mellom ønsket signaleffekt og interferenseffekt..

Ligning (11) vises for et 3-cellet system og kan forventes å tillempe et hvert antall dekningsområder, brukere og kanaler på samme måte som det som oppnås i ligning (6). Vanligvis øker antallet uttrykk i summen i stor grad når antall dekningsområder økes. Uansett kan effekten fra enkelte fjerntliggende dekningsområder neglisjeres for å forenkle beregningene.

Som beskrevet ovenfor kan overføringseffekten fra noen eller alle kanaler i et bestemt dekningsområde begrenses (det vil si dempes) for å forbedre ytelsen og tilfredsstille systemkravene. Ligning (11) kan da modifiseres til å ta hensyn til effektdempningen og kan uttrykkes som:

hvor pjji) er effektdempningsfaktoren forbundet med kanal n i dekningsområde m med ulikheten 0 < /? < 1. Hvert interferensuttrykk i ligning (12) er derved proporsjonale med dempningsfaktorene /3U(«). Når /?= 0 er det ekvivalent med å blokkere dekningsområdet fra å overføre på den spesifiserte kanal. Bestemmelsen av ( Mn) kan også utføres på statisk eller dynamisk måte som beskrevet ovenfor.

Andre begrensninger og betraktninger

Et antall begrensninger og betraktninger kan også benyttes i tillegg til kanalmetrikken i tidsplanleggingen av dataoverføringer og kanaltildelinger til aktive brukere. Disse begrensninger og betraktninger kan for eksempel inkludere overdreven driftsavbruddssannsynlighet, nyttelastkrav, brukeres datahastighet, interferens til tilgrensende dekningsområder, interferens fra andre dekningsområder, maksimum overføringseffekt, oppnåelig C/I og nødvendig settpunkt, forsinkelser erfart av brukerne, typen og mengden av data som skal overføres, typen datatjenestesom tilbys og så videre. Ovenfor nevnte liste er ikke uttømmende. Andre begrensninger og betraktninger kan også vurderes og er innenfor omfanget av denne oppfinnelse.

Tidsplanlegging av dataoverføringer

Dekningsområdene i systemet opererer ved anvendelse av den adaptive gjenbruksplan formulert på måten som beskrevet ovenfor og i samsvar med obligatoriske regler og betingelser. Under normal drift vil hvert dekningsområde motta forespørsler om dataover-føringer fra en rekke brukere i dekningsområdet. Dekningsområdene fordeler dataover-føringene for å tilfredsstille systemets mål. Tidsplanleggingen kan utføres i hvert dekningsområde (det vil si et distribuert tidsplanleggingssystem), av en sentral styringsenhet (det vil si et sentralisert tidsplanleggingssystem) eller av et hybridsystem i hvilket enkelte av dekningsområdene fordeler sine egne overføringer og hvor en sentral styringsenhet fordeler overføringene til et sett med dekningsområder.

Distribuerte, sentraliserte og hybride tidsplanleggingssystemer beskrives i ytterligere detalj i U.S. patent nr. 5 923 650 med tittelen "Method and apparatus for reverse link rate scheduling" utstedt 13.7.1999, U.S. patent nr. 5 914 950 også med tittelen "Method and apparatus for reverse link rate scheduling" utstedt22.6.1999 og U.S. patentsøknad nr. 08/798 951 med tittelen "Method and apparatus for forward link rate scheduling" utstedt innlevert 11.2.1997, alle overdratt til Qualcomm.

Fig. 9 viser et flytdiagram for en utførelse av et system for tidsplanlegging av data-overføringer. Initielt blir parametrene som skal benyttes til tidsplanleggingen oppdatert i trinn 910. Disse parametrene kan inkludere de som skal anvendes i beregningen av kanalmetrikken beskrevet ovenfor, og kan for eksempel inkludere belastningssannsynligheter, sannsynligheten for kanalopptatthet, C/I CDF'er, interferensbegrensningsmatriser for hver bruker i hvert dekningsområde som skal fordeles, dempningsfaktorer og annet.

Brukerne blir så prioritert og rangert i trinn 912. vanligvis blir kun brukere som har data å overføre prioritert og rangert. Prioriteringen av brukere kan utføres ved å anvende enhver av flere brukerrangeringssystemer og kan baseres på et eller flere kriterier opplistet ovenfor, slik som for eksempel nyttelasten. De aktive brukerne blir så rangert i samsvar basert på deres tildelte prioritet.

Kanaler blir så tildelt aktive brukere i trinn 914. Kanaltildelingen omfatter vanligvis en rekke trinn. Først beregnes kanalmetrikken for de tilgjengelige kanaler ved anvendelse av oppdaterte parametere. Enhver av kanalmetrikkene beskrevet ovenfor kan benyttes, eller andre kanalmetrikker kan også benyttes. Brukerne blir så tildelt kanaler basert på deres prioriteter, etterspørselsbehov og den beregnede kanalmetrikk. Inntil Ncbrukere per dekningsområde fordels for overføring på de Nctilgjengelige kanaler. Kanaltildeling beskrives i ytterligere detalj nedenfor.

Systemparametrene blir så i trinn 916 oppdatert for å reflektere kanaltildelingen. Parametrene som skal oppdateres kan for eksempel inkludere justering av dempningsfaktorene for kanalene i dekningsområdet basert på forespørsler fra andre dekningsområder. Dekningsområdet kan også be om justeringer i nabodekningsområdene og utføre justeringer etterspurt av nabodekningsområdene.

Dekningsområdet overfører så data i trinn 918 ved å benytte de tildelte kanaler og de oppdaterte parametrene. Vanligvis utføres trinn 910 til 918 under normal drift av dekningsområdet. I trinn 920 vurderes det hvorvidt det er overføringer som skal fordeles. Hvis det er ytterligere overføringer returnerer prosessen til trinn 910 og det neste sett med overføringer fordeles. I motsatt fall avslutter prosessen.

Kanaltildelinger

Kanaler kan tildeles ved å benytte en rekke systemer og ved å ta i betraktning en rekke faktorer. I en utførelse blir alle aktive brukere i dekningsområdet prioritert slik at tildelingen av kanaler kan foretas ut fra brukere med høyest prioritet til brukere med lavest prioritet. Prioriteringen av brukere kan baseres på en rekke faktorer slik som nevnt ovenfor.

Et aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringer et etterspørselsbasert kanaltildelingssystem. I dette systemet vurderes brukernes etterspørsel eller nyttelastkrav når kanaler tildeles slik at tilgjengelige ressurser utnyttes bedre. For et bestemt sett med tilgjengelige kanaler kan en bruker som har lavere nyttelastkrav (for eksempel lavere datahastighet) betjenes av flere tilgjengelige kanaler mens derimot en bruker som har høyere nyttelastkrav (for eksempel høyere datahastighet) kan betjenes av et redusert antall tilgjengelige kanaler. Hvis brukeren med lavere nyttelastkrav har høyere prioritet og blir tildelt den beste tilgjengelige kanal (blant mange kanaler som også oppfyller brukerens krav) og hvis den kanal er den eneste som kan oppfylle kravene til brukeren med høyere nyttelast så kan kun en bruker betjenes og ressursene utnyttes ikke effektivt.

Betrakt som et eksempel en situasjon hvor tre kanaler er tilgjengelige for tildeling til to brukere og at bruker 1 har et nyttelastkrav på 1 kbit og at bruker 2 har et nyttelastkrav på 10 kbit. Anta videre at kun en av de tre kanalene vil tilfredsstille kravet til bruker 2 mens alle tre kanalene vil tilfredsstille kravet til bruker 1. Kanalene kan tildeles som følger: (a) Hvis bruker 2 har høyere prioritet enn bruker 1 tildeles bruker 2 kanalen som maksimerer dens ytelse. Bruker 1 tildeles som standard den nest beste kanal. Begge brukere betjenes av kanaltildelingen. (b) Hvis bruker 1 har høyere prioritet enn bruker 2 og hvis nyttelastkravene til brukerne ikke tas i betraktning i kanaltildelingen kan bruker 1 bli tildelt kanalen som har størst effektiv margin selv om en hvilke som helst av de andre kanalene ville oppfylt bruker l's krav. Bruker 2 ville som standard bli tildelt den nest beste kanal som kanskje ikke tilfredsstiller dets krav. Bruker 2 vil da betjenes med lavere datahastighet og forbli i køen inntil neste tidsplanleggingsperiode.

En rekke tildelingsmuligheter er tilgjengelige i tilfelle (b). Hvis kanaltildelingen ut-føres som ovenfor beskrevet kan effekten benyttet i kanalen tildelt bruker 1 reduseres til nødvendig nivå for kommunikasjon med ønsket datahastighet. En annen tildelingsmulighet i tilfelle (b) er å tildele bruker 1 den kanal som har den minste margin som tilfredsstiller kravene til bruker 1. Med denne kanaltildelingen gjøres andre og bedre kanaler tilgjengelige for andre brukere som måtte ha behov for dem (for eksempel på grunn av høyere nyttelastkrav eller lavere oppnådd C/I). Ved å anvende denne etterspørsels- eller nyttelastbaserte kanaltildeling gjøres kanaler med større marginer tilgjengelige for tildeling til senere brukere som måtte ha behov for ytterligere marginer. Nyttelastbasert kanaltildeling maksimerer derfor effektiv ytelse i dette tidsfordelingsintervall.

Hvis antallet brukere er mindre enn antallet tilgjengelige kanaler som i eksempelet ovenfor, er det mulig å oppgradere brukerne. Bruker 1 kan derfor oppgraderes til en annen ikke-tildelt kanal som har høyere margin enn den tildelte kanal. Årsaken til oppgraderingen av bruker 1 er for å minske den effektive overføringseffekt som er nødvendig for å understøtte overføringen. Det betyr at siden begge gjenværende kanaler tilfredsstiller bruker 1 's krav så vil retildelingen av bruker 1 til kanalen med høyere margin tillate reduksjon i overføringseffekten med marginstørrelsen.

Andre faktorer ut over brukernyttelast kan overveies ved kanaltildelingen. For eksempel kan sannsynligheten Pm( n) for at andre dekningsområder overfører på en bestemt kanal n tas i betraktning. Hvis flere kanaler har tilnærmet lik kanalmetrikk uten hensyns-takende til Pm{ ri) så er den beste kanal som kan tildeles den kanal som har lavest sannsynlighet for å bli brukt. Sannsynligheten for kanalopptatthet Pm( n) kan derfor bli benyttet til å fastsette den beste kanaltildeling.

Overdreven driftsavbruddssannsynlighet kan vurderes når kanaltildelingen utføres. I enkelte tilfeller er det mulig at tildelingen av en kanal til en bestemt bruker er uberettiget eller uklok. For eksempel hvis brukerens forventede driftsavbruddssannsynlighet i en bestemt kanal er urimelig kan det være en rimelig sannsynlighet for at hele overføringen i den kanal vil korrumperes og må overføres på nytt. Videre kan tildelingen av kanalen øke sannsynligheten for at tilstøtende dekningsområders overføringer også blir korrumpert av den ytterligere interferens. I slike tilfeller kan det være uklokt å tildele kanalen til brukeren og det kan være bedre å ikke tildele noen kanal i det hele tatt eller å tildele kanalen til en annen bruker som kan gjøre bedre bruk av den.

Fig. 10 viser et flytdiagram for en utførelse av et etterspørselsbasert kanaltildelingssystem i oppfinnelsen. Initielt blir kanalmetrikken beregnet for aktive brukere og for tilgjengelige kanaler i trinn 1010. Forskjellig kanalmetrikk kan benyttes slik som de beskrevet ovenfor. Denne kanalmetrikken tar hensyn til informasjon spesifikt for brukeren når informasjonen er tilgjengelig. Kanalmetrikken kan for eksempel benytte informasjon fra interferensbegrensningsmatrisen som beskriver interferenseffektnivået observert av brukeren i nabodekningsområdet. De aktive brukerne blir så i trinn 1012 prioritert og rangert som beskrevet ovenfor. Prioriteringen kan også baseres på beregnet metrikk beregnet i trinn 1010. Brukerprioritering og kanalmetrikk benyttes til å utføre kanaltildelingen.

I trinn 1014 velges brukeren med høyest prioritet fra listen over aktive brukere. Den valgte bruker tildeles så i trinn 1016 en kanal med den dårligst metrikk som i møtekommer brukerens krav. Hvis for eksempel kanalmetrikk basert på driftsavbruddssannsynlighet anvendes, så tildeles den valgte bruker den kanal som har den høyeste driftsavbruddssannsynlighet som allikevel tilfredsstiller brukerens driftsavbruddskrav. Den tildelte bruker fjernes så i trinn 1018 fra listen over aktive brukere. En beslutning gjøres så i trinn 1020 om hvorvidt listen over aktive brukere er tom, noe som indikerer at alle aktive brukere har blitt tildelt kanaler. Hvis listen ikke er tom returnerer prosessen til trinn 1014 og brukeren uten tildeling, med høyest prioritet velges ut for kanaltildeling. I motsatt fall, om alle brukere har blitt tildelt kanaler så avsluttes prosessen.

Systemet på fig. 10 tildeler vanligvis brukere med suksessivt lavere prioritet til kanaler med suksessivt større dempningsfaktor. Hvis en bruker ikke kan tildeles en kanal som er i stand til å oppnå nødvendig C/I kan den bruker fordeles til overføring ved redusert datahastighet (en tilstand som heri betegnes som "dempning") eller bli fordelt til overføring ved et annet tidspunkt (en tilstand som heri betegnes som "blanking"). Prioriteten til en bruker som er dempet eller blanket kan økes noe som medfører at det vurderes tidligere i neste tidsplanleggings- og kanaltildelingsintervall. Med en gang brukerne er tildelt til sine initielle kanaler kan brukerne oppgraders til bedre kanaler hvis noen er tilgjengelige.

I et kanaloppgraderingssystem blir brukerne suksessivt retildelt bedre tilgjengelige kanaler (startende med den høyest prioriterte bruker) dersom disse kanaler imøtekommer brukernes krav og kan tilveiebringe større linjemarginer. Brukere med suksessivt lavere prioritet (det vil si fra høyest til lavest) kan da tildeles enhver gjenværende kanal. Dette oppgraderingssystemet tillater enkelte eller alle aktive brukere å nyte godt av bedre kanaler med høyere linjemarginer.

I et annet kanaloppgraderingssystem oppgraderes tildelte bruker i henhold til antallet tilgjengelige kanaler. Hvis for eksempel tre kanaler er tilgjengelige flytter hver tildelte bruker opp tre spor. Dette oppgraderingssystemet gjør det mulig for de fleste brukerne (om ikke alle) å nyte godt av bedre kanaler. Hvis for eksempel kanal 1 til 12 som har progressivt dårligere ytelse er tilgjengelige for tildeling og ni brukere initielt er tildelt kanal 4 til 12 så kan hver bruker oppgraderes med tre kanaler. De ni brukerne opptar da kanal 1 til 9 og kanal 10 til 12 blir koblet ut.

Andre oppgraderingssystemer kan utformes og er innefor omfanget av denne oppfinnelse.

Fig. 11 viser et flytdiagram for en utførelse av et kanaloppgraderingssystem i oppfinnelsen. Før oppgraderingsprosessen vist på fig. 11 påbegynnes blir de aktive brukerne tildelt sine initielle kanaltildelinger som kan være utført ved anvendelse av kanaltildelingssystemet beskrevet på fig. 10.1 trinn 1110 bestemmes det hvorvidt alle tilgjengelige kanaler har blitt tildelt brukere. Hvis alle kanaler er tildelt, så er ingen kanaler tilgjengelige for oppgradering og prosessen fortsetter til trinn 1128. I motsatt fall oppgraderes brukerne til tilgjengelige kanaler dersom disse kanalene er bedre (det vil si har bedre kanalmetrikk) enn de opprinnelig tildelte kanaler.

I trinn 1112 velges brukeren med høyest prioritet fra listen over aktive brukere ut til mulig kanaloppgradering. For den valgte bruker velges den "beste" kanal fra listen over ledige kanaler. Den beste kanal tilsvarer den kanal som har "best" kanalmetrikk for den valgte bruker (for eksempel lavest driftsavbruddssannsynlighet)

En beslutning blir så uført i trinn 1116 om hvorvidt oppgradering av den valgte bruker er mulig. Hvis kanalmetrikken til de beste tilgjengelige kanaler er dårligere enn for den kanal opprinnelig tildelt den valgte bruker så utføres ingen oppgradering og prosessen fortsetter til trinn 1124.1 motsatt fall oppgraderes den valgte bruker i trinn 1118 til den beste tilgjengelige kanal som så blir fjernet fra listen over tilgjengelige kanaler i trinn 1120. Kanalen som opprinnelig var tildelt den valgte bruker kan plasseres tilbake på listen over tilgjengelige kanaler for mulig tildeling til en annen bruker med lavere prioritet i trinn 1122. Den valgte bruker blir så fjernet fra listen over aktive brukere i trinn 1124 uansett om kanaloppgradering ble utført eller ikke.

I trinn 1126 blir det tatt en beslutning om hvorvidt listen over aktive brukere er tom. Hvis brukerlisten ikke er tom returnerer prosessen til trinn 1110 og den høyeste prioritet i listen blir valgt ut til mulig kanaloppgradering. Hvis det i motsatt fall ikke er flere kanaler tilgjengelig for oppgradering eller hvis alle aktive brukere har blitt vurdert så fortsetter prosessen til trinn 1128 og dempningsfaktorene til alle kanaler justeres for å redusere overføringseffekten. Prosessen avsluttes så.

Oppgraderingsprosessen på fig. 11 oppgraderer på effektiv måte aktive brukere til tilgjengelige kanaler som i størst mulig grad vil tilveiebringe forbedret ytelse. Kanalopp-graderingssystemet på fig. 11 kan modifiseres til å etablere forbedret kanaloppgradering. Det kan for eksempel for en bestemt bruker være mulig at en kanal som er frigitt av en bruker med lavere prioritet er bedre for denne brukeren. Derimot blir ikke brukeren tildelt denne kanal fordi denne allerede har blitt fjernet fra brukerlisten i det øyeblikk brukeren med lavere prioritet vurderes. Prosessen på fig. 11 kan derfor itereres flere ganger eller andre tester kan inkluderes for å ta høyde for denne situasjonen. Andre oppgraderingssystemer kan også anvendes og er innenfor omfanget av denne oppfinnelse.

Kanaltildelingssystemet vist på fig. 10 tildeler aktive brukere til tilgjengelige kanaler basert på deres prioritet. Brukerne kan tildeles prioritet basert på "måltall" slik som de beregnet ovenfor ved bruk av ligning (3). Som del av en rettferdighetsbetraktning kan en bestemt bruker tildeles flere kanaler om slike kanaler er tilgjengelige og om en kanal ikke er i stand til å imøtekomme brukerkravene. En bruker kan for eksempel en første kanal som er i stand til å understøtte 50 % av brukerens krav, en annen kanal som er i stand til å understøtte 35 % av brukerens krav og en tredje kanal som er i stand til å understøtte de siste 15 % av brukerens krav. Hvis denne bestemte tildelingen av ressurser forhindrer andre brukere fra å oppnå sine krav kan prioritetene til de "underbetjente" brukerne forbedres slik at de vil bli vurdert tidligere for ressurstildeling i etterfølgende tidsplanleggingsintervaller.

I overensstemmelse med enkelte av oppfinnelsens aspekter er tildelingen av kanaler (det vil si allokering av ressurser) tilbrukerne basert delvis på deres prioriteter og dynamisk justering av brukerprioritetene benyttes for å tilveiebringe en "lure" effekt på dataover-føringene. Dataoverføringen til en bestemt bruker kan tildeles ulike kanaler for ulike tidsplanleggingsintervaller. Denne luringen av dataoverføringen tilveiebringer i enkelte tilfeller gjennomsnittsberegning av interferensen som ytterligere kan forbedre ytelsen til vanskeligstilte brukere av kommunikasjonssystemet som beskrevet nedenfor.

I overensstemmelse med enkelte av oppfinnelsens utførelser kan brukernes datahastighet skaleres i løpet av en hvilken som helst del av kanaltildelingsprosessen (for eksempel den initielle kanaltildeling eller kanaloppgradering) til å tilsvare de effektive linjemarginer til de tildelte kanaler eller dempningsfaktorene kan økes for å redusere kanalenes overføringseffekt eller begge deler. Brukernes datahastighet kan justeres basert på de effektive linjemarginer for å tillate systemet å øke ytelsen. Hvis den oppnådde C/I er lavere enn settpunktet (det vil si den effektive linjemargin er negativ) kan brukernes datahastighet senkes til hva som understøttes av kanalen.

Overføringseffekten i alle kanaler kan også reduseres til det minimumsnivå som trengs for å understøtte overføringene ved de ønskede datahastigheter. Reduksjonen i over-føringseffekten kan oppnås ved justering av dempningsfaktorene forbundet med de tildelte kanaler. Dempningsfaktorene til de ledige kanalene kan reduseres til null (det vil si blokkert) for å redusere interferens til andre dekningsområder.

Kanalene kan tildeles brukere med ingen eller flere betingelser eller bruksbe-grensninger. Slike betingelser kan for eksempel inkludere: (1) begrensning av datahastigheten, (2) en maksimal overføringseffekt, (3) settpunktsrestriksjoner og så videre.

En maksimal datahastighet kan påtvinges en kanal tildelt en aktiv bruker. Hvis for eksempel den forventede C/I ikke er i stand til å understøtte den nødvendige driftsavbruddssannsynlighet kan datahastigheten reduseres for å oppnå kravene.

Begrensninger på maksimal overføringseffekt kan pålegges enkelte tildelte kanaler. Hvis dekningsområdene i systemet har kunnskap om de andre dekningsområdenes effektbegrensninger kan interferensnivået beregnes lokalt med høyere sikkerhetsgrad og bedre planlegging og tidsplanlegging kan være mulig.

Et bestemt settpunkt (det vil si C/I-mål) kan påtvinges en tildelt kanal, for eksempel i situasjoner med stor belastning. En bruker (for eksempel med lav prioritet) kan tildeles en kanal som ikke tilfredsstiller den nødvendige minimums driftsavbruddssannsynlighet (det vil si at den tildelte kanal har en forventet C/I som er lavere enn nødvendig for en bestemt driftsavbruddssannsynlighet). I dette tilfelle kan det hende at brukeren må operere med bruk av den tildelte kanal ved et lavere settpunkt som tilfredsstiller den nødvendige driftsavbruddssannsynlighet. Det anvendte settpunkt kan være statisk eller variere med systembelastningen. Likeså kan settpunktet påtvinges på en per kanalbasis.

Styringssystem

Det adaptive gjenbrukssystem. tidsplanleggingen av dataoverføringer og tildeling av kanaler kan implementeres på forskjellig måte og ved bruk av tallrike styringssystem slik som sentraliserte, distribuerte og hybride styringssystemer. Enkelte av disse styringssystemene er beskrevet i ytterligere detalj nedenfor.

I et sentralisert styringssystem blir informasjon fra de aktive brukerne i alle dekningsområder som skal styres i felleskap tilveiebrakt en sentralprosessor som prosesserer informasjonen, fordeler dataoverføringene og tildeler kanaler basert på mottatt informasjon og et sett med systemmål. I et distribuert styringssystem tilveiebringes informasjon fra de aktive brukerne til en dekningsområdeprosessor som prosesserer informasjonen, fordeler dataoverføringene og tildeler kanaler for dette dekningsområdet basert på informasjon mottatt fra brukerne i dette dekningsområdet og annen informasjon mottatt fra andre dekningsområder.

Et distribuert styringssystem utfører tidsplanlegging av dataoverføring og kanaltildeling på lokalt nivå. Det distribuerte styringssystem kan implementeres i hvert dekningsområde og det er ikke nødvendig med komplisert koordinering mellom dekningsområdene.

I det distribuerte styringssystem kan lokal informasjon deles dynamisk med andre dekningsområder i systemet selv om tidsplanleggingen og kanaltildelingen kan utføres lokalt i hvert dekningsområde. Den delte informasjon kan for eksempel inkludere belastningen i et bestemt dekningsområde, en liste over aktive brukere i dekningsområdet, informasjon om kanaltilgjengelighet, tildelte dempningsfaktorer og så videre. I et distribuert styringssystem trenger ikke denne informasjon å deles på en dynamisk måte og kan være "statisk" informasjon tilgjengelig for dekningsområdene i systemet. Den delte informasjon kan benyttes av dekningsområdene til å hjelpe til med å avgjøre hvordan ressurser best kan allokeres lokalt.

Det distribuerte styringssystem kan benyttes fordelaktig ved både lave og høye belastningsbetingelser og er enklere å implementere enn et sentralisert styringssystem. Ved lav belastning er det mer sannsynlig at dekningsområdene er i stand til å overføre ved å anvende "ortogonale" kanaler, noe som medfører minimal interferens fra andre dekningsområder. Når belastningen øker vil interferensnivåene i systemet vanligvis øke og det er en større sannsynlighet for at dekningsområdene vil overføre ved å anvende uortogonale kanaler. Settet med brukere som dekningsområdet kan velge i øker imidlertid også når belastningen øker. Enkelte brukere kan være mer tolerante enn andre i forhold til interferens fra andre dekningsområder. Et distribuert styringssystem utnytter dette faktum ved kanaltildeling og tidsplanlegging av overføringer for settet med aktive brukere. Kanalene tildeles på en slik måte at ytelsen i systemet maksimeres under begrensninger som for eksempel minimum øyeblikkelige og gjennomsnittlige datahastigheter for hver enkelt bruker.

Effektstyring

Effektstyring i de tildelte kanaler kan utføres av dekningsområdene. Hvis en bruker blir tildelt en kanal og har positiv linjemargin (det vil si forskjellen mellom forventet C/I og settpunkt er positiv) kan overføringseffekten reduseres basert på den fastslåtte linjemargin. Selv om andre dekningsområder i systemet ikke er på det rene med dempningen i en bestemt overføring er den generelle effekt å redusere interferensnivåene og forbedre sannsynligheten for vellykket overføring. Effektstyring kan utføres dynamisk, eventuelt på samme måte som i CDMA-systemer.

Sektorer

Diverse aspekter og utførelser av oppfinnelsen er beskrevet i sammenheng med "dekningsområde". Som heri benyttet refererer et dekningsområde også til en "sektor" i et sektorisert dekningsområde. Et 3-sektor dekningsområde kan for eksempel være utformet og operert for å tilveiebringe tre sett med dataoverføringer til brukere i tre forskjellige (skjønt vanligvis overlappende) geografiske områder. Et dekningsområde anvendt slik refererer derfor vanligvis til enhver rettet overføring til et bestemt område og defineres vanligvis som et strålemønster fra en overføringskilde. En rettet overføring resulterer i mindre interferens og derved forbedret ytelse og kapasitet i forhold til en rundstråleoverføring. Hvis et bestemt dekningsområde opereres for å støtte flere sektorer kan koordineringen mellom sektorene i det samme dekningsområde oppnås ved allokering av ressurser, tidsplanlegging av dataoverføringene og tildeling av kanalene.

Forskjellige aspekter og utførelser av oppfinnelsen kan derfor implementeres innenfor en struktur satt sammen av flere sektoriserte og/eller ikke-sektoriserte dekningsområder for å tilveiebringe forbedret effektivitet og ytelse. Et sett med dempningsfaktorer kan for eksempel tilordnes med hver sektor i et dekningsområde, med dempningsfaktorer valgt for å minimere interferensmengden til tilstøtende og nærliggende sektorer. Overføringen i hver sektor kan også aktiveres i angitte tidsintervaller for ytterligere å redusere interferens. Tilstøtende og nærliggende sektorer kan for eksempel tildeles overføring til ulike tider for å redusere mengden av samkanalsinterferens.

Kommunikasjon med multiple dekningsområder

Kommunikasjonssystemet er utformet for å understøtte så mange samtidige brukere som mulig for et gitt driftsmiljø. I noen utførelser kan hver bruker kommunisere med ett eller flere dekningsområder ved dataoverføringer. Dataoverføringer fra flere dekningsområder kan for eksempel benyttes for å øke brukerens effektive ytelse. Dataoverføringene kan oppnås samtidig hvis ressurser er tilgjengelige eller sekvensielt eller ved en kombinasjon av begge. En bruker kan for eksempel anmode om en overføring fra et bestemt dekningsområde (for eksempel blant flere dekningsområder) som har bedre oppnådd C/ l. 1 et dynamisk miljø kan den bedre oppnådde C/I være forbundet med forskjellige dekningsområder over tid som følge av for eksempel brukerens bevegelse, overføring og interferens fra nabodekningsområder og så videre. Dataoverføringene fra flere dekningsområder kan være synkronisert eller usynkronisert avhengig av den bestemte implementasjon. Brukeren som mottar dataoverføringen vil tilveiebringes informasjon nødvendig for riktig sammenstilling av mottatte data.

I et pakkebasert dataoverføringssystem kan dekningsområdene fordele overføringer av pakker uavhengig uten krav til koordinering mellom dekningsområdene av parametere som for eksempel den bestemte overføringstid og eller den bestemte kanal.

Myk omruting kan benyttes til å forbedre ytelse (det vil si pålitelighet) eller til å øke kapasitet (ved enkelte driftsbetingelser). Når settpunktet er negativt eller en smule positivt for en bestemt bruker kan myk omruting benyttes til å forbedre påliteligheten i dataoverføringen til den bruker (noe som kan forbedre systemytelsen fordi retransmisjon kan unngås). Når en stor andel av brukerne i et dekningsområde har lav C/I kan myk omruting benyttes til å forbedre kapasiteten i systemet (for eksempel for terminaler med rundstråleantenner). Når en mindre del av brukerne har lav C/I og ytterligere kapasitet er tilgjengelig kan myk omruting benyttes til å forbedre påliteligheten i dataoverføringene.

Ved myk omruting er dataoverføringene fra flere dekningsområder til en bestemt bruker vanligvis synkronisert slik at de mottatte data kan settes sammen logisk. Dataover-føringene kan fordeles av de involverte dekningsområdene for å tilveiebringe nødvendig syn-kronisering.

Opplink fordeling

Aspekter, utførelser og implementasjoner av oppfinnelsen beskrevet ovenfor kan benyttes for nedlinkoverføringer fra dekningsområdene til brukerne. Mange av disse aspekter, utførelser og implementasjoner kan tilpasses for anvendelse i opplinkoverføringer fra brukerne til dekningsområdene. På opplinken kan en del av de tilgjengelige ressurser reserveres til overføring av brukerforespørsler og annen signalering.

I en utførelse kan en forespørsel om opplinkdataoverføring sendes av brukeren på en kanal med tilfeldig tilgang. Forespørselen kan inkludere informasjon som nyttelast (det vil si mengden data som skal overføres), oppnådd C/I og så videre. Dekningsområdet mottar brukerens forespørsel, fordeler opplinkoverføringen og sender tidsplanleggingsinformasjon til brukeren. Slik tidsplanleggingsinformasjon kan for eksempel inkludere tidsintervallet i hvilket dataoverføringen kan finne sted, datahastigheten (for eksempel modulasjons- og kodeskjema) som skal anvendes og de(n) tildelte kanal(er). Tidsplanleggingen av opplinkoverføringen og tildelingen av kanal kan utføres på samme måte som for nedlinkoverføringer beskrevet ovenfor.

Kombinasjon med andre gjenbruksstrukturer

Denne oppfinnelse kan også implementeres innenfor eller i kombinasjon med andre gjenbruksstrukturer. En slik struktur beskrives av T. K. Fong et al. i en artikkel med tittelen "Radio resource allocation in fixed broadband wireless networks" IEEE Transactions on Communications, Vol. 46 nr. 6, juni 1998. Denne referanse beskriver inndeling av hvert dekningsområde i flere sektorer og overføring til hver sektor i angitte (og muligens ikke-angitte) og forskjøvede tidsluker, valgt for å redusere interferensmengden.

En annen gjenbruksstruktur beskrives av K. K. Leung et al. i en artikkel med tittelen "Dynamic allocation of downlink and uplink resource for broadband services in fixed wireless networks" IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 17, nr. 5, mai 1999. Denne referanse beskriver inndeling av hvert dekningsområde i flere sektorer og overføring til hver sektor i angitte (og muligens ikke-angitte) og forskjøvede tidsluker og sub-tidsluker, valgt for å redusere interferensmengden. Brukernes C/I bestemmes og brukerne klassifiseres i grupper basert på deres toleranse for opptil q samtidige overføringer. Overføringsmønsteret velges så og dataoverføringene fordeles for å sikre samsvar med brukernes krav.

Ytterligere en annen gjenbruksstruktur beskrives av K. C. Chawla et al. i en artikkel med tittelen "Quasi-static resource allocation with interference avoidance for fixed wireless systems" IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 17, nr. 3, mars 1999. Denne referanse beskriver tildelingen av en "stråle-av" sekvens til hvert dekningsområde og setter brukerne i stand til å informere dekningsområdet om den beste tidsluke for sine dataoverføringer.

Anvendelse

Denne oppfinnelse kan benyttes fordelaktig i en rekke anvendelser. Oppfinnelsen kan for eksempel benyttes i et kommunikasjonssystem som tilveiebringer bredbånds pakke-datatjenester som kan benyttes til å understøtte Internett, e-handel, innholdsfordeling , kringcasting av media og mange andre anvendelser. Oppfinnelsen kan benyttes til å tilveiebringe tale, video, data, tekst og så videre over et trådløst kommunikasjonssystem til brukere hjemme, på arbeid og i mobile miljøer. Oppfinnelsen kan benyttes til innholdsfordeling (for eksempel fra en fordeling skilde slik som en detaljhandel, en mediakilde og så videre) til brukere. Innholdet kan være alt som kan representeres digitalt, slik som for eksempel film, bilder, nyhetsartikler, bøker, lyd og så videre.

Oppfinnelsen er spesielt egnet for overføring av data tilgjengelig på verdensveven, og kan benyttes til å tilveiebringe høyhastighets Internett-tilgang for brukere. Oppfinnelsen kan benyttes i et kommunikasjonssystem utformet som et "trådløs kabel"-system i stand til å fremskaffe programmeringsinnhold (for eksempel inkludert filer på etterspørsel) til brukere.

Oppfinnelsen understøtter slike anvendelser ved å etablere teknikker som tillater kommunikasjonssystemet å oppnå høy ytelse og effektivitet. Oppfinnelsen understøtter effektiv allokering og bruk av de tilgjengelige systemressurser ved aggressivt gjenbruk av tilgjengelige ressurser. Gjenbruken er nærmest enhetlig i enkelte implementasjoner av oppfinnelsen.

Første utformingeksempel

For bedre å forstå enkelte aspekter ved oppfinnelsen beskrives et utformingeksempel som benytter et forskjøvet kanalgjenbrukssystem med effektdempning nedenfor. I dette utformingeksempel benyttes en 3-cellet gjenbruksplan og Nc= 12 kanaler er tilgjengelige for overføring. Brukerne i dekningsområdet har en C/I CDF som vist på fig 7.

For å bestemme de initielle dempningsfaktorene i dette utformet deles C/I CDF'ene på fig. 7 inn i 12 like store sett. Hvert brukersett har en minimum linjemargin s( n) som vist på fig. 3 basert på et settpunkt y på 15 dB. Minimum linjemargin s( n) benyttes så til å fastsette dempningsfaktorene til de 12 tilgjengelige kanaler. Dekningsområdenes overføringskarakteristikk er derfor utformet for tilnærmelsesvis likhet med C/I-karakteriseringen av brukerne i dekningsområdene.

Tabell 4 lister opp dempningsfaktorene for dekningsområde 1 til 3. Dekningsområde 1 tildeles kanalene 1 til 4 for overføring på full effekt og kan overføre på kanalene 5 til 12 på redusert effekt korresponderende med dempningsfaktorene forbundet med disse kanaler. I dette eksempel er kanal 5 initielt utformet for å operere med en dempningsfaktor på 0,6310, kanal 6 er utformet for å operere med en dempningsfaktor på 0,4446 og så videre og kanal 12 er utformet for å operere med en dempningsfaktor på 0,0112.

Dekningsområdene 2 og 3 er utformet med like dempningsfaktorer men forskjøvet med 4 kanaler og 8 kanaler modulus-12 respektive. Dekningsområde 2 blir derfor tildelt kanal 5 til 8 for overføring med full effekt og overfører på de andre kanalene med redusert effekt og dekningsområde 3 tildeles kanal 9 til 12 for overføring med full effekt og overfører på de andre kanalene med redusert effekt. Dempningsfaktorene til dekningsområde 1 til 3 er vist i tabell 4.

Dempningsfaktorene vist i tabell 4 er utledet basert på antagelsen at alle dekningsområder overfører med full effekt. Imidlertid kan den faktiske C/I-verdi observert av brukerne i dekningsområdet være større enn minimum C/I-verdier vist i kolonne 2 i tabell 3 siden interferensen fra andre dekningsområder blir redusert med dempningsfaktorene når dempningsfaktorene benyttes sammen med forskjøvet 4-kanals forskyvning.

I en utførelse blir tidsplanleggingen av dataoverføringen og kanaltildelingen basert delvis på brukernes prioritet. Derfor blir de aktive brukerne prioritert og rangert i samsvar med anvendelsen av faktorene beskrevet ovenfor forut for tidsplanleggingen og kanaltildelingen.

I denne utforming blir hvert dekningsområde operert basert på settet med definerte dempningsfaktorer. De følgende faktorer og antagelser benyttes i dette enkle eksempel. Først er det 12 aktive brukere per dekningsområde og kun brukerne i dekningsområde 1 vurderes i dette eksempel. De mottette effektnivåene til brukerne i dekningsområde 1 antas å være identiske og lik en. De mottatte effektnivåene fra dekningsområde 2 og 3 antas å være like (det vil si h = I3) og interferensen observert av brukerne 1 til 12 er gitt i kolonne 2 i tabell 9. Interferensen til brukerne 1 til 12 kan for eksempel samsvare med interferensen observert av brukerne 1 til 12 respektive, beskrevet ovenfor på fig. 7. Termisk støy antas å være neglisjerbar.

I dette utforming utføres kanaltildelingen ved å benytte kanalmetrikk basert på brukernes forventede C/I. Derfor blir kanalmetrikken til de aktive brukerne beregnet ved anvendelse av ligning (12) forut for tidsplanleggingen og kanaltildelingen. Kolonnene i tabell 8 representerer beregnet kanalmetrikk for aktive brukere med dempningsfaktorene gitt i tabell 4 benyttet på dekningsområdene og de mottatte effektnivåene h og I3gitt i kolonne 2 i tabell 9. I beregningene antas både P2og P3å være like.

I dette eksempel blir de aktive brukerne prioritert basert på deres maksimum oppnåelige kanalmetrikk med de kjente dempningsfaktorene anvendt. Maksimum oppnåelig kanalmetrikk for alle 12 brukere blir bestemt og opplistes i nest siste rad i tabell 8. I dette eksempel vil brukeren med lavest maksimum oppnåelig kanalmetrikk (det vil si bruker 1) tildeles høyeste prioritet av 12, brukeren med nest lavest maksimum oppnåelig kanalmetrikk (det vil si bruker 2) tildeles nest høyeste prioritet av 11 og så videre og brukeren med høyest maksimum oppnåelig kanalmetrikk (det vil si bruker 12) tildeles den laveste prioritet av 1. Brukernes prioritet er vist i siste rad i tabell 8 og også i kolonne 3 i tabell 9.

Brukerne tildeles så kanaler basert på deres prioritet og den beregnede kanalmetrikk. Initielt blir brukeren med høyest prioritet (det vil si bruker 1) valgt og tildelt kanal samsvarende med dens maksimum oppnåelig kanalmetrikk (det vil si kanal 4, kanalmetrikk = 30,0). Brukeren med nest høyest prioritet (det vil si bruker 2) velges og tildeles kanalen samsvarende med dens nest høyeste maksimum oppnåelige kanalmetrikk (det vil si kanal 3, kanalmetrikk = 63,0) siden dette er den beste kanal blant de tilgjengelige kanaler (det vil si kanal 4 er allerede tildelt bruker 1). Kanaltildelingsprosessen fortsetter med bruker 3 som tildeles kanal 2, bruker 4 som tildeles kanal 1 og så videre og bruker 12 som tildeles kanal 12. Kolonne 4 i tabell 9 viser kanalene tildelt de 12 brukerne.

Brukernes C/I kan så beregnes basert på deres tildelte kanaler og tatt i betraktning dempningsfaktorene benyttet i dekningsområde 2 og 3 som vist i tabell 4. C/I'en (i dB) oppnådd av brukerne er gitt i kolonne 5 i tabell 9. For et settpunkt y= 15 dB kan brukernes linjemarginer beregnes på grunnlag av C/Ten gitt i kolonne 5. Kolonne 6 gir linjemargin (i dB) tillatt hver bruker i den tildelte kanal når dempningsfaktorene er benyttet, relativt til et settpunkt på 15 dB. I dette eksempel nyter brukerne 2 til 12 positive marginer og brukeren 1 er nesten i stand til å oppnå dets settpunkt.

Brukernes dempningsfaktorer kan da reduseres med størrelsen til den positive linjemargin om noen. Justeringen av dempningsfaktorene kan utføres systematisk som del av kanaltildelingsprosessen eller dynamisk som del av effektreguleringssystemet. Den siste kolonne i tabell 9 gir nødvendige demningsfaktorer for å oppnå C/I tilnærmelsesvis lik settpunktet (det vil si tilnærmelsesvis lik null linjemargin). Reduksjonen i dempningsfaktorer for det nødvendige settpunkt og de opprinnelige dempningsfaktorene kan betraktes ved sammenlikning av de to siste kolonnene i tabell 9.

Hvis C/I'en til den tildelte kanal er større enn settpunktet er det ytterligere linjemargin. I dette tilfelle kan brukerens datahastighet økes til et nivå som tilfredsstiller driftsavbruddskriteriet eller overføringseffekten kan reduseres med opp til størrelsen på linje-marginen. Disse justeringer kan utføres for hver aktiv bruker.

Hvis C/ l 'en forbundet med bruken av de tilgjengelige kanaler er verre enn det som kreves av brukerne kan det hende at ønsket ytelse ikke oppnås.. Når dette inntreffer er flere valgmuligheter tilgjengelige. En mulighet er å dataoverføringen til brukeren skje ved en lavere datahastighet slik at driftsavbruddskriteriet er oppfylt. En annen mulighet er å la være å fordele brukeren til overføring i det nåværende overføringsintervall og kanalen gjøres tilgjengelig for en annen bruker. Hvis dette inntreffer kan prioriteten til brukeren som ikke fordeles økes, og dermed forårsake at den blir tatt i betraktning tidligere ved neste tidsplanlegging og tildelingsintervall.

Selv med effektdempning er enkelte brukere i sett 1 ikke i stand til å operere ved et settpunkt y= 15 dB. Når den effektive C/I er under settpunktet kan datahastighetene forbundet med disse brukerne reduseres til et nivå som gir akseptabel ytelse, (for eksempel en bestemt BER, FER eller driftsavbruddssannsynlighet). Uansett kan det i enkelte tilfeller være nødvendig å eliminere de vesentlige interferenskildene som forhindrer disse brukerne fra å operere ved settpunktet. For å oppnå dette kan systemet utformes for å tillempe tilpasning av dempningsfaktorer og/eller settpunkt i kanalene basert på brukernes spesifikke krav.

Som beskrevet ovenfor er dempningsfaktorene avhengige av settpunktet y som er nødvendig for å operere med en bestemt datahastighet ved et bestemt ytelsesnivå. I praksis er settpunktet yen funksjon av datahastigheten valgt av brukeren. Hvis brukernes datahastighet er variabel er den betingede driftsavbruddssannsynlighet gitt i ligning (6) en funksjon av den valgte datahastighet.

Hvis brukerprioritetene oppdateres i samsvar med deres gjennomsnittlige belastning kan kanaltildelingen også ta i betraktning brukernes tildeling av datahastighet. Kanalen som tildeles en bestemt bruker er derfor den som maksimerer brukerens belastning ved et bestemt driftsavbruddssannsynlighetsnivå. For eksempel vurderer kanaltildelingsprosessen først den beste kanal for brukeren ut fra listen over tilgjengelige kanaler. Den maksimum datahastighet som tilfredsstiller det ønskede driftsavbruddskriterium tildeles så brukeren av denne kanal.

Om ønskelig kan også maksimum og minimum dempningsfaktor justeres. Disse maksimums- og minimumsgrenser kan for eksempel justeres basert på systembelastningen.

Når systembelastningen ikke er større enn fire brukere per dekningsområde i eksempelet ovenfor tildeler dekningsområde 1 brukere til kanalene 1 til 4, dekningsområde 2 tildeler brukere til kanalene 5 til 8 og dekningsområde 3 tildeler brukere til kanalene 9 til 12.1 dette eksempel opereres alle disse kanalene på full effekt slik at datahastighetene til brukerne kan justeres til de verdier som maksimerer ytelsen for den spesifikke bruker av den tildelte kanal. Hvis systemsettpunktet imidlertid ble senket kunne enkelte av disse kanaler ha dempningsfaktorer som forhindret kanalene fra å operere ved full effekt selv om det ikke ville vær noen interferens fra tilstøtende dekningsområder ved belastningen i betraktning. Det kan derfor være ønskelig å sette like dempningsfaktorer for kanal 1 til 4 slik at det kan gjøres bruk av full effekt (for eksempel for å tilveiebringe ytterligere linjemargin) når belastningen i dekningsområdet er fire brukere eller mindre.

Andre utformingeksempel

I et andre utformingeksempel blir hvert av dekningsområdene tildelt en fraksjon av de tilgjengelige ressurser og overfører deretter på fulle effekt i de tildelte ressurser. Hvert dekningsområde kan også overføre i ikke-tildelte kanaler etter hvert som belastningen øker.

I dette andre utforming tildeles brukerne med høyere interferenstoleranse kanaler med større sannsynlighet for høyere interferensnivåer. Det er kjent at brukerne i enkelte bestemte dekningsområder vanligvis ikke har samme interferenstoleranse og at denne egenskapen kan utnyttes av hvert dekningsområde ved tildeling av kanaler. Etter som belastningen i hvert dekningsområde øker vil virkningen på ytelsen til brukerne som det mest sannsynlig at vil interferere med hverandre minimaliseres fordi disse brukerne har høyere toleranse overfor interferens.

I en utførelse tilveiebringes et dekningsområde informasjon om interferensen hver aktive bruker i dekningsområdet erfarer på grunn av overføringer fra andre dekningsområder. Når antallet aktive brukere overskrider antallet tildelte kanaler kan dekningsområdet så velge den bruker med høyest interferenstoleranse og plassere den bruker i en overlappende (ikke-ortogonal) kanal som tilveiebringer den beste av alle C/I 'er for den bruker.

For en bedre forståelse av oppfinnelsen beskrives nå et spesifikt eksempel i hvilket et 3-cellet gjenbrukssystem anvendes og dekningsområde 1 inkluderer fem aktive brukere.

Tabell 10 viser et eksempel på interferensbegrensninger for hver av de 5 aktive brukerne i dekningsområde 1. For å forenkle eksemplet er følgende antagelser gjort: (1) termisk støy er neglisjerbar, (2) alle brukerne i dekningsområde 1 har identisk utbredelsestap i dekningsområde 1 og (3) alle dekningsområder overfører på samme faste effektnivå når de er aktive (det vil si ingen effektdempning og ingen effektstyring). Dette innebærer at mottatt signaleffekt er den samme for alle brukerne (det vil si C = h{ l, k) = 1).

Basert på ovennevnte antagelser viser kolonne 2 i tabell 10 interferensnivåene Ii( 2, k) for tilstøtende dekningsområde 2 for alle brukere i dekningsområde 1 og kolonne 3 viser interferensnivåene Ii( 3, k) for tilstøtende dekningsområde 3. Nomenklaturen Im{ l, k) beskriver interferensen for bruker k i dekningsområde m for en overføring i dekningsområde / i en bestemt kanal. Kolonne 4 viser C/I for brukerne i dekningsområde 1 gitt at ikke dekningsområde 3 overfører (igjen antatt at C = 1). Kolonne 5 viser likeledes C/I for brukerne i dekningsområde 1 gitt at dekningsområde 2 er av. Kolonne 6 viser effektiv C/I for brukeren gitt at både dekningsområde 2 og 3 interfererer med brukeren. Interferensen og C/I kan for eksempel bestemmes på grunnlag av pilotsignaler overført fra dekningsområdene. Disse størrelsene kan også bestemmes på installasjonstidspunktet (for eksempel for faste terminaler) eller dynamisk av brukerne og tilveiebrakt dekningsområdene.

Den siste kolonne er rangeringen forbundet med hver bruker i dekningsområde 1 hvor en rang på 1 vanligvis indikerer høyeste prioritet. Rangeringen kan baseres på flere rangeringssystemer, av hvilke enkelte er beskrevet nedenfor, avhengig av de generelle målene for systemet. Som et eksempel på et enkelt rangeringssystem gis brukerne en rangering basert på deres samlede gjennomsnittlige ytelse. I dette eksempel er rangeringen tildelt brukerne inverst proporsjonal med brukernes C/I (det vil si lavest C/I = høyest prioritet):

Kanaltildelingen kan ta hensyn til belastningen i tilstøtende dekningsområder slik at de kanalene det er minst sannsynlig at vil bli benyttet av tilstøtende dekningsområder tildeles først. Belastningsinformasjonen kan tilveiebringes av de tilstøtende dekningsområdene eller estimeres av det lokale dekningsområde. Belastningsinformasjonen kan så anvendes til å beregne sannsynligheten for at tilstøtende dekningsområder benytter en bestemt kanal i den overføringsperiode som er av interesse. Siden dekningsområdene opererer på basis av liknende kanaltildelingsregler kan sannsynligheten for at en gitt kanal er opptatt av et tilstøtende dekningsområde beregnes eller estimeres lokalt.

Tabell 11 tabulerer et spesifikt eksempel for kanalopptatthetssannsynligheten Pm( n) i et 3-cellet system, og hvor Pm{ ri) betegner sannsynligheten for at kanal n i dekningsområde m er opptatt. Kolonne 2 i tabell 11 viser sannsynligheten for at dekningsområde 1 vil tildele en aktiv bruker i dekningsområdet til et bestemt kanalnummer (det vil si n = 1, 2, ...12). På samme måte viser kolonne 3 og 4 sannsynligheten for at dekningsområdene 2 og 3 respektive, vil tildele en aktiv bruker til et bestemt kanalnummer. I dette eksempel er kanalene tildelt de tre dekningsområdene forskjøvet med 4 kanaler og dette reflekteres i kanalopptatthetssannsynligheten Pm{ ri) til de tre dekningsområdene.

I dette enkle eksempel betjener hvert dekningsområde omtrent fire brukere i gjennomsnitt samtidig. To av brukerne i hvert dekningsområde tildeles midtre allokerte kanaler for å minimere interferens fra andre dekningsområder. For eksempel tildeles to brukere vanligvis til kanal 2 og 3 i dekningsområde 1, to brukere vanligvis til kanal 6 og 7 i dekningsområde 2 og to brukere vanligvis til kanal 10 og 11 i dekningsområde 3. I dette eksempel er det progressivt mindre sannsynlig at brukerne tildeles kanaler lenger fra midten. Derfor blir en bruker i dekningsområde 1 tildelt kanal 4 halvparten så ofte som til kanal 3 og til kanal 5 en fjededel så ofte som kanal 3 og så videre.

I dette enkle eksempel er belastningen identisk i alle tre dekningsområdene og kanal - opptatthetssannsynligheten for hvert dekningsområde er ganske enkelt en forskjøvet versjon av de for tilstøtende dekningsområder. Det kan bemerkes at hvilket som helst av dekningsområdene kan utelde denne tabellen lokalt ved å estimere belastningen i de tilstøtende dekningsområder.

Tabell 12 tabulerer kanalmetrikken hm( n, k) beregnet ved bruk av ligning (11) for alle 5 aktive brukere i dekningsområde 1 for alle 12 tilgjengelige kanaler. Kolonne 1 lister opp de 12 kanalene fra kanal 1 til 12. Hver av kolonnene 2 til 6 lister opp kanalmetrikken hm( n, k) beregnet for en bestemt bruker k. Kanalmetrikken i tabell 12 er beregnet ved bruk av kanalopptatthetssannsynligheten Pm{ ri) etablert i tabell 11 og interferensen i dekningsområdet Im( l, k) etablert i tabell 10. For eksempel kan kanalmetrikken hm( n, k) for bruker 1 i kanal 1 beregnes som:

Som vist i tabell 12 er kanalmetrikken vanligvis høyere omkring kanal 2 og 3 (midten av kanalene tildelt dekningsområde 1) for alle brukerne i dekningsområde 1, og tenderer til å gradvis avta bort fra midten. I dette eksempel har også bruker 1 det laveste sett med metrikk og bruker 5 det høyeste sett med metrikk, og metrikken øker progressivt fra venstre mot høyre.

I en utførelse av kanaltildelingssystemet blir kanalene tildelt basert på brukerrangeringen og et sett med kanalmetrikk slik som etablert i tabell 12.

Forskjellige kanaltildelingssystemer kan benyttes for tildeling av kanaler til brukerne. Disse systemene kan spenne over et bredt felt i kompleksitet og i optimalitet (det vil si kvalitet) når det gjelder tildelingsresultat. Et par av disse systemer beskrives nedenfor for å illustrere oppfinnelsen. Imidlertid kan andre systemer anvendes og er innefor omfanget av denne oppfinnelse.

I et spesifikt kanaltildelingssystem som er enkelt å implementere blir den best mulige kanal tildelt brukere med suksessivt lavere prioritet, startende med brukeren med høyest prioritet. De høyest prioriterte brukere er mindre tolerante overfor interferens og tildeles bedre kanaler. Bruker 1 (brukeren med høyest prioritet) blir derfor tildelt kanal 2 tilsvarende dens høyeste metrikk på 14,55. Kanal 2 fjernes så fra listen over tilgjengelige kanaler i dekningsområdet. Bruker 2 (brukeren med nest høyest prioritet) tildeles i neste omgang kanal 3 tilsvarende dens høyeste metrikk på 16,00 og kanal 3 fjernes fra listen. Bruker 3 (brukeren med tredje høyest prioritet) har den høyeste metrikk i kanal 2, men tildeles kanal 1 fordi både kanal 2 og 3 allerede er tildelt og ikke tilgjengelige. Likeledes tildeles bruker 4 kanal 4 tilvarende dets fjerde høyeste metrikk siden kanal 1 til 3 allerede er tildelt. Til slutt tildeles bruker 5 kanal 5, kanalen med høyest metrikk av de gjenværende tilgjengelige kanaler. Kanalen tildelt hver bruker er listet opp i siste rad i tabell 12.

I en utførelse blir ikke kanalene tildelt øyeblikkelig dersom det er jevnbyrdig kamp om dem under kanaltildelingen (for eksempel hvis mer enn en kanal tilordnes med samme eller liknende kanalmetrikk). I stedet for blir de kanalene som er årsak til den uavgjorte kamp merket og vurderingen av andre brukere med lavere prioritet fortsetter. Hvis den neste bruker har sin største metrikk forbundet med noen av de merkede kanaler kan slik kanal tildeles til den bruker og kanalen fjernes fra listen over tilgjengelige kanaler. Når listen over merkede kanaler for en spesifikk bruker er redusert til en vil den gjenværende kanal tildeles brukeren som merket kanalen og som har høyeste prioritet.

I et annet kanaltildelingssystem som er en variant av det ovenfor beskrevne kan det tas hensyn til differansen mellom kanalmetrikken forbundet med kanalene ved kanaltil delingen. I enkelte tilfeller kan det være bedre ikke å tildele brukeren med høyest prioritet kanalen med høyest metrikk. Hvis for eksempel en bruker har flere kanaler med omtrent liknende metrikk eller hvis flere kanaler kan tilveiebringe nødvendig C/I kan brukeren tildeles en av flere kanaler og allikevel betjenes ordentlig. Hvis en bruker med lavere prioritet har sin beste kanal lik en bruker med høyere prioritet og hvis det er stor ulikhet mellom beste og nest beste kanal til brukeren med nest høyest prioritet kan det være mer optimalt å tildele brukeren med høyere prioritet sin nest beste kanal og tildele brukeren med lavere prioritet sin beste kanal. Hvis bruker 1 for eksempel har liknende kanalmetrikk for kanal 2 og 3 og bruker 2 med neste lavere prioritet har mye større kanalmetrikk for kanal 3 så kan bruker 1 tildeles kanal 2 og bruker 2 tildeles kanal 3.

I ytterligere et kanaltildelingssystem merker brukeren med høyest prioritet tilgjengelige kanaler som tilveiebringer nødvendig ytelse (på samme måte som merkingen av "uavgjorte" kanaler beskrevet ovenfor). Den neste bruker med lavere prioritet merker så sine akseptable kanaler. Kanaltildelingen utføres så slik at brukere med lavere prioritet tildeles kanal først men kanaler som trengs av brukere med høyere prioritet reserveres.

I ytterligere et kanaltildelingssystem tildeles kanalene mer optimalt til aktive brukere i dekningsområdet ved å ta hensyn til et stort antall permutasjoner av kanaltildelinger over en gruppe av aktive brukere i dekningsområdet. I dette tilfellet treffes ikke kanalbeslutningen til en bestemt bruker på basis av brukerens metrikk og prioritet alene. I en implementasjon kan brukerens prioritet konverteres til en veiing som benyttes til å skalere metrikken i beregningen av kanaltildelinger i dekningsområdet.

For denne og andre av oppfinnelsens utførelser blir senderne i de berørte dekningsområdene som forhindrer vanskeligstilte brukere fra å oppnå sitt settpunkt adaptivt redusert (også referert til heri som "dempning av dekningsområde") eller avstengt (også referert til heri som "blanking av dekningsområde") for å redusere interferens for vanskeligstilte brukere. Dempningen eller blankingen kan oppnås på en rekke ulike måter. I en utførelse samles det inn informasjon fra brukerne og et minimum antall dekningsområder dempes eller blankes for å imøtekomme minimumskravene til alle brukerne i området som dekkes. Styringen i dekningsområdet kan oppnås ved sentralisert eller distribuert styring.

I en utførelse oppnås dempningen eller blankingen av dekningsområdet ved inn-samling av informasjon relatert til interferensmiljøet (for eksempel spredningstapsmiljøet) til hver bruker. Hver bruker kan for eksempel måle mottakssignalnivået som overstiger en bestemt terskelverdi fra hvert dekningsområde. En liknende måling kan utføres av dekningsområdene på signaler som mottas fra overførende brukere. Den innsamlede informasjon kan benyttes til å estimere C/Tene til en bestemt bruker når kun et subsett av dekningsområder er innkoblet. Informasjonen benyttes så til å velge et subsett med brukere som overfører i ett gitt tidsintervall slik at systemytelsen maksimeres for et gitt sett med begrensninger.

Utformingeksemplene ovenfor illustrerer spesifikke implementasjoner av kombinasjoner av enkelte aspekter ved oppfinnelsen. De forskjellige aspekter og utførelser av oppfinnelsen kan kombineres på en rekke måter for å implementere mange forskjellige kommunikasj onssy stemer.

Forbedringer med adaptiv gjenbruk

I overensstemmelse med enkelte av oppfinnelsens aspekter tildeles de tilgjengelige systemressursene adaptivt for å oppnå større effektivitet og imøtekomme systemkravene. For å oppnå høy spektralutnyttelse er det ønskelig å benytte en gjenbrukfaktor som er så nær likhet som mulig mens det fremsatte ytelseskriterium fortsatt overholdes. I et konvensjonelt fast gjenbrukssystem settes gjenbruksfaktoren vanligvis slik at kravene til minimum datahastighet imøtekommes for en spesifikk prosent av området som dekkes. Det konvensjonelle faste gjenbrukssystem er høyst ineffektivt fordi det ikke understøtter fleksibel tilpasning av tilgjengelige ressurser til systembetingelser for å oppnå høy spektralutnyttelse når det utformes for å møte verste falls krav (for eksempel 1 % driftsavbruddssannsynlighet).

Forbedringen i gjennomsnittlig ytelse etablert ved oppfinnelsens adaptive gjenbruk kan estimeres ved et Monte-Carlo-system simulering som evaluerer gjennomsnittlig gjenbruk som en funksjon av C/I-kravet for å imøtekomme et bestemt minimum datahastighetskrav (det vil si et bestemt settpunkt). I denne simulering defineres gjenbruksutnyttelsen som forholdet mellom antallet aktive dekningsområder og det totale antall dekningsområder. I systemsimuleringen evalueres et stort antall realiserte (eller enkelt realiseringer) trafikkfordelinger.

For idealisert cellulært system med heksagonal celleplanløsning og som benytter en felles frekvens i hvert dekningsområde kan fordelingen av oppnådd C/I i de idealiserte dekningsområdene beregnes. C/Fen oppnådd av enhver gitt bruker er en funksjon av utbredelsestapet som for jordbundne cellulære systemer vanligvis øker som c? til d<*>hvor d er distansen fra brukeren til den strålende kilde. Hver realisering i simuleringen plasserer brukerne enhetlig innen hvert dekningsområde. Brukerne har en effektiv antennestrålevidde på 30 grader. Rundstråleantenner benyttes i dekningsområdene. Utbredelsestapet, L, i dB følger en 35dB/dekade tapskurve basert på distansen, d, fra brukerne til dekningsområdet. Utbredelsestapet, Lm{ k) for bruker k til dekningsområde m kan da uttrykkes som:

Utbredelsestapet er utsatt for tilfeldige variasjoner på grunn av menneskeskapte eller naturlige hindringer i radiobølgen(e)s utbredelsessti(er). Disse tilfeldige variasjoner kan vanligvis modelleres som en log-normal skyggeleggingsprosess med et standard avvik på 8 dB. Det faktiske utbredelsestap, Lm{ k), er gitt av summen av Lm( k) i dB pluss en normalfordelt tilfeldig variabel, x, med middelverdi null og et standard avvik på 8 dB og kan uttrykkes som:

Den resulterende C/I-fordeling oppnådd for en ideell heksagonal cellulær planløsning med rundstrålende basestasjonsantenner og skyggeprosess med 8 dB standard avvik som vist på fig 7.

Dekningsområdets maksimum overføringseffekt normaliseres enhetlig og mottatt effekt, Im{ k) fra dekningsområde m for bruker k er gitt ved:

En brukers primære dekningsområde er dekningsområdet forbundet med det største mottaks-signalnivå og kan uttrykkes som:

Nabodekningsområdene representerer interferensbetingelser og deres maksimum interferenseffekt kan uttrykkes som:

I hver realisering av simuleringen plasseres brukerne tilfeldig (for eksempel enhetlig fordelt) i hvert dekningsområde i systemet. Middelverdien for utbredelsestapet evalueres så fra hvert dekningsområde til hver bruker.

Effekten som overføres til hver bruker kan estimeres med en rekke metoder. I simuleringen baseres overføringseffektestimatene på antagelsen om full effekt, det vil si brukerne estimerer signalnivået fra hvert dekningsområde basert på antagelsen om full over-føringseffekt. Gitt dette vil enkelte begunstigede brukere observere C/I-nivåer som overskrider settpunktet. I disse tilfeller kan dekningsområdet redusere overføringseffekten med en størrelse relatert til den observerte margin til denne bruker (det vil si redusert med differansen mellom observert C/I og settpunktet). Den faktiske C/I til brukerne i systemet vil være større enn den beregnet i simuleringen fordi ikke alle dekningsområdene vil operere på full overføringseffekt. Det er også mulig å bestemme hver brukers nødvendige effektnivå med større nøyaktighet noe som kan resultere i bedre spektral utnyttelse.

I hver realisering rangeres overføringseffekten til interfererende dekningsområder for hver bruker. Det adaptive gjenbrukssystem som benyttes i simuleringen velger så en tilfeldig bruker å starte med. Minimum antall dekningsområder som behøver å kobles ut (det vil si utkobling av sender) for å imøtekomme settpunktet bestemmes for denne bruker. Dette kan oppnås ved iterativ evaluering av denne brukers C/ l ved å inkrementere interferenseffekten basert på en rangert liste over effekten til interfererende dekningsområder (for eksempel rangert fra lavest til høyest overføringseffekt). Hvis målt C/ l faller under settpunktet som et resultat av innkobling av dekningsområdet for hvert dekningsområde som evalueres vil nåværende og gjenværende interfererende dekningsområder på den rangerte liste til denne bruker kobles ut. Simuleringen velger så tilfeldig et annet dekningsområde fra den gjenværende liste over aktive dekningsområder og fortsetter inntil det ikke lenger finnes aktive dekningsområder å evaluere. Gjenbrukskoeffisienten, definert som forholdet mellom innkoblede dekningsområder og det totale antall dekningsområder, registreres for hver realisering.

Fig. 12 viser plottinger av den gjennomsnittlige gjenbrukskoeffisient som en funksjon av settpunktet for to forskjellige spredningsmiljøer. I plottet merket "ikke flerveis" er gjenbrukskoeffisienten vist å være svært nær 1,0 for settpunkt lavere enn 12 dB. Når settpunktet økes må flere dekningsområder kobles ut for å oppnå settpunktet og gjenbrukskoeffisienten faller. Dette adaptive gjenbrukssystemet oppnår mye større spektral utnyttelse enn det et fast gjenbrukssystem oppnår. Det gjennomsnittlige gjenbruk er også observert lavere når flerveis spredning er rådende. Dette er fordi den etablerte isolasjon mot interfererende dekningsområder er mindre effektiv på grunn av tilfeldig spredning av energi når det benyttes retningsantenner. Når det inntreffer spredning må et større antall dekningsområder i gjennomsnitt kobles ut for å imøtekomme settpunktet.

Tabell 13 viser den oppnåelige spektrale utnyttelse med det simulerte gjenbrukssystem. I tabell 13 beregnes den spektrale utnyttelse for forskjellige settpunkt varierende fra 10 til 26 dB i 2 dB's trinn. Tabell 13 er beregnet for en ikke-flerveis tilstand og antar at systemet opererer hver linje på det spesifiserte settpunkt.

For hvert settpunkt bestemmes den gjennomsnittlige gjenbruk tilsvarende settpunktet ut fra fig. 12 og som etablert i kolonne 2. Settpunktets modulasjonsutnyttelse bestemmes av tabell 1 og er etablert i kolonne 3. Den spektrale utnyttelse beregnes ved å multiplisere gjennomsnittlig gjenbruk med modulasjonsutnyttelsen. For et settpunkt på for eksempel 14 dB er det gjennomsnittlige gjenbruk omtrent 0,95 bestemt av fig. 12. I henhold til tabell 1 trengs det en C/I på minst 12,6 dB for å oppnå 1 % BER ved å benytte 8-PSK, noe som tilsvarer en modulasjonsutnyttelse på 3 bit/Hz (minst 14,3 dB trengs for 16-QAM). Den spektrale utnyttelse kan derfor beregnes til 2,85 (det vil si 0,95 x 3).

Forbedringen i spektral utnyttelse kan lett observeres ved sammenligning av den spektrale utnyttelse forbundet med gjenbrukssystemet som simuleres her og den til et konvensjonelt fast gjenbrukssystem. Settpunktet i et adaptivt gjenbrukssystem omtrent garanterer (det vil si driftsavbruddssannsynligheten = 0,0) at verste falls bruker kan oppnå det minimum ytelseskrav som kan defineres som en bestemt minimum datahastighet i en bestemt prosent av tiden.

I tabell 13 kan det legges merke til at maksimal spektral utnyttelse oppnås ved et settpunkt på 18 dB. Ved dette settpunkt opererer hver linje med en modulasjonsutnyttelse på 5 b/s/Hz. Den gjennomsnittlige gjenbrukskoeffisient ved dette settpunkt er omtrent 0,83, noe som gir en generell spektral utnyttelse på 4,16Æ/s/Hz/dekningsområde. Et fast gjenbrukssystem har en signifikant lavere spektralutnyttelse enn dette. Ved for eksempel å benytte en 7-cellet gjenbruksmodell kan det oppnås en spektral utnyttelse på 0,82 b/s/Hz/dekningsområde ved en liknende driftsavbruddssannsynlighet på 1 %. Dette adaptive gjenbrukssystemet oppnår derfor neste 5 ganger den spektrale utnyttelse som det et fast gjenbrukssystem med lavere driftsavbruddssannsynlighet kan.

Ingen optimalisering ble utført under simuleringen. Brukerne som skal prosesseres velges tilfeldig og det ble ikke utført søk etter "beste" kombinasjon av dekningsområder som kunne kobles ut. Med et mer intelligent styringssystem er det mulig å søke etter en bedre løsning enn den tilfeldige løsning som ble brukt i simuleringen.

Det kan benyttes sub-optimale styringssystemer som oppnår ytelse nær opptil det som den optimale løsning kan tilveiebringe. Det er dessuten å foretrekke å minimere kompleksiteten i styringssystemet og å redusere avhengigheten til sanntidskoordinering mellom dekningsområdene. Det kan konstrueres desentralisert ressurstildeling, tidsplanlegging og kanaltildeling som kan prøve å oppnå dette.

Et annet sett med simuleringer ble utført med fem forskjellige gjenbrukssystemer for et multippel inndata multippel utdata (MIMO) kommunikasjonssystem, slik som det beskrevet i den tidligere nevnte U.S. patentsøknad nr. [Attorney Docket No. PD000151]. Fig. 13A viser et plott av ytelsen til en bruker gitt som en funksjon av C/ l for et 4 x 4 MIMO-kommunikasjonssystem med fire sendeantenner og fire mottaksantenner. Fig. 13B viser en graf som avspeiler den planløsning for dekningsområdene som ble benyttet i simuleringen. I simuleringen ble de midtre 21 dekningsområdene (det vil si den skyggelagte klynge på fig. 13B) omgitt av et uendelig plan av dekningsområder (det vil si en idealisert heksagonal dekningsområdelayout). Ytelsen måles for brukerne i den midtre klynge av 21 dekningsområder. Den mottatte effekt for det primære dekningsområde og betingelsene for mottatt interferens fra nabodekningsområdene kan beregnes som beskrevet ovenfor.

Kanalmetrikken for et bestemt dekningsområde kan evalueres for brukerne i dekningsområdet ved å benytte de definerte dempningsfaktorene og gjenbrukssystem. Brukerne tildeles prioritet basert på den beregnede kanalmetrikk og andre faktorer, slik som beskrevet ovenfor. Kanaler tildeles brukerne basert på prioriteten til de aktive brukerne i dekningsområdet, fra brukeren med høyest til lavest prioritet. En bestemt bruker k tildelt kanalen n i dekningsområdet m har en observert C/I gitt ved:

hvor /3f(«) er dempningsfaktoren brukt i kanal n i dekningsområde /.

En mengde ytelsesmål (for eksempel gjennomsnittlig ytelse per dekningsområde, fordeling av bruker C/I, fordeling av brukers datahastighet og så videre) registreres for hver av brukerne i hvert av de 21 dekningsområdene for hver realisering. Et stort antall realiseringer simuleres for å tilveiebringe adekvat sikkerhet i ytelsesmålene.

Flere gjenbrukssystemer evalueres i simuleringen. Gjenbrukssystemene beskrives som følger: • Gjenbrukssystem A: Enhetlig gjenbruk, tilfeldig kanaltildeling og ingen effektregulering. Brukerne tildeles kanaler på randomisert basis. Enhetlig gjenbruk anvendes slik at dekningsområder kan tildele brukere til enhver av de tilgjengelige kanaler. Ingen effektregulering benyttes og alle kanalene opereres på full effekt. Brukerne tillates å operere med den maksimum datahastighet (som vist på fig. 13A) som deres oppnådde C/I tillater. • Gjenbrukssystem B: Enhetlig gjenbruk, tilfeldig kanaltildeling og effektregulering. Likt med gjenbrukssystem A bortsett fra at det benyttes effektregulering for brukere med positiv margin (marginen måles under antagelse om at alle dekningsområdene opererer med full effekt). Den overførte effekt tildelt brukerne reduseres til det som er nødvendig for å imøtekomme et settpunkt på 15 dB. • Gjenbrukssystem C: 3-cellet gjenbruk, pålagt effektdempning, metrikkbasert kanaltildeling, brukerprioirteringer basert på C/I og ingen effektregulering.

Det benyttes en gjenbruksplan med Nr = 3 som gir 7 sub-klynger med 3 dekningsområder hver i den 21-cellede klynge avbildet på fig. 13B. Hvert av dekningsområdene i en sub-klynge tildeles Ns = 4 kanaler noe som gir totalt Nc= 12 kanaler tilgjengelig for tildeling per dekningsområde. Dempningsstrukturen gitt i tabell 4 blir påtvunget og er utformet for å oppnå et 15 dB settpunkt i 11 av de 12 kanalene. Kanaltildelingen skjer på basis av den forventede C/I-kanalmetrikk gitt ved ligning (12). Brukerprioriteringene er enkel kanalmetrikk gjennomsnittsberegnet over de 12 kanalene. Effektregulering utøves ikke og de benyttede dempningsfaktorene forblir faste på nivåene indikert i tabell 4. • Gjenbrukssystem D: 3-cellet gjenbruk, påtvunget effektdempning, metrikkbasert kanaltildeling, brukerprioriteringer basert på C/ l og effektregulering.

Likt med gjenbrukssystem C bortsett fra at det utøves effektregulering på brukere med positiv margin. Dempningsfaktorene som benyttes for kanal reduseres (det vil si overføringseffekten reduseres) til det nivå som er nødvendig for å imøtekomme et settpunkt på 15 dB. • Gjenbrukssystem E: 3-cellet gjenbruk, påtvunget effektdempning, metrikkbasert kanaltildeling, brukerprioriteringer basert på potensiell gjennomsnittlig ytelse og effektregulering.

Likt med gjenbrukssystem D bortsett fra at kanaltildelingen utføres ved anvendelse av brukerprioirteringer som representerer kumulativ "potensiell" ytelse for hver bruker over 10 tildelingsintervaller (for eksempel 10 rammer). Den potensielle ytelse baseres på

"realiserbare" datahastigheter som beskrevet ovenfor. 10 kanaltildelinger utføres på sekvensiell måte for hver brukerrealisering. Ved første ramme blir brukerprioriteringene basert på gjennomsnittet av kanalmetrikken beregnet med ligning (12). Ved etterfølgende rammer blir brukerprioriteringene gitt som summen av potensielt oppnådd ytelse i alle forutgående rammer innen et 10-rammet gjennomsnittsberegningsintervall. Prioriteten for en bruker ved for eksempel femte ramme er summen av den for brukeren potensielt oppnådd ytelse i ramme 1, 2, 3 og 4.

Tabell 14 gir sannsynligheten for at C/Ten er mindre enn settpunktet på 15 dB ved forskjellig belastning av dekningsområdet og for hvert av de fem gjenbrukssystemene beskrevet ovenfor. For en bestemt belastning har gjenbrukssystem A den største prosentvise andel brukere med C/I under settpunktet. Gjenbrukssystem B viser at prosenten med brukere som har C/I under settpunktet reduseres betraktelig med bruk av effektregulering. Gjenbrukssystem C viser at man ved bruk av faste dempningsfaktorer uten effektregulering oppnår en reduksjon i antallet brukere med C/ l under settpunktet i forhold til resultatene for gjenbrukssystem A. Gjenbrukssystem D illustrerer at når effektregulering benyttes i forbindelse med dempningsfaktorer forbedres ytelsen i forhold til gjenbrukssystem B som kun benytter effektregulering. Til sist viser gjenbrukssystem E en liten degradering i forhold til gjenbrukssystem D, noe som skyldes stokkingen av brukere i kanalene på grunn av re-prioriteringen som inntreffer i løpet av det 10-rammede gjennomsnittsberegningsintervall. Imidlertid forbedrer stokkingen den gjennomsnittlige ytelse for enkelte vanskeligstilte brukere, noe som reduserer deres driftsavbruddssannsynlighet slik som beskrevet nedenfor.

Ytelsen til hvert av de fem systemene er vanligvis i overensstemmelse med en bestemt fordeling som har en bestemt middelverdi (eller gjennomsnittsverdi), et bestemt standard avvik og avtar i den ene eller begge ender av fordelingen. Formen på fordelingen er avhengig av det bestemte gjenbrukssystem som benyttes. I gjenbrukssystem A hvor det ikke benyttes effektregulering eller effektdempning og brukerne tillates å overføre med maksimal tilgjengelig datahastighet styrt av deres C/I har fordelingen en høyere middelverdi og høyere standard avvik. Ette hvert som mer regulering benyttes (for eksempel effektdempning og effektregulering) vil fordelingens middelverdi vanligvis avta (som et resultat av begrensningen av overføringseffekt til begunstigede brukere og derved deres datahastighet) men fordelingens standard avvik avtar også (siden ytelsen for vanskeligstilte brukere forbedres på grunn av den benyttede regulering). Den anvendte regulering påvirker fordelingens form og derved ytelsen til systemet.

Tabell 15 gir gjennomsnittlig ytelse per kanal som en funksjon av belastningen for hvert av de fem gjenbrukssystemene. Den gjennomsnittlige ytelse per kanal for gjenbruksskjema A varierer fra 1,66 b/s/Hz ved lav belastning til 1,33 b/s/Hz ved full belastning. I simuleringen for gjenbruksskjema A tillates en brukers datahastighet å variere med oppnådd C/I (basert på fig. 13A). Gjenbrukssystem A har den høyeste gjennomsnittlige ytelse av de fem gjenbrukssystemene, men brukernes observerte datahastighetsområde per kanal er stort. Dette antyder at ulike brukere vil oppleve ulike tjenestenivå avhengig av oppnådd C/ l i den tildelte kanal.

Gjenbrukssystem B til E begrenser overføringseffekten i et forsøk på å oppnå et settpunkt på 15 dB som tilsvarer en spissbelastning på 0,96 b/s/Hz/kanal. Ved å begrense over-føringseffekten reduseres interferensnivåene og prosentandelen med brukere med dårlig C/I avtar som indikert i tabell 14. Kostnaden ved begrensning av overføringseffekten er redusert gjennomsnittlig ytelse per kanal sammenlignet med gjenbrukssystem A. Ytelsesdataene gitt i tabell 15 viser at den gjennomsnittlige ytelse per kanal er rimelig nær 0,96 b/s/Hz/kanal selv ved full belastning.

I mange kommunikasjonssystem er et minimalt gjennomsnittlig ytelseskrav pålagt alle brukerne i dekningsområdet. Derfor er det i tillegg til å undersøke gjennomsnittlig ytelse per kanal vanligvis viktig å undersøke prosentandelen brukere som har en gjennomsnittlig ytelse som overstiger minimumskravet.

Fig. 13C er plottinger av sannsynligheten for at den gjennomsnittlige brukers ytelse skal falle under verdien gitt på x-aksen for hvert av de fem gjenbrukssystemene. Resultatet vist på fig. 13C gjelder for fullt belastede dekningsområder (det vil si alle 12 kanaler er opptatt i hvert dekningsområde) og illustrerer effektiviteten til hvert gjenbrukssystem ved oppfyllelse av minimumskrav for gjennomsnittlig ytelse. Gjenbrukssystem A oppnår for eksempel en minimum gjennomsnittlig ytelse på 0,7 b/s/Hz/kanal for 90 % av brukerne mens gjenbrukssystem E oppnår denne ytelse for 99 % av brukerne. En annen måte å betrakte resultatet på er å undersøke minimum gjennomsnittlig ytelse som oppnås av en bestemt prosentandel av brukerne (for eksempel for 99 % av brukerne eller et dekningskrav på 99 %). Ved et dekningskrav på 99 % oppnår gjenbrukssystem A en minimum gjennomsnittlig ytelse på 0,25 b/s/Hz/kanal mens gjenbrukssystem E oppnår 3 ganger denne verdien eller 0,75 b/s/Hz/kanal.

Systemutforming

Oppfinnelsen beskrevet ovenfor kan implementeres i en rekke kommunikasjonssystemer slik som de beskrevet i våre tidligere nevnte U.S. patentsøknad nr. 09/532 492 og 08/963 386 og i vår U.S. patent nr. 5 103 459.

Fig. 14 er et diagram over et multippel inngang multippel utgang (MIMO) kommunikasjonssystem 1400 som er i stand til å implementere enkelte aspekter og utførelser av oppfinnelsen. Kommunikasjonssystem 1400 kan være operativt ved å tilveiebringe en kombinasjon av antenner, frekvenser og temporær diversitet for å øke spektral utnyttelse, forbedre ytelse og bedre fleksibilitet som beskrevet i tidligere nevnte U.S. patentsøknad nr. 09/532 492.

Som vist på fig. 14 inkluderer kommunikasjonssystem 1400 et første system 1410 som kommuniserer med et annet system 1420. System 1410 omfatter en (overførings-) data prosessor 1412 som (1) mottar og genererer data, (2) prosessering av data til antenner, frekvenser, midlertidig diversitet eller kombinasjoner av disse og (3) fremskaffer prosesserte modulasjonssymboler til flere modulatorer (MOD) fra 141a til 1414t. Hver modulator 1414 prosesserer modulasjonssymbolene ytterligere og genererer et RF-modulert signal egnet til overføring. De RF-modulerte signalene fra modulatorene 1414a til 141t blir så sendt fra henholdsvis antenne 1416a til 1416t over kommunikasjonslinjene 1418 til systemet 1420.

I utførelsen vist på fig. 14 inkluderer system 1420 flere mottakerantenner 1422a til 1422r som mottar de overførte signalene og frembringer de mottatte signaler til henholdsvis demodulatorene (DEMOD) 1424a til 1424r. Som vist på fig. 14 kan hver mottakerantenne 1422 motta signaler fra en eller flere sendeantenner 1416 avhengig av en rekke faktorer slik som for eksempel operasjonsmodusen benyttet i system 1410, retningsvirkningen til sende- og mottaksantennene, karakteristikken til kommunikasjonslinjene og annet. Hver demodulator 1424 demodulerer sitt tilhørende mottakssignal ved å benytte et demoduleringsskjema som er komplementært modulasjonsskjemaet brukt av senderen. De demodulerte symbolene fra demodulator 1424a til 1424r frembringes så til en (mottaker-) dataprosessor 1426 som prosesserer symbolene ytterligere for å frembringe utgangsdata. Dataprosesseringen i sender-og mottakerenhetene er beskrevet i nærmere detalj i den tidligere nevnte U.S. patentsøknad nr. 09/532 492.

I system 1410 kobles en ressurstildelingsprosessor 1430 til dataprosessoren 1412 og til modulatorene 141a til 1414t. Ressursallokeringsprosessoren 1430 samler inn data som kan gi antydning om systemets driftsbetingelser, definerer gjenbrukssystem, mottar brukerforespørsler om dataoverføringer, utfører tidsplanlegging av forespurte overføringer, tildeler aktive brukere kanaler og koordinerer dataoverføringene. Ressurstildelingsprosessor 1430 kan utformes til å implementere forskjellige aspekter og utførelser av oppfinnelsen beskrevet ovenfor.

I system 1420 er en kanalkarakteriseringsprosessor 1440 koblet til dataprosessor 1426 og (muligens) til demodulatorene 1424a til 1424r. Kanalkarakteriseringsprosessoren 1440 prosesserer de mottatte stikkprøvene for å bestemme forskjellige karakteristikker ved det mottatte signal og/eller kommunikasjonslinjen (for eksempel C/I, FER og så videre). Kanalkarakteriseirngsprosessoren 1440 kan for eksempel være utformet og operert for å bestemme C/I for signalene fra forskjellige dekningsområder som system 1420 kan kommuniserer med og som kan benyttes for valg av primært dekningsområde. Kanalkarakteriseringsprosessoren 1440 kan også bestemme interferensen fra nabodekningsområder slik at dekningsområdene som forårsaker overdreven interferens kan forespørres om å redusere eller koble ut sin overføringseffekt i den hensikt å la system 1420 oppnå sitt settpunkt. De karakteriserte parametrene sendes fra system 1420 til interesserte dekningsområder.

Fig. 14 viser kun nedlinkoverføringene fra system 1410 til system 1420. Denne konfigurasjonen kan benyttes til kringkasting av data og andre enveis dataoverførings-applikasjoner. I et toveis kommunikasjonssystem er det etablert en opplink fra system 1420 til system 1410 selv om dette ikke er vist på fig. 14 for enkelhets skyld. I et toveis kommunikasjonssystem kan hvert av systemene 1410 og 1420 operere som senderenhet eller mottakerenhet, eller begge deler samtidig avhengig av hvorvidt data overføres fra eller mottas av enheten.

For enkelhets skyld er system 1400 vist å omfatte en sendeenhet (det vil si system 1410) og en mottakerenhet (det vil si system 1420). Imidlertid er andre variasjoner og konfigurasjoner av kommunikasjonssystemet mulig. I ett flerbruker, multippel aksess kommunikasjonssystem kan for eksempel en enkelt senderenhet benyttes til samtidig overføring av data til flere mottakerenheter. Likeså kan en mottakerenhet motta overføringer fra flere senderenheter på samme måte som ved myk omruting i et IS-95 CDMA-system. Kommunikasjonssystemet kan inneholde ethvert antall sender- og mottakerenheter.

Hver senderenhet kan omfatte en enkelt eller flere senderantenne(r) slik som vist på fig. 14. Likeledes kan hver mottakerenhet omfatte en enkelt eller flere mottakerantenne(r) igjen slik som vist på fig. 14. Kommunikasjonssystemet kan for eksempel omfatte et sentralt system (det vil si lik en basestasjon i et IS-95 CDMA-system) med en rekke antenner for å sende data til og motta data fra flere fjerntliggende systemer (det vil si abonnentenheter lik med fjerntliggende stasjoner i CDMA-systemet) hvorav enkelte kan omfatte en antenne og andre som kan omfatte multiple antenner. Vanligvis øker antenneforskjellen og ytelsen forbedres når antallet sender- og mottakerantenner øker slik som beskrevet i detalj i tidligere nevnte U.S. patentsøknad nr. 09/532 492.

Fig. 15 er et blokkdiagram for en utførelse av dataprosessor 1412 og demodulator 1414 i system 1410 på fig. 14. Den samlede inndatastrøm som omfatter alle data som skal overføres av system 1410 tilveiebringes en demultiplekser (DEMUX) 1510 i dataprosessor 1412. Demultiplekser 1510 demultiplekser inndatastrømmen i flere (K) kanaldatastrømmer Si til Sk. Hver kanaldatastrøm kan for eksempel tilsvare en signaliseringskanal, en kringkastingskanal, en talekanal eller en trafikkdataoverføring. Hver kanaldatastrøm frembringes til sine respektive omkodere 1512 som omkoder dataene ved å benytte et bestemt omkodingsskj erna.

Omkodingen kan omfatte feilrettingskoding, feiloppdagende kode eller begge og som benyttes for å øke påliteligheten i linjen. Mer spesifikt kan for eksempel slik omkoding omfatte innfeIling, konvulsjonskoding, Turbokoding, Trelliskoding, blokkoding (for eksempel Reed-Solomon koding), syklisk redundanskontrollkoding (CRC) og andre. Turboomkoding er beskrevet i ytterligere detalj i U.S. patentsøknad nr. 09/205 511 med tittelen "Turbo code interleaver using linear congruential seqences" registrert 4. desember 1998 og i et dokument med tittelen "The cdma2000 ITU-R RTT Candidate Submission" heretter referert til som IS-2000 standarden.

Omkodingen kan utføres på en per kanal basis, det vil si på hver kanaldatastrøm slik som vist på fig. 15. Imidlertid kan omkodingen også utføres på den samlede inndatastrøm, på flere av kanaldatastrømmene, på et uvalg av kanaldatastrømmene, over et sett med antenner, over et sett med sub-kanaler og antenner, over hver sub-kanal, på hvert modulasjonssymbol eller på en annen enhet av tid, rom eller frekvens. De omkodede data fra omkoderne 1512a til 1512k frembringes så til en dataprosessor 1520 som prosesserer dataene for å generere modulasjonssymboler.

I en implementasjon frembringer dataprosessoren 1520 hver kanaldatastrøm til en eller flere sub-kanaler, en eller flere tidsluker og en eller flere antenner. For eksempel kan dataprosessor 1520 tildele en sub-kanal til en antenne (hvis overføringsdiversitet ikke benyttes) eller flere antenner (hvis overføringsdiversitet benyttes) i så mange tidsluker som trenges for samtalen hvis for eksempel kanaldatastrømmen tilsvarer en taleoverføring. For en kanaldatastrøm som tilsvarer en signalerings- eller kringkastingskanal kan dataprosessor 1520 tildele de utvalgte sub-kanalene til en eller flere antenner, igjen avhengig av hvorvidt over-føringsdiversitet benyttes. Dataprosessor 1520 tildeler så de gjenværende tilgjengelige ressurser til kanaldatastrømmer som tilsvarer dataoverføringer. På grunn av den oppdelte egenskap til dataoverføringer og den større toleranse for forsinkelser kan dataprosessoren 1520 tildele de tilgjengelige ressurser slik at systemmålene om høy ytelse og høy effektivitet oppnås. Dataoverføringene blir derfor "fordelt" for å oppnå systemmålene.

Etter å ha tildelt hver kanaldatastrøm henholdsvis tidsluke(r), sub-kanal(er) og antenne(r) moduleres dataene i kanaldatastrømmen ved bruk av flersignalsmodulering. I en utførelse benyttes ortogonal frekvensdelt multipleks (OFDM) modulering for å oppnå flere fordeler. I en implementasjon av OFDM-modulering grupperes dataene i hver kanaldatastrøm i blokker som hver har et bestemt antall databiter. Databitene i hver blokk tildeles så en eller flere sub-kanaler forbundet med kanaldatastrømmen.

Bitene i hver blokk blir så demultiplekset i separate sub-kanaler hvor hver sub-kanalene fremfører et potensielt forskjellig antall biter (det vil si basert på C/I i sub-kanalen og hvorvidt MIMO-prosessering blir benyttet). I hver av disse sub-kanaler grupperes bitene i modulasjonssymboler ved anvendelse av et bestemt modulasjonsskjema (for eksempel M-PSK eller M-QAM) forbundet med den aktuelle sub-kanal. Med 16-QAM blir for eksempel signalkonstellasjonen satt sammen av 16 punkter i et komplekst plan (det vil si: a + j x b) hvor hvert punkt i det komplekse plan overfører 4 biter med informasjon. I MIMO-prosseseringsmodusen representerer hvert modulasjonssymbol i sub-kanalen en lineær kombinasjon av modulasjonssymboler hvor hvert kan velges fra en annen konstellasjon.

Samlingen av L modulasjonssymboler danner en modulasjonsymbolvektor V med dimensjonen L. Hvert element i modulasjonssymbolvektoren V er forbundet med en bestemt sub-kanal som har en unik frekvens eller tone på hvilken modulasjonssymbolene overføres. Samlingen av disse L modulerte symboler er alle ortogonale til hverandre. Ved hver tidsluke og for hver antenne tilsvarer de L modulasjonssymbolene de L sub-kanaler som settes sammen til et OFDM-symbol ved anvendelse av en invers hurtig fouriertransformasjon (IFFT). Hvert OFDM-symbol omfatter data fra kanaldatastrømmene tildelt de L sub-kanalene.

OFDM-modulering er beskrevet i ytterligere detalj i en artikkel med tittelen "Multicarrier modulation for data transmission : an idea whose time has come" av John A. C. Bingham, IEEE Communications Magazine mai 1990.

Dataprosessor 1520 mottar og prosesserer derfor de omkodede data tilsvarende K kanaldatastrømmer for å etablere NT modulasjonssymbolvektorer Vi til VnT , en modulasjonssymbolvektor for hver senderantenne. I noen implementasjoner kan noen modulasjonssymbolvektorer ha duplisert informasjon på bestemte sub-kanaler tilsiktet forskjellige senderantenner. Modulasjonssymbolvektorene V\ til V T frembringes henholdsvis modulatorene 141a til 1414t.

I utførelsen vist på fig. 15 omfatter hver modulator 1414 en IFFT 1520, en syklisk prefiksgenerator 1522 og en oppomformer 1524. IFFT 1520 konverterer de mottatte modulasjonssymbolvektorene til deres tidsdomenerepresentasjon kalt OFDM-symboler. IFFT 1520 kan utformes til å utføre IFFT på et hvilket som helst antall sub-kanaler (for eksempel 8, 16, 32 og så videre). I en utførelse gjentar den sykliske prefiksgenerator 1522 en andel av tidsdomenerepresentasjonen til OFDM-symbolet for å danne overføringssymbolet til den bestemte antenne for hver modulasjonssymbolvektor som konverteres til et OFDM-symbol. Det sykliske prefiks sikrer at overføringssymbolet beholder sine ortogonale egenskaper når flerveis forsinkelsesspredning er tilstede for derved å forbedre ytelsen mot skadelige signalveieffekter som beskrevet ovenfor. Implementasjon av IFFT 1520 og syklisk prefiksgenerator 1522 er kjent i faget og ikke beskrevet i detalj her.

Tidsdomenerepresentasjonen fra hver syklisk prefiksgenerator 1522 (det vil si over-føringssymbolet til hver antenne) blir så prosessert av oppomformeren 1524, konvertert til et analogt signal, modulert til en RF-frekvens og behandlet (for eksempel forsterket og filtrert) for å generere et RF-modulert signal som så overføres fra sin tilsvarende antenne 1416.

Fig. 15 viser også et blokkdiagram for en utførelse av dataprosessor 1520. De omkodede data i hver kanaldatastrøm (det vil si omkodet datastrøm X) frembringes til en tilsvarende kanaldataprosessor 1532. Dersom kanaldatastrømmen skal overføres på flere sub-kanaler og/eller flere antenner (uten duplisering av minst noen av overføringene) demultiplekser kanaldataprosessoren 1532 kanaldatastrømmen opp i flere (opp til L«NT) sub-data-strømmer. Hver sub-datastrøm tilsvarer en overføring på en bestemt sub-kanal på en bestemt antenne. I en vanlig implementasjon er antallet sub-datastrømmer mindre enn L«NTfordi enkelte sub-kanaler benyttes til signalering, tale og andre typer data. Sub-datastrømmene prosesseres så for å generere tilsvarende sub-strømmer for hver av de tildelte sub-kanaler som så frembringes til kombinatorene 1534. Kombinatorene 1534 setter sammen modulasjonssymbolene tildelt hver antenne til modulasjonssymbolvektorer som så frembringes som en modulasjonssymbolvektorstrøm. NT modulasjonssymbolvektorstrømmer til NT antenner frembringes så til den etterfølgende prosesseringsblokk (det vil si modulatorene 1414).

I et utforming som tilveiebringer størst fleksibilitet, best ytelse og høyest effektivitet kan modulasjonssymbolene som skal overføres i hver tidsluke på hver sub-kanal velges individuelt og uavhengig. Denne egenskapen tillater best utnyttelse av de tilgjengelige ressurser i alle de tre dimensjonene - tid, frekvens og rom. Antallet overførte databiter i hvert modulasjonssymbol kan derfor variere.

I utførelsen vist på fig. 15 er ressurstildelingsprosessoren 1430 koblet til demultiplekser 1510, dataprosessor 1520 og oppomformerne 1524. Etter at dataoverføringene er fordelt styrer ressurstildelingsprosessoren 1430 data til den fordelte overføring som skal demultiplekses av demultiplekser 1510 til sine tilsvarende tildelte kanaler. Videre styrer ressurstildelingsprosessor 1430 prosesseringen av disse overføringene basert på den bestemte linjekvalitet. Ressurstildelingsprosessor 1430 kan for eksempel fastsette modulasjonsskjema (for eksempel M-PSK, M-QAM) som skal benyttes og datahastighetene for disse overføringene. Ressurstildelingsprosessor 1430 kan også etablere direktiver til oppomformerne 1524 for å redusere eller koble ut overføringseffekten på noen eller alle tilgjengelige kanaler for å oppnå ønskede systemmål.

Som vist ovenfor er senderenheten og mottakerenheten hver implementert med forskjellige prosesseringsenheter som kan omfatte ulike typer av dataprosessor, omformere, IFFT'er, FTT'er, demultipleksere, kombinatorer, ressurstildelingsprosessor, kanalkarakteriseringsprosessor og så videre. Disse prosesseringsenhetene kan implementeres på forskjellig måte slik som en applikasjonsspesifikk integrert krets (ASIC), en digital signalprosessor, en mikrokontroller, en mikroprosessor eller andre elektroniske kretser utformet for å utføre funksjoner som heri beskrevet. Prosesseringsenhetene kan også implementeres med en universalprosessor eller en spesifikt utformet prosessor operert for å utføre kodeinstruksjoner som oppnår funksjoner som heri beskrevet. Prosesseringsenhetene beskrevet heri kan derfor implementeres i maskinvare, programvare eller som en kombinasjon av disse.

Claims (66)

1. Fremgangsmåte for styring av overføringer i et kommunikasjonssystem (1400),karakterisert ved: bestemmelse (410) av en eller flere karakteristikker for systemet; inndeling (414) av tilgjengelige systemressurser i flere kanaler; definisjon (414) av dempningsfaktorer for disse kanaler, i det minste delvis basert på karakteristikkene bestemt ovenfor og slik at hver kanal tilordnes sin respektive dempningsfaktor for en nivåreduksjon fra det maksimale overføringseffektnivå, idet denne faktor ligger i området fra 0 for full dempning til lfor ingen dempning, og overføring (320, 918) på kanalene ved effektnivåer som i det minste delvis er basert på dempningsfaktorene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat de tilgjengelige systemressurser deles inn i flere tidsdelt multipleksede (TDM) tidsluker og hvor kanalene svarer til definerte sett med tidsluker.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat de tilgjengelige systemressurser deles inn i flere frekvensdelt multipleksede (FDM) kanaler.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat kanalene svarer til sub-bånd i et ortogonalt frekvensdelt multiplekset (OFDM) modulasjonssystem.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat de tilgjengelige systemressurser deles inn i flere kanaler for kodedelte multippel aksess (CDMA).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1 „karakterisert vedat en eller flere av systemets bestemte karakteristikker omfatter en karakterisering med hensyn til et nytteforhold (C/I) mellom et nyttesignal i form av en bærer, og samlet støy pluss interferens, for mottakerenheter i dette system.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat en eller flere av karakteristikkene omfatter belastningssannsynligheter i kommunikasjonssystemet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat dempningsfaktorene er definert for tilnærmelsesvis overensstemmelse med en eller flere av systemets bestemte karakteristikker.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedat dempningsfaktorene er definert for tilnærmelsesvis overensstemmelse med nytteforholdskarakteriseringen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat dempningsfaktorene er definert delvis på krav til driftsavbruddssannsynlighet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat dempningsfaktorene er definert basert delvis på et eller flere settpunkter for kanalene idet hvert settpunkt tilsvarer et nødvendig nytteforhold (C/I) for en dataoverføring.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat et eller flere settpunkter er bestemt delvis ut fra krav til driftsavbruddssannsynligheter.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat et eller flere settpunkter er beslutningsbasert delvis ut fra krav til datahastighet for dataoverføring i kanalene.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, ytterligerekarakterisert ved: estimering av et nødvendig effektoverføringsnivå for hver av kanalene; og justering av dempningsfaktorene ut fra disse estimerte nivåer.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14,karakterisert vedat det nødvendige sendereffektnivå for en bestemt kanal finnes ut fra C/I-beregninger for en dataoverføring i den bestemte kanal.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15,karakterisert vedat det nødvendige sendereffektnivå for den bestemte kanal blir ytterligere beregnet basert på dataoverføringshastigheten i den bestemte kanal.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat minst én kanal tilordnes en dempningsfaktor på 1,0, tilsvarende full sendereffekt, mens resterende kanaler er tilordnet dempningsfaktorer mindre enn 1,0.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat dempningsfaktorene er definert dynamisk for å reflektere endringer i kommunikasjonssystemet.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18,karakterisert vedat dempningsfaktorene er definert dynamisk for å reflektere endringer i ytelseskravene for kommunikasjonssystemet.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat dempningsfaktorene er adaptivt definert for tilnærmet overensstemmelse med endringer i kommunikasjonssystemet.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20,karakterisert vedat dempningsfaktorene er adaptivt definert for tilnærmet overensstemmelse med endringer i karakteirseringen for mottakerenhetene i kommunikasjonssystemet.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 20,karakterisert vedat dempningsfaktorene er adaptivt definert for tilnærmet overensstemmelse med endringer i kommunikasjonssystemets belastningsbetingelser.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat en eller flere dempningsfaktorer justeres basert på målt ytelse.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 23,karakterisert vedat dempningsfaktorene justeres basert på beregnet eller målt nytteforhold (C/I).

25. Fremgangsmåte ifølge krav 23,karakterisert vedat dempningsfaktorene justeres basert på målte rammeslettetakter (FER's).

26. Fremgangsmåte ifølge krav 23,karakterisert vedat dempningsfaktorene justeres basert på estimerte driftsavbruddssannsynligheter.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat dempningsfaktorene reduseres i valgte tidsrom for å redusere interferens.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat dempningsfaktorene settes til null i valgte tidsrom for å eliminere interferens i kanalene.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat dempningsfaktoren for en bestemt kanal settes til 0 hvis ytelsen i den bestemte kanal forringes under en bestemt terskelverdi.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 29,karakterisert vedat dempningsfaktoren til den bestemte kanal settes til null hvis rammeslettetakten (FER) overstiger en bestemt FER-terskelverdi.

31. Fremgangsmåte ifølge krav 29,karakterisert vedat dempningsfaktoren til den bestemte kanal settes til null hvis driftsavbruddssannsynligheten for denne kanal overstiger en bestemt verdi.

32. Fremgangsmåte i følge krav 1, videre omfattende: definisjon av en gjenbruksmodell for kommunikasjonssystemet, idet gjenbruksmodellen omfatter flere dekningsområder; hvor bestemmelsestrinnet bestemmer en eller flere karakteristikker forhvert dekningsområde i gjenbruksmodellen; hvor definisjonstrinnet definerer dempningsfaktorene for kanalene for hvert dekningsområde i gjenbruksmodellen,, og hvor overføringstrinnet overfører på kanalene fra dekningsområdene.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 32,karakterisert vedat dempningsfaktorene for hvert dekningsområde i gjenbruksmodellen er tilnærmet forskjøvet fra de tilsvarende faktorer for modellens nabodekningsområder.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 32 ytterligere,karakterisert ved: estimering av effektive linjemarginer for kanalene i hvert dekningsområde i gjenbruksmodellen; og redefinisjon av dempningsfaktorene i hvert dekningsområde i gjenbruksmodellen basert på estimerte effektive linjemarginer.

35. Fremgangsmåte ifølge krav 34,karakterisert vedat estimering og redefinisjon utføres iterativt inntil et sett med betingelser et tilfredsstilt.

36. Fremgangsmåte ifølge krav 34,karakterisert vedat estimering og redefinisjon utføres iterativt inntil de effektive linjemarginer er innenfor bestemte terskelverdier.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 32 ytterligere,karakterisert ved: Mottak av en eller flere forespørsler fra et eller flere nabodekningsområder om reduksjon av dempningsfaktoren til en bestemt kanal i det bestemte dekningsområde; og reduksjon av dempningsfaktoren til den bestemte kanal i overensstemmelse med en eller flere mottatte forespørsler.

38. Fremgangsmåte ifølge krav 37,karakterisert vedat dempningsfaktoren for et bestemt dekningsområde reduseres med den største forespurte reduksjon fra et eller flere nabodekningsområder.

39. Fremgangsmåte ifølge krav 32,karakterisert vedat dempningsfaktorene blir anvendt i en eller flere tidsluker, i en eller flere kanaler, i en eller flere dekningsområder i gjenbruksmodellen eller i en kombinasjon av disse.

40. Fremgangsmåte ifølge krav 32,karakterisert vedat de tilgjengelige systemressurser deles inn i flere tidsdelt multipleksede (TDM) tidsluker, flere frekvensdelt multipleksede (FDM) kanaler eller flere kodedelt multippelaksess (CDMA) kanaler og idet kanalene tilsvarer definerte sett med TDM-tidsluker, flere FDM-kanaler, flere CDMA-kanaler eller en kombinasjon av disse.

41. Fremgangsmåte ifølge krav 32,karakterisert vedat en eller flere fastsatte, karakteristikker for kommunikasjonssystemet omfatter nytteforholdskarakteriseringen (C/I) til mottakerenhetene i kommunikasjonssystemet, belastningssannsynligheten til kommunikasjonssystemet eller begge.

42. Fremgangsmåte ifølge krav 32,karakterisert vedat dempningsfaktorene i hvert dekningsområde er definert basert til dels på nytteforholds C/I-karakteriseringen for mottakerenheter i dekningsområdet, en eller flere settpunkter valgt for kanalene, nødvendig driftsavbruddssannsynlighet eller en kombinasjon av disse.

43. Fremgangsmåte ifølge krav 32,karakterisert vedat en eller flere dempningsfaktorer i et bestemt dekningsområde justeres basert på målt eller estimert ytelse tilsvarende målte rammeslettetakter (FER's), driftsavbruddssannsynligheter, nytteforhold C/Fer eller en kombinasjon av disse.

44. Fremgangsmåte ifølge krav 32,karakterisert vedat dempningsfaktorene tildelt flere dekningsområder justeres med størrelser relatert til målt nytteforhold (C/I) og settpunkt.

45. Fremgangsmåte ifølge krav 32,karakterisert vedat dempningsfaktorene tildelt flere dekningsområder modifiseres for å redusere samkanalinterferens.

46. Fremgangsmåte ifølge krav 32,karakterisert vedat dekningsområdene tildeles tilsvarende sett med tidsintervaller i hvilke dataoverføringene er tillatte.

47. Fremgangsmåte ifølge krav 32,karakterisert vedat dempningsfaktorene tilordnes med sektorer i sektoriserte dekningsområder.

48. Fremgangsmåte i følge krav 1, videre omfattende: tildeling av dataoverføringer til de flere kanaler; fastsettelse av nødvendig sendereffektnivå for dataoverføringene; justering av de flere dempningsfaktorer i overensstemmelse med de fastsatte nød-vendige sendereffektnivåer; og hvor sendingstrinnet omfatter sending av dataoverføringene i de flere kanaler i overensstemmelse med de flere justerte dempningsfaktorer.

49. Fremgangsmåte ifølge krav48,karakterisert vedat justeringen av flere dempningsfaktorer utføres før overføringen.

50. Fremgangsmåte ifølge krav 48,karakterisert ved: måling av ytelse til en eller flere dataoverføringer; og justering av sendereffektnivå til en eller flere dataoverføringer basert på målt ytelse.

51. Fremgangsmåte ifølge krav 48,karakterisert vedat tildeling av dataoverføring til kanalene utføres basert delvis på dataoverføringenes prioritet.

52. Fremgangsmåte ifølge krav 48,karakterisert ved: beregning av kanalmetrikk til dataoverføringer i det minste basert delvis på flere dempningsfaktorer; og at tildelingen av dataoverføringene til kanalene utføres basert delvis på den beregnede kanalmetrikk.

53. Fremgangsmåte ifølge krav 48,karakterisert ved: prioritering av dataoverføringene; og at tildelingen av dataoverføringene til flere kanaler utføres basert delvis på dataoverføringenes prioritet.

54. Fremgangsmåte ifølge krav 53,karakterisert vedat prioriteringene til dataoverføringene er relatert til oppnåelig nytteforhold (C/I).

55. Fremgangsmåte ifølge krav 53,karakterisert vedat prioriteringene til dataoverføringene er relatert til realiserbar eller faktisk kumulativ ytelse.

56. Fremgangsmåte ifølge krav 53,karakterisert vedat dataoverføringene med høyere prioritet vurderes tidligere i tildelingen.

57. Fremgangsmåte ifølge krav 53,karakterisert ved: oppgradering av prioriteten til en bestemt dataoverføring basert på en eller flere parametere.

58. Fremgangsmåte ifølge krav 48,karakterisert vedat dempningsfaktorene defineres i overensstemmelse med en eller flere karakteristikker for kommunikasjonssystemet.

59. Senderenhet (1410) i et kommunikasjonssystem (1400),karakterisert ved: en systemdataprosessor (1412) i drift for mottak og inndeling av inndatastrømmer i flere kanaldatastrømmer og til prosessering av kanaldatastrømmene; en eller flere modulatorer (141a-1414t) koblet til systemdataprosessoren og i drift for mottak og modulering av flere prosesserte kanaldatastrømmer for å generere et eller flere modulerte signaler omfattende dataoverføringene som skal overføres i kanalene til mottakerenhetene idet hver kanal er forbundet med en tilsvarende dempningsfaktor i området fra null for full dempning til en for ingen dempning og som identifiserer en reduksjon i maksimalt sendereffektnivå; og en eller flere antenner (1416a-1416t) koblet til en eller flere modulatorer og i drift for mottak og sending av det ene eller mange signaler.

60. Senderenhet ifølge krav 59,karakterisert vedat dempningsfaktorene til flere kanaler fastsettes basert på nytteforhold C/I-karakterisering eller belastningen i kommunikasj ons systemet.

61. Senderenhet ifølge krav59,karakterisert vedat den ene eller mange modulatorer er i drift for å implementere ortogonal frekvensdelt multiplekset (OFDM) modulasjon.

62. Senderenhet i følge krav 59, videre omfattende: en ressurstildelingsprosessor i drift for mottak av et første sett med parametere for anvendelse til tidsfordeling av dataoverføringene; hvor systemdataprosessoren er i drift til prosessering av de flere kanaldatastrømmene i overensstemmelse med det første sett med parametere idet kanaldatastrømmene prioriteres og tildeles kanalene i det minste basert delvis på datastrømmenes prioritet; og hvor de en eller flere modulatorene er i drift for mottak og modulasjon av flere prosesserte kanaldatastrømmer i overensstemmelse med et andre sett med parametere for å generere de et eller flere modulerte signaler idet det andre sett med parametere omfatter de respektive dempningsfaktorene for kanalene.

63. Senderenhet i følge krav 59, hvor systemdataprosessoren er tilpasset for tildeling av de prosesserte kanaldatastrømmer til kanalene, og hvor de en eller flere modulatorene er tilpasset for fastsettelse av sendereffektnivåene for dataoverføringene i det minste basert delvis på effektbegrensninger i kanalene og for justering av effektnivåer forbundet med kanalene i overensstemmelse med de fastsatte sendereffektnivåer.

64. Mottakerenhet (1420) i et kommunikasjonssystem (1400),karakterisert ved: en eller flere antenner (1422A-1422R) i drift for mottak av et eller flere modulerte signaler som har blitt generert og overført ved: inndeling av en inndatastrøm i flere kanaldatastrømmer, prosessering og modulering av flere kanaldatastrømmer for å generere et eller flere modulerte signaler omfattende flere dataoverføringer som skal overføres i flere kanaler, og justering av effektnivåene til flere dataoverføringer i overensstemmelse med et sett med dempningsfaktorer forbundet med flere kanaler idet hver dempningsfaktor er definert i området fra null for full dempning til en for ingen dempning, og identifiserer en reduksjon fra maksimalt sendereffektnivå; en eller flere demodulatorer (1424A til 1424R) koblet til en eller flere antenner og i drift for mottak og demodulasjon av det ene eller mange modulerte signaler for å generere en eller flere demodulerte symbolstrømmer; og en dataprosessor (1426) koblet til en eller flere demodulatorer og i drift for mottak og prosessering av en eller flere demodulerte symbolstrømmer for å generere utdata.

65. Fremgangsmåte for drift av en mottakerenhet (1420) i et kommunikasjonssystem (1400),karakterisert ved: å motta et eller flere modulerte signaler som har blitt generert og overført ved inndeling av en inndatastrøm i flere kanaldatastrømmer, prosessering og modulering av flere kanaldatastrømmer for å generere et eller flere modulerte signaler omfattende flere dataoverføringer som skal overføres i flere kanaler, og justering av effektnivåene til flere dataoverføringer i overensstemmelse med et sett med dempningsfaktorer forbundet med flere kanaler idet hver dempningsfaktor er definert i området fra null for full dempning til en for ingen dempning, og identifiserer en reduksjon fra maksimalt sendereffektnivå; å motta og demodulere det ene eller mange modulerte signaler for å generere en eller flere demodulerte symbolstrømmer; og Mottak og prosessering av en eller flere demodulerte symbolstrømmer for å generere utdata.

66. Datamaskinprogramprodukt omfattende et ikke-volatilt datamaskinlesbart medium, hvilket ikke-volatile datamaskinlesbare medium omfatter minst én instruksjon for å få en datamaskin til å utføre en fremgangsmåte i følge et av kravene 1-58 eller 65.