SE520054C2 - Effektreglerenhet för en sändare med sluten slinga i ett cellulärt CDMA-system - Google Patents

Description

520 054 2 i antalet samtidiga anrop med en given systembandbredd regleras den sända effekten för varje mobilenhet så, att dess signal kommer fram till cellplatsen med det minsta erforderliga förhållandet mellan signal och störning. Effektreglering är väsentlig i varje CDMA-system för att lindra "nära/långt-borta-problemet" som hind- rar användare som ligger geografiskt närmare basstationen från att "övermanna" användare som ligger länge bort. Vidare ger karaktären hos fädningskanaler en effektvariation som måste kompenseras om detta är möjligt. För att jämna ut de mottagna effekterna används en kombination av öppen och sluten slinga. Målet med den öppna slingan är att inställa sänd effekt i enlighet med ändringar i mottagen effekt. För en omkastad länk med öppen slinga mäter mobilstationerna den mottagna effektnivån från cellplatserna och inställer sin sändningseffekt på ett indirekt proportionellt sätt, varvid de försöker få alla från mobilstationer sända signaler att anlända till cellen med samma nominella effektnivå. Den öppna slingregleringen kan ta hand om en mycket långsam fädning av skuggtyp.

För effektreglering i den omkastade länken med sluten slinga mäter basstationen den mottagna relativa effektnivån eller mäter närmare bestämt EbIo (kvoten mellan signalenergi per bit och störningseffektens spektraldensitet, Io) hos var och en av de korresponderande mobilstationerna och jämför den med ett inställ- bart värde. Ett fastställande görs för sändning av ett effekt- ökningskommando eller ett effektminskningskommando till mobil- stationen. Effektinställningskommandot signalerar till mobilsta- tionen att nominellt öka eller minska mobilstationens sändnings- effekt med ett tillräckligt högt värde för att medge spårföljning av långsam Rayleigh-fädning, ca 1000 kommandon per sekund. Effekt- inställningskommandot som sänds till mobilstationen i den främre kanalen adresserat till mobilstationen kombinerar de mottagna inställningskommandona med en uppskattning om öppen slinga för att det slutgiltiga värdet för sändning av utstrålad effekt skall erhållas.

Målet med den slutna slingan är att åstadkomma snabba korri- geringar för uppskattningen av den öppna slingan för att upprätt- hålla den optimala sändningseffekten. Denna korrigering av den slutna slingan ger möjlighet till förstärkningstolerans och olika 520 054 3 fortplantningsförluster mellan den framåtriktade och den omkastade länken. Variationerna i förluster i den relativa banan och skugg- ningseffekter är vanligen tillräckligt långsamma för attikunna regleras. Den långsamma Rayleigh-fädningen skulle också kunna reg- leras, men variationerna som hör samman med den verkliga Rayleigh- fädningen kan vara alltför snabba för att kunna följas av effekt- regleringen. Det är känt att effektiviteten i kombinationen med interfoliering och kodning då det gäller att bekämpa verkningarna av effektvariationer till följd av långsam Rayleigh-fädning är re- ducerad. Vid låga hastigheter (långsam fädning) reagerar effekt- regleringen för att kompensera för fädningen. Effektregleringen och interfolieringen/kodningen är mest effektiva i komplementära parameterområden och ger således en grad av robusthet för både snabb och långsam Rayleigh-fädning. Effektregleringen med sluten slinga är en kritisk komponent att bekämpa långsam Rayleigh-fäd- ning med. En annan fördel med effektreglering är att varje använ- dare endast sänder så mycket energi som erfordras och således för- länger batterilivslängden i bärbara sändare.

BER/FER- (bit/fältfelrat) beteendet i ett CDMA-system står i direkt relation till effektregleringverkan med sluten slinga då det gäller att bekämpa verkningarna av mottagna effektvariationer.

Genom att systemet där effekten är onödig regleras kommer stör- ningar att minimeras, varvid systemets totala kapacitet ökar. Nog- grannheten i EbIo-mätning i syfte att utföra effektreglering med sluten slinga är väsentlig för CDMA-cellulärsystemprestanda så att mottagaren kan övervinna skadlig fädning och därigenom åstadkomma en erforderlig grad av robusthet. EbIo-mätningen för låga kvoter mellan signal och störning drabbas av kraftig nedbrytning och inför fel i effektregleringen. För noggrann effektreglering er- fordras exakta och tillförlitliga EbIo-mätningar.

I ett datakommunikationssystem med koherent detektering sänds de kända pilotsymbolerna vanligen med datasymboler. I mottagaren uppskattas kanalens överföringsfunktion med användning av pilot- symbolerna, och datasymbolerna detekteras baserat på en uppskattad överföringsfunktion. Samma pilotsymbol används för Eblo-mätningar.

För att minimera förluster som förorsakas av sändning av pilotsym- boler är kvoten mellan de sända pilotsymbolerna och de kända data- symbolerna vanligen liten, och att använda endast pilotsymboler 520 054 4 för EbIo-mätning skulle inte alltid uppfylla kraven på noggranna EbIo-mätningar.

Med antagande av att mottagaren arbetar inom ett område för rimliga symbolfel (något mindre än 0,5) och genom att införa data- symbolbeslut i processen för EbIo-mätningar skulle man kunna öka noggrannheten i effektuppskattningen, vilket skulle resultera i en förbättring av effektreglerprestanda med sluten slinga. Det är viktigt att bundenheten då det gäller att fastställa och sända effektinställningskommandon (fördröjning i sluten slinga) minime- ras så att kanalbetingelserna inte ändras i någon högre grad innan mobilenheten svarar. Av dessa skäl kunde uppfinnaren inte använda sig av omkodning av avkodarens utgångsdata för EbIo-mätning, eftersom den vanliga långa fördröjningen till följd av avkodning/- avinterfoliering är oförenlig med behovet av snabb effektregle- ring. Effektreglerkommandot sänder "oskyddat" med användning av den främre länken av samma anledningar.

Hårda beslut måste således tas för EbIo-mätningar före av- interfoliering/avkodning med höga felrater.

Genom att 1mn1 interfolierar datasymboler i. förloppet för EbIo-mätningar ökas noggrannheten i effektuppskattningen, vilket medför en förbättring av effektreglerprestanda med sluten slinga.

Spårföljningen av den mottagna effektvariationen förbättras.

Vidare förbättras mottagarnas BER-prestanda, varjämte avvikelsen av mottagen signaleffekt har reducerats. Vid låga EbIo-värden och till följd av variationer i mottagen effekt, särskilt under djupa fädningar då raten av felaktiga beslut blir stor, medför använd- ning av databeslut för EbIo-mätning svårigheter att reglera den överförda effekten och leder under vissa betingelser till total blockering av den sända signalen. Användning av datasymbolbeslut för EbIo-mätningen bör således regleras och vara selektiv.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en ny och förbättrad metod för effektreglering med sluten slinga.

Tillförlitligheten och noggrannheten hos EbIo-mätning är väsent- liga för effektreglering med sluten slinga.

Målet med föreliggande uppfinning nås medelst en effekt- .reglerenhet med sluten slinga vilken är kopplad till respektive cellplatssändare/mottagare och innefattar organ för att mäta EbIo (förhållandet mellan signalenergi per bit och störningseffekt- 520 054 5 spektralintensiteten), och organ för att generera effektinställ- ningskommandon svarande mot avvikelse i. korresponderande EbIo- cellplatsmätningar från en förutbestämd EbIo-nivå, varvid planer med koherent detektering används för omkastad länk (mobil till cell) i nämnda cellulära mobiltelefonsystem och varvid det antas att mobilstationen kan mottaga de nämnda effektinställningskomman- dona och inställa sändningssignaleffekten i motsvarighet till nämnda effektinställningskommandon.

EbIo-mätningen utvidgas så att den inkluderar beslut om data- symboler. Datasymbolerna och pilotsymbolerna uppdelas i effektreg- lergrupper eller slitsar. Baserad på EbIo-mätning under en slits sänds effektöknings- eller effektminskningskommando till mobil- stationen. Bärvågssignalen uppskattas för varje mottagen bana med användning av interpolerade pilotsymboler. Uppskattade sådana an- vänds för koherent diversitetskombinering och detektering j. en RAKE-mottagningsarkitektur. Vidare används den kombinerade diver- sitetssignalen för beslut för symboler med svåra beslut i syfte att utföra EbIo-mätning. Ommoduleringen (interpolerade referens) beräknas på grundval av uppskattade bärvågor och databeslut. Stör- ningseffekten beräknas genom att man utnyttjar skillnaden mellan den mottagna signalen och den ommodulerade signalen. Med uppskatt- ningar av signaleffekt och störningseffekt blir beräkningen av Eb och Io enkel.

EbIo mäts också med användning av enbart pilotsymboler. En grovuppskattning av databeslutsfel utförs för varje slits baserad på svåra beslut för pilotsamplar och deras jämförelser med de kända pilotsymbolerna. När en sådan kortvarig uppskattad felrat är mindre än ett tröskelvärde används databesluten för EbIo-mätning av den slitsen, och om den uppskattade felraten är större än ett tröskelvärde används enbart pilotsymboler för EbIo-mätningar.

Effektreglerprestanda förbättras med den föreslagna selektiva och reglerade användningen av databeslut för EbIo-mätningar.

När mottagaren arbetar i ett område med rimliga symbolfel förbättras noggrannheten och tillförlitligheten av EbIo-uppskatt- ningar genom att man använder beslut om datasymboler för mätning- ar. Effekten regleras så, att värdet på önskad EbIo som skall an- vändas för varje mobilstation är baserat på felratprestanda. Då det emellertid gäller låga mottagna EbIo-värden under en plötslig 520 054 6 försämring eller djupa fädningar, då raten av felbeslut blir stor, medför användning av databeslut för EbIo-mätningar i alla slitsar svårigheter att reglera sändningseffekten och leder under en del förhållanden till att signalen blockeras totalt. När antalet data- symbolfel är stort i en bestämd slits är det bättre att enbart an- vända pilotsymboler för EbIo-mätningarna för den slitsen. Enligt föreliggande uppfinning föreslås en grovuppskattning av felraten.

Grovuppskattningen av felraten är baserad, på svåra beslut för pilotsamplar och deras jämförelse med de kända pilotsymbolerna.

När en sådan uppskattad felrat är större än ett tröskelvärde an- vänds enbart pilotsymboler för EbIo-mätning i den slitsen.

Med den föreslagna selektiva användningen av databeslut för EbIo-mätning förbättras prestanda då det gäller effektreglerfel, varjämte effektreglering blir lättare än i fallet då databeslut används för alla slitsarna. Ingen blockering av sänd signal sker för låga EbIo-värden eller höga diversitetsordningar.

I ett cellulärt CDMA-mobilsystem kan kapaciteten maximeras om sändareffekten regleras så, att varje sänd signal anländer med minsta möjliga signal/störningsförhållande som medger godtagbara dataåtervinningsprestanda. Om den mottagna effekten är alltför stor är prestanda för ifrågavarande mobilstation godtagbar, men störningarna ökar i alla de andra mobilstationerna som använder ifrågavarande kanal gemensamt och kan resultera i icke godtagbara prestanda för andra användare. Vidare medför karaktären av fäd- ningskanalen effektvariationer för vilka kompensering måsta ske så mycket som möjligt, särskilt då det gäller lönsam Rayleigh-fäd- ning, där kodning/interfoliering är mindre effektiv. För att ut- jämna de mottagna effekterna används vanligen en kombination av effektreglering för sändaren med sluten och öppen slinga. Effekt- regleringen med sluten slinga är den väsentliga komponenten då det gäller att bekämpa långsam Rayleigh-fädning.

Föreliggande uppfinning undanröjer således skadlig fädning och minskar onödiga störningar i systemet, varvid den resulterande verkan blir att den totala systemkapaciteten förbättras.

De ovan klargjorda målen, särdragen och fördelarna med upp- finningen samt andra sådana kommer att framstå bättre vid studium av' den följande detaljbeskrivningen och ritningarna, på vilka figur 1 visar fältstrukturen hos sändningsplanen, figur 2 är ett 520 054 7 generellt blockschema över CDMA-mottagaren/sändaren, figur 3 är ett som exempel tjänande blockschema över en effektreglerenhet med sluten slinga, och figur 4 visar i detalj tillvägagångssättet då det gäller EbIo-mätning.

Koherenta detekteringsplaner är överlägsna jämfört med diffe- rentiellt koherenta eller icke-koherenta planer då det gäller effektverkningsgrad. Emellertid drabbas bärvågsåtervinning, som är nödvändig för koherent detektering, av den i 'tiden varierande karaktären hos fädningskanaler. Effektverkningsgraden som till- handahålls av koherent detektering i digitala kommunikationssystem är endast möjlig då mottagaren är kompletterad med en bärvågssyn- kroniseringsenhet. Snabb fädning är ett centralt problem i digita- la mobilkommunikationer. Till följd av hänsyn i implementeringen och avsaknad av en robust fasuppskattningsalgoritm har differenti- ellt koherenta detekterings- eller andra icke-koherenta metoder tidigare använts i fädningskanaler. Betydande förbättringar av prestanda kan uppnås om nästan koherent demodulering kan uppnås.

Linjära moduleringsplaner, såsom M-PSK eller M-QAS, som arbetar med koherent mottagning, härrör potentiellt från i hög grad gynn- samma kommunikationsplaner. Effektfördelen hos koherent detekte- ring gentemot icke-koherent detektering kvarstår eller t.o.m. för- bättras när hänsyn tas till kanalkodning eller samkanalstörning.

När kanalen förvanskas genom Rayleigh-fädning, vilket resulterar i en snabbt varierande kanalfas, är en effektiv bärvågssynkronise- ringsenhet som härleder bärvågssignalen ur den mottagna signalen väsentlig för framgångsrik detektering.

Sändaren inför periodiskt sända symboler, pilotsymboler, som mottagaren använder för att extrahera samplar svarande mot pilot- symbolerna, och interpolerar dem så att de bildar en uppskattning av fädningskanalens multiplikativa distorsion. Dessa pilotsymboler används i effektreglerbehandling med sluten slinga för EbIo-mät- ning. Denna fältstrukturerade sändning är åskådliggjord i figur 1.

Sändaren sänder M pilotsymboler, sedan N datasymboler, därpå M nya pilotsymboler, etc. N/M-kvoter större än 15 kan användas, varför förlusterna till följd av den kända symbolinföringen kan försum- mas. Antalet M pilotsymboler per fält (slits) är vanligen l till 5. När antalet M är större än 1 bör samplar svarande mot pilotsym- bolen från en slits ackumuleras och genomsnittsbildas. Genom att ..._ . m............-.-.-_øe.-..........,...._,... 520 054 8 samplarna genomsnittsbildas minskas effekten av additivt brus eller effekten av störningar' i hög grad. Användning av' dessa genomsnittliga samplar för interpolering förbättrar prestanda i pilotsymbolinterpoleringsplanen. Vanlig pilotsymbolinterpolering är allmänt känd inom teknikens ståndpunkt för återhämtning av bär- vågen, och i föreliggande uppfinning används den som illustration, men de andra digitala teknikerna för bärvågsuppskattning skulle också kunna appliceras. Diversitetsmottagning och maximal kvotkom- binering kan lätt implementeras med användning av bärvågssynkroni- seringsenheten eftersom denna enhet ger de optimala uppskattning- arna av kanalförstärkning. Bärvågssignalen som härleds från inter- polerade pilotsignaler skulle lätt kunna användas för EbIo-mät- ning. I föreliggande uppfinning antas att EbIo mäts under ett slitsintervall, varvid effektreglerkommandona sänds till mobil- enheten för att inställa sändningseffekten en gång per slits. I en del fall är det bättre att införa ytterligare pilotsymboler till mitten av slitsen för att förbättra bärvågsuppskattning. Föreligg- ande uppfinning skulle kunna tillämpas i sådana fall.

Innan det föreslagna sättet för effektreglering med sluten slinga och EbIo-mätning beskrivs i detalj skall i korthet med hän- visning till figur 2 beskrivas läget och syftet med effektregler- enheten med sluten slinga. Figur 2 är ett blockschema över en mot- tagare/sändare på en cellplats med särskild hänvisning till sär- draget med effektreglering enligt uppfinningen. Mottagaren/sända- ren i figur 2 används i kommunikationer med en bestämd mobilsta- tion. Figur 2 visar ett allmänt blockschema över en CDMA-mottagare som arbetar med diversitetskombinering, koherent detektering, av- interfoliering och mjukbeslutviterbiavkodning. Figur 2 visar den huvudbaserade bandbehandlingen. Behandlingen vid rf- och mf-frek- venser, upp/nedomvandling, tidsåtervinning samt en del andra funk- tioner är inte visade. I figur 2 förekommer diversitetsmottagning med två skilda antenner och två självständiga. mottagarsystem.

Beteckningarna l och 2 avser mottagarfilter. Varje mottagarsystem använder sig av en RAKE-mottagare som låter signaler som anländer med olika fortplantningsfördröjningar mottas separat och i kombi- nation, rake 10 och rake 20 i figur 2. Mottagaren i varje bana (RAKE-fingrar ll-13 och 21-23) implementerar behandling med åter- gång av spridning. För varje bana härleder bärvågsuppskattaren 520 054 9 (siffrorna 41-46) fas- och amplitud från den mottagna signalen med användning av kända pilotsymboler. Varje bärvågsuppskattare inter- polerar kanalmätningarna som tillhandahålls av pilotsymbolerna för att ge bärvågsreferensen för detektering och EbIo-mätningar.

Diversitetsmottagning och nmximal kvotkombinering implementeras medelst diversitetskombineraren 30. Diversitetskombineraren 30 kombinerar bansignaler koherent i sådan riktning att signal/stör- ningsförhållandet maximeras. Utsignalen från diversitetskombinera- ren 30 tillhandahålls som ingång för avinterfoliering 50 och effektreglerenheten 80 med sluten slinga. Viterbiavkodaren 60 för mjukt beslut används för att fastställa den mest sannolika infor- mationssekvensen.

Effektreglerenheten 80 med sluten slinga mäter EbIo i den mottagna signalen från en bestämd mobilenhet. Som gensvar på den mätta EbIo genererar en nivåkrets ett effektinställningskommando som tillförs som en insignal till sändarmodulatorn 70. Såsom har beskrivits tidigare används bitarna i effektinställningskommandot av den tillhörande mobilstationen för inreglering av mobilstatio- nens sändningseffekt. Effektinställningskommandot signalerar till mobilstationen att nominellt öka eller minska effekten i en bestämd omfattning (stegstorlek) av ca 1,0 dB.

Effektreglerenheten 80 med sluten slinga använder sig av upp- skattade bärvågssignaler för varje bana, en utsignal från diversi- tetskombineraren 30 och kända pilotsignaler för att mäta EbIo. När den mottagna EbIo-mätningen är mindre än den föreliggande nivån som tillhandahålls av en cellplatsprocessor (inte visad) genereras A effektkommandobitarna och anger att ökning av mobilstationens sän- dareffekt är nödvändig. Om på likartat sätt den mottagna mätningen är större än den förinställda nivån genereras effektinställnings- kommandot på så sätt att mobilstationens sändareffekt minskas. Det spridda spektret i sändningsmodulatorn 70 modulerar den till an- vändaren adresserbara informationssignalen för sändning till en bestämd mobilstation. Sändningsmodulatorn 70 mottar också effekt- inställningskommandobitarna från effektreglerenheten 80 med sluten slinga, varjämte det spridda spektret modulerar dessa bitar för sändning till mobilstationen. .

Mätning av signaleffekt och mätning av störningseffekt med användning av mottagna pilotsymboler under ett pilotintervall med É í i i 1 i l i É 520 054 10 M samplar skulle kunna realiseras medelst ackumulering och genom- snittsbildning. Med. antagande av> att. den fädningmultiplikativa distorsionen är konstant över ett pilotintervall omfattande'M sym- boler tas först moduleringen bort genom lämplig vridning av mot- tagna samplar. För vridning av mottagna samplar används de kända pilotsymbolerna. Genom vridning av alla pilotsymbolerna anordnas vektorer i samma riktning för ackumulering och genomsnittsbild- ning. Ett medelvärde beräknas genom genomsnittsbildning. Effekten hos ett sådant beräknat medelvärde är en uppskattning av effekt- mätningen av signaleffektstörningar genom att man använder skill- naden mellan den vridna mottagna signalen och det beräknade medel- värdet.

En fortsatt förklaring av EbIo-mätning genom användning av ackumulering och genomsnittsbildning av pilotsamplar är given nedan.

Den linjärt modulerade mottagna signalen (rl, r2, ..;rM) med basband med komplexa värden skulle kunna skrivas i följande form: rl = cl al + nl r2 c2 a2 + n2 ll an: sno øoo oc: rM = cM aM + nM där (cl, c2, ..., cM) är bärvågssignalen, (nl, n2, ..., nM) är störningssignalen (inklusive brus), (al, a2, ..., aM) är pilotsymboler och M är antalet samplar (pilotsymboler).

Alla signalerna har komplexa värden med komponenter i fas och i kvadraturfas (I/Q).

Efter lämplig vridning får man rl_R = cl + nl al* r2_R = c2 + n2 a2* rM_R = cM + nM aM* där * är använd för komplex konjugering och där al a2* = a2 a2* = ... = aM. aM* = 1, d.v.s. med antagande av' M-PSK-modulering.

Medelst genomsnittsbildning beräknas ett medelvärde som Medelvärde =(l/M)(rl_R + r2_R + ... + rM_R) Den uppskattade signaleffekten S är 520 054 ll S = Medelvärde Medelvärde * och den uppskattade störningseffekten I är 1 = (l/M) {(r1_R - Mede1värde)(r1_R - Medelvärdefiw... + (rM_R - Medelvärde)(rM_R - Medelvärde)* } Med användning av den uppskattade effekten S och den uppskat- tade störningseffekten I är beräkningen av EbIo enkel.

Mätfelet är mindre när antalet pilotsymboler är större. Emel- lertid är antalet pilotsymboler begränsat för att minimera förlus- ten för deras sändning. För en konstant bärvåg, vilket är ett overkligt tillstånd som här endast används för denna temporära analys, är genomsnittet S_ave av uppmätt signaleffekt under lång tid lika med S_ave = S_reell + (1/M) I_p där S_reell är den genomsnittliga signaleffekten och I_p är den genomsnittliga störningseffekten.

På likartat sätt är genomsnittet I_ave av mätt störnings- effekt under lång tid lika med I_ave = [ (M-1)/M ] I_p Genomsnittet av mätt effekt under lång tid skiljer sig från reell effekt. Denna avvikelse från reell effekt ger upphov till ett fel i reglerad EbIo, varför medelvärdet av EbIo skiljer sig från EbIo-tröskelvärdet. Mätfelet medför också felaktig kommando- sändning för effektreglering av sändaren. Noggrannheten av mätt störningseffekt skulle kunna ökas genom att man använder läck- integrering eller genom att man genomsnittsbildar störningseffekt över få slitsar. Genomsnittsbildningen/integreringen krävs endast då antalet samplar för uppskattning är litet, såsom är fallet då endast pilotsymboler används för mätningar. Ingen genomsnittsbild- ning förekommer för uppskattad signaleffekt för att spåra och kom- pensera mottagen effektvariation förorsakad av fädning, vilket är möjligt. För att minska felet i effektmätningen behöver man öka antalet samplar genom att inkludera datasymboler för effektmät- ningar.

Diversitetskombinering är det mest uppskattade tillvägagångs- sättet för att mildra fädning. Det finns två sätt som skulle kunna tillämpas gällande EbIo-mätningar i. diversitetskombinering: att mäta Ebio för en diversitetskombinerad signal eller att mäta Eb och varje bana separat och sedan addera/genomsnittsbilda för att 520 054 12 uppskatta den totala EbIo. Det första sättet, således mätning med användning av den diversitetskombinerade signalen, är bättre då det gäller verkligheten då EbIo är låg och antalet banor"ändras dynamiskt. Sambandet mellan EbIo för en kombinerad signal och BER är mindre beroende av banbetingelserna. Av alla dessa skäl kommer mätning' med. användning av' en diversitetskombinerad. signal att tillämpas även för mätning på ett andra sätt.

Det ovan beskrivna sättet för effektmätning baserat på acku- mulering och genomsnittsbildning av pdlotsymboler skulle kunna tillämpas för diversitetskombinering. I fallet med diversitets- kombinering kompenseras först för fädningsdistorsionen för varje bana med vidlådande maximal kvotkombinering, varjämte bansignaler kombineras koherent. Med antagande av att fädningsmultiplikativ distorsion är konstant över ett intervall av M pilotsymboler vrids sedan samplarna av kombinerad signal för borttagning av module- ring, varefter effekten uppskattas på likartat sätt som har be- skrivits ovan. Ehuru vägningen introducerar variation i störnings- signaleffekten. är genomsnittsbildning/integrering' av' störnings- effekt över några få slitsar fortfarande möjlig. Störningssignal* effekten skulle kunna uppskattas ur summan av baneffekter och S/I härledd ur den kombinerade signalen. På detta sätt påverkas den beräknade störningseffekten inte av Vägning, utan den kan genom- snittsbildas/integreras över' några få slitsar. Noggrannheten i störningseffektmätningen förbättras med integrering/genomsnitts- bildning, och fördelen med användning av en kombinerad diversi- tetssignal för effektreglering kvarstår.

Den andra EbIo-mätningen är baserad på bärvågssignalen enligt följande. Med användning av en likartad notering som ovan gäller att w (rl, r2, ..., rM) är den mottagna modulerade signalen, (pl, p2, ..., pM) är bärvågssignalen som är härledd genom interpolering av pilotsymboler. (dl, d2, ..., dM) är de kända pilotsymbolerna.

Signaleffekten uppskattas med användning av den ommodulerade signalen I (pldl, p2d2, ..., pMdM).

Störningseffekten» uppskattas med användning av skillnaden mellan den mottagna signalen och den ommodulerade signalen É 520 054 13 (il, i2, ..., iM), där il = rl-pldl, i2 = r2-p2d2 iM = rM-pMdM.

Störningseffekten uppskattas medelst effekten av (il, i2, OQO, Den på EbIo-mätning baserade ackumuleringen av pilotsignaler har nästan samma beteende som EbIo-mätningen med användning av ommodulering när bärvågssignaluppskattning är baserad på pilotsig- nalers ackumulering och linjär interpolation. Ackumuleringen för uppskattning av EbIo och bärvågsuppskattning är likartade.

För att ytterligare inkludera datasymboler i EbIo-mätningen erfordras bärvågssignalen därför att den fädningsmultiplikativa distorsionen inte skulle kunna betraktas som konstant längre under mätperioden. När datasymbolerna ingår i mätningen är sättet för EbIo-mätning likartat det sistnämnda sättet som är baserat på de- modulering och som är beskrivet ovan. Signaleffektuppskattningen använder den interpolerade referensen (ommodulerad signal). Upp- skattning av störningseffekt använder sig av skillnaden mellan mottagen signal och ommodulerad signal. K antas vara det totala antalet symboler i en slits, d.v.s. K=M+N. Uppskattning av EbIo sker genonl användning av k samplar, M samplar svarande mot M pilotsymboler, och N samplar svarande mot N datasymboler.

Med likartad notering som ovan gäller: Med antagande av att (rl, r2, ..., rK) är den mottagna modu- lerade signalen, där (rl, r2, ..., rM) svarar mot datasymboler, och (rN+l, ..., rK) svarar mot pilotsymboler (pl, p2, ..., pK), härleds bärvågssignalen ur interpolerande pilotsymboler.

Svårbeslutsdata (dl, d2, ..., dN) erhålls genom användning av (rl, ..., rN) och (pl, ..., pN).

Pildtsymbolerna (dN+1, dN+2, ..., dx) är emellertid kända, och då kan beslut fattas med användning av samplarna (rN, rN+l, ..., rK), vilka beslut sedan kan jämföras med kända pilotsymboler (dN+l, dN+2, ..., dK) för en grovuppskattning av felet.

Störningssignalen (il, i2, ..., iK) är il rl - pldl, 520 054 14 12 rz - pzdz iK rK + pKdK.

Den ommodulerade signalen är (pldl, p2e2, ..., pNdN, ..., pKdK).

Signaleffekten uppskattas genom effekten i den ommodulerade signalen. Störningseffekten uppskattas genom effekten hos (il, i2, ..., iK).

Sättet ovan gäller för ett fall med en enda bana. Utvidgning för diversitetskombinering följer. Med användning av likartad notering och med antagande av endast två banor (a och b) gäller: första banan (a) (rla, r2a, ..., rKa) mottagen modulerad signal, (pla, p2a, ..., pKa) bärvågssignal son: härleds genom interpolering av pilotsymboler, andra banan (b) (rlb, r2b, ..., rKb) mottagen modulerad signal, (plb, p2b, ..., pKb) bärvågssignal som härleds genom interpolering av pilotsymboler.

Den mottagna signalen efter diversitetskombinering och väg- ning för maximal kvotkombinering (rlc, r2c, ..., rKc) är rla pla + rlb plb r2c = r2a p2a + r2b p2b II rlc oconocoøooooøønooøcøc rKc = rKa pKa + rKb pKb.

Svårbeslutsdata (dl, d2, ..., dN) erhålls med användning av (rlc, r2c, ..., rNc).

Om bärvågsuppskattningen är fullkomlig och inga fel förekom- mer i svårbesluten kommer störningssignalen (il, i2, ..., iK) att bli il = rlc - ml i2 r2c - m2 iK = rKc - mK, där (rlc, r2c, ..., rKc) är en diversitetskombinerad signal sådan den är definierad ovan och (ml, m2, ..., mK) är en uppskattning av en diversitetskombinerad signal (kombinationen av ommodulerade och vägda signaler). Uppskattningen av den diversitetskombinerade sig- . ,.......,...................._...-. ... . .vn-___- '...- 520 054 15 nalen (ml, m2, ..., m) beräknas på följande sätt: ml = pla dl pla + plb dl plb m2 = p2a d2 p2a + p2b d2 p2b mK = pKa dK pKa + pKb dK pKb.

Störningseffekten uppskattas medelst effekten av (il, i2, ..., iK). Signaleffekten S uppskattas genom användning av (ml, m2, ..., mr).

Signal/störningsförhållandet S/I beräknas som S/I = (ml ml* + m2 m2* + .. mK mK*) / {(rlc-ml)(rlc-ml)* + (r2c-m2)(r2c-m2)* + ... + (rKc-mK) (rK0'mK)* }, där nämnaren är = (rlc dl* - (plae* plae + plbe plbe*))(rlc dl* - (plae plae* + plbe plbe*))* + ... och där dl dl* = d2 d2* = ... = dK dK* = l.

EbIo beräknas ur S/I.

Generalisering för höga diversitetsordningar är enkel. Det finns två huvudskäl till att EbIo-mätfelet använder sig av detta sätt: uppskattningsfelet i förloppet med bärvågsåtervinning och uppskattningsfelet som förorsakas av databeslutsfel. Fördelen med detta sätt är att antalet samplar ökas. När effekten regleras så att mottagaren arbetar i ett område med rimliga symbolfel medför ökningen i antalet samplar en betydande minskning av EbIo-mät- felet.

Figur 3 åskådliggör förfarandet för EbIo-mätningen och gene- rering av effektreglering med sluten slinga. Denna figur åskådlig- gör detaljerat effektreglerenheten 80 med sluten slinga i figur 2.

Effektreglerenheten med sluten slinga använder som insignal den diversitetskombinerade signalen som tillhandahålls av diversitets- kombineraren, bärvågssignaler som tillhandahålls av bärvågsupp- skattare, och pilotsymboler. Bärvågssignalen för varje bana i en tillämpad Rake-mottagare tillförs till effektreglerenheten med sluten slinga av bärvågsuppskattare.

Nu hänvisas till figur 3. Effektreglerenheten 80 innefattar EbIo-mätblocket 100 och effektreglergeneratorn 107. Den kombinera- de diversitetssignalen, som erhålls genom att bansignaler kombine- š : 520 054 16 ras koherent i sådan .riktning att, signal/störningsförhållandet maximeras, används för svårdatasymbolbeslut medelst skivnings- anordningen 101 i syfte att utföra EbIo-mätning. Kombineraren 102 kombinerar dessa svårdetekterade signaler med de kända pilotsym- bolerna i syfte att utföra EbIo-uppskattning i blocket 103. EbIo- uppskattaren I, betecknad 103, beräknar EbIo med användning av samplar som svarar mot datasymboler och samplar som svarar mot pilotsymboler. Beräkningen för signaleffekt sker genom användning av en ommodulerad signal. Beräkningen för störningseffekt sker genom användning av skillnaden mellan den mottagna signalen och den ommodulerade signalen.

EbIo-uppskattaren II, betecknad 104, mäter med användning av endast samplar svarande mot pilotsymbolerna. Båda sätten för EbIo- mätning skulle kunna tillämpas i EbIo-uppskattaren II, nämligen EbIo-mätning med användning av ackumulering och genomsnittsbild- ning av pilotsamplar eller EbIo-mätning med användning av ommodu- lerade signaler. Utförandet av dessa båda sätt för interpolering som har beskrivits tidigare är nästan detsamma, varför det är bättre att använda det andra sättet som är baserat på ommodule- ring. Då det gäller det andra sättet kan mellanresultaten av be- räkning för EbIo-uppskattaren I användas för att påskynda beräk- ningen för EbIo-uppskattaren II. Genom att beräkningen används gemensamt mellan uppskattarna kan minskning av beräkningen ske.

Inbesparing av beräkning i det första sättet är möjlig i fallet med samtidig behandling för bärvågsuppskattning och EbIo-mätning.

EbIo-uppskattaren II genomsnittsbildar/integrerar uppskattad stör- ningseffekt över få slitsar för att åka tillförlitligheten av Io- uppskattningen. Genom denna genomsnittsbildning minskas avvikelsen av mätt störningseffekt. Genomsnittsfelet i Io-mätning under lång tid är beroende av antalet samplar som används för mätningen och är inte detsamma för EbIo-uppskattaren I och II såsom har förkla- rats tidigare. Den enkla korrigeringen utförs genom att den upp- mätta störningseffekten som anges av EbIo-uppskattaren II multi- pliceras med en konstant faktor. Med denna enkla korrigering blir de båda uppskattarna lika, och den mottagna Ebïc regleras här- igenom så att den blir densamma för båda EbIo-uppskattarna.

När datasymbolbeslut är sällsynta blir noggrannheten i EbIo mätt med blocket 103 mycket bättre än noggrannheten i EbIo mätt 520 054 17 med blocket 104. När emellertid raten av felbeslut är stor blir noggrannheten i EbIo mätt med blocket 104 bättre. Grovuppskatt- ningen av felraten är baserad på svårbeslut för pilotsamplar och deras jämförelse med de kända pilotsymbolerna i åtminstone två pilotsymbolgrupper medelst felratuppskattaren 105. Felratuppskat- taren 105 reglerar omkopplaren 106. Om den uppskattade korttids- felraten är mindre än feltröskelvärdet Err-TH används den av EbIo- uppskattaren I, block 103, mätta EbIo för effektreglering. I fallet då den uppskattade felraten är större än feltröskelvärdet används den av EbIo-uppskattaren II, block 104, mätta EbIo för att reglera effekten för den slitsen. Den valda EbIo tillhandahålls av utsignalen från omkopplaren 106 till effektreglerkommandogenera- torn 107. Effektreglerkommandogeneratorn 107 jämför den valda EbIo med det förinställda tröskelvärdet för önskad EbIo, varvid Eb_Io_TH inställs av reglerprocessorn (inte visad) och genererar på basis av denna jämförelse effektreglerbitar för att beordra mobilstationen att sänka eller höja effekten. Effektreglerbitarna kombineras med datana i sändningsmodulatorn och sänds till mobil- stationen.

Detaljbehandlingen för EbIo-uppskattaren I, beteckning 103 i figur 3, är visad i figur 4. Denna är en beräkning för två banors diversitetskombinering, varvid utvidgningen för högre diversitets- ordningar är enkel. De komplexa ingångsvektorerna är kombinerad diversitetssignal RC=(r1c, r2c, ..., rKc), kombinerad vektor med data och pilotsymboler DP=(dl, d2, ..., dK) och bärvågsuppskattade vektorer PPl=(pla, p2a, ..., pKa) och PP2=(plb, p2b, ..., pKb).

Blocken 201 och 202 utgör konjugeringsoperationen på en komplex vektor. Blocken 203, 204 och 206 utför punktvis multiplikation av de komplexa ingångsvektorerna. Blocket 205 adderar de båda komp- lexa vektorerna. Blocket 207 utför en punktvis subtraktion av två komplexa vektorer. En uppskattning av en mottagen kombinerad diversitetssignal görs på följande sätt. Först multipliceras en symbolvektor DP med bärvågen för att bilda en ommodulerad signal för varje bana, varefter ommudulerade signaler multipliceras med konjugerade bärvågor för att väga varje bana, och slutligen till- fogas två bansignaler. Denna beräkning för uppskattning av en mot- tagen signal är visad av mottagningssignaluppskattaren 220. Mot- tagningssignaluppskattaren 220 innefattar blocken 201, 202, 203, 520 054 18 204, 205 och 206, där ordningen för en del beräkningar ändras utan att påverka slutresultatet. Block 208 beräknar signaleffekten med användning av denna uppskattade signal. Skillnaden mellan den kom- binerade diversitetssignalen och den uppskattade mottagna signalen beräknas medelst blocket 207. Med användning av den skillnaden beräknar blocket 209 störningseffekten. På basis av den beräknade signaleffekten och den beräknade störningseffekten beräknar block' 210 EbIo. Beräkningen för EbIo i figur 4 är åskådliggjord genom användning av komplexa vektorer, men en del nællanvektorer är reella, varför en minskning av beräkningen är möjlig.

Likartad behandling appliceras då det gäller EbIo-uppskatta- ren II, beteckning 104 i figur 3, med undantag av att endast M samplar svarande mot pilotsymboler används för behandling. Den föreslagna EbIo-mätningen är väl lämpad för digital implemente- ring. Den tillgodoser alla kraven på digitalt förverkligande.

I föreliggande uppfinning föreslås ett nytt och förbättrat sätt för EbIo-mätning. Noggrannheten i EbIo-mätningen förbättras.

Med det föreslagna sättet uppnås noggrann effektreglering, vilket resulterar i en förbättring i mottagarens BER/FER-beteeende och en minskning av mottagen effekt, d.v.s. en minskning av effektregler- felet.

Det föreslagna sättet möjliggör en ökning av antalet samplar för EbIo-mätning genom att datasymboler inkluderas. För ett stort antal samplar förbättras noggrannheten i EbIo-mätning, vilket resulterar j. en förbättring i. prestanda j. effektreglering uæd sluten slinga. Effektreglerenheten med sluten slinga använder sig av signalbärvågsuppskattningar tillhandahållna av en bärvågssyn- kroniseringsenhet utan tillkommande kostnad.

Med den föreslagna selektiva användningen av databeslut-EbIo- mätning är regleringen av effekten mycket noggrannare än vad som är fallet när databesluten används för mätningarna i alla slitsar.

Den sända signalen behöver inget stöd för låga EbIo-värden eller höga diversitetsordningar. Den selektiva användningen av data- beslut stabiliserar effektreglerslingan.

För låga mottagna EbIo-värden blir, under en plötsli försäm- ring eller djupa fädningar, antalet felaktiga databeslut i en slits stort, och användning av sådana felaktiga databeslut medför stor försämring i mätningen. 520 054 19 Den föreslagna feluppskattningen detekterar slitsar med ett stort antal databeslutsfel, och databesluten ingår inte i EbIo- mätning för sådana slitsar. På detta sätt bevaras fördelen med datasymboler utan stor försämring när antalet felaktiga databeslut i en slits blir stort.

Claims (16)

520 054 20 PATENTKRAV

1. Effektreglerenhet (80) med sluten slinga och kopplad till en respektive cellplatssändare/mottagare i ett cellulärt mobiltele- fonsystenl i vilket användare kommunicerar informationssignaler inbördes med användning av kommunikationssignaler med spritt spek- trunl med, koddelningsmultipelaccess, innefattande organ för att mäta EbIo (förhållandet mellan signalenergi per bit och störnings- effektspektralintensiteten) och organ för att generera effektin- ställningskommandon svarande mot avvikelser i korresponderande EbIo-cellplatsmätningar från en förutbestämd EbIo-nivå, vari pla- ner med koherent detektering används för omkastad länk (mobil till cell) i nämnda cellulära mobiltelefonsystem, varvid det antas att mobilstationen kan mottaga de nämnda effektinställningskommandona och inställa sändningssignaleffekten i motsvarighet till nämnda effektinställningskommandom k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för att mäta EbIo ytterligare innefattar organ (106) för svårbeslutsdata, första uppskattningsorgan (103) för att upp- skatta EbIo på grundval av datasymboler och pilotsymboler, andra uppskattningsorgan (104) för att uppskatta Eblo på grundval av nämnda pilotsymboler, organ (105) för att uppskatta felrat och organ för att reglera och välja, varvid införda kända symboler och/eller pilotsymboler används för att uppskatta bärvåg och för att uppskatta EbIo.

2. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för svårbeslutsdata innefattar organ som är operativt kopplade till ingången som är anordnad från mottagarens diversitetskombineringsenhet för svår- beslutsdata på grundval av en diversitetskombinerad signal för koherent kombinering så att den koherenta kombineringen blir sådan att signalen maximeras till störningskvoten och för att tillföra nämnda svårbeslut till nämnda organ för att uppskatta EbIo.

3. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda första uppskattningsorgan vidare innefattar organ för att uppskatta en nmttagen signal, organ för att uppskatta en störningssignal, organ för att beräkna signaleffekt, organ för att beräkna störningseffekt, och organ för 520 054 21 att beräkna EbIo, och att både samplarna som svarar mot datasymbo- ler och samplarna som svarar mot pilotsymboler används för EbIo- mätningen.

4. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 3, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för att reglera tar emot bansignaler för flera bärvågssignaler och att nämnda organ för att uppskatta en mottagen signal ytterligare innefattar organ för att bilda en ommodulerad signal (interpolerad referens) för varje bansignal från nämnda bärvågssignaler, nämnda svårbesluts- och nämnda pilotsymboler, organ för att väga var och en av nämnda ommodulerade signaler med användning av nämnda respektive bärvågs- signaler bland nämnda bärvågssignaler och för att åstadkomma den vägda signaluppskattningen för varje bana, och organ för att kom- binera nämnda vägda signaluppskattning och för att åstadkomma en uppskattning för mottagna diversitetskombinerade signaler.

5. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 3, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för att uppskatta stör- ningssignalen innefattar organ för att beräkna skillnaden mellan en kombinerad diversitetssignal och en mottagen kombinerad diver- sitetssignal och för att åstadkomma en uppskattning av störnings- signalen.

6. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 3, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för att beräkna signal- effekt innefattar organ för att beräkna signaleffekt med använd- ning av en uppskattning av en mottagen kombinerad diversitetssig- nal.

7. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 3, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för att beräkna stör- ningseffekt innefattar organ för att beräkna störningseffekt med användning av en uppskattning av störningssignalen.

8. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 3, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för att beräkna EbIo innefattar organ för att beräkna EbIo med användning av signal- effekt av en uppskattning av en mottagen kombinerad diversitets- signal och störningseffekt av en uppskattning av en störnings- signal.

9. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda första uppskattningsorgan 520 054 22 innefattar organ för att uppskatta EbIo baserat på antalet samplar för EbIo-uppskattning, varvid antalet samplar är större än antalet samplar av andra uppskattningsorgan.

10. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda andra uppskattningsorgan innefattar organ för att beräkna EbIo baserat på mätningarna av ackumulering och genomsnittet av pilotsymboler i stället för mät- ningarna som använder ommodulerade signaler och för att gemensamt använda beräkningen av nämnda första uppskattningsorgan när EbIo- beräkning är baserad på nämnda ommodulerade signaler.

11. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 9, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda andra uppskattningsorgan in- nefattar organ för att beräkna läckintegreringen eller genomsnit- tet mellan slitsarna för störningseffekt, vari den uppmätta avvi- kelsen av störningseffekt minskas genom integrering eller genom- snittsbildning.

12. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 9, k ä n - n e t e c k n a d. därav, att nämnda andra uppskattningsorgan innefattar organ för att kompensera ett genomsnittligt mätfel på lång sikt i störningseffekten genom att multiplicera nämnda upp- mätta störningseffekt med en konstant faktor.

13. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för att uppskatta fel- raten innefattar organ för att göra en grov uppskattning av fel- raten av nämnda detektering med svårbeslut genom att jämföra pilotsamplarna med de kända pilotsymbolerna.

14. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav l, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för att reglera och välja innefattar organ för att välja ett av nämnda första upp- skattningsorgan och nämnda andra uppskattningsorgan baserade på den grova feluppskattningen och för att använda nämnda valda upp- skattningsorgan under en slitsperiod.

15. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 14, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för att reglera och välja innefattar organ för att jämföra den uppskattade felraten med ett förutbestämt feltröskelvärde för att reglera effekten hos slitsen baserad på EbIo uppmätt av nämnda första uppskattnings- organ när en uppskattad kortvarig felrat är mindre än nämnda fel- 520 054 23 tröskelvärde och för att reglera effekten hos slitsen baserad på EbIo mätt medelst nämnda andra uppskattningsorgan när den uppskat- tade kortvariga felraten är större än nämnda feltröskelvärde.

16. Effektreglerenhet med sluten slinga enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för att generera effektinställningskommandon innefattar organ som är operativt kopplade till nämnda organ för mätning av EbIo och för generering av effektreglerbitar för sändningseffekt i en mobilstation baserad på en vald EbIo-uppskattning från nämnda första uppskattningsorgan och nämnda andra uppskattningsorgan.