DE60002688T2

DE60002688T2 - Kombinierte leistungsregelung mit geschlossener/offener schleife in einem zeitduplex-kommunikationssystem

Info

Publication number: DE60002688T2
Application number: DE60002688T
Authority: DE
Inventors: Ariela Zeira; M. Fatih OZLUTURK; Sung-Hyuk Shin
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: EP1578029A2; ATE555629T1; HK1041575A1; ATE255790T1; IL176873A; NO324439B1; SG115464A1; SG157965A1; TW498645B; EP2009809A2; JP2002540673A; DE60006945T2; CA2494725A1; EP1313233A2; DE60025540D1; ES2318422T3; DK1367740T3; EP2285167A3; IL145026A; AU4174300A

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Spreizspektrums-Zeitduplex(TDD)-Kommunikationssysteme. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System und Verfahren zum Steuern der Sendeleistung in TDD-Kommunikationssystemen.
1 zeigt ein drahtloses Spreizspektrums-Zeitduplex(TDD)-Kommunikationssystem. Das System hat mehrere Basisstationen 30₁ –30₇ . Jede Basisstation 30₁ kommuniziert mit Benutzergeräten (UEs) 32₁ –32₃ in ihrem Betriebsbereich. Von einer Basisstation 30₁ an ein UE 32₁ übertragene Kommunikationen werden als Abwärtsverbindungs-Kommunikationen und von einem UE 32₁ an eine Basisstation 30₁ übertragene Kommunikationen werden als Aufwärtsverbindungs-Kommunikationen bezeichnet.
Zusätzlich zum Kommunizieren über unterschiedliche Frequenzspektren tragen Spreizspektrums-TDD-Systeme vielfache Kommunikationen über das gleiche Spektrum. Die vielfachen Signale werden durch ihre entsprechenden Chipcodesequenzen (Codes) unterschieden. Außerdem verwenden TDD-Systeme, wie in 2 gezeigt, zum effizienteren Nutzen des Spreizspektrums wiederholte Rahmen 34, die in eine Anzahl von Zeitschlitzen 36₁ –36_n , wie zum Beispiel 15 Zeitschlitze, aufgeteilt sind. In solchen Systemen wird eine Kommunikation in ausgewählten Zeitschlitzen 36₁ –36_n unter der Verwendung ausgewählter Codes gesendet. Demnach ist ein Rahmen 34 zum Tragen vielfacher Kommunikationen fähig, die sowohl durch Zeitschlitz 36₁ –36₂ als auch durch Code unterschieden sind. Die Kombination eines einzigen Codes in einem einzigen Zeitschlitz wird als eine Ressourceneinheit bezeichnet. Auf der Grundlage der zum Unterstützen einer Kommunikation erforderlichen Bandbreite werden dieser Kommuniktion eine oder mehrere Ressourceneinheiten zugewiesen.
Die meisten TDD-Systeme steuern Sendeleistungspegel adaptiv. In einem TDD-System können viele Kommunikationen den gleichen Zeitschlitz und das gleiche Spektrum gemeinsam nutzen. Wenn ein UE 32₁ oder eine Basisstation 30₁ eine bestimmte Kommunikation empfängt, verursachen alle anderen den gleichen Zeitschlitz und das gleiche Spektrum nutzenden Kommunikationen eine Störung für die bestimmte Kommunikation. Ein Erhöhen des Sendeleistungspegels einer Kommunikation verschlechtert die Signalqualität aller anderer Kommunikationen innerhalb dieses Zeitschlitzes und innerhalb dieses Spektrums. Ein zu weites Verringern des Sendeleistungspegels führt jedoch zu unerwünschten Rauschabständen (signal to noise ratios/SNRs) und Bitfehlerraten (bit error rates /BERs) bei den Empfängern. Zum Aufrechterhalten sowohl der Signalqualität der Kommunikationen als auch niedrigerer Sendeleistungspegel wird eine Sendeleistungssteuerung verwendet.
Eine Vorgehensweise beim Steuern von Sendeleistungspegeln ist eine Leistungssteuerung (ohne Rückkopplung). Bei der Leistungssteuerung sendet typischerweise eine Basisstation 30₁ an ein UE 32₁ eine Referenz-Abwärtsverbindungs-Kommunikation und den Sendeleistungspegel dieser Kommunikation. Das UE. 32₁ empfängt die Referenzkommunikation und misst ihren empfangenen Leistungspegel. Durch Subtrahieren des empfangenen Leistungspegels vom Sendeleistungspegel wird ein Pfadverlust für die Referenzkommunikation bestimmt. Zum Bestimmen eines Sendeleistungspegels für die Aufwärtsverbindung wird der Abwärtsverbindungspfadverlust zu einem erwünschten bei der Basisstation 30₁ empfangenen Leistungspegel addiert. Der Sendeleistungspegel des UE wird auf den bestimmten Aufwärtsverbindungs-Sendeleistungspegel gesetzt.
Eine weitere Vorgehensweise beim Steuern des Sendeleistungspegels ist eine Leistungsregelung (mit Rückkopplung). Bei der Leistungsregelung bestimmt typischerweise die Basisstation 30₁ den Störabstand (signal to interference ratio/ SIR) einer vom UE 32₁ empfangenen Kommunikation. Der bestimmte SIR wird mit einem Ziel-SIR (SIR_target) verglichen. Auf der Grundlage des Vergleichs sendet die Basisstation 30₁ einen Leistungsbefehl b_TPC. Nach dem Empfangen des Leistungsbefehls erhöht oder verringert das UE 32₁ seinen Sendeleistungspegel auf der Grundlage des empfangenen Leistungsbefehls.
Sowohl die Leistungsregelung als auch die Leistungssteuerung haben Nachteile. Unter bestimmten Bedingungen verschlechtert sich die Leistung von Regelungssystemen. Wenn zum Beispiel zwischen einem UE und einer Basisstation gesendete Kommunikationen in einem sehr dynamischen Umfeld sind, wie zum Beispiel dadurch, dass sich das UE bewegt, kann es sein, dass solche Systeme sich nicht schnell genug angleichen können, um die Veränderungen auszugleichen. Die Aktualisierungsrate einer Leistungsregelung in TDD ist 100 Zyklen pro Sekunde, was für schnell schwindende Kanäle nicht ausreicht. Eine Leistungssteuerung ist gegenüber Unsicherheiten in den Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungs-Verstärkungsketten und Störpegeln empfindlich.
Eine Vorgehensweise zum Kombinieren von Leistungsregelung und Leistungssteuerung wurde durch die Association of Radio Industries and Business (ARIB) vorgeschlagen und verwendet die Gleichungen 1, 2 und 3. TUE = PBS(n) + L Gleichung 1 PBS(n) = PBS(n – 1) + bTPCΔTPC Gleichung 2
T_UE ist der bestimmte Sendeleistungspegel des UE 32₁ . L ist der geschätzte Abwärtsverbindungs-Pfadverlust. P_BS(n) ist der erwünschte empfangene Leistungspegel der Basisstation 30₁ , wie er durch die Gleichung 2 eingestellt wird. Für jeden empfangenen Leistungsbefehl bTPC wird der erwünschte empfangene Leistungspegel um Δ_TPC erhöht oder verringert. Δ_TPC ist typischerweise ein Dezibel (dB). Der Leistungsbefehl b_TPC ist eins, wenn der SIR der von der Basisstation gemessenen Aufwärtsverbindungs-Kommunikation des UE SIR_BS kleiner als ein Ziel-SIR, SIR_TARGET ist. Umgekehrt ist der Leistungsbefehl minus eins, wenn SIR_BS größer als SIR_TARGET ist.
Unter bestimmten Bedingungen verschlechtert sich die Leistung dieser Systeme. Wenn zum Beispiel zwischen einer UE 32 und einer Basisstation 30 gesendete Kommunikationen in einer sehr dynamischen Umgebung sind, wie zum Beispiel dadurch, dass sich das UE 32 bewegt, verschlechtert die Pfadverlustschätzung für die Leistungssteuerung die Gesamtsystemleistung beträchtlich.
WO 97/49197 offenbart ein GSM-System zur Leistungssteuerung paketvermittelter Daten. Das Leistungssteuerungssystem verwendet einen Steuerungsaspekt (ohne Rückkopplung) und einen Regelungsaspekt (mit Rückkopplung). Der Steuerungsaspekt ist eine Steuervariable Si (ti), wobei ti die Zeit der letzten Steueraktualisierung ist. Der Regelungsaspekt ist eine Regelvariable Sc (tc), die aus empfangenen Bestätigungspaketen bestimmt wird, wobei tc die Zeit der letzten Regelaktualisierung ist. Die Sendeleistung einer leistungsgesteuerten Übertragung wird durch die folgende Gleichung bestimmt: S(t) = Si(ti) + (Sc(tc) – Si(ti)*e-α(t-tc) α ist ein positiver Parameter.
Es besteht daher der Bedarf nach alternativen Vorgehensweisen zum Aufrechterhalten der Signalqualität und niedriger Sendeleistungspegel für alle Umgebungen und Szenarien.
Zusammenfassung
Eine kombinierte Leistungsregelung/Leistungssteuerung steuert Sendeleistungspegel in einer Spreizspektrums-Zeitduplex-Kommunikationsstation. Eine erste Kommunikationsstation empfängt Kommunikationen von einer zweiten Kommunikationsstation. Die erste Station sendet Leistungsbefehle teilweise auf der Grundlage einer Empfangsqualität der empfangenen Kommunikationen. Die erste Station sendet eine erste Kommunikation mit einem Sendeleistungspegel in einem ersten Zeitschlitz. Die zweite Station empfängt die erste Kommunikation und die Leistungsbefehle. Ein Leistungspegel der ersten Kommunikation wird beim Empfang gemessen. Eine Pfadverlustschätzung wird teilweise auf der Grundlage des gemessenen empfangenen zweiten Kommunikationsleistungsiegels und des ersten Kommunikations-Sendeleistungspegels bestimmt. Die zweite Station sendet eine zweite Kommunikation an die erste Station in einem zweiten Zeitschlitz. Der Sendeleistungspegel der zweiten Kommunikation wird teilweise auf der Grundlage der durch einen Faktor und die Leistungsbefehle gewichteten Pfadverlustschätzung gesetzt. Der Faktor hängt von einer zeitlichen Trennung des ersten und des zweiten Zeitschlitzes ab und verringert sich, wenn die Anzahl von Zeitschlitzen zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitschlitz größer wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht ein bekanntes TDD-System.
2 veranschaulicht Zeitschlitze in sich wiederholenden Rahmen eines TDD-Systems.
3 ist ein Fließdiagramm einer kombinierten Leistungsregelung/Leistungssteuerung.
4 ist ein Diagramm von Komponenten von zwei Kommunikationsstationen, die eine kombinierte Leistungsregelung/Leistungssteuerung verwenden.
5–10 zeigen grafische Darstellungen einer Regelung, des Vorschlags von ARIB und zwei (2) Verfahren einer kombinierten Leistungsregelung/Leistungssteuerung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die bevorzugten Ausführungsformen werden nun anhand der Zeichnung beschrieben, in welcher gleiche Referenznummern durchwegs gleiche Elemente repräsentieren. Eine kombinierte Leistungsregelung/Leistungssteuerung wird unter der Verwendung des Fließdiagramms von 3 und der Komponenten von zwei vereinfachten Kommunikationsstationen 50, 52, wie sie in 4 gezeigt sind, erläutert. Für die folgende Erörterung wird diejenige Station, bei der die Leistung des Senders gesteuert wird, als die Sendestation 52 bezeichnet, und diejenige Kommunikationsstation, die leistungsgesteuerte Kommunikationen empfängt als die Empfangsstation 50 bezeichnet. Da eine kombinierte Leistungsregelung/Leistungssteuerung für die Aufwärtsverbindung, die Abwärtsverbindung oder leide Typen von Kommunikationen verwendet werden kann, kann der Sender, dessen Leistung gesteuert wird, an einer Basisstation 30₁ , an einem UE 32₁ oder an beiden liegen. Wenn dementsprechend sowohl eine Aufwärtsverbindungs- als auch eine Abwärtsverbindungs-Leistungssteuerung eingesetzt wird, liegen die Komponenten sowohl der Empfangs- als auch der Sendestation sowohl bei der Basisstation 30₁ als auch beim UE 32₁ .
Die Empfangsstation 50 empfängt verschiedene Hochfrequenzsignale, einschließlich Kommunikationen von der Sendestation 52 unter der Verwendung einer Antenne 56 oder alternativ dazu eines Antennenfelds. Die empfangenen Signale werden durch einen Isolator 60 an einen Demodulator 68 zum Erzeugen eines Basisbandsignals weitergeleitet. Das Basisbandsignal wird zum Beispiel durch eine Kanalschätzungsvorrichtung 96 und eine Datenschätzungsvorrichtung 98 in den Zeitschlitzen verarbeitet, wobei die entsprechenden Codes der Kommunikation der Sencestation zugewiesen sind. Die Kanalschätzungsvorrichtung 96 verwendet üblicherweise die Trainingssequenzkomponente im Basisbandsignal zum Liefern der Kanalinformation, wie zum Beispiel von Kanalimpulsantworten. Die Kanalinformation wird von der Datenschätzungsvorrichtung 98, der Störmessvorrichtung 90, der Signalleistungs-Messvorrichtung 92 und der Sendeleistungs-Berechnungsvorrichtung 94 verwendet. Die Datenschätzungsvorrichtung 98 stellt Daten aus dem Kanal dadurch wieder her, dass unter Verwendung der Kanalinformation "weiche Symbole" (soft symbols) geschätzt werden. Unter Verwendung der weichen Symbole und der Kanalinformation steuert die Sendeleistungs-Berechnungsvorrichtung 94 den Sendeleistungspegel der Empfangsstation durch Steuern der Verstärkung eines Verstärkers 76.
Die Signalleistungs-Messvorrichtung 92 verwendet entweder die weichen Symbole oder die Kanalinformation oder beide zum Bestimmen der empfangenen Signalleistung der Kommunikation in Dezibel (dB). Die Störmessvorrichtung 90 bestimmt den Störpegel in dB I_RS, innerhalb des Kanals entweder auf der Grundlage der Kanalinformation oder der weichen Symbole, die von der Datenschätzvorrichtung 102 erzeugt wurden, oder unter der Verwendung von beiden.
Der Regelungs-Leistungsbefehlgenerator 88 verwendet den empfangenen Leistungspegel der gemesenen Kommunikation und den Störpegel I_RS zum Bestimmen des Störabstands (SIR) der empfangenen Kommunikation. Auf der Grundlage eines Vergleichs des bestimmten SIR mit einem Ziel-SIR (SIR_TARGET) wird ein Regelleistungsbefehl erzeugt, b_TPC, wie zum Beispiel ein Leistungsbefehls-Bit, b_TPC, Schritt 38. Alternativ dazu kann der Leistungsbefehl auf einer Qualitätsmessung des empfangenen Signals beruhen.
Zur Verwendung bei der Schätzung des Pfadverlustes zwischen der Empfangs- und der Sendestation 50, 52 und zum Senden von Daten sendet die Empfangsstation 50 eine Kommunikation an die Sendestation 58, Schritt 40. Die Kommunikation kann in einem beliebigen der verschiedenen Kanäle gesendet werden. Typischerweise werden bei einem TDD-System die Kanäle, die zum Schätzen des Pfadverlustes verwendet werden, als Referenzkanäle bezeichnet, auch wenn andere Kanäle verwendet werden können. Wenn die Empfangsstation 50 eine Basisstation 30₁ ist, wird die Kommunikation vorzugsweise über einen gemeinsamen Abwärtsverbindungskanal oder einen gemeinsamen physikalischen Steuerkanal (CCPCH) gesendet. An die Sendestation 52 über den Referenzkanal zu kommunizierende Daten werden als Referenzkanaldaten bezeichnet. Die Referenzdaten können, wie gezeigt, den Störpegel I_RS, der mit anderen Referenzdaten, wie zum Beispiel dem Sendeleistungspegel des Referenzkanals T_RS multiplexiert ist, enthalten. Der Störpegel I_RS und der Referenzkanal-Leistungspegel T_RS können in anderen Kanälen, wie zum Beispiel einem Signalisierungskanal gesendet werden, Schritt 40. Der Leistungsregelungsbefehl b_TPC wird typischerweise in einem dedizierten Kanal gesendet, der der Kommunikation zwischen der Empfangsstation 50 und der Sendestation 52 vorbehalten ist.
Die Referenzkanaldaten werden durch einen Referenzkanaldatengenerator 86 erzeugt. Die Referenzdaten werden einer oder mehreren Ressourceneinheiten auf der Grundlage der Bandbreitenanforderungen der Kommunikation zugewiesen. Eine Spreiz- und Trainingssequenz-Einfügevorrichtung 82 spreizt die Referenzkanaldaten und zeitmultiplexiert die gespreizten Referenzdaten mit einer Trainingssequenz in den geeigneten Zeitschlitzen und Codes der zugewiesenen Ressourceneinheiten. Die resultierende Sequenz wird als ein Kommunikationsburst bezeichnet. Der Kommunikationsburst wird nachfolgend durch einen Verstärker 78 verstärkt. Der verstärkte Kommunikationsburst kann durch eine Summierungsorrichtung 72 mit einem beliebigen anderen Kommunikationsburst summiert werden, der durch Vorrichtungen, wie zum Beispiel einen Datengenerator 84, die Spreiz- und Trainingssequenz-Einfügevorrichtung 80 und einen Verstärker 76 erzeugt werden kann.
Die summierten Kummunikationsbursts werden durch einen Modulator 64 moduliert. Das modulierte Signal wird durch einen Isolator 60 geschickt und durch eine Antenne 56, wie gezeigt, oder alternativ durch ein Antennenfeld ausgestrahlt. Das ausgestrahlte Signal wird über einen drahtlosen Funkkanal 54 an eine Antenne 58 der Sendestation 52 geleitet. Der Typ, der für die übertragene Kommunikation verwendeten Modulation kann ein beliebiger aus den dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannten Typen sein, wie zum Beispiel direkte Phasenumtastung (Direct Phase Shift Keying/DPSK) oder Quadratur-Phasenumtastung (Quadrature Phase Shift Keying/QPSK).
Die Antenne 58 oder alternativ dazu ein Antennenfeld der Sendestation 52 empfängt verschiedene Hochfrequenzsignale. Die empfangenen Signale werden zum Erzeugen eines Basisbandsignals durch einen Isolator 62 an einen Demodulator 66 geschickt. Das Basisbandsignal wird zum Beispiel durch eine Kanalschätzungsvorrichtung 100 und eine Datenschätzungsvorrichtung 102 verarbeitet, was in Zeitschlitzen und mit den entsprechenden Codes geschieht, die den Kommunikationsburts der Empfangsstation 50 zugeordnet sind. Die Kanalschätzungsvorrichtung 100 verwendet üblicherweise die Trainingssequenzkomponente im Basisbandsignal zum Liefern von Kanalinformation, wie zum Beispiel von Kanalimpulsantworten. Die Kanalinformation wird von der Datenschätzvorrichtung 102 und einer Leistungsmessvorrichtung 110 verwendet.
Der Leistungspegel, der dem Referenzkanal R_TS entsprechenden verarbeiteten Kommunikation wird durch die Leistungsmessvorrichtung 110 gemessen und an eine Pfadverlustschätzvorrichtung 112 weitergeleitet, Schritt 42. Sowohl die Kanalschätzvorrichtung 100 als auch die Datenschätzvorrichtung 102 können den Referenzkanl von allen anderen Kanälen trennen. Wenn eine automatische Verstärkungssteuerungsvorrichtung oder ein Verstärker zur Verarbeitung der empfangenen Signale verwendet wird, wird der gemessene Leistungspegel zum Korrigieren der Verstärkung dieser Vorrichtungen entweder an der Leistungsmessvorrichtung 110 oder der Pfadverlustschätzvorrichtung 112 eingestellt. Die Leistungsmessvorrichtung 110 ist eine Komponente der kombinierten Leistungsregelung/Leistungssteuerung 108. Wie in 4 gezeigt, besteht die Leistungsregelung/Leistungssteuerung 108 aus der Leistungsmessvorrichtung 110, der Pfadverlustschätzvorrichtung 112, der Qualitätsmessvorrichtung 114 und der Sendeleistungs-Berechnungsvorrichtung 116.
Zum Bestimmen des Pfadverlusts L benötigt die Sendestation 52 auch den gesendeten Leistungspegel T_RS der Kommunikation. Der gesendete Leistungspegel T_RS kann zusammen mit den Kommunikationsdaten oder in einem Signalisierungskanal gesendet werden. Wenn der Leistungspegel T_RS zusammen mit den Daten der Kommunikation gesendet wird, interpretiert die Datenschätzvorrichtung 102 den Leistungspegel und sendet den interpretierten Leistungspegel an die Pfadverlustschätzvorrichtung 112. Wenn die Empfangsstation 50 eine Basisstation 30₁ ist, wird vorzugsweise der gesendete Leistungspegel T_RS über den Ausstrahlungskanal (broadcast channel/BCH) von der Basisstation 30₁ ausgesendet. Durch Subtrahieren des Leistungspegels der empfangenen Kommunikation R_TS in dB von dem gesendeten Leistungspegel der Kommunikation T_ER in dB schätzt die Pfadverlustschätzvorrichtung 112 den Pfadverlust L zwischen den beiden Stationen 50, 52, Schritt 42. In bestimmten Situationen kann die Empfangsstation 50 statt dem Senden des gesendeten Leistungspegels T_RS eine Referenz für den gesendeten Leistungspegel senden. In diesem Fall liefert die Pfadverlustschätzvorrichtung 112 Referenzpegel für den Pfadverlust L.
Wenn eine Zeitverzögerung zwischen dem geschätzten Pfadverlust und der übertragenen Kommunikation auftritt, kann der von der übertragenen Kommunikation erfahrene Pfadverlust vom berechneten Verlust abweichen. In TDD-Systemen, wo Kommunikationen in unterschiedlichen Zeitschlitzen 36₁ –36_n gesendet werden, kann die Zeitschlitzverzögerung zwischen empfangenen und gesendeten Kommunikationen die Leistung eines Leistungssteuerungssystems verschlechtern. Eine kombinierte Leistungsregelung/Leistungssteuerung verwendet sowohl Leistungsregelungs- als auch Leistungssteuerungsaspekte. Wenn die Qualität der Pfadverlustmessung hoch ist, fungiert das System hauptsächlich als ein Steuerungssystem. Wenn die Qualität der Pfadverlustmessung niedrig ist, fungiert das System hauptsächlich als ein Regelungssystem. Zum Kombinieren der beiden Leistungssteuerungsaspekte gewichtet das System den Steuerungsaspekt auf der Grundlage der Qualität der Pfadverlustmessung.
Eine Qualitätsmessvorrichtung 114 in einer gewichteten Leistungssteuerung 108 bestimmt die Qualität des geschätzten Pfadverlusts, Schritt 46. Die Qualität kann unter Verwendung der durch die Kanalschätzvorrichtung 100 erzeugten Kanalinformation, der durch die Datenschätzvorrichtung 102 erzeugten weichen Symbole oder anderer Qualitätsmessverfahren bestimmt werden. Die geschätzte Pfadverlustqualität wird zum Gewichten der Pfadverlustschätzung durch die Sendeleistungs-Berechnungsvorrichtung 116 verwendet. Wenn der Leistungsbefehl b_TPC in den Daten der Kommunikation gesendet wurde, interpretiert die Datenschätzvorrichtung 102 den Leistungsregelungsbefehl b_TPC. Unter Verwendung des Leistungsregelungsbefehls bTPC und des gewichteten - Pfadverlusts setzt die Sendeleistungs-Berechnungsvorrichtung 116 den Sendeleistungspegel der Empfangsstation 50, Schritt 48.
Es folgt einer der bevorzugten kombinierten Leistungsregelungs-/Leistungssteuerungs-Steuerungsalgorithmen. Der Leistungspegel der Sendestation in Dezibel, P_TS, wird unter Verwendung der Gleichungen 4 und 6 bestimmt. PTS = P0 + G(n) + αL Gleichung 4
P₀ ist der Leistungspegel, mit dem die Empfangsstation 50 die Kommunikation der Sendetation empfangen möchte, in dB. Po wird durch den gewünschten SIR an der Empfangsstation 50, SIR_TARGET, und den Störpegel I_RS, an der Empfangsstation 50 unter der Verwendung der Gleichung 5 bestimmt. Po = SIRTARGET + IRS Gleichung 5
I_RS wird von der Empfangsstation 50 an die Sendestation 52 entweder signalisiert oder ausgestrahlt. Zur Abwärtsverbindungs-Leistungssteuerung ist SIR_TARGET an der Sendestation 52 bekannt. Zur Aufwärtsverbindungs-Leistungssteuerung wird SIR_TARGET von der Empfangsstation 50 an die Sendestation 52 signalisiert. G(n) ist der Leistungsregelungs-Steuerungsfaktor. Gleichung 6 ist eine Gleichung zum Bestimmen von G(n). G(n) = G(n – 1) + brTPCΔTPC Gleichung 6
G(n – 1) ist der vorhergehende Leistungsregelungsfaktor. Der Leistungsbefehl b_TPC zur Verwendung in der Gleichung 6 ist entweder +1 oder –1. Ein Verfahren zum Bestimmen des Leistungsbefehls b_TPC ist die Gleichung 3. Der Leistungsbefehl b_TPC wird in einem TDD-System typischerweise mit einer Rate von 100 ms aktualisiert, auch wenn andere Aktualisierungsraten verwendet werden können. Δ_TPC ist die Veränderung des Leistungspegels. Die Veränderung des Leistungspegels ist typischerweise ein dB, auch wenn andere Werte verwendet werden können. Demnach wird der Regelungsfaktor um ein Dezibel erhöht, wenn b_TPC = +1 ist, und um ein Dezibel verringert, wenn b_TPC = –1 ist.
Der Gewichtungswert α wird durch die Qualitätsmessvorrichtung 114 bestimmt. α ist ein Maß der Qualität des geschätzten Pfadverlusts und beruht vorzugsweise auf der Anzahl von Zeitschlitzen D zwischen dem Zeitschlitz der letzten Pfadverlustschätzung und dem ersten Zeitschlitz der von der Sendestation 52 gesendeten Kommunikation. Der Wert von α ist zwischen null und eins. Allgemein gilt, dass wenn die Zeitdifferenz D zwischen den Zeitschlitzen klein ist, die jüngste Pfadverlustschätzung ziemlich genau ist, und α wird auf einen Wert in der Nähe von eins gesetzt. Wenn im Gegensatz dazu die Zeitdifferenz groß ist, kann es sein, dass die Pfadverlustschätzung nicht genau ist und der Regelungsaspekt höchstwahrscheinlich genauer ist. Demnach wird α auf einen Wert in der Nähe von null gesetzt.
Gleichung 7 ist eine Gleichung zum Bestimmen von α, auch wenn andere verwendet werden können. α = 1 – (D – 1)/Dmax Gleichung 7
D_max ist die maximal mögliche Verzögerung. Ein typischer Wert für einen Rahmen mit fünfzehn Zeitschlitzen ist sechs. Wenn die Verzögerung D_max oder größer ist, geht α gegen null. Unter Verwendung des berechneten Sendeleistungspegels P_TS, der durch eine Sendeleistungs-Berechnungsvorrichtung 116 bestimmt wurde, setzt die kombinierte Leistungsregelung/Leistungssteuerung 108 die Sendeleistung der gesendeten Kommunikation.
In einer Kommunikation von der Sendestation 52 zu übertragende Daten werden durch einen Datengenerator 106 erzeugt. Die Kommunikationsdaten werden durch die Spreiz- und Trainingssequenz-Einfügevorrichtung 104 in den entsprechenden Zeitschlitzen und Codes der zugewiesenen Ressourceneinheiten gespreizt und mit einer Trainingssequenz zeitmultiplexiert, wodurch ein Kommunikationsburst erzeugt wird. Das gespreizte Signal wird durch den Verstärker 74 verstärkt und durch den Modulator 70 auf Hochfrequenz moduliert.
Die kombinierte Leistungsregelung/Leistungssteuerung 108 steuert die Verstärkung des Verstärkers 74 zum Erzielen des für die Kommunikation bestimmten Sendeleistungspegels P_TS. Die leistungsgesteuerte Kommunikation wird durch den Isolator 72 geschickt und durch die Antenne 58 ausgestrahlt.
Die Gleichungen 8 und 9 stellen einen weiteren bevorzugten kombinierten Leistungsregelungs-/Leistungssteuerungs-Steuerungsalgorithmus dar. PTS = P0 + (n) Gleichung 8 K(n) = K(n – 1) + bTPCΔTPC + αL Gleichung 9
K(n) ist der kombinierte Regelungs/Steuerungsfaktor. Wie gezeigt, weist dieser Faktor sowohl den Leistungsregelungs- als auch den Leistungssteuerungsaspekt auf. Die Gleichungen 4 und 5 trennen die beiden Aspekte.
Auch wenn die beiden obigen Algorithmen nur den Steuerungsfaktor gewichtet haben, kann die Gewichtung auch auf den Regelungsfaktor oder sowohl auf den Steuerungs- als auch auf den Regelungsfaktor angewendet werden.
Die 5-10 sind grafische Darstellungen, die die Leistung eines kombinierten Leistungsregelungs-/Leistungssteuerungs-Systems veranschaulichen. Diese Kurvendarstellungen zeigen die Ergebnisse von Simulationen, bei denen die Leistung des von ARIB vorgeschlagenen Systems, eines Regelungssystems eines kombinierten Leistungsregelungs-/Leistungssteuerungssystems unter Verwendung der Gleichungen 4 und 6 (Verfahren 1) und eines kombinierten Systems unter Verwendung der Gleichungen 8 und 9 (Verfahren II) verglichen werden. Die Simulationen wurden mit der Symbolrate durchgeführt. Ein Spreizfaktor von 16 wurde sowohl für den Aufwärtsverbindungs- als auch für den Abwärtsverbindungskanal verwendet. Der Aufwärtsverbindungs- und der Abwärtsverbindungskanal entsprechen dem Kanalmodell [ITU-R M.1225, vehicular, Typ B] der International Telecommunication Union (ITU). Additives Rauschen wurde so simuliert, dass es von weißem Gaußschen Rauschen mit einer Varianz von 1 unabhängig war. Der Pfadverlust wird an der Sendestation 52 geschätzt, die ein UE 32 und insbesondere eine mobile Station ist. Der BCH-Kanal wurde für die Pfadverlustschätzung verwendet. Der Pfadverlust wurde zwei Mal pro Rahmen mit einer Rate von 200 Zyklen pro Sekunde geschätzt. Die Empfangsstation 50, die eine Basisstation 30₁ war, sandte den BCH-Sendeleistungspegel über den BCH.
Eine RAKE-Kombinierung wurde sowohl für das UE 32 als auch die Basisstation 30 verwendet. Eine Antennendiversitätskombinierung wurde bei der Basisstation 30 verwendet.
Die 5, 7 und 9 zeigen die Standardabweichung des empfangenen Rauschabstands (SNR) an der Basisstation 30₁ der leistungsgesteuerten Kommunikation des UE in Abhängigkeit von der Zeitschlitzverzögerung D. Die 6, 8 und 10 zeigen die normalisierte Vorspannung des empfangenen SNR in Abhängigkeit von der Verzögerung D. Die Normalisierung wurde bezüglich des gewünschten SNR durchgeführt. Jeder Punkt in der Kurve repräsentiert den Durchschnitt von 3000 Monte-Carlo-Durchläufen.
Die 5 und 6 zeigen die Ergebnisse für ein auf eins gesetztes α. Für niedrige Zeitschlitzverzögrungen (D < 4) bieten die Verfahren I und II eine bessere Leistung als die Leistungsregelung. Für größere Verzögerungen (D ≥ 4) bietet die Leistungssteuerung sowohl das Verfahren I als auch das Verfahren II, was die Bedeutung einer Gewichtung des Steuerungs- und des Regelungsaspekts demonstriert.
Die 7 und 8 zeigen die Ergebnisse für ein auf 0,5 gesetztes α. Wie gezeigt ist, ist für alle Verzögerungen ausschließlich des Maximums die Leistung der Verfahren I und II besser als bei der Leistungsregelung. Das von ARIB vorgeschlagene System ist nur bei der niedrigsten Verzögerung (D = 1) besser als die anderen.
Die 9 und 10 zeigen die Ergebnisse für ein unter Verwendung der Gleichung 7 gesetztes α, wobei D_maX gleich sechs ist. Wie gezeigt, ist die Leistung der Verfahren I und II bei allen Verzögerungen D besser als sowohl bei der Leistungssteuerung als auch dem von ARIB vorgeschlagenen System.

Claims

Verfahren zum Steuern von Sendeleistungspegeln in einem Spreizspektrums-Zeitduplex-Kommunikationssystem, das Rahmen mit Zeitschlitzen zur Kommunikation aufweist, wobei eine erste Kommunikationsstation Kommunikationen von einer zweiten Kommunikationsstation empfängt und von der ersten Station teilweise auf der Grundlage einer Empfangsqualität der empfangenen Kommunikationen (38, 40) Leistungstefehle sendet, wobei die erste Kommunikationsstation eine erste Kommunikation mit einem Sendeleistungspegel in einem ersten Zeitschlitz (40) sendet, wobei die zweite Kommunikationsstation die erste Kommunikation und die Leistungsbefehle empfängt, wobei ein Leistungspegel der ersten Kommunikation bei ihrem Empfang gemessen wird (42), eine Pfadverlustschätzung wird teilweise auf der Grundlage des gemessenen empfangenen ersten Kommunikations-Leistungspegels und des ersten Kommunikations-Sendeleistungspegels (44) bestimmt, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: – Setzen eines Sendeleistungspegels für eine zweite Kommunikation in einem zweiten Zeitschlitz von der zweiten Station an die erste Station teilweise auf der Grundlage der durch einen Qualitätsfaktor und die Leistungsbefehle ( 48) gewichteten Pfadverlustschätzung, wobei der Qualitätsfaktor kleiner wird, wenn die Anzahl von Zeitschlitzen zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitschlitz größer wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch: – Bestimmen des Qualitätsfaktors α der Pfadverlustschätzung (46) teilweise auf der Grundlage einer Anzahl von Zeitschlitzen D zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitschlitz.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine maximale Zeitschlitzverzögerung D_max ist und der bestimmte Qualitätsfaktor α durch folgende Formel bestimmt wird: α = 1 (D – 1)/Dmax
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der gesetzte Sendeleistungspegel teilweise auf einem erwünschten Empfangsleistungspegel an der ersten Station, einem Regelungsfaktor und einem Steuerungsfaktor beruht; wobei der Regelungsfaktor teilweise auf den empfangenen Leistungsbefehlen beruht und der Steuerungsfaktor teilweise auf der durch den Qualitätsfaktor gewichteten Pfadverlustschätzung beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der gesetzte Sendeleistungspegel teilweise auf einen erwünschten Empfangsleistungspegels an der ersten Station und einem kombinierten Regelungs-/Steuerungs-Faktor beruht; wobei der kombinierte Regelungs-/Steuerungs-Faktor teilweise auf den empfangenen Leitungsbefehlen und der durch den Qualitätsfaktor gewichteten Pfadverlustschätzung beruht.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Regelungsfaktor für jeden empfangenen Leistungsbefehl aktualisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der kombinierte Faktor für jeden empfangenen Leistungsbefehl aktualisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der erwünschte empfangene Leistungspegel teilweise auf einem Ziel-Störabstand und einem an der ersten Station gemessenen Störpegel beruht.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der erwünschte empfangene Leistungspegel teilweise auf einem Ziel-Störabstand und einem an der ersten Station gemessenen Störpegel beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Station eine Basisstation und die zweite Station ein Benutzergerät ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Station ein Benutzergerät und die zweite Station eine Basisstation ist.
Spreizspektrums-Zeitduplex-Kommunikationssystem mit einer ersten (50) und einer zweiten (52) Kommunikationsstation, wobei das System Rahmen mit Zeitschlitzen zur Kommunikation verwendet, wobei die erste Station (50) Kommunikationen von der zweiten Kommunikationsstation (52) empfängt und teilweise auf der Grundlage einer Empfangsqualität der empfangenen Kommunikationen leistungsbefehle sendet und eine erste Kommunikation mit einem ersten Sendeleistungspegel in einem ersten Zeitschlitz sendet, wobei die zweite Station (52) die erste Kommunikation und die Leistungsbefehle empfängt, wobei ein Leistungspegel der ersten Kommunikation bei ihrem Empfang gemessen wird und eine Pfadverlustschätzung teilweise auf der Grundlage des gemessenen empfangenen ersten Kommunikationsleistungspegels und des ersten Kommunikations-Sendeleistungspegels bestimmt wird, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass: – die zweite Station (52) aufweist: – eine Einrichtung (108) zum Setzen eines Sendeleistungspegels für eine zweite Kommunikation in einem zweiten Zeitschlitz von der zweiten Station an die erste Station teilweise auf der Grundlage der durch einen Qualitätsfaktor und die Leistungsbefehle gewichteten Pfadverlustschätzung, wobei der Qualitätsfaktor kleiner wird, wenn die Anzahl von Zeitschlitzen zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitschlitz größer wird.
System nach Anspruch 12, bei dem: – die zweite Station (52) weiter eine Einrichtung zum Bestimmen des Qualitätsfaktors α des Pfadverlusts teilweise auf der Grundlage einer Anzahl von Zeitschlitzen D zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitschlitz aufweist.
System nach Anspruch 13, bei dem eine maximale Zeitschlitzverzögerung D_max ist und der bestimmte Qualitätsfaktor α durch die folgende Formel bestimmt wird: α = 1(D – 1)/Dmax .
System nach Anspruch 12, bei dem die Setzeinrichtung (108) den Sendeleistungspecel teilweise auf der Grundlage des erwünschten Empfangsleistungspegels an der ersten Station (50), eines Regelungsfaktors und eines Steuerungsfaktors bestimmt, wobei der Regelungsfaktor teilweise auf den empfangenen Leistungsbefehlen beruht und der Steuerungsfaktor teilweise auf der durch den Qualitätsfaktor gewichteten Pfadverlustschätzung beruht.
System nach Anspruch 12, bei dem die Setzeinrichtung (108) den Sendeleistungspegel teilweise auf der Grundlage des erwünschten Empfangsleistungspegels an der ersten Station (50) und eines kombinierten Regelungs-/Steuerungs-Faktors bestimmt, wobei der kombinierte Regelungs-/Steuerungs-Faktor teilweise auf den empfangenen Leistungsbefehlen und der durch den Qualitätsfaktor gewichteten Pfadverlustschätzung beruht.
System nach Anspruch 15, bei dem der Regelungsfaktor für jeden empfangenen Leistungsbefehl aktualisiert wird.
System nach Anspruch 16, bei dem der kombinierte Faktor für jeden empfangenen Leistungsbefehl aktualisiert wird.
System nach Anspruch 15, bei dem der erwünschte empfangene Leistungspegel teilweise auf einem Ziel-Störabstand und einem an der ersten Station (50) gemessenen Störpegel beruht.
System nach Anspruch 16, bei dem der erwünschte empfangene Leistungspegel teilweise auf einem Ziel-Störabstand und einem an der ersten Station (50) gemessenen Störpegel beruht.
System nach Anspruch 12, bei dem die erste Station (50) eine Basisstation (30) ist und die zweite Station (52) ein Benutzergerät (32) ist.
System nach Anspruch 12, bei dem die erste Station (50) ein Benutzergerät (32) ist und die zweite Station (52) eine Basisstation (30) ist.
Kommunikationsstation (52), mit einem Sendeleistungspegel, der in einem Spreizspektrum-Zeitduplex-Kommunikationssystem gesteuert wird, wobei das System Rahmen mit Zeitschlitzen zur Kommunikation verwendet, und eine zweite Kommunikationsstation (50) aufweist, die eine erste Kommunikation in einem ersten Zeitschlitz und Leistungsbefehle sendet, wobei die Kommunikationsstation aufweist: mindestens eine Antenne (58) zum Empfangen der ersten Kommunikation und der Leistungsbefehle und zum Senden einer verstärkten zweiten Kommunikation in einem zweiten Zeitschlitz, eine Kanalschätzungsvorrichtung (100), deren Eingang zum Empfangen der empfangenen ersten Kommunikation zum Erzeugen von Kanalinformation konfiguriert ist, eine Datenschätzungsvorrichtung (102), deren Eingänge zum Empfangen der empfangenen ersten Kommunikation, der Leistungsbefehle und der Kanalinformation zum Erzeugen weicher Symbole und zum Wiederherstellen der Leistungsbefehle konfiguriert sind, und eine Leistungsmessvorrichtung (110), deren Eingang zum Empfangen der Kanalinformation zum Erzeugen einer Messung eines empfangenen Leistungspegels zum Erzeugen einer Pfadverlustschätzung für die erste Kommunikation teilweise auf der Grundlage des gemessenen empfangenen Leistungspegels und eines Sendeleistungspegels der ersten Kommunikation konfiguriert ist, und einen Verstärker (74), dessen Eingänge zum Empfangen eines Leistungssteuerungssignals und einer zweiten in einem zweiten Zeitschlitz zu sendenden Kommunikation zum Verstärken der zweiten Kommunikation in Reaktion auf das Leistungssteuerungssignal zum Erzeugen der verstärkten zweiten Kommunikation konfiguriert sind, wobei die Kommunikationsstation dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aufweist: – eine Qualitätsmessvorrichtung (114) zum Erzeugen einer Qualitätsmessung mindestens teilweise auf der Grundlage der Anzahl von Zeitschlitzen zwischen dem ersten Zeitschlitz und einem zweiten Zeitschlitz, wobei der Wert der Qualitätsmessung kleiner wird, wenn diese Anzahl größer wird; und – eine Sendeleistungs-Berechnungsvorrichtung (116), deren Eingänge zum Empfangen der Pfadverlustschätzung, der wiederhergestellten Leistungsbefehle und der Qualitätsmessung zum Erzeugen des Leistungssteuerungssignals teilweise auf der Grundlage der durch die Qualitätsmessung und die wiederhergestellten Leistungsbefehle gewichteten Pfadverlustschätzung konfiguriert sind.