DE60019137T3

DE60019137T3 - Verfahren und vorrichtung zur durchführung des umbuchens in einem drahtlosen kommunikationssystem, wie ein abruptes umbuchen

Info

Publication number: DE60019137T3
Application number: DE60019137T
Authority: DE
Inventors: Sandip Sarkar; G. Edward TIEDEMANN; P. Joseph ODENWALDER
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2020-08-12
Also published as: ES2239026T3; EP1208713B2; IL147721A; KR100897213B1; CN1370382A; DE60019137D1; CN1248535C; CN1756402A; CA2380368A1; US7245597B2; MXPA02001440A; JP4778102B2; ATE292359T1; AU6640600A; CN1756402B; KR20020012637A; EP1208713A1; AU776461B2; NO20020624D0; US20020093922A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft drahtlose Kommunikationssysteme und insbesondere Verfahren und Vorrichtung zum Vorsehen von harten Übergaben (hard handoffs) zwischen Zellen in derartigen Systemen.
Hintergrund der Erfindung
In einem CDMA-System (code division multiple access system) findet die große Mehrzahl von Übergaben (handoffs) zwischen Zellen auf demselben CDMA-Kanal statt und verwendet weiche Übergabeverfahren. In einigen Fällen müssen die mobilen Stationen eine Übergabe zwischen Zellen auf unterschiedlichen CDMA-Kanälen durchführen, wobei derartige Kanäle auf unterschiedlichen Funkfrequenzen (FR – radio frequencies) sind, was oft als eine harte Inter-Frequenz-Übergabe bezeichnet wird. Derartige Situationen sind typischerweise, aber nicht darauf begrenzt, entweder eine Übergabe zwischen unterschiedlichen Betreibern, eine Übergabe zwischen unterschiedlichen RF-Kanälen, die aus Kapazitätsgründen zugewiesen wurden, oder eine Übergabe zwischen unterschiedlichen Signalmodulationstechnologien.
Vor dem Herbeiführen einer harten inter-Frequenz-Übergabe wird die mobile Station von der Basisstation angewiesen, sich auf die neue Zielfrequenz einzustellen, die Funkumgebung (z. B. eine Pilotsignalstärke der empfangenen Signale, usw.) zu messen und die Messung zurück an die Basisstation zu melden. Ein derartiges Verfahren wird in TIA/ELA-95-B spezifiziert und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Inter-Frequenz-Übergabe, beträchtlich.
Eine wichtige Anforderung an die Messung auf der Ziel-Frequenz, oft als „Suchexkursion” bezeichnet, liegt darin, die Unterbrechung des aktuellen Dienstes auf der ursprünglichen Frequenz zu minimieren. Übergaben an eine zweite Frequenz ohne ein adäquates vorheriges Abtasten können zu einer schlechten Signalleistung führen. Andererseits kann ein Abtasten über eine lange Zeitdauer verursachen, dass das Signal auf der ersten Frequenz vollständig verloren geht. Das im Folgenden beschriebene Verfahren ermöglicht der mobilen Station, die Suchzeit zu minimieren und die Dienstunterbrechung zu begrenzen.
Die PCT-Veröffentlichung Nr. WO97/40592 „Telefonaktiebolaget LM Ericsson” offenbart ein Verfahren und ein System für eine diskontinuierliche Übertragung in CDMA-Kommunikationsnetzen, das durch ein selektives Verwenden zusätzlicher Spreiz-Codes zum Spreizen eines Datenrahmens erreicht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Aspekte der Erfindung sehen ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 beziehungsweise 13 vor und zwar zum Minimieren von Frequenzsuchzeit in einem drahtlosen Kommunikationssystem, das eine Nutzer- bzw. Teilnehmerstation, die Kommunikationen bzw. Nachrichten mit einer Basisstation austauscht, aufweist.
Eine mobile Station überträgt eine Vielzahl von Kanälen, einschließlich eines Pilotkanals und zumindest eines Informationskanals. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel bestimmt die Basisstation die Angemessenheit der Sendeenergie des Rückwärtsverbindungssignals gemäß der empfangenen Energie des Rückwärtsverbindungspilotsignals. Die Sendeleistung des Pilotkanals auf dem Pegel behalten, auf dem sie sich vor der Frequenzsuchexkursion befand, während die Sendeenergie von zumindest einem anderen von der mobilen Station übertragenen Kanal erhöht wird. Zusätzlich erzeugt, wenn die mobile Station nicht fähig ist, die Sendeenergie aller Informationskanäle zu erhöhen, die mobile Station eine Rangordnung der Wichtigkeit der unterschiedlichen Informationskanäle und erhöht selektiv die Sendeleistung dieser Kanäle.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren identifizieren gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente. Zur einfacheren Identifizierung der Diskussion eines bestimmten Elements bezeichnet die höchstwertige Ziffer in einer Bezugsnummer die Nummer der Figur, in der das Element zuerst eingeführt wurde (z. B. wird das Element 204 als erstes unter Bezugnahme auf 2 eingeführt und diskutiert).
1 stellt ein typisches drahtloses Kommunikationssystem dar, das die Erfindung verwenden kann.
2 ist ein Blockdiagramm von typischen Komponenten, die in dem drahtlosen Kommunikationssystem von 1, das die Erfindung verwenden kann, zu finden sind.
3 ist ein Zeitdiagramm einer Inter-Frequenzsuchexkursion.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Durchführen einer Frequenzsuchexkursion gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 ist eine Darstellung der Leistung gegenüber der Zeit, welche die Folge von Inter-Frequenzsuchexkursion betreffende Vorwärtsverbindungsleistungspegel darstellt.
6 ist eine Darstellung der Leistung gegenüber der Zeit, welche eine Zunahme der Rückwärtsverbindungsleistung während einer Suchexkursion darstellt.
7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Durchführen einer Frequenzsuchexkursion, während eine Dienstunterbrechung minimiert wird, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
8 ist ein Diagramm, das die entfernte Mehrkanalstation der vorliegenden Erfindung darstellt; und
9 ist ein Diagramm, das den Rückwärtsverbindungs-Modulator der vorliegenden Erfindung darstellt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Ein drahtloses Kommunikationssystem und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Minimieren einer Suchexkursionszeit für eine Zielfrequenz und einer Unterbrechung des aktuellen Dienstes auf einer ursprünglichen Frequenz werden hier detailliert beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details vorgesehen, um ein genaues Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Für einen Fachmann der relevanten Technologie ist jedoch offensichtlich, dass die Erfindung ohne diese spezifischen Details oder mit alternativen Elementen oder Schritten ausgeführt werden kann. In anderen Instanzen werden weithin bekannte Strukturen und Verfahren nicht im Detail gezeigt, um ein Verständnis der Erfindung nicht zu beeinträchtigen.
1 stellt ein zellulares Teilnehmer-Kommunikationssystem 100 dar, das mehrere Zugangstechniken, wie ein CDMA-Verfahren (code division multiple access), zur Kommunikation zwischen Benutzern von Nutzerstationen (z. B. mobile Telefone) und Zellenstandorten oder Basisstationen verwendet. In 1 kommuniziert eine mobile Nutzerstation 102 mit einer Basisstation-Steuereinrichtung 104 mittels einer oder mehrerer Basisstation(en) 106a, 106b, usw. Ähnlich kommuniziert eine feste Nutzerstation 108 mit der Basisstation-Steuereinrichtung 104, aber mittels nur einer oder mehrerer vorgegebenen/r und in der Nähe liegenden/r Basisstation(en), wie die Basisstationen 106a und 106b.
Die Steuereinrichtung 104 der Basisstation ist gekoppelt mit Schnittstellen- und Verarbeitungs-Schaltungen und umfasst diese typischerweise, um eine Systemsteuerung für die Basisstationen 106a und 106b vorzusehen. Die Steuereinrichtung 104 der Basisstation kann auch mit anderen Basisstationen gekoppelt sein und mit diesen kommunizieren und möglicherweise auch mit anderen Basisstation-Steuereinrichtungen. Die Steuereinrichtung 104 der Basisstation ist mit einer Mobilvermittlungsstelle 110 gekoppelt, die wiederum mit einem Heimatregister (home location register) 112 gekoppelt ist. Während der Registrierung jeder Nutzerstation am Anfang jedes Anrufs vergleichen die Steuereinrichtung 104 der Basisstation und die Mobilvermittlungsstelle 110 Registrierungssignale, die sie von den Nutzerstationen empfangen, mit in dem Heimatregister 112 enthaltenen Daten, wie im Stand der Technik bekannt. Es können Übergaben zwischen der Steuereinrichtung 104 der Basisstation und anderen Basis-Steuereinrichtungen und sogar zwischen der Mobilvermittlungsstelle 110 und anderen Mobilvermittlungsstellen stattfinden, wie Fachleuten bekannt ist.
Wenn das System 100 Sprach- oder Datenverkehrsanrufe verarbeitet, baut die Steuereinrichtung 104 der Basisstation die drahtlose Verbindung mit der mobilen Station 102 und der festen Station 108 auf, erhält sie aufrecht und beendet sie, während die Mobilvermittlungsstelle 110 eine Kommunikation mit einem öffentlichen Fernsprechnetz (PSTN - public switched telephone network) aufbaut, aufrechterhält und beendet. Während sich die folgende Diskussion auf die Signale konzentriert, die zwischen der Basisstation 106a und der mobilen Station 102 übertragen werden, ist für Fachleute offensichtlich, dass die Diskussion ebenso für andere Basisstationen und die feste Station 108 gültig ist. Die Begriffe „Zelle” und „Basisstation” werden hier im Allgemeinen austauschbar verwendet.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst die mobile Station 10 eine Antenne 202, die Signale an die Basisstation 106a überträgt und Signale von ihr empfängt. Ein Duplexer 203 liefert einen Vorwärtsverbindungskanal oder ein Vorwärtsverbindungssignal von der Basisstation 106a zu einem mobilen Empfängersystem 204. Das Empfängersystem 204 wandelt das empfangene Signal abwärts, demoduliert und decodiert es. Das Empfängersystem 204 liefert dann einen vorgegebenen Parameter oder Satz von Parametern an eine Qualitätsmessschaltung 206. Beispiele von Parametern können einen gemessenen Rauschabstand (SNR – signal to noise ratio), eine gemessene empfangene Leistung oder Decoder-Parameter, wie eine Symbolfehlerrate, Yamamoto-Metrik oder Paritätsbit-Prüfanzeige, umfassen. Ein Speicherpuffer 207 kann zur Verwendung mit der hier beschriebenen Erfindung eingeschlossen sein. Zusätzliche Details hinsichtlich des Betriebs der mobilen Station 102 (und der Basisstation 106a) sind zum Beispiel zu finden in dem U.S.-Patent Nr. 5,751,725 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING THE RATE OF RECEIVED DATA IN A VARIABLE RATE COMMUNICATION SYSTEM”, das der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilt wurde.
Die Qualitätsmessschaltung 206 empfängt die Parameter von dem Empfängersystem 204 und bestimmt ein Qualitätsmesssignal oder einen Leistungspegel des empfangenen Signals. Die Qualitätsmessschaltung 206 kann Messungen „Energie pro Bit (E_b)” oder „Energie pro Symbol (E_s)” aus Abschnitten oder Fenstern jedes Rahmens (frame) erzeugen. Vorzugsweise werden die Messungen „Energie pro Bit” oder „Energie pro Symbol” normalisiert (z. B. E_b/N_o) oder normalisiert und umfassen Störungsfaktoren (z. B. E_b/N_t), wie im Stand der Technik bekannt ist. Basierend auf diesen Messungen erzeugt die Qualitätsmessschaltung 206 ein Leistungspegelsignal.
Ein Leistungssteuerungsprozessor 208 empfängt das Leistungspegelsignal von der Qualitätsmessschaltung 206, vergleicht das Signal mit einer Schwelle und erzeugt basierend auf dem Vergleich eine Leistungssteuerungsmeldung. Jede Leistungssteuerungsmeldung kann eine Leistungsänderung für das Vorwärtsverbindungssignal anzeigen. Alternativ erzeugt der Leistungssteuerungsprozessor 208 Leistungssteuerungsmeldungen, welche die absolute Leistung des empfangenen Vorwärtsverbindungssignals darstellen, wie in dem Stand der Technik bekannt ist. Der Leistungssteuerungsprozessor 208 erzeugt vorzugsweise mehrere (z. B. sechzehn) Leistungssteuerungsmeldungen als Antwort auf mehrere Leistungspegelsignale pro Rahmen.
Während die Qualitätsmessschaltung 206 und der Leistungssteuerungsprozessor 208 hier im Allgemeinen als getrennte Komponenten beschrieben werden, können derartige Komponenten monolithisch integriert sein oder die von derartigen Komponenten durchgeführten Operationen können von eifern einzelnen Mikroprozessor durchgeführt werden.
Ein mobiles Übertragungssystem 210 codiert, moduliert, verstärkt und wandelt die Leistungssteuerungsmeldungen aufwärts über den Duplexer 203 und die Antenne 202. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sieht das mobile Übertragungssystem 210 die Leistungssteuerungsmeldung an einem vorgegebenen Ort eines abgehenden Rückwärtsverbindungsrahmens vor.
Das mobile Übertragungssystem 210 empfängt auch Rückwärtsverbindungsverkehrsdaten, wie Sprachdaten oder allgemeine Computerdaten, von dem Benutzer der mobilen Station. Das mobile Übertragungssystem 210 fordert einen bestimmten Dienst (einschließlich Leistung/Rate) von der Basisstation 106a basierend auf den zu übertragenden Verkehrsdaten an. Insbesondere fordert das mobile Übertragungssystem 210 eine Bandbreiten-Zuweisung an, die für den bestimmten Dienst geeignet ist. Die Basisstation 106a setzt dann Bandbreiten-(Leistung/Rate)-Ressourcen fest oder weist diese zu basierend auf Anforderungen von der mobilen Station 102 und anderen Benutzern, um eine derartige Zuweisung von Ressourcen bei den Leistungsbeschränkungen des Systems zu optimieren. Somit ermöglicht eine effektive Verwaltung der Sendeleistung in dem System eine effektivere Nutzung der Bandbreite.
Die Basisstation 106a umfasst eine Empfangsantenne 230, welche die Rückwärtsverbindungsrahmen von der mobilen Station 102 empfängt. Ein Empfängersystem 232 der Basisstation 106a wandelt den Rückwärtsverbindungsverkehr abwärts, verstärkt, demoduliert und decodiert ihn. Ein Backhaul-Transceiver 233 empfängt den Rückwärtsverbindungsverkehr und leitet ihn an die Steuereinrichtung 104 der Basisstation weiter. Das Empfängersystem 232 trennt auch die Leistungssteuerungsmeldungen von jedem Rückwärtsverbindungsverkehrsrahmen und liefert die Leistungssteuerungsmeldungen an einen Leistungssteuerungsprozessor 234.
Der Leistungssteuerungsprozessor 234 überwacht die Leistungssteuerungsmeldungen und erzeugt ein Vorwärtsverbindungs-Sendeleistungssignal an ein Vorwärtsverbindungs-Sendersystem 236. Das Vorwärtsverbindungs-Sendersystem 236 erhöht als Antwort darauf entweder die Leistung des Vorwärtsverbindungssignals, behält sie bei oder verringert sie. Das Vorwärtsverbindungssignal wird dann über eine Sendeantenne 238 übertragen. Zusätzlich analysiert der Leistungssteuerungsprozessor 234 die Qualität des Rückwärtsverbindungssignals von der mobilen Station 102 und liefert geeignete Feedbacksteuerungsmeldungen an das Vorwärtsverbindungs-Sendersystem 236. Das Vorwärtsverbindungs-Sendersystem 236 überträgt als Antwort darauf die Feedbacksteuerungsmeldungen über die Sendeantenne 238 über den Vorwärtsverbindungskanal an die mobile Station 102. Das Sendersystem 236 empfängt auch Vorwärtsverbindungsverkehrsdaten von der Steuereinrichtung 104 der Basisstation über den Backhaul-Transceiver 233. Das Vorwärtsverbindungs-Sendersystem 236 codiert, moduliert und überträgt die Vorwärtsverbindungsverkehrsdaten über die Antenne 238.
Sofern es hier nicht anders beschrieben wird, handelt es sich bei der Konstruktion und dem Betrieb der verschiedenen Blöcke und Elemente, die in den 1 und 2 und den anderen Figuren gezeigt werden, um eine herkömmliche Gestaltung und einen herkömmlichen Betrieb. Somit müssen derartige Blöcke und Elemente nicht detaillierter beschrieben werden, da sie für Fachleute offensichtlich sind. Jede zusätzliche Beschreibung wird der Kürze wegen weggelassen und um eine Unverständlichkeit der detaillierten Beschreibung der Erfindung zu vermeiden. Jegliche erforderlichen Modifizierungen der Blöcke des Kommunikationssystems 100 von 1 und 2 oder der anderen hier gezeigten Systeme können von Fachleuten auf Grundlage der hier vorgesehenen detaillierten Beschreibung durchgeführt werden.
Das Leistungsregelungssystem (closed-loop power control system) für Nutzerstationen, einschließlich der mobilen Station 102 und der Basisstation 106a, reguliert dynamisch die Sendeleistung für jeden Benutzer basierend auf den Ausbreitungsbedingungen für den Benutzer, um dieselbe Rahmenfehlerrate (FER – frame error rate) für jeden Benutzer für Sprachdienste zu liefern (z. B. 1% FER). Wie oben erwähnt, können jedoch viele Benutzer eine Übertragung von Datendiensten anstelle von Sprachdiensten anfordern, wie Fax, E-Mail und allgemeine Computerdaten, die alle unempfindlich gegenüber einer Verzögerung sind, aber eine niedrigere FER (oder eine niedrigere Bitfehlerrate (BER – bit error rate)) erfordern. Ein Benutzer kann auch Videodienste anfordern, die nicht nur eine niedrigere FER erfordern, sondern auch empfindlich gegenüber einer Verzögerung sind. Die Basisstation 106a weist basierend auf Anforderungen von jedem Benutzer unter bekannten Techniken dynamisch Übertragungsraten zu.
Gemäß einem CDMA-Standard, der in „TIA/EIA-95-A Mobile Stations – Base Station Compatibility Standard For Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System” der Telecommunications Industry Association beschrieben wird, überträgt jede Basisstation Pilot-, Sync-, Paging- und Vorwärtsverkehrs-Kanäle an ihre Benutzer. Der Pilotkanal ist ein unmoduliertes direkt-Sequenz-Spreizspektrumsignal (direct sequence spread spectrum signal), das von jeder Basisstation kontinuierlich übertragen wird. Der Pilotkanal ermöglicht jedem Benutzer, das Timing der von der Basisstation übertragenen Kanäle zu erlangen, und er liefert eine Phasenreferenz für eine kohärente Demodulation. Der Pilotkanal liefert auch ein Mittel für Signalstärkevergleiche zwischen Basisstationen, um festzustellen, wann eine Übergabe zwischen Basisstationen stattfinden soll (wie bei einer Bewegung zwischen Zellen). Neuere CDMA-Modulationstechniken wurden vorgeschlagen unter Verwendung von Pilotsymbolen, die einem dezidiert-zeitlichen Multiplexverfahren (DTMP – dedicated time multiplexed) unterzogen werden. Gemäß dem DTMP-Ansatz werden getrennte Pilotsymbole auf dem Verkehrskanal jedes Benutzers einem Zeitmultiplexverfahren unterzogen. Jeder Benutzer entspreizt (de-spreads) sequentiell die Pilotsymbole (und Informationssymbole).
Ebenso gibt es einen alternativen Ansatz des einem Multiplexverfahren mit gemeinsamen Code unterzogenen Pilots (CCMP – common code multiplexed Pilot), wobei ein Co-Kanal zur Übertragung (broadcasting) eines Pilotsignals bestimmt wird. Es werden keine Pilotsignale einem Multiplexverfahren mit bestimmten Kanälen unterzogen und alle Benutzer entspreizen sowohl die Pilotsymbole als auch die modulierten Informationssignale parallel. Derartige Systeme werden detaillierter in der U.S.-Patentanmeldung der Anmelderin dieser Erfindung Nr. 09/144,402, angemeldet 31. August 1998, mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING AMPLITUDE VARIATIONS AND INTERFERENCE IN COMMUNICATION SIGNALS, SUCH AS WIRELESS COMMUNICATION SIGNALS EMPLOYING INSERTED PILOT SYMBOLS” beschrieben.
Inter-Frequenz-Suche
Unter Bezugnahme im Folgenden auf 3 wird ein Diagramm des unterschiedlichen Timings gezeigt, das mit einer Durchführung einer Suchexkursion verbunden ist. Während 3 für Fachleute ohne Erläuterung verständlich wäre, wird eine kurze Erläuterung gegeben. Die Referenz t_search entspricht der erforderlichen Zeit, um die N Abtastungen auf der Frequenz f2 zu sammeln. Die Gesamtzeit beträgt t_search plus die erforderliche Zeit, um die Abtastwerte nach einer Rückkehr zu der ursprünglichen Frequenz f1 zu verarbeiten. Die Zeiten t_synth und t_settle entsprechen der erforderlichen Zeit, um jeweils auf eine neue Frequenz zu schalten und sich dort einzurichten. Die Zeitdauer N_s × T_c stellt die Abtastzeit für N_samples dar und t_process stellt die zum Verarbeiten der Abtastwerte erforderliche Zeit dar.
Ein Verfahren zum Minimieren der Suchzeit für eine andere Frequenz kann wie folgt beschrieben werden:
Zuerst demoduliert die mobile Station im Moment eine ursprüngliche oder erste Frequenz f1. Eine harte Inter-Frequenz-Übergabe auf eine Zielfrequenz f2 kann erforderlich sein, wenn beispielsweise bestimmte Signalqualitätsmessungen (z. B. die oben angeführten) unter vorgegebene Schwellen fallen. Bei einem Bericht über eine derartige fallende Qualität an die Basisstation 106a, wird die mobile Station 102 von der Basisstation angewiesen (z. B. über eine Kandidatenfrequenz-Such-Anforderungs/Steuerungs-Meldung (CFSCM – candidate frequency search request/control message)), eine Suchexkursion für eine Zielfrequenz f2 durchzuführen.
Die mobile Station stellt die Frequenz f2 ein und sammelt N Chip-Abtastwerte (wobei ein Chip ein Bit von Pseudorauschen bei zum. Beispiel 1024 bps für orthogonal codierte Symbole ist). Diese Abtastwerte werden in einem Speicherpuffer gespeichert; die mobile Station führt keine Pilotsuchen und Pilotstärkemessungen durch, während sie sich auf der Frequenz f2 befindet. Die mobile Station schaltet zurück auf die ursprüngliche Frequenz f1, nimmt den Empfang einer Vorwärtsverbindung und die Übertragung einer Rückwärtsverbindung wieder auf und verarbeitet gleichzeitig die auf der Frequenz f2 gesammelten N Abtastwerte.
Die mobile Station verarbeitet die auf der Frequenz f2 gesammelten Abtastwerte unter Verwendung eines Suchers (searcher), der die gespeicherten Abtastwerte verarbeitet, während er gleichzeitig das auf der ursprünglichen Frequenz f1 empfangene Signal verarbeitet. Die mobile Station berichtet die entsprechenden Pilotstärkemessungen von der Frequenz f2 an die Basisstation. Ein Fachmann wird den oben erwähnten Sucher kennen und das entsprechende Fachwissen aufweisen, diesen bereitzustellen oder zu erlangen.
Das oben erwähnte Verfahren wird in 4 als eine Routine 400 dargestellt, die in Schritt 410 beginnt, in welchem die Basisstation 106a einen Frequenzänderungsbefehl an die mobile Station 102 mittels einer Kandidatenfrequenz-Such-Anforderungs-Steuerungs-Meldung überträgt, wie von dem durch Bezugnahme hier aufgenommenen TIA/EIA-95-B-Standard definiert. Als Antwort auf diesen Befehl schaltet die mobile Station 102 in Schritt 420 auf die Zielfrequenz f2 bzw. stellt sich hierauf ein.
In Schritt 430 sammelt die mobile Station 102 Signalabtastwerte auf der Zielfrequenz f2 und speichert die Abtastwerte lokal in dem Speicherpuffer 207. In Schritt 440 schaltet die mobile Station 102 zurück zu der ersten Frequenz f1 und verarbeitet in Schritt 450 die in dem Speicherpuffer 207 bespeicherten Abtastwerte. Es ist zu beachten, dass die Schritte 440 und 450 gleichzeitig durchgeführt werden können.
Nachdem die Signalabtastwerte wie oben beschrieben verarbeitet sind, überträgt die mobile Station 102 in Schritt 460 die Ergebnisse der Verarbeitung der Signalabtastwerte an die Basisstation 106a.
Minimieren der Auswirkung einer Suchexkursion auf den aktuellen Rahmen
Wenn die mobile Station auf eine andere Frequenz f2 schaltet, um eine Inter-Frequenzsuche durchzuführen, können Vorwärtsverbindungssymbole, die von der Basisstation währen der Zeitdauer t_search übertragen werden, nicht von der mobilen Station empfangen werden. Ähnlich überträgt die mobile Station während t_search nicht und die Basisstation verliert Rückwärtsverbindungssymbole währen der Zeitdauer t_search. Um die Auswirkung dieses Verlustes sowohl auf den aktuellen Vorwärts- als auch dem Rückwärtsverbindungs-Rahmen zu minimieren, erhöhen die mobile Station und die Basisstation die Menge an Leistung, die den anderen Symbolen des Vorwärts-Fehlerkorrekturcodierten und verschachtelten (interleaved) Rahmens von Symbolen zugewiesen wird, die von der Suchexkursion betroffen sind. Damit der Rahmen korrekt demoduliert wird, ist die zusätzliche Menge an Leistung, die für nicht von der Suchexkursion betroffene Symbole erforderlich ist, eine Funktion der Suchexkursionszeit t_search, wie hier ausgeführt.
Vorwärtsverbindungsleistungssteuerung während eines Suchbesuchs
Um den Verlust von Vorwärtsverbindungssymbolen während der Zeitdauer t_search zu überwinden, erhöht die mobile Station die Soll-E_b/N_o der schnellen Leistungsregelung für die Vorwärtsverbindung um Δ_target dB.
Diese neue Soll-E_b/N_o wird K Leistungssteuerungsgruppen (PCG – power control groups) vor der Suchexkursion gesetzt. Die erforderliche Anzahl K von früheren PCGs, die vor der Suchexkursion betroffen sind, und die erforderliche Zunahme der Soll-E_b/N_o (Δ_target) ist abhängig von der Dauer t_search der Suchexkursion; je länger t_search ist, umso größer ist K. Als ein Ergebnis der Zunahme der Soll-E_b/N_o steigt die Vorwärtsverbindungsleistung vor der Inter-Frequenzsuche.
5 stellt die Aufeinanderfolge von Vorwärtsverbindungsleistungspegeln dar, welche eine Inter-Frequenzsuchexkursion betreffen. Obwohl 5 für Fachleute ohne Erläuterung verständlich ist, wird eine kurze Erläuterung gegeben. Nach der Suchexkursion nimmt die mobile Station 102 eine Demodulation der Vorwärtsverbindungssymbole des aktuellen Rahmens wieder auf. Auf dieser Stufe kennt die mobile Station 102 die gesamte in dem aktuellen Rahmen empfangene Symbolenergie und kann diese mit der erforderlichen Energie pro Rahmen vergleichen, um die Ziel-Rahmenfehlerrate zu erzielen. Die mobile Station 102 kann diese Metrik verwenden, um die Soll-E_b/N_o für die verbleibenden Leistungssteuerungsgruppen des Rahmens zu erhöhen oder zu verringern. Wenn die Suchexkursion über eine Rahmengrenze hinausgeht, kann die mobile Station 102 ihre Soll-E_b/N_o während des nächsten Rahmens erhöhen, um für die verlorenen Symbole in dem ersten Teil des Rahmens einen Ausgleich zu schaffen. Details hinsichtlich einer Leistungsregelung sind zum Beispiel jeweils zu finden in den U.S.-Patentanmeldungen der Anmelderin dieser Erfindung Nr. 08/752,860 und 08/879,274 mit den Titeln „METHOD AND APPARATUS FOR ADJUSTING THRESHOLDS AND MEASUREMENTS OF RECEIVED SIGNALS BY ANTICIPATING POWER CONTROL COMMANDS YET TO BE EXECUTED” und „METHOD AND APPARATUS FOR POWER ADAPTATION CONTROL AND CLOSED-LOOP COMMUNICATIONS”, angemeldet 20. November 1996 und 20. Juni 1997.
Rückwärtsverbindungsleistungssteuerung während eines Suchbesuchs
Während einer Suche auf der Zielfrequenz f2 verliert die Basisstation 106a eine Kommunikation mit der mobilen Station 102 und empfängt während der Zeitdauer t_search keine Symbole. Um den Verlust dieser Symbole zu überwinden, kann die mobile Station 102 die gesamte Sendeleistung auf der Rückwärtsverbindung um eine Quantität Δ_search dB erhöhen. Die Quantität Δ_search hängt von der Dauer der Suche t_search ab und entspricht der zusätzlich erforderlichen Symbolenergie während des verbleibenden Rahmens, um den Verlust von Symbolen während t_search zu überwinden und trotzdem der Basisstation 106a zu ermöglichen, den Rahmen korrekt zu demodulieren. Die Basisstation 106a kann die mobile Station 102 über die maximal zulässige Zunahme Δ_search dB in der Meldung informieren, welche die mobile Station anweist, eine Inter-Frequenzsuche durchzuführen (z. B. in dem FCSM). Dieser Wert kann abhängen von der maximal zulässigen Störung, die aktuell von der Basisstation 106a bestimmt wird.
6 stellt die Aufeinanderfolge von Rückwärtsverbindungsleistungszunahmen während einer Suchexkursion dar. Obwohl 6 für Fachleute ohne Erläuterung verständlich ist, wird eine kurze Erläuterung gegeben. Während des Inter-Frequenzsuchrahmens, der mit einer Leistungszunahme übertragen wird, sendet die Basisstation 106a Abwärtsbefehle und weist die mobile Station 102 an, ihre Leistung zu reduzieren. Die mobile Station 102 ignoriert einfach diese Abwärtsbefehle bis zum Ende des Inter-Frequenzsuchrahmens, wie in 6 gezeigt. Diese Aufwärts- und Abwärtsbefehle werden jeweils von den fetten schwarzen Pfeilen 602, 604 in 6 dargestellt. Wenn die Suchexkursion über eine Rahmengrenze hinausgeht, kann die mobile Station 102 ihre Gesamtsendeleistung während dem nächsten Rahmen auf ähnliche wie die oben erwähnte Weise erhöhen, um den Verlust der anfänglichen Symbole des nächsten Rahmens zu überwinden. Eine reguläre Leistungssteuerung wird nach der Rahmengrenze wieder aufgenommen, wie in 6 gezeigt wird.
Somit kann das oben unter Bezugnahme auf 4 beschriebene Verfahren modifiziert werden, um eine ununterbrochene Kommunikation während einer Suchexkursion sicherzustellen. 7 zeigt die Schritte des modifizierten Verfahrens, beginnend mit Schritt 710, wo die Basisstation 106a den Frequenzänderungsbefehl (FCSM – frequency change command) an die mobile Station 102 überträgt.
Bevor die mobile Station 102 die Zielfrequenz einstellt bzw. abstimmt, wird die Soll-E_b/N_o der schnellen Vorwärtsverbindungsleistungsregelung von einem ersten Pegel auf einen zweiten Pegel erhöht, wie oben beschrieben. Die mobile Station 102 erhöht die Gesamtsendeleistung auf der Rückwärtsverbindung um eine Quantität Δ_search dB, wie ebenfalls oben beschrieben und in Schritt 720 dargestellt wird.
Die mobile Station stellt dann die Zielfrequenz ein bzw. stimmt sie ab und sammelt Zielfrequenzsignal-Abtastwerte, wie Chip-Abtastdaten, und speichert die Signalabtastwerte in dem Speicher 207 in den Schritten 730–740.
In Schritt 750 schaltet die mobile Station 102 zurück auf die erste Frequenz, wenn die Erhebung von Signalabtastwerten vollständig ist. Die mobile Station 102 verarbeitet die Signalabtastwerte in dem Speicherpuffer und nimmt eine Kommunikation mit der Basisstation 106a auf der ersten Frequenz f1 wieder auf. Bei der Wiederaufnahme der Kommunikation passt die mobile Station 102 die Soll-E_b/N_o der verbleibenden Leistungssteuerungsgruppen in dem Rahmen an und reduziert dann die Soll-E_b/N_o um Δ_target und die gesamte Rückwärtsverbindungssendeleistung nimmt wieder eine gewöhnliche Steuerung auf, wie in Schritt 760 dargestellt wird.
Schließlich werden in Schritt 780 die Verarbeitungsergebnisse der Signalabtastwerte, wie die Pilotstärkemessungen, an die Basisstation übertragen.
Offline-Suchverfahren mit einer Mehrkanal-Rückwärtsverbindung
Ein Problem, das bei der Anwendung des oben genannten auftreten kann, ist ein Ergebnis der Leistungsregelung (closed loop power control). Während der Zeitdauer, in der die mobile Station ihre Sendeenergie erhöht, um die Zeitdauer zu kompensieren, in der sie offline ist, erfasst die empfangende Basisstation, dass die Energie des empfangenen Signals zu hoch ist. Als Reaktion sendet die Basisstation eine Reihe von Abwärts-Befehlen an die mobile Station, die verursachen können, dass die Energie der Rückwärtsverbindungsübertragungsverstärkung (boost) zu früh herabgesetzt wird, um die Zeitdauer vollständig zu kompensieren, in der die mobile Station eine Offline-Suche durchführt.
In dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel überträgt die mobile Station 850 eine Vielzahl von Kanälen, einschließlich einen Pilotkanal und zumindest einen Informationskanal. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel bestimmt die Basisstation 106 die Angemessenheit der Sendeenergie des Rückwärtsverbindungssignals gemäß der empfangenen Energie des Rückwärtsverbindungspilotsignals. Der Grund, warum in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Energie des Pilotkanals verwendet wird, um die Leistungsregelungsbefehle zu bestimmen, liegt darin, dass die Energie des Pilotkanals nicht Raten-abhängig ist. Somit wird in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Sendeleistung des Pilotkanals auf dem Pegel beibehalten, auf dem sie vor der Frequenzsuchexkursion war, während die Sendeenergie von zumindest einem anderen von der mobilen Station übertragenen Kanal erhöht wird.
8 stellt ein funktionales Blockdiagramm eines beispielhaften Ausführungsbeispiels der mobilen Station 850 dar. Es ist auch offensichtlich, dass verschiedene der in 8 gezeigten funktionalen Blöcke in anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nicht vorhanden sein können. Das funktionale Blockdiagramm von 8 entspricht einem Ausführungsbeispiel, das für einen Betrieb gemäß dem TIA/EIA-Standard IS-95C, auch als IS-2000 bezeichnet, nutzbar ist. Andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind für andere Standards nutzbar, einschließlich Breitband-CDMA-(WCDMA – wideband CDMA)Standards, wie von den Standard-Gremien ETSI und ARIE vorgeschlagen. Es ist für Fachleute offensichtlich, dass aufgrund der ausgedehnten Ähnlichkeit zwischen der Rückwärtsverbindungsmodulation in den WCDMA-Standards und der Rückwärtsverbindungsmodulation in dem IS-95C-Standard eine Ausweitung der vorliegenden Erfindung auf die WCDMA-Standards einfach erreicht werden kann.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel von 8 überträgt die drahtlose Kommunikationsvorrichtung eine Vielzahl von unterschiedlichen Informationskanälen, die durch kurze orthogonale Spreiz-Sequenzen voneinander unterschieden werden, wie in der oben erwähnten U.S.-Patentanmeldung Nr. 08/886,604 beschrieben wird. Fünf getrennte Code-Kanäle werden von der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung übertragen: 1) ein erster zusätzlicher Datenkanal 838, 2) ein einem Zeitmultiplexverfahren unterzogenen Kanal von Pilot- und Leistungssteuerungssymbolen 840, 3) ein dezidierter Steuerungskanal 842, 4) ein zweiter zusätzlicher Datenkanal 844 und 5) ein Grundkanal 846. Der erste zusätzliche Datenkanal 838 und der zweite zusätzliche Datenkanal 844 übertragen digitale Daten, welche die Kapazität des Grundkanals 846 überschreiten, wie Fax, Multimedia-Anwendungen, Video, E-Mail-Meldungen oder andere Formen digitaler Daten. Der Multiplex-Kanal von Pilot- und Leistungssteuerungssymbolen 840 überträgt Pilotsymbole, um eine kohärente Demodulation der Datenkanäle durch die Basisstation zu ermöglichen, und Leistungssteuerungs-Bits, um die Sendeenergie der Basisstation oder der Basisstationen bei der Kommunikation mit der mobilen Station 850 zu steuern. Der Steuerungskanal 842 überträgt eine Steuerungsinformation an die Basisstation, wie Betriebsmodi der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 850, Leistungsfähigkeiten der mobilen Station 850 und andere notwendige Signalisierungsinformation. Der Grundkanal 846 ist der Kanal, der zum Übertragen primärer Information von der mobilen Station an die Basisstation verwendet wird. in dem Fall von Sprachübertragungen überträgt der Grundkanal 846 die Sprachdaten.
Die zusätzlichen Datenkanäle 838 und 844 werden zur Übertragung codiert und verarbeitet durch nicht gezeigte Mittel und an einen Modulator 826 geliefert. Leistungssteuerungs-Bits werden an einen Wiederholungs-Generator 822 geliefert, der eine Wiederholung (repetition) der Leistungssteuerungs-Bits vorsieht, bevor er die Bits an einen Multiplexer (MUX) 824 liefert. In dem Multiplexer 824 werden die redundanten Leistungssteuerungs-Bits mit Pilotsymbolen einem Zeitmultiplexverfahren unterzogen und auf der Verbindung 840 an den Modulator 826 geliefert.
Ein Meldungs- bzw. Nachrichten-Generator 812 erzeugt erforderliche Steuerunginformationsmeldungen und liefert die Steuerungsmeldung an einen CRC- und Schluss-Bit-Generator 814. Der CRC- und Schluss-Bit-Generator 814 hängt einen Satz von zyklischen Redundanz-Prüfbits (cyclic redundancy check bits) an, wobei es sich um Paritätsbits handelt, die zum Prüfen der Genauigkeit der Decodierung in der Basisstation verwendet werden, und hängt einen vorgegebenen Satz von Schluss-Bits an die Steuerungsmeldung an, um den Speicher des Decodierers in dem Empfänger-Teilsystem der Basisstation zu leeren. Die Meldung wird dann an einen Codierer 816 geliefert, der eine Vorwärts-Fehlerkorrektur-Codierung für die Steuerungsmeldung vorsieht. Die codierten Symbole werden an einen Wiederholungs-Generator 820 geliefert, der die codierten Symbole wiederholt, um eine zusätzliche Zeitdiversity in der Übertragung zu liefern. Nach dem Wiederholungs-Generator 820 werden bestimmte Symbole gemäß einem vorgegebenen Punktuierungsmuster von dem Punktuierungselement (PUNC) 819 punktuiert (punctured), um eine vorgegebene Anzahl von Symbolen in dem Rahmen zu liefern. Die Symbole werden dann an einen Interleaver 818 geliefert, der die Symbole gemäß einem vorgegebenen Verschachtelungs(interleave)-Format neu ordnet. Die verschachtelten Symbole werden auf der Verbindung 842 an den Modulator 826 geliefert.
Eine „variable Rate”-Datenquelle 801 erzeugt variable Ratendaten. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die „variable Rate”-Datenquelle 801 ein „variable Rate”-Sprachcodierer, wie in dem oben erwähnten U.S.-Patent Nr. 5,414,796 beschrieben wird. „Variable Rate”-Sprachcodierer sind in der drahtlosen Kommunikation weit verbreitet, da ihre Verwendung die Batterielebensdauer von drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen verlängert und die Systemleistung erhöht, bei einer minimalen Auswirkung auf die empfundene Sprachqualität. Die „Telecommunications Industry Association” hat die am meisten verbreiteten „variable Rate”-Sprachcodierer in solchen Standards wie dem Interims-Standard IS-96 und dem Interims-Standard IS-733 kodifiziert. Diese „variable Rate”-Sprachcodierer codieren das Sprachsignal mit vier möglichen Raten gemäß dem Grad einer Sprachaktivität, als volle Rate, halbe Rate, viertel Rate oder achtel Rate bezeichnet. Die Rate zeigt die Anzahl von Bits an, die zum Codieren eines Sprachrahmens verwendet werden, und variiert auf einer Rahmen-zu-Rahmen-Basis. Die volle Rate verwendet eine vorgegebene maximale Anzahl von Bits, um den Rahmen zu codieren, die halbe Rate verwendet die Hälfte der vorgegebenen maximalen Anzahl von Bits, um den Rahmen zu codieren, die viertel Rate verwendet ein Viertel der vorgegebenen maximalen Anzahl von Bits, um den Rahmen zu codieren, und die achtel Rate verwendet ein Achtel der vorgegebenen maximalen Anzahl von Bits, um den Rahmen zu codieren.
Die „variable Rate”-Datenquelle 801 liefert den codierten Sprachrahmen an einen CRC- und Schluss-Bit-Generator 802. Der CRC- und Schluss-Bit-Generator 802 hängt einen Satz von zyklischen Redundanz-Prüfbits (cyclic redundancy check bits) an, wobei es sich um Paritätsbits handelt, die zum Prüfen der Genauigkeit der Decodierung in der Basisstation verwendet werden, und hängt einen vorgegebenen Satz von Schluss-Bits an die Steuerungsmeldung an, um den Speicher des Decodierers der Basisstation zu leeren. Der Rahmen wird dann an einen Codierer 804 geliefert, der eine Vorwärts-Fehlerkorrektur-Codierung für den Sprachrahmen vorsieht. Die codierten Symbole werden an einen Wiederholungs-Generator 808 geliefert, der eine Wiederholung des codierten Symbols vorsieht. Nach dem Wiederholungs-Generator 808 werden bestimmte Symbole gemäß einem vorgegebenen Punktuierungsmuster von einem Punktuierungselement 809 punktuiert, um eine vorgegebene Anzahl von Symbolen in dem Rahmen zu liefern. Die Symbole werden dann an einen Interleaver 806 geliefert, der die Symbole gemäß einem vorgegebenen Verschachtelungs-Format neu ordnet. Die verschachtelten Symbole werden auf der Verbindung 846 an den Modulator 826 geliefert.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel moduliert der Modulator 826 die Datenkanäle gemäß einem CDMA-Modulationsformat (code division multiple access modulation formst) und liefert die modulierte Information an einen Transmitter/Sender (TMTR) 828, der das Signal verstärkt und filtert und das Signal durch einen Duplexer 830 zur Übertragung über eine Antenne 832 liefert.
In IS-95- und CDMA2000-Systemen wird ein „20 ms”-Rahmen in sechzehn Sätze gleicher Anzahl von Symbolen geteilt, als Leistungssteuerungsgruppen bezeichnet. Die Bezugnahme auf die Leistungssteuerung basiert auf der Tatsache, dass für jede Leistungssteuerungsgruppe die den Rahmen empfangende Basisstation einen Leistungssteuerungsbefehl ausgibt als Antwort auf eine Bestimmung der Angemessenheit des empfangenen Rückwärtsverbindungssignals an der Basisstation.
9 stellt ein funktionales Blockdiagramm eines beispielhaften Ausführungsbeispiels des Modulators 826 von 8 dar. Die Daten des ersten zusätzlichen Datenkanals werden auf der Verbindung 838 an ein Spreiz-Element 952 geliefert, das die Daten des zusätzlichen Kanals gemäß einer vorgegebenen Spreiz-Sequenz abdeckt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel spreizt das Spreiz-Element 952 die Daten des zusätzlichen Kanals mit einer kurzen Walsh-Sequenz (++--). Die gespreizten Daten werden an ein Element zur relativen Verstärkung 954 geliefert, das die Verstärkung der gespreizten Daten des zusätzlichen Kanals relativ zu der Energie der Pilot- und Leistungssteuerungssymbole anpasst. Die Verstärkungs-angepassten Daten des zusätzlichen Kanals werden an einen ersten Summierungseingang eines Summierers 956 geliefert. Die Pilot- und Leistungssteuerungsmultiplexsymbole werden auf der Verbindung 840 an einen zweiten Summierungseingang des Summierungselements 956 geliefert.
Daten des Steuerungskanals werden auf der Verbindung 842 an ein Spreiz-Element 958 geliefert, das die Daten des zusätzlichen Kanals gemäß einer vorgegebenen Spreiz-Sequenz abdeckt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel spreizt das Spreiz-Element 958 die Daten des zusätzlichen Kanals mit einer kurzen Walsh-Sequenz (++++++++--------). Die gespreizten Daten werden an ein Element zur relativen Verstärkung 960 geliefert, das die Verstärkung der gespreizten Daten des Steuerungskanals relativ zu der Energie der Pilot- und Leistungssteuerungssymbole anpasst. Die Verstärkungsangepassten Steuerungsdaten werden an einen dritten Summierungseingang des Summierers 956 geliefert.
Das Summierungselement 956 summiert die Verstärkungs-angepassten Steuerungsdatensymbole, die Verstärkungs-angepassten Symbole des zusätzlichen Kanals und die einem Zeitmultiplexverfahren unterzogenen Pilot- und Leistungssteuerungssymbole und liefert die Summe an einen ersten Eingang eines Multiplizierers 972 und einen ersten Eingang eines Multiplizierers 978.
Der zweite zusätzliche Kanal wird auf der Verbindung 844 an ein Spreiz-Element 962 geliefert, das die Daten des zusätzlichen Kanals gemäß einer vorgegebenen Spreiz-Sequenz abdeckt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel spreizt das Spreiz-Element 962 die Daten des zusätzlichen Kanals mit einer kurzen Walsh-Sequenz (++--). Die gespreizten Daten werden an ein Element zur relativen Verstärkung 964 geliefert, das die Verstärkung der gespreizten Daten des zusätzlichen Kanals anpasst. Die Verstärkungsangepassten Daten des zusätzlichen Kanals werden an einen ersten Summierungseingang eines Summierers 966 geliefert.
Die Daten des Grundkanals werden auf der Verbindung 846 an ein Spreiz-Element 968 geliefert, das die Daten des Grundkanals gemäß einer vorgegebenen Spreiz-Sequenz abdeckt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel spreizt das Spreiz-Element 968 die Daten des Grundkanals mit einer kurzen Walsh-Sequenz (++++----++++----). Die gespreizten Daten werden an ein Element zur relativen Verstärkung 970 geliefert, das die Verstärkung der gespreizten Daten des Grundkanals anpasst. Die Verstärkungs-angepassten Daten des Grundkanals werden an einen zweiten Summierungseingang des Summierers 966 geliefert.
Das Summierungselement 966 summiert die Verstärkungs-angepassten Datensymbole des zweiten zusätzlichen Kanals und die Datensymbole des Grundkanals und liefert die Summe an einen ersten Eingang eines Multiplizierers 974 und einen ersten Eingang eines Multiplizierers 976.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird eine Pseudorausch-Spreizung unter Verwendung von zwei unterschiedlichen kurzen PN-Sequenzen (PN_I und PN_Q) verwendet, um die Daten zu spreizen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die kurzen PN-Sequenzen, PN_I und PN_Q, mit einem langen PN-Code multipliziert, um eine zusätzliche Vertraulichkeit zu schaffen. Die Erzeugung von Pseudorausch-Sequenzen ist in der Technik weithin bekannt und wird in dem oben erwähnten U.S.-Patent Nr. 5,103,459 detailliert beschrieben. Eine lange PN-Sequenz wird an einen ersten Eingang der Multiplizierer 980 und 982 geliefert. Die kurze PN-Sequenz PN_I wird an einen zweiten Eingang des Multiplizierers 980 geliefert und die kurze PN-Sequenz PN_Q wird an einen zweiten Eingang des Multiplizierers 982 geliefert.
Die aus dem Multiplizierer 980 resultierende PN-Sequenz wird an jeweilige zweite Eingänge der Multiplizierer 972 und 974 geliefert. Die aus dem Multiplizierer 982 resultierende PN-Sequenz wird an jeweilige zweite Eingänge der Multiplizierer 976 und 978 geliefert. Die Produkt-Sequenz von Multiplizierer 972 wird an den Summierungseingang eines Subtrahierers 984 geliefert. Die Produkt-Sequenz von Multiplizierer 974 wird an einen ersten Summierungseingang eines Summierers 986 geliefert. Die Produkt-Sequenz von Multiplizierer 976 wird an den Subtrahiereingang des Subtrahierers 984 geliefert. Die Produkt-Sequenz von Multiplizierer 978 wird an einen zweiten Summierungseingang des Summierers 986 geliefert.
Die Differenzsequenz von dem Subtrahierer 984 wird an einen Basisbandfilter 988 geliefert. Der Basisbandfilter 988 führt ein erforderliches Filtern der Differenzsequenz durch und liefert die gefilterte Sequenz an ein Verstärkungselement 992. Das Verstärkungselement 992 passt die Verstärkung des Signals an und liefert das Verstärkungs-angepasste Signal an einen Aufwärtswandler 996. Der Aufwärtswandler 996 wandelt das Verstärkungsangepasste Signal gemäß einem QPSK-Modulationsformat aufwärts und liefert das aufwärtsgewandelte Signal an einen ersten Eingang eines Summierers 1000.
Die Summensequenz von dem Summierer 986 wird an einen Basisbandfilter 990 geliefert. Der Basisbandfilter 990 führt ein erforderliches Filtern der Differenzsequenz durch und liefert die gefilterte Sequenz an ein Verstärkungselement 994. Das Verstärkungselement 994 passt die Verstärkung des Signals an und liefert das Verstärkungs-angepasste Signal an einen Aufwärtswandler 998. Der Aufwärtswandler 998 wandelt das Verstärkungsangepasste Signal gemäß einem QPSK-Modulationsformat aufwärts und liefert das aufwärtsgewandelte Signal an einen zweiten Eingang des Summierers 1000. Der Summierer 1000 summiert die beiden QPSK-modulierten Signale und liefert das Ergebnis an den Transmitter 828.
Wie oben beschrieben, wenn die mobile Station 850 zur Durchführung einer Inter-Frequenzsuche auf eine andere Frequenz f2 schaltet, können Vorwärtsverbindungssymbole, die von der Basisstation während der Zeitdauer t_search übertragen werden, von der mobilen Station nicht empfangen werden.
Ähnlich überträgt die mobile Station 850 während t_search nicht und die Basisstation verliert Rückwärtsverbindungssymbole während der Zeitdauer t_search.
Während der Suche auf der Zielfrequenz f2 verliert die Basisstation 106a die Kommunikation mit der mobilen Station 850 und empfängt während der Zeitdauer t_search keine Symbole. Um den Verlust dieser Symbole zu überwinden, erhöht die mobile Station 850 die Sendeleistung der Informationskanäle, einschließlich des ersten zusätzlichen Kanals 838, des zweiten zusätzlichen Kanals 844, des Steuerungskanals 842 und des Grundkanals 846, während sie die Sendeleistung des einem Zeitmultiplexverfahren unterzogenen Leistungssteuerungsbefehls- und Pilotsymbolkanals 840 auf Pegeln vor der Offline-Suche hält.
Die Quantität Δ_search hängt von der Dauer der Suche t_search ab und entspricht der zusätzlich erforderlichen Symbolenergie während des verbleibenden Rahmens, um den Verlust von Symbolen während t_search zu überwinden und der Basisstation 106a noch immer zu ermöglichen, den Rahmen korrekt zu demodulieren. Die Basisstation 106a kann die mobile Station 850 über die maximal zulässige Zunahme Δ_search dB in der Meldung informieren, welche die mobile Station anweist, eine Inter-Frequenzsuche durchzuführen (z. B. in dem („FCSM”)). Dieser Wert kann abhängen von der maximal zulässigen Störung, die aktuell von der Basisstation 106a bestimmt wird.
Nach der Rückkehr von dem Offline-Such-Algorithmus werden die Verstärkungselemente 954, 960, 964 und 970 mit Steuerungssignalen versehen, welche die Verstärkungen dieser Kanäle um Δ_search dB erhöhen. Die Sendeenergie des Pilotkanals ist jedoch nicht betroffen. Da die Rückwärtsverbindungsleistungssteuerungsbefehle gemäß der empfangenen Energie des Rückwärtsverbindungspilotsignals erzeugt werden, sprechen die Leistungsregelungsbefehle auf die Zunahme Δ_search dB, die zur Kompensierung der Offline-Suche vorgesehen ist, nicht an.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die mobile Station 850 auf den Zustand reagieren, in dem sie die Sendeleistung aller ihrer übertragenen Informationskanäle nicht um Δ_search dB erhöhen kann. Der mobilen Station 850 kann es aufgrund von Einschränkungen ihrer Energieversorgung nicht möglich sein, die Sendeenergie der Informationskanäle zu erhöhen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ordnet die mobile Station 850 die Kanäle, die sie überträgt, in einer Rangordnung gemäß der Wichtigkeit, dass ihre Rückwärtsverbindungsübertragung nicht unterbrochen wird. Faktoren, die zu der Rangordnung beitragen können, können die Art von übertragenen Daten, die Verfügbarkeit von Wiederübertragungs(retransmission)protokollen, der Typ einer vorgesehenen Vorwärtsfehlerkorrektur, usw. umfassen. Die mobile Station 850 erhöht dann die Sendeleistung dieser Kanäle gemäß dieser Rangordnung.
Die Basisstation 106a und die mobilen Stationen 102 und 850 können konfiguriert werden, um den vorhergehenden Prozess zu erreichen. Quellcode zum Erreichen des Vorhergehenden kann von Fachleuten basierend auf der hier gelieferten detaillierten Beschreibung einfach erzeugt werden.
Die mobilen Stationen 102 und 850 können jeweils den Zustand ihrer langen Codemaske verwenden, um eine Startposition für die Durchführung der Inter-Frequenzsuche in einem Rahmen zu wählen. Die mobilen Stationen 102 und 850 können eine Randomisierungszeitdauer derart wählen, dass die Inter-Frequenzsuche typischerweise nicht über einen Rahmen hinausgeht. Ein Randomisieren der Position der Suchexkursion zwischen unterschiedlichen mobilen Stationen reduziert die Rückwärtsverbindungsstörung und verringert den gesamten Leistungsbedarf auf der Vorwärtsverbindung. Folglich wird die Erfindung nur von dem Umfang der folgenden Ansprüche begrenzt.
Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele der Erfindung und Beispiele für die Erfindung hier zum Zweck der Veranschaulichung beschrieben werden, können verschiedene äquivalente Modifikationen gemacht werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie für Fachleute offensichtlich ist. Zum Beispiel werden Ausführungsbeispiele im Allgemeinen als in Softwareimplementiert und von einem Prozessor ausgeführt gezeigt und beschrieben. Eine derartige Software kann auf jedem geeigneten Computer-lesbaren Medium gespeichert werden, wie Makrocode, der in einem Halbleiterchip, einer Computer-lesbaren Platte gespeichert oder von einem Server heruntergeladen und gespeichert werden kann. Die Erfindung kann gleichermaßen in Hardware implementiert werden, wie durch einen DSP oder ASIC.
Die hier vorgesehenen Lehren der Erfindung können auf andere Kommunikationssysteme angewendet werden, nicht notwendigerweise auf das oben beschriebene dargestellte Kommunikationssystem. Während zum Beispiel die Erfindung oben im Allgemeinen als in einem CDMA-Kommunikationssystem 100 eingesetzt beschrieben wurde, ist die Erfindung gleichermaßen anwendbar auf andere digitale oder analoge zellulare Kommunikationssysteme. Die Erfindung kann modifiziert werden, um Aspekte der Systeme, Schaltungen und Konzepte der oben beschriebenen verschiedenen Patente und Standards anzuwenden.
Diese und andere Veränderungen können im Lichte der obigen detaillierten Beschreibung mit der Erfindung durchgeführt werden. Im Allgemeinen sollen in den folgenden Ansprüchen die Begriffe nicht so aufgefasst werden, dass die Erfindung auf die in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten bestimmten Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Demgemäß ist die Erfindung nicht von der Offenbarung begrenzt, sondern ihr Umfang soll ausschließlich von den folgenden Ansprüchen bestimmt werden.

Claims

Ein Verfahren zum Minimieren von Frequenzsuchzeit in einem drahtlosen Kommunikationssystem, das eine Nutzer- bzw. Teilnehmerstation aufweist, die Kommunikationen bzw. Nachrichten mit einer Basisstation austauscht, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Abstimmen bzw. Einstellen der Nutzerstation von einer Originalfrequenz auf eine Zielfrequenz und Sammeln und Speichern von Signalabtastungen der Zielfrequenz; Abstimmen bzw. Einstellen der Nutzerstation auf die Originalfrequenz und Verarbeiten der gespeicherten Abtastungen; und Senden bzw. Übertragen von Ergebnissen der Abtastungsverarbeitung zur Basisstation dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Schritte vorgesehen sind: Erhöhen von Ziel Eb/No von einer Vorwärtsverbindungsleistungssteuerschleife bzw. -regelung zum Zuweisen zusätzlicher Leistung an Rahmensymbole auf Vorwärtsverbindungsinformationskanälen um den durch Einstellen der Nutzerstation auf die Zielfrequenz verursachten Effekt von verlorenen Vorwärtsverbindungssymbolen zu minimieren; und Zuweisen zusätzlicher Leistung an Rahmensymbole auf einer Vielzahl von Informationskanälen von einer Rückwärtsverbindung relativ zu einem gemultiplexten Leistungssteuerbefehl und Pilotsymbolkanal von der Rückwärtsverbindung, wobei die Übertragungsenergie von dem gemultiplexten Leistungsteuerbefehl und Pilotsymbolkanal von der Rückwärtsverbindung unbeeinflusst gehalten wird, um den durch Einstellen der Nutzerstation auf die Zielfrequenz verursachten Effekt verlorener Rückwärtsverbindungssymbole zu minimieren.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner folgende Schritte aufweist: Bestimmen, ob die Nutzerstation fähig ist, die Sendeleistung der genannten Informationskanäle von der Rückwärtsverbindung auf ein gewünschtes Maß zu erhöhen; selektives Erhöhen der Sendeleistung der genannten Informationskanäle von der Rückwärtsverbindung, wenn die Nutzerstation nicht fähig ist, die Sendeleistung der genannten Informationskanäle von der Rückwärtsverbindung auf das gewünschte Maß zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das selektive Erhöhen der Sendeleistung der genannten Informationskanäle von der Rückwärtsverbindung folgende Schritte aufweist: Einordnen der Kanäle gemäß der Wichtigkeit einer ununterbrochenen Rückwärtsverbindungsübertragung; und Zuordnen der Sendeleistung der genannten Informationskanäle von der Rückwärtsverbindung gemäß der genannten Einordnung bzw. Rangfolge.
Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, wobei die genannten Informationskanäle einen Steuerkanal, wenigstens einen zusätzlichen bzw. ergänzenden Kanal (supplemental channel) und einen fundamentalen Kanal (fundamental channel) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, das die zusätzlichen Schritte aufweist zum Beibehalten einer Rahmenfehlerrate eines aktuellen bzw. laufenden Übertragungsrahmens während einer Frequenzsuchexkursion bei einer Mobilstation, das die folgenden Schritte aufweist: Detektieren einer Suchexkursionsanweisung von einer Basisstation; Erhöhen eines Sendeleistungspegels des aktuellen Übertragungsrahmens auf einen vorbestimmten Betrag; Ignorieren einer Vielzahl von Sendeleistungssteuersignalen von der Basisstation, um den Sendeleistungspegel bei dem vorbestimmten Betrag für eine vorbestimmte Zeitdauer beizubehalten; und Durchführen der Frequenzsuchexkursion für eine vorbestimmte Zeitdauer.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der vorbestimmte Betrag und die vorbestimmte Zeitdauer gemäß der gewünschten bzw. Sollzeitdauer für die die Frequenzsuchexkursion durchgeführt wird, gewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei nach dem Durchführen der Frequenzsuchexkursion das Verfahren zum Beibehalten der Rahmenfehlerrate des aktuellen Übertragungsrahmens während der Frequenzsuchexkursion ferner Folgendes aufweist: Erhöhen des Sendeleistungspegels des aktuellen Übertragungsrahmens auf einen zweiten vorbestimmten Pegel; und Ignorieren einer zweiten Vielzahl von Sendeleistungssteuersignalen von der Basisstation, um den Sendeleistungspegel bei dem zweiten vorbestimmten Pegel für eine zweite vorbestimmte Zeitdauer beizubehalten.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der zweite vorbestimmte Betrag und die zweite vorbestimmte Zeitdauer gemäß der gewünschten bzw. designierten Zeitdauer, für die die Frequenzsuchexkursion durchgeführt wurde, gewählt werden.
Verfahren nach Ansprüchen 6 bis 8, wobei das Verfahren für jeden aktuellen Übertragungsrahmen einer Vielzahl von Informationskanälen von der Rückwärtsverbindung durchgeführt wird.
Verfahren nach Ansprüchen 6 bis 9, wobei das Verfahren für jeden aktuellen Übertragungsrahmen von der Vielzahl von Informationskanälen von der Rückwärtsverbindung durchgeführt wird, und zwar gemäß einer zugeordneten Rangliste für jeden Kanal, wobei die zugeordneten Ranglisten die vorbestimmten Beträge bestimmen auf die die Sendeleistungspegel jedes der Vielzahl von Informationskanälen von der Rückwärtsverbindung erhöht worden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das die zusätzlichen Schritte zum Beibehalten einer Rahmenfehlerrate für ein Vorwärtsverbindungssignal aufweist, wenn eine Frequenzsuchexkursion durchgeführt wird, das die folgenden Schritte aufweist: Empfangen einer Suchexkursionsanweisung von einer Basisstation; Senden bzw. Übertragen einer Leistungssteuernachricht an die Basisstation, wobei die Leistüngssteuernachricht zum Erhöhen des aktuellen Sendeleistungspegels des Vorwärtsverbindungssignals auf einem designierten Zielpegel ist, der von einer Suchexkursionsdauer abhängig ist; und Durchführen der Frequenzsuchexkursion über die Suchexkursionsdauer.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei, falls die Suchexkursionsdauer sich über eine Rahmengrenze hinweg erstreckt, das Verfahren ferner Folgendes aufweist: Senden bzw. Übertragen einer anderen Leistungssteuernachricht an die Basisstation und zwar nach dem Durchführen der Frequenzsuchexkursion, wobei die Leistungssteuernachricht zum Erhöhen des aktuellen Sendeleistungspegels des Vorwärtsverbindungssignals auf dem designierten Zielpegel ist.
Vorrichtung zum Minimieren von Frequenzsuchzeit in einem drahtlosen Kommunikations- bzw. Nachrichtensystem, das eine Nutzerstation (102), die Nachrichten bzw. Kommunikationen mit einer Basisstation (106a) austauscht, besitzt, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Mittel zum Abstimmen bzw. Einstellen der Nutzerstation (102) von einer Originalfrequenz auf eine Zielfrequenz und Sammeln und Speichern von Signalabtastungen von der Zielfrequenz; Mittel zum Einstellen der Nutzerstation (102) auf die Originalfrequenz und Verarbeiten der gespeicherten Abtastungen; und Mittel zum Senden bzw. Übertragen von Abtastungsverarbeitungsergebnissen zur Basisstation (106a), dadurch gekennzeichnet dass Folgendes vorgesehen ist: Mittel zum Erhöhen von Ziel Eb/No von einer Vorwärtsverbindungsleistungssteuerschleife bzw. -regelung zum Zuweisen zusätzlicher Leistung an Rahmensymbole auf Vorwärtsverbindungsinformationskanälen um den durch Einstellen der Nutzerstation (102) auf die Zielfrequenz verursachten Effekt von verlorenen Vorwärtsverbindungssymbolen zu minimieren; und Mittel zum Zuweisen zusätzlicher Leistung an Rahmensymbole auf einer Vielzahl von Informationskanälen von einer Rückwärtsverbindung relativ zu einem gemultiplexten Leistungssteuerbefehl und Pilotsymbolkanal von der Rückwärtsverbindung, wobei die Übertragungsenergie von dem gemultiplexten Leistungsteuerbefehl und Pilotsymbolkanal von der Rückwärtsverbindung unbeeinflusst gehalten wird, um den durch Einstellen der Nutzerstation auf die Zielfrequenz verursachten Effekt verlorener Rückwärtsverbindungssymbole zu minimieren.
Vorrichtung nach Anspruch 13, die Mittel aufweist zum Beibehalten einer Rahmenfehlerrate eines aktuellen Sende- bzw. Übertragungsrahmens während einer Frequenzsuchexkursion, die Folgendes aufweist: Mittel zum Detektieren einer Suchexkursionsanweisung von der Basisstation (106a); Mittel zum Erhöhen eines Sendeleistungspegels des aktuellen Übertragungsrahmens auf einen vorbestimmten Betrag; Mittel zum Ignorieren einer Vielzahl von Sendeleistungssteuersignalen von der Basisstation (106a), um den Sendeleistungspegel bei dem vorbestimmten Betrag für eine vorbestimmte Zeitdauer bzw. Zeitperiode zu Halten; und Mittel zum Durchführen der Frequenzsuchexkursion für eine designierte Zeitperiode bzw. Zeitdauer.
Vorrichtung nach Anspruch 13, die Mittel aufweist zum Beibehalten einer Rahmenfehlerrate eines aktuellen Sende- bzw. Übertragungsrahmens während einer Frequenzsuchexkursion, die Folgendes aufweist: ein Empfängeruntersystem (232) zum Detektieren einer Suchexkursionsanweisung von einer Basisstation (106a); und ein Verarbeitungsuntersystem (234), das an das Empfängeruntersystem gekoppelt ist, wobei das Verarbeitungsuntersystem konfiguriert ist zum Erhöhen eines Sendeleistungspegels des aktuellen Übertragungsrahmens auf einen vorbestimmten Betrag, und zwar wenn die Suchexkursionsanweisung von der Basisstation (106a) empfangen wird, zum Ignorieren einer Vielzahl von Sendeleistungssteuersignalen von der Basisstation (106a), um den Sendeleistungspegel bei dem vorbestimmten Betrag für eine vorbestimmte Zeitdauer beizubehalten, und zum Steuern der Frequenzsuchexkursion für eine vorbestimmte Zeitdauer.