DE60311464T2

DE60311464T2 - Messung von kanaleigenschaften in einem kommunikationssystem

Info

Publication number: DE60311464T2
Application number: DE60311464T
Authority: DE
Inventors: Matthew P. J. Redhill BAKER; Timothy J. Redhill MOULSLEY
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2023-06-13
Also published as: US20050277422A1; ATE352913T1; EP1520360B1; JP2005531247A; US7392014B2; CN1666448A; CN1666448B; AU2003238602A1; ES2279118T3; JP4579680B2; DE60311464D1; KR20050016882A; KR100987651B1; DK1520360T3; EP1520360A1; WO2004004173A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationssystem und ferner auf primäre und sekundäre Stationen für die Benutzung in einem derartigen System sowie auf ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Systems. Obwohl die vorliegende Spezifikation ein System mit spezieller Bezugnahme auf das Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) beschreibt, sollte verstanden werden, dass derartige Verfahren gleichermaßen für die Verwendung in anderen Kommunikationssystemen geeignet sind.
Im Bereich der mobilen Kommunikation gibt es einen wachsenden Bedarf nach einem System, das auf Anforderung große Datenblöcke mit einer vertretbaren Geschwindigkeit auf eine Mobilstation (MS) herunterladen kann. Derartige Daten könnten beispielsweise Web-Seiten aus dem Internet sein, die eventuell Videoclips oder Ähnliches enthalten. Normalerweise wird eine bestimmte MS derartige Daten nur zeitweilig benötigen, so dass Verbindungen mit fest zugeordneter Bandbreite ungeeignet sind. Um diese Anforderung in UMTS zu erfüllen, wird ein High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA)-Modell entwickelt, das die Übertragung von Datenpaketen an eine mobile Station mit bis zu mindestens 4 Mbit/s vereinfacht.
In derzeit vorgeschlagenen HSDPA-Ausführungsformen meldet die MS regelmäßige Messungen der Kanalqualität der Abwärtsstrecke (bezeichnet als Channel Quality Information, CQI) an die liefernde Basisstation (BS). Die gemeldeten CQI-Messungen haben die Form eines empfohlenen Übertragungsformats, von dem die MS glaubt, dass es zu einer erfolgreichen Übertragung eines Downlink-Pakets bei den vorherrschenden Kanaleigenschaften führt. Eine Änderung von 1 dB bei der gemessenen Kanalqualität führt normalerweise zu einer Änderung des empfohlenen Übertragungsformats.
Die BS meldet die Häufigkeit einer CQI-Meldung als Parameter an die MS, wobei die maximale Häufigkeit einmal pro Übertragungszeitintervall (Transmission Time Interval, TTI) ist, was im Fall von HSDPA drei Zeitschlitze sind. In einigen zurzeit vorgeschlagenen HSDPA-Ausführungsformen lässt sich die Häufigkeit der CQI-Meldung auf semistatistischer Basis je nach dem Grad der Downlink-Paket-Aktivität variieren.
Beim Empfangen von CQI-Meldungen von den Mobilstationen, die HSDAP aktiv in ihren Zellen benutzen, muss der BS-Zeitplaner entscheiden, welche Mobiltelefone für die Übertragung eines Pakets und mit welchem MCS (Modulation und Coding System) einzuplanen sind. Zwischen dem Ende der Messung des Mobiltelefons und der Downlink-Paket-Übertragung unter Verwendung des entsprechenden MCS wird es eine minimale Verzögerung von etwa sechs Zeitschlitzen geben. Wenn die CQI-Meldefrequenz geringer als einmal pro TTI ist, wird die mittlere Verzögerung zwischen der Messung des Mobiltelefons und der Downlink-Paket-Übertragung größer sein.
Während dieser Verzögerung können sich die Kanalbedingungen ändern, was zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit führt, dass die Übertragung des Pakets fehlschlägt und das Paket somit erneut übertragen werden muss. Daher verringert dies den gesamten Downlink-Durchsatz und erhöht die Verzögerung zwischen Datenankunft an der BS und erfolgreichem Empfang durch die MS. Mit zunehmender MS-Geschwindigkeit nimmt auch das Ausmaß des Fehlers zwischen den tatsächlichen Kanalbedingungen zum Zeitpunkt der Paketübertragung und der gemeldeten CQI zu.
Eine bekannte Weise, mit der die BS versuchen kann, die Änderung der Kanalbedingungen nach einer Messung des Mobiltelefons auszugleichen, besteht darin, die (impliziten) Daten in der CQI-Meldung an die Summe von Downlink-Übertragungsleistungsänderungen anzupassen, die unter dem Leistungsregelungsmechanismus (eines parallelen Downlink-Regelungskanals) vorgenommen wurden, der mit einer Aktualisierungsrate von 1500 Hz arbeitet.
Wenn daher die Nettoänderung der Übertragungsleistung auf den anderen Downlink-Kanälen zu einer MS seit dem Messbericht des Mobiltelefons beispielsweise +3 dB betrüge, dann würde die BS die Paketübertragung zu dieser MS mit einem MCS entsprechend Kanalbedingungen einplanen, die 3 dB schlechter als die von der MS gemeldeten sind. Wenn sich die MS jedoch mit hoher Geschwindigkeit bewegt, arbeitet die Leistungsregelung nicht schnell genug, um die Abschwächungen im Kanal zu verfolgen, weil der Kanal von einem Zeitzschlitz zum nächsten dekorreliert wird. Unter solchen Umständen kann die BS die von der MS empfangenen Leistungsregelungssignale nicht nutzen, um die CQI-Meldungen zuverlässig zu korrigieren.
Die internationale Patentanmeldung WO 00/52846 beschreibt ein Verfahren zur Leistungsregelung in einem Funkkommunikationssystem, in dem die empfangene Signalqualität durch eine Empfangsvorrichtung gemeldet wird, und in dem die empfangene Signalqualität durch Mittelwertbildung über einen variablen Zeitraum ermittelt wird, wobei die Veränderung der Mittelwertbildungsdauer von der zeitlichen Varianz des Signals abhängig ist.
Die europäische Patentanmeldung EP 1081875 A2 beschreibt ein Verfahren zur Leistungsregelung in einem Funkkommunikationssystem, in dem über ein Messintervall, das eine variable Länge haben kann, Messungen des empfangenen Leistungspegels vorgenommen werden, wobei das Messintervall kleiner oder gleich der Zeitperiode ist, in der sich eine leistungsanzeigende Signaleigenschaft ändern kann. Beispiele für leistungsanzeigende Signaleigenschaften sind: Informationsrate, Verstärkung, ob die in einem Verkehrssignal enthaltenen Informationen Steuerungsinformationen oder Sprache und/oder Daten sind, ob das Signal ein Gespräch einleitet oder Teil eines bestehenden Gesprächs ist, und ob sich das Gespräch in einer gleitenden Übergabe („Soft-Handover") befindet.
Somit ist bei diesen beiden Elementen nach dem Stand der Technik die Messperiode von der Änderungsrate der Signaleigenschaften abhängig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Problem eines reduzierten Durchsatzes beim Vorliegen sich ändernder Kanaleigenschaften zu behandeln.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine primäre Station für die Verwendung in einem Kommunikationssystem geschaffen, das einen Downlink-Datenkanal für die Übertragung von Datenpaketen von der primären Station zu einer sekundären Station sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanäle für die Übertragung von Regelungsinformationen zwischen der primären und der sekundären Station hat, wobei die primäre Station Mittel hat, um auf dem Uplink-Regelungskanal Berichte in Bezug auf eine oder mehrere gemessene Kanaleigenschaften des Downlink-Datenkanals von der sekundären Station zu empfangen, und Mittel, um je nach den Berichten mindestens einen Betriebsparameter des Downlink-Datenkanals zu bestimmen, gekennzeichnet durch Zeitsignalisierungsmittel, um die Dauer eines Zeitschalters in der sekundären Station zu signalisieren, der bei Empfang eines Downlink-Datenpakets von der sekundären Station einzustellen ist, und wodurch für die Dauer des Zeitschalters die Zeitspanne, in der Kanalmessungen durchgeführt werden, zu ändern ist.
Indem es ermöglicht wird, eine Mittelwertbildung der von der sekundären Station durchgeführten Messungen über unterschiedliche Perioden vorzunehmen, kann der gesamte Systemdurchsatz erhöht werden. Zusätzlich lässt sich durch eine geeignete Auswahl der Mittelwertbildungsperiode die Häufigkeit von Berichten reduzieren, wodurch all gemeine Interferenzpegel ohne Verringerung der Systemleistung reduziert werden. Die Mittelwertbildungsperiode kann je nach Geschwindigkeit der sekundären Station verändert werden, wobei diese Veränderung beispielsweise entweder durch die primäre oder die sekundäre Station veranlasst wird. Die Zeitdauer, während der die Kanalmessungen vorgenommen werden, kann von der sekundären Station festgelegt werden, oder sie kann von der primären Station festgelegt und über den Downlink-Regelungskanal zur sekundären Station übertragen werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine sekundäre Station für die Verwendung in einem Kommunikationssystem mit einem Downlink-Datenkanal für die Übertragung von Datenpaketen von einer primären Station zu einer sekundären Station sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanälen für die Übertragung von Regelungsinformationen zwischen der primären und der sekundären Station geschaffen, wobei die sekundäre Station Mittel umfasst, um mindestens eine Eigenschaft des Downlink-Datenkanals zu messen, Mittel, um Berichte in Bezug auf eine oder mehrere gemessene Kanaleigenschaften auf dem Uplink-Regelungskanal zur primären Station zu übertragen, und Mittel, um die Zeitdauer zu verändern, während der die Kanalmessungen zur Erzeugung jedes Berichts vorgenommen werden, gekennzeichnet durch Mittel, um einen Zeitschalter beim Empfang eines Datenpakets einzustellen und die Zeitdauer, während der die Kanalmessungen vorgenommen werden, für die Dauer des Zeitschalters zu ändern.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationssystem mit einer primären Station und einer sekundären Station gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung geschaffen.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer primären Station in einem Kommunikationssystem mit einem Downlink-Datenkanal für die Übertragung von Datenpaketen von der primären Station zu einer sekundären Station sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanälen für die Übertragung von Regelungsinformationen zwischen der primären und der sekundären Station geschaffen, wobei das Verfahren das Empfangen von Berichten auf dem Uplink-Regelungskanal in Bezug auf eine oder mehrere gemessene Kanaleigenschaften des Downlink-Datenkanals von der sekundären Station und das Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters des Downlink-Datenkanals in Abhängigkeit von den Berichten umfasst, gekennzeichnet durch die Signalisierung der Dauer eines Zeitschalters in der sekundären Station, der bei Empfang eines Downlink-Datenpakets einzustellen ist, und wodurch die Zeitspanne, in der Kanalmessungen durchgeführt werden, für die Dauer des Zeitschalters zu ändern ist.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer sekundären Station in einem Kommunikationssystem mit einem Downlink-Datenkanal für die Übertragung von Datenpaketen von einer primären Station zu einer sekundären Station sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanälen für die Übertragung von Regelungsinformationen zwischen der primären und der sekundären Station geschaffen, wobei das Verfahren das Messen mindestens einer Eigenschaft des Downlink-Datenkanals, das Übertragen von Berichten in Bezug auf eine oder mehrere gemessene Kanaleigenschaften auf dem Uplink-Regelungskanal zur primären Station und das Verändern der Zeitdauer, während der die Kanalmessungen zur Erzeugung jedes Berichts vorgenommen werden, umfasst, gekennzeichnet durch das Einstellen eines Zeitschalters beim Empfang eines Datenpakets und das Ändern der Zeitdauer, für die Dauer des Zeitschalters, während der die Kanalmessungen vorgenommen werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Beispielen sowie unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild eines Kommunikationssystems;
2 ein Diagramm, das eine simulierte Verzögerung (D) in Sekunden gegenüber einer angebotenen Last (O) in Mbit/s für ein sich mit 10 km/h bewegendes Mobiltelefon und eine Reihe von Meldefrequenzen sowie die Auswirkung einer Verwendung von Leistungsregelungsinformationen zeigt;
3 ein Diagramm, das eine simulierte Verzögerung (D) in Sekunden gegenüber einer angebotenen Last (O) in Mbit/s für ein sich mit 120 km/h bewegendes Mobiltelefon und eine Reihe von Meldefrequenzen sowie die Auswirkung einer Verwendung von Leistungsregelungsinformationen zeigt;
4 ein Diagramm, das eine simulierte Verzögerung (D) in Sekunden gegenüber einer angebotenen Last (O) in Mbit/s für ein sich mit 120 km/h bewegendes Mobiltelefon und eine Reihe von Meldefrequenzen sowie die Auswirkung von Kanalmessungen zur Mittelwertbildung zeigt;
5 ein Diagramm, das eine simulierte Verzögerung (D) in Sekunden gegenüber einer angebotenen Last (O) in Mbit/s für ein sich mit 120 km/h bewegendes Mo biltelefon mit einer Meldefrequenz von einmal alle 100 TTIs und einer Reihe von Mittelwertbildungsperioden zeigt; und
6 einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Betrieb eines gemäß der vorliegenden Erfindung gefertigten Kommunikationssystems zeigt.
Bezug nehmend auf 1 umfasst ein Funkkommunikationssystem eine primäre Station (BS) 100 und eine Vielzahl sekundärer Stationen (MS) 110. Die BS 100 umfasst einen Mikrocontroller (μC) 192, Transceivermittel (Tx/Rx) 104, die mit Antennenmitteln 106 verbunden sind, und Leistungsregelungsmittel (PC) 107, um den Sendeleistungspegel zu verändern, und Verbindungsmittel 108, um eine Verbindung zum Festnetz oder einem anderen geeigneten Netzwerk herzustellen. Jede MS 110 umfasst einen Mikrocontroller (μC) 112, Transceivermittel (Tx/Rx) 114, die mit Antennenmitteln 116 verbunden sind, und Leistungsregelungsmittel (PC) 118, um den Sendeleistungspegel zu verändern. Die Kommunikation von einer BS 100 zu einer MS 110 findet auf einem Downlink-Kanal 122 statt, während die Kommunikation von einer MS 110 zu einer BS 100 auf einem Uplink-Kanal 124 stattfindet.
Speziell ein System mit HSDPA-Funktionalität betrachtend, nimmt die MS 110 regelmäßige Messungen der Eigenschaften des Downlink-Kanals 122 vor, die sie über den Uplink-Kanal 124 an die BS 100 meldet, wie im einleitenden Abschnitt oben beschrieben. Zu den Kanaleigenschaften gehören normalerweise Bitfehlerrate, Störabstand, Signal-zu-Interferenz-Verhältnis usw. In einem MIMO (Multiple Input Multiple Output)-System könnten sie auch separate Eigenschaften für mehrere Antennen und mehrere Übertragungswege enthalten.
Vorstehend wurde angedeutet, dass die Informationen vom Leistungsregelungsmechanismus von der BS 100 genutzt werden könnten, um Änderungen der Kanalbedingungen auszugleichen, nachdem die von der MS 110 gemeldete Messung vorgenommen wurde. Um dies zu weiter zu untersuchen, wurden Simulationen durchgeführt. Das Folgende sind die hauptsächlichen Annahmen, die für die ausführliche Spezifikation des simulierten Systems getroffen wurden:

• hexagonale 19-Zellen-Anordnung, wobei ein repräsentatives Segment der Mittelzelle für die Durchsatzschätzung berücksichtigt wird
• Anzahl der Stationen 110 (pro Zelle) = 12
• statisches TTI = 3 Zeitschlitze (2 ms) = 1 Teilrahmen
• Ausbreitungsexponent = 3,76
• Rayleigh-Einzelpfad-Schnellschwundmodell (flaches Spektrum)
• Kanalbedingungen während eines Teilrahmens stationär, abgeleitet von einem Mittelwert über den Teilrahmen
• Standardabweichung des Log-Normal-Shadowing = 8 dB
• Shadowing-Korrelation zwischen Standorten = 0,5
• 10% der BS-Leistung in allen Zellen einem gemeinsamen Pilotkanal zugeteilt
• 30% der BS-Leistung in allen Zellen gemeinsamen Kanälen (einschließlich Pilot) zugeteilt
• 70% der BS-Leistung in allen störenden Zellen HSDPA zugeteilt
• 70% der BS-Leistung in gesuchter Zelle für HSDPA verfügbar
• Overheads aufgrund zugewiesener Kanäle im Zusammenhang mit HSDPA nicht berücksichtigt
• 10 Spreizungscodes (Spreading Codes) für HSDPA verfügbar
• MS-Potenzial: 5 Spreizungscodes
• Spreizungsfaktor = 16
• Angenommene verfügbare Modulations- und Codierungsmodelle (Modulation and Coding Schemes): 1. QPSK 1/4-Rate 2. QPSK 1/2-Rate 3. QPSK 3/4-Rate 4. 16-QAM 1/2-Rate 5. 16-QAM 3/4-Rate
• gleiche Übertragungsleistung pro Code
• Rahmenfehlerrate errechnet anhand von Signal-Interferenz-Verhältnis (SIR) und Block-Code-Leistungsgrenzen
• Zeitplanungsverzögerung = 2 Zeitschlitze (zwischen BS-Entscheidung beim Zeitplan und Beginn einer Datenübertragung)
• Kanalqualität-Datenverzögerung = 3 Zeitschlitze (Verzögerung zwischen Kanalmessung durch MS 110 und Berichtsempfang durch BS 100)

Um Streaming-Dienste darstellen zu können, wird angenommen, dass die angebotene Last pro MS 110 aus einem Datenstrom konstanter Rate besteht. Zur Vereinfachung werden auch gleiche Bitraten für jeden Datenstrom angenommen. Es wird angenommen, dass die Daten für jeden Benutzer an einer Warteschlange in der BS 110 ankommen und die Warteschlange jedes TTI aktualisiert wird. Es wird angenommen, dass pro Paket eine zyklische Redundanzprüfung (Cyclic Redundancy Check, CRC) angehängt wird.
Standardmäßig wird ein Chase Combining von Neuübertragungen angenommen. Ein fehlerhaftes Paket wird mit derselben MCS erneut übertragen. Es wird eine perfekte maximale Verhältniskombination angenommen, und das endgültige SIR wird als die Summe der SIRs der beiden zu kombinierenden Pakete angenommen. Die maximale Anzahl der Übertragungen pro Paket ist auf 10 begrenzt.
Die gemeldete CQI-Messung wird als in der Form einer empfohlenen MCS mit Quantisierungsschritten von 1 dB zwischen verschiedenen Empfehlungen angenommen. Insgesamt gibt es 30 Quantisierungsstufen, wobei die niedrigste einem Träger-Interferenz-Verhältnis (Carrier to Interference Ration, CIR) von –10 dB entspricht (davon ausgehend, dass die gesamte BS-Leistung dem HSDPA zugewiesen ist). Das Zeitplanungsprogramm in der Simulation wählt basierend auf dem CQI-Wert eines der verfügbaren MCS. Es wird angenommen, dass die Leistungsregelungsschrittgröße 1 dB beträgt.
Das simulierte Zeitplanungsprogramm berücksichtigt die folgenden Parameter:

• die MS 110, für die die letzte Übertragung geplant wurde
• das CIR bei der MS 110 (wie von der BS 100 bestimmt)
• den langfristigen CIR-Mittelwert bei der MS 110
• die Datenmenge in der Warteschlange bei der BS 100
• das MS-Potenzial (z.B. die maximale Anzahl der Kanalisierungscodes, die sie empfangen kann)

Standardmäßig wird ein proponional ausgewogenes Zeitplanungsprogramm benutzt, das Daten vorzugsweise mit dem höchsten Wert von (Warteschlangenlänge) × (momentanem CIR)/(mittleres CIR) sendet.
Weitere allgemeine Annahmen sind:

• Ein Datenpaket für einen beliebigen Benutzer kann einem beliebigen Kanalisierungscode zugeordnet werden.
• Einem Benutzer kann mehr als ein Kanalisierungscode zugeordnet werden.
• Die Codeblockgröße ist gleich der Datenmenge, die mit einem Kanalisierungscode gesendet werden kann, was bedeutet, dass ein „Paket" mehrere Codeblöcke umfassen kann, die innerhalb eines TTI parallel gesendet werden.
• Innerhalb desselben TTI sind Neuübertragungen und Erstübertragungen an denselben Benutzer nicht zulässig.
• Modulation, Codierungsschema und Leistungspegel für Erstübertragungen werden so gewählt, dass der Durchsatz maximiert wird.
• Alle Neuübertragungen werden vor Erstübertragungen zeitlich geplant, wodurch sie eine höhere Priorität erhalten, und es sind keine Erstübertragungen an eine MS 110 zulässig, solange es noch zu sendende Neuübertragungen gibt.
• Das Modulations- und Codierungsmodell (MCS) einer Neuübertragung ist das gleiche wie für die Erstübertragung.
• Die verfügbaren Kanalisierungscodes werden der Reihe nach zugeordnet, bis die insgesamt verfügbare Leistung verbraucht ist.

2 ist ein Diagramm, das die potenziellen Verbesserungen bei Verwendung von Leistungsregelungsinformationen im simulierten Szenario veranschaulicht, indem es zeigt, wie die 95-prozentige Verzögerung D, in Sekunden, für eine Paketzustellung von der angebotenen Last in Mbit/s (Millionen Bits pro Sekunde) für eine MS 110 abhängt, die sich mit 10 km/h bewegt. Die Ergebnisse werden für Berichtszyklen (Reporting Cycles, RC) von einmal pro 1, 10 und 100 TTIs gezeigt, jeweils durch quadratische, runde und dreieckige Markierungen angedeutet. Die durchgehenden Linien beziehen sich auf die BS 100, die keine Leistungsregelungsinformationen nutzt, während sich die gestrichelten Linien auf die BS 100 beziehen, die Leistungsregelungsinformationen nutzt, um den Kanalqualitätsbericht zu korrigieren, wie oben erörtert. Man kann deutlich sehen, dass die Nutzung von Leistungsregelungsinformationen signifikante Verbesserungen bietet, weil die Rate, mit der die MS 110 Berichte ausgibt, reduziert wird. Insbesondere gibt es praktisch keinen Abfall des Systemdurchsatzes bei Sättigung, wenn Leistungsregelungsinformationen genutzt werden, im Vergleich zu einem deutlichen Abfall, wenn sie nicht genutzt werden.
3 ist ein ähnliches Diagramm wie 2, jedoch für eine MS 110, die sich mit 120 km/h bewegt. Bei derartigen Geschwindigkeiten sind die Kanaleigenschaftsinformationen nicht mehr aktuell, wenn das Paket übertragen wird, und folglich ist das System bei einem deutlich geringeren Durchsatz als bei niedrigeren Geschwindigkeiten gesättigt. Die Verwendung von Leistungsregelungsinformationen sorgt zwar weiterhin für eine gewisse Verbesserung, aber eher weniger bei einer sich langsam bewegenden MS, insbesondere bei höheren angebotenen Lasten.
Ein verbessertes Verfahren, die Auswirkung einer sich bewegenden MS 110 zu behandeln, wird in einem gemäß der vorliegenden Erfindung gefertigten System geschaffen, indem ein Mittelwert der gemeldeten Kanaleigenschaften ermittelt wird. 4 zeigt ein den 2 und 3 ähnliches Diagramm für ein sich mit 120 km/h bewegendes Mobiltelefon. Allerdings beziehen sich die gestrichelten Linien jetzt auf das Leistungsvermögen, wenn die Kanalqualitätsberichte über 15 dem Bericht vorausgehende Zeitschlitze gemittelt wird. Man kann sehen, dass die Verzögerungen im Vergleich zur Verwendung von Leistungsregelungsinformationen selbst bei sehr seltenen Messberichten (wie zum Beispiel einmal pro 100 TTIs) deutlich geringer sind. Dadurch könnte man die Häufigkeit von Messberichten reduzieren, ohne den Systemdurchsatz zu beeinträchtigen, und so die Uplink-Interferenz reduzieren.
5 ist ein Diagramm, das die Verzögerung D für eine Reihe angebotener Lasten O für eine sich mit 120 km/h bewegende MS 110, einen Meldezyklus von einmal pro 100 TTIs und Mittelwertbildungsperioden (AV) von 1, 3, 15 und 150 Zeitschlitzen (jeweils durch quadratische, runde, dreieckige und rautenförmige Markierungen angedeutet) zeigt. Man kann sehen, dass jede Erhöhung der Mittelwertbildungsperiode, bis zu 150 Zeitschlitze, die Verzögerung verringert. Selbst eine Mittelwertbildung über eine relativ kurze Periode, wie zum Beispiel 3 Zeitschlitze, sorgt für eine deutliche Verbesserung gegenüber keiner Mittelwertbildung und auch gegenüber der Verwendung von Leistungsregelungsinformationen. Die beiden Verfahren können auch zusammen verwendet werden, was weitere Vorteile bietet.
Selbst bei niedrigen Geschwindigkeiten, bei denen die Erfindung wegen der Effektivität der Verwendung von Informationen von der Leistungsregelung unnötig ist, kann eine gewisse Mittelwertbildung ohne signifikante Auswirkungen verwendet werden. Beispielsweise zeigten Simulationen einer sich mit 3 km/h bewegenden MS 110 keine signifikante Verschlechterung, wenn eine Mittelwertbildung über drei Zeitschlitze verwendet wurde.
Die Mittelwertbildung von Kanaleigenschaften kann entweder von der MS 110 oder der BS 100 vorgenommen werden. Wenn von der BS 110 vorgenommen, könnte dies durch die Mittelwertbildung einzelner Kanalberichte erfolgen, die einmal pro TTI von der MS 110 gesendet werden. Es ist jedoch von Vorteil, die Mittelwertbildung von der MS 110 vornehmen zu lassen, weil sich so die Häufigkeit, mit der die Berichte gesendet werden, reduzieren lässt, was wiederum die Uplink-Interferenz reduziert. Die Mittelwertbil dungsperiode könnte zwar festgelegt sein, wird in einer bevorzugten Ausführungsform aber von der BS 100 der MS 110 gemeldet. Die BS 100 könnte entweder die Zeiten melden, relativ zur Übertragungszeit des Kanalberichts, zu denen Messungen beginnen und enden sollten, oder die Dauer der Kanalmessperiode. Optional könnte die Verzögerung zwischen dem Ende der Messperiode und der Übertragung des Berichts gemeldet werden. Die Dauer der Messperiode könnte auf jede geeignete Art gemeldet werden. Während dieser Periode könnte die MS 110 kontinuierlich Messungen vornehmen oder vorzugsweise eine Reihe von Probemessungen vornehmen, die dann gemittelt werden. Diese Probemessungen können diskontinuierlich sein, so dass es innerhalb der Messperiode eine oder mehrere Lücken zwischen Probemessungen gibt. Im Fall von Probemessungen könnte die gemeldete Dauer die Anzahl vorzunehmender Messungen angeben, wobei die Länge der Messungen und die Zeit dazwischen entweder vorgegeben sind oder angegeben werden.
Die BS 100 kann ihre Kenntnisse von der Mittelwertbildungsperiode nutzen, um beispielsweise die Zuverlässigkeit der empfangenen Kanalberichte vorherzusagen. Dies könnte als eine Eingabe für den Zeitplanungsalgorithmus verwendet werden, indem beispielsweise Kanalberichte anhand ihrer festgestellten Zuverlässigkeit gewichtet werden.
Bei einer weiteren Verbesserung wird die Mittelwertbildungsperiode von der Geschwindigkeit abhängig gemacht, mit der sich die MS 110 bewegt (was die BS 100 und/oder die MS 110 anhand einer Reihe bekannter Verfahren ermitteln kann, zum Beispiel Doppler-Fading-Rate, SIR-Änderungsrate usw.). Die Folge hiervon wäre normalerweise, mit zunehmender Geschwindigkeit der MS 110 die Mittelwertbildungsperiode zu vergrößern. Die Abhängigkeit der Mittelwertbildungsperiode von der MS-Geschwindigkeit könnte von der BS 100 gemeldet werden oder ein vorgegebener Parameter sein. Bei Bedarf könnte die MS einen Hinweis auf ihre Geschwindigkeit in einem Kanalbericht enthalten.
Es kann eine Reihe anderer Gründe geben, die Mittelwertbildungsperiode zu ändern. Beispielsweise könnte sie geändert werden, wenn die MS 110 einen Soft-Handover beginnt oder beendet, oder wenn auf einem anderen Kanal eine Signalisierungsaktivität auftritt, wie beispielsweise eine Quittierungsübertragung durch die MS 110, oder wenn die Größe der aktiven Gruppe geändert wird. In Systemen, bei denen sich die effektive Leistungsregelungsrate ändern lässt, kann dann gleichzeitig eine Änderung der Mittelwertbildungsperiode wünschenswert sein. In diesem Fall könnte das Melden einer Änderung der Leistungsregelungsrate genutzt werden, um eine Änderung der Mittelwertbildungsperiode anzuzeigen, wodurch eine zusätzliche Signalisierung vermieden wird.
6 zeigt einen Ablaufplan, der eine Weise veranschaulicht, in der ein System mit Geschwindigkeitsmessfunktion arbeiten könnte. Es beginnt, bei Schritt 602, mit einer MS 110, die eine HSDPA-Verbindung zu einer BS 100 eröffnet. Bei Schritt 604 wird die Geschwindigkeit V der MS 110 entweder durch die MS oder die BS ermittelt. Bei Schritt 606 wird ein Test durchgeführt, um zu ermitteln, ob V außerhalb des für die momentan gewählte Mittelwertbildungsperiode geeigneten Bereichs liegt. Ist dies nicht der Fall (N), kehrt das System zu Schritt 604 zurück. Ist dies der Fall, wird die Zeitdauer, für die die Mittelwertbildung stattfinden sollte, entweder durch die MS 110 oder durch Signalisierung von der BS 100 zurückgesetzt, wonach das System zu Schritt 604 zurückkehrt.
In einer Ausführungsform, bei der die Häufigkeit der CQI-Berichterstattung je nach Downlink-Paketaktivität verändert wird, ist eine niedrigere Melderate vorteilhaft, wenn es keine Downlink-Paketaktivität gibt. Dies kann durch Benutzung eines Zeitschalters erreicht werden, der beim Empfang eines Download-Pakets eingestellt wird, wobei die Melderate erhöht wird, während der Zeitschalter läuft. Alternativ könnte ein Zeitschalter eingestellt werden, wenn kein Paket festgestellt wird, und die Melderate reduziert werden, während der Zeitschalter läuft. Der Vorgang des Einstellens des Zeitschalters kann als Ändern eines impliziten „Downlink-Aktivität"-Parameters betrachtet werden, und als Sonderfall kann bei Empfang eines Downlink-Paketes ein neuer CQI-Bericht gesendet werden.
Eine geeignete Gesamtstrategie zum Ermitteln der Mittelwertbildungsrate ist wie folgt, indem man annimmt, dass die BS 100 die Leistungsregelung nutzt, um, wann immer es möglich ist, Änderungen der Kanalbedingungen zwischen CQI-Berichten zu verfolgen. Wenn die Geschwindigkeit der MS 110 bekanntermaßen hoch ist, dann werden eine lange Mittelwertbildungsperiode und eine langsame Melderate verwendet. Andernfalls sind eine lange Mittelwertbildungsperiode und eine langsame Melderate geeignet, wenn sich die MS 110 nicht in einem Soft-Handover befindet, während eine kurze Mittelwertbildungsperiode und eine schnelle Melderate geeignet sind, wenn sich die MS 110 in einem Soft-Handover befindet. Die zum Definieren des Mittelwertbildungsvorgangs erforderlichen Parameter sind: die CQI-Melderate, die CQI-Mittelwertbildungsperiode und der Zeitschalterwert zum Bestimmen aktivitätsabhängiger Melderaten.
Die BS 100 kann alle Parameter explizit melden, was die Flexibilität maximiert, jedoch mehr Downlink-Signalisierungskapazität erfordert. Alternativ können Parameter auf unterschiedliche Weise miteinander verknüpft werden. Beispielsweise könnten die die Melderate und die Mittelwertbildungsperiode als ein einzelnes Paar gemeldet wer den, und für aktive und inaktive Downlink-Paketbedingungen könnten unterschiedliche Paare gemeldet werden. Eine Erweiterung dessen wäre, die Mittelwertbildungsperiode von der Melderate abhängig zu machen, wobei eine geeignete Beziehung für die beiden wäre, gleichgesetzt zu werden. Wo die Parameterwerte vom Soft-Handover-Status abhängen, könnten für unterschiedliche aktive Gruppengrößen Werte (oder Wertepaare) von Parametern gemeldet werden.
Bei Verwendung der oben beschriebenen Optionen, lassen sich drei alternative UMTS-Ausführungsformen definieren:

1. Die Mittelwertbildungsperioden, die zu verwenden sind, wenn sich die MS 110 in einem Soft-Handover befindet und wenn nicht, werden definiert und der MS 110 gemeldet, wenn ein HSDPA-Betrieb erstmals konfiguriert wird (oder Parameter erstmals spezifiziert werden). Diese Werte können durch anschließende Signalisierung geändert werden.
2. Die Mittelwertbildungsperiode wird unter Bezugnahme auf den letzten für das Meldeintervall gemeldeten Wert ermittelt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind beide gleich.
3. In einer Ausführungsform, bei der die Meldeperiode in Reaktion auf eine variierende Downlink-Aktivität geändert wird, wird auch die Mittelwertbildungsperiode geändert.

Die Mittelwertbildungsperiode kann so definiert werden, dass sie beginnt, unmittelbar bevor der vorhergehende CQI-Wert von der MS 110 zur BS 100 gesendet wird, und endet, unmittelbar bevor der aktuelle CQI-Wert gesendet wird. Dies ermöglicht Änderungen der Melderate, ob aufgrund von Aktivitätsänderungen oder Signalisierung, und ermöglicht auch Modelle, bei denen eine CQI-Signalisierung sowohl regelmäßig als auch nach jedem Downlink-Paket erfolgt.
Alternativ zur Festlegung der Mittelwertbildungsperiode durch die BS 100 könnte sie durch die MS 110 basierend auf ihrer Geschwindigkeit und/oder anderen Kanaleigenschaften festgelegt werden. Die Mittelwertbildungsperiode könnte auch in Abhängigkeit vom Soft-Handover-Status (und/oder der aktiven Gruppengröße) und/oder dem Download-Aktivitätspegel verändert werden, wie oben erörtert, wobei diese Veränderung auf eine zuvor festgelegte Weise erfolgen könnte. Erforderlichenfalls könnte die gewählte Periode dann der BS 100 gemeldet werden, damit die BS 100 ihre Kenntnis von dieser Periode nutzen kann, wie oben angedeutet.
Die Beschreibung oben bezieht sich auf die BS 100, die verschiedene Rollen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung spielt. In der Praxis könnten diese Aufgaben in der Verantwortlichkeit verschiedener Teile der feststehenden Infrastruktur liegen, beispielsweise in einem „Knoten B", welcher der Teil der feststehenden Infrastruktur ist, die direkt mit einer MS 110 gekoppelt ist, oder auf einer höheren Ebene in der Funknetzsteuereinheit (Radio Network Controller, RNC). In dieser Spezifikation ist die Verwendung des Ausdrucks „Basisstation" oder „primäre Station" daher so zu verstehen, dass er die Bestandteile der feststehenden Netzwerkinfrastruktur beinhaltet, die an einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beteiligt sind.
Aus der Lektüre der vorliegenden Beschreibung werden dem Fachkundigen weitere Abwandlungen ersichtlich sein. Derartige Abwandlungen können andere Merkmale betreffen, die von der Gestaltung, der Herstellung und der Benutzung von Kommunikationssystemen und Bauteilen davon bekannt sind und an Stelle oder zusätzlich zu den hierin beschriebenen Merkmalen benutzt werden können.
Text in der Zeichnung
6

START – START
DETERMINE V – V BESTIMMEN
V OUT OF RANGE? – V AUSSERHALB DES BEREICHS
RESET TIME – ZEIT RÜCKSETZEN

Claims

Primäre Station (100) für die Verwendung in einem Kommunikationssystem, das einen Downlink-Datenkanal (122) für die Übertragung von Datenpaketen von der primären Station zu einer sekundären Station (110) sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanäle (124, 122) für die Übertragung von Regelungsinformationen zwischen der primären und der sekundären Station hat, wobei die primäre Station (100) Mittel (104) hat, um auf dem Uplink-Regelungskanal Berichte in Bezug auf eine oder mehrere gemessene Kanaleigenschaften des Downlink-Datenkanals von der sekundären Station zu empfangen, und Mittel (102), um je nach den Berichten mindestens einen Betriebsparameter des Downlink-Datenkanals zu bestimmen, gekennzeichnet durch Zeitsignalisierungsmittel (102), um die Dauer eines Zeitschalters in der sekundären Station (110) zu signalisieren, der bei Empfang eines Downlink-Datenpakets von der sekundären Station (110) einzustellen ist, und wodurch für die Dauer des Zeitschalters die Zeitspanne, in der Kanalmessungen durchgeführt werden, zu ändern ist.
Primäre Station nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (102), um die sekundäre Station über den Downlink-Regelungskanal über die Zeitdauer zu instruieren, während der die Kanalmessungen zur Erzeugung jedes Berichts vorgenommen werden sollten.
Sekundäre Station (110) für die Verwendung in einem Kommunikationssystem mit einem Downlink-Datenkanal (122) für die Übertragung von Datenpaketen von einer primären Station (100) zu einer sekundären Station sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanälen (124, 122) für die Übertragung von Regelungsinformationen zwischen der primären und der sekundären Station, wobei die sekundäre Station Mittel (114, 112) umfasst, um mindestens eine Eigenschaft des Downlink-Datenkanals zu messen, Mittel (114), um Berichte in Bezug auf eine oder mehrere gemessene Kanaleigenschaften auf dem Uplink-Regelungskanal zur primären Station zu übertragen, und Mittel (112), um die Zeitdauer zu verändern, während der die Kanalmessungen zur Erzeugung jedes Berichts vorge nommen werden, gekennzeichnet durch Mittel (112), um einen Zeitschalter beim Empfang eines Datenpakets einzustellen und die Zeitdauer, während der die Kanalmessungen vorgenommen werden, für die Dauer des Zeitschalters zu ändern.
Sekundäre Station nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Mittel (112, 114), um über den Downlink-Regelungskanal Instruktionen über die Zeitdauer zu empfangen, während der die Kanalmessungen vorgenommen werden.
Sekundäre Station nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Mittel (112, 114), um der primären Station (100) auf dem Uplink-Regelungskanal die Zeitdauer zu signalisieren, während der die Kanalmessungen vorgenommen werden.
Sekundäre Station nach Anspruch 3, 4 oder 5, gekennzeichnet durch Mittel (112), um die Melderate für die Dauer des Zeitschalters zu erhöhen.
Sekundäre Station nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch Mittel (112, 114), um einen Hinweis auf die Dauer des Zeitschalters zu empfangen.
Kommunikationssystem mit einer primären Station (100) und einer sekundären Station nach einem der Ansprüche 3 bis 7.
Verfahren zum Betrieb einer primären Station (100) in einem Kommunikationssystem mit einem Downlink-Datenkanal (122) für die Übertragung von Datenpaketen von der primären Station zu einer sekundären Station (110) sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanälen (124, 122) für die Übertragung von Regelungsinformationen zwischen der primären und der sekundären Station, wobei das Verfahren das Empfangen von Berichten auf dem Uplink-Regelungskanal in Bezug auf eine oder mehrere Kanaleigenschaften des Downlink-Datenkanals von der sekundären Station und das Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters des Downlink-Datenkanals in Abhängigkeit von den Berichten umfasst, gekennzeichnet durch die Signalisierung der Dauer eines Zeitschalters in der sekundären Station, der bei Empfang eines Downlink-Datenpakets einzustellen ist, und wodurch die Zeitspanne, in der Kanalmessungen durchgeführt werden, für die Dauer des Zeitschalters zu ändern ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Station über den Downlink-Regelungskanal über die Zeitdauer instruiert wird, während der die Kanalmessungen zur Erzeugung jedes Berichts vorgenommen werden sollten.
Verfahren zum Betrieb einer sekundären Station (110) in einem Kommunikationssystem mit einem Downlink-Datenkanal (122) für die Übertragung von Datenpaketen von einer primären Station (100) zu einer sekundären Station sowie Uplink- und Downlink-Regelungskanälen (124, 122) für die Übertragung von Regelungsinformationen zwischen der primären und der sekundären Station, wobei das Verfahren das Messen mindestens einer Eigenschaft des Downlink-Datenkanals, das Übertragen von Berichten in Bezug auf eine oder mehrere gemessene Kanaleigenschaften auf dem Uplink-Regelungskanal zur primären Station und das Verändern der Zeitdauer, während der die Kanalmessungen zur Erzeugung jedes Berichts vorgenommen werden, umfasst, gekennzeichnet durch das Einstellen eines Zeitschalters beim Empfang eines Datenpakets und das Ändern der Zeitdauer, für die Dauer des Zeitschalters, während der die Kanalmessungen vorgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass über den Downlink-Regelungskanal Instruktionen über die Zeitdauer empfangen werden, während der Kanalmessungen vorgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der primären Station (100) über den Uplink-Regelungskanal die Zeitdauer signalisiert wird, während der Kanalmessungen vorgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Melderate für die Dauer des Zeitschalters erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hinweis auf die Dauer des Zeitschalters empfangen wird.