DE69231769T2

DE69231769T2 - System zur leistungsregelung eines senders

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Publication number: DE69231769T2
Application number: DE69231769T
Authority: DE
Inventors: E. Wheatley
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1991-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2012-10-09
Also published as: JPH07502631A; CA2120768A1; RO119762B1; AU654891B2; TW223206B; ATE200371T1; CA2120768C; KR0179403B1; AU3054392A; HUT69842A; MX9205759A; JP2935896B2; BG61417B1; BG98704A; EP0607359A1; FI115018B; DK0607359T3; WO1993007702A1; DE69231769D1; EP0607359A4

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Telefonsysteme. Insbesondere, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein neues und verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Senderleistung in einem zellulären Mobiltelefonsystem mit Code-Multiplex-Vielfachzugriff (code division multiple access (CDMA)).

II. Beschreibung des Standes der Technik

Der Einsatz von Modulationstechniken gemäss dem Code-Multiplex- Vielfachzugriff (code division multiple access (CDMA)) ist eine von mehreren Techniken um Kommunikationen bei denen eine grosse Anzahl von Systembenutzern gegenwärtig sind, zu ermöglichen. Obwohl andere Techniken, wie zum Beispiel Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (time division multiple access (TDMA)), Frequenzvielfachzugriff (frequency division multiple access (FDMA)) und AM-Modulationsschemata, wie zum Beispiel Amplitude companded single side band (ACSSB) bekannt sind, hat CDMA wesentliche Vorteile gegenüber diesen anderen Techniken. Der Einsatz von CDMA-Techniken in einem Vielfachzugriffskommunikationssystem wird in dem US-Patent Nr. 4,901,307 offenbart.
Das zuvor erwähnte Patent offenbart eine Vielfachzugriffstechnik, wobei eine grosse Anzahl von Mobiltelefonsystembenutzern mit jeweils einem Transceiver durch Satelliten Repeater oder terrestrische Basisstationen (die auch als Zellen-Stationen bezeichnet werden) kommunizieren, und zwar mittels Code- Multiplex-Vielfachzugriffs-Bandspreizkommunikationssignalen. Durch Einsatz von CDMA-Kommunikationen, kann das Frequenzspektrum mehrfach wiederbenutzt werden, was eine Erhöhung der Systembenutzerkapazität erlaubt. Der Einsatz von CDMA resultiert in einer viel höheren spektralen Effizienz im Vergleich zu derer, die mittels anderer Mehrfachszugriffstechniken erreicht werden können. In einem CDMA-System, kann eine Erhöhung der Systemkapazität durch Steuerung der Senderleistung eines jeden mobilen Benutzers realisiert werden, um so die Interferenz zu anderen Systembenutzern zu reduzieren.
In den Satellitenanwendungen der CDMA-Kommunikationstechniken, misst der Transceiver der mobilen Einheit den Leistungspegel eines Signals der von einem Satelliten-Repeater empfangen wird. Der Einsatz dieser Leistungsmessung, zusammen mit dem Wissen über den Senderleistungspegel des Satellitentransponder-Downlinks und der Empfindlichkeit des Empfängers der mobilen Einheit, kann der Transceiver der mobilen Einheit den Wegverlust des Kanals zwischen der mobilen Einheit und den Satelliten schätzen. Der Transceiver der mobilen Einheit bestimmt dann die geeignete Senderleistung, die eingesetzt werden soll für Signalübertragrungen zwischen der mobilen Einheit und dem Satelliten, unter Berücksichtigung der Wegverlustmessung, der übertragenen Datenrate und der Satellitenempfängerempfindlichkeit.
Die Signale, die von der mobilen Einheit an die Satelliten gesendet werden, werden durch den Satelliten an eine Hub-Steuersystembodenstation weitergegeben. Der Hub misst die empfangene Signalleistung der Signale, die von jedem Transceiver einer aktiven mobilen Einheit gesendet werden. Der Hub bestimmt dann die Abweichung von dem empfangenen Leistungspegel von dem Leistungspegel, der nötig ist um die gewünschte Kommunikationen zu unterhalten bzw. beizubehalten. Bevorzugterweise ist der gewünschte Leistungspegel ein minimaler Leistungspegel, der nötig ist, um qualitativ gute Kommunikationen zu unterhalten, so dass eine Reduktion in der Systeminterferenz resultiert.
Der Hub sendet dann ein Leistungsteuerbefehlsignal an jeden mobilen Benutzer, um so die Senderleistung der mobilen Einheit anzupassen oder "fein einzustellen". Dieses Befehlssignal wird von der mobilen Einheit dazu eingesetzt, den Senderleistungspegel zu verändern, und zwar dichter an einen minimalen Pegel heran, der nötig ist die gewünschten Kommunikationen zu unterhalten.
Wenn sich die Kanalbedingungen verändern, typischerweise aufgrund von einer Bewegung der mobilen Einheit, passen beide, die Empfängerleistungsmessung der mobilen Einheit und der Leistungssteuerfeedback des Hubs kontinuierlich den Senderleistungspegel an, um so einen geeigneten Leistungspegel zu halten. Der Leistungssteuerfeedback aus dem Hub ist im allgemeinen sehr langsam aufgrund der Umlauf- bzw. Round-Trip-Verzögerung durch den Satelliten, die ungefähr (eine) ¹/&sub2; Sekunde Ausbreitungszeit (¹/&sub2; of a second of propagation time) benötigt.
Ein wichtiger Unterschied zwischen Satelliten- oder terrestrischen Basisstations-Systemen, sind die relativen Distanzen, die die mobilen Einheiten und die Satelliten oder Basisstationen trennen. Ein weiterer wichtiger Unterschied in den Satelliten bzw. den terrestrischen Systemen ist die Art des Fadings, das in diesen Kanälen auftritt. Daher werden verschiedene Verbesserungen bezüglich des Ansatzes der Systemleistungssteuerung aufgrund dieser Unterschiede für terrestrische Systeme benötigt.
In dem Satellitenmobilen Einheit Kanal, d. h. dem Satellitenkanal, werden die Satelliten-Repeater normalerweise in einer geosynchronen Erdumlaufbahn angeordnet. Insofern haben alle mobilen Einheiten ungefähr den selben Abstand von den Satelliten-Repeatern und daher erfahren alle ungefähr den selben Ausbreitungsverlust. Ausserdem hat der Satellitenkanal Ausbreitungsverlustcharakteristiken die ungefähr dem Gesetz der umgekehrten Quadrate folgt, d. h. die Ausbreitungsverluste sind umgekehrt proportional zu dem Quadrat der Distanz zwischen der mobilen Einheit und den eingesetzten Satelliten-Repeatern. Demgemäss ist in dem Satellitenkanal die Schwankung des Wegverlustes aufgrund der Abstandsschwankung typischerweise im Bereich von nur 1-2 dB.
In Kontrast zu den Satellitenkanälen, kann bei dem terrestrischen / mobile Einheit-Kanal, d. h. dem terrestrischen Kanal, der Abstand zwischen den mobilen Einheiten und den Basisstationen beträchtlich variieren. Zum Beispiel kann eine mobile Einheit sich in einem Abstand von 5 Meilen von der Basisstation befinden, während eine andere mobile Einheit sich nur wenige Fuss weit weg befinden kann. Die Schwankung in dem Abstand kann einen Faktor 100 zu eins überschreiten. Der terrestrische Kanal erfährt eine Ausbreitungsverlustcharakteristik wie der Satellitenkanal. In dem terrestrischen Kanal entsprechen die Ausbreitungsverlustcharakteristiken jedoch einem umgekehrten Gesetz der vierten Potenz, (inverse forth power law), d. h. der Wegverlust ist umgekehrt proportional zu der vierten Potenz der Wegdistanz. Demgemäss können Wegverlustschwankungen angetroffen werden, die sich in dem Bereich von über 80 dB in einer Zelle mit einem Radius von 6 Meilen befinden.
Der Satellitenkanal erfährt typischerweise ein Fading, das als Rician charakterisiert wird. Demgemäss besteht das empfangene Signal aus einer direkten Komponente summiert mit einer mehrfachreflektierten Komponente mit einer Rayleigh-Fading-Statistik. Das Leistungsverhältnis zwischen der direkten und der reflektierten Komponente ist typischerweise im Bereich von 6 bis 8 dB. Und zwar in Abhängigkeit von den Charakteristiken der Antenne der mobilen Einheit und der Umgebung um die mobile Einheit herum.
Im Vergleich mit dem Satellitenkanal, erfährt der terrestrische Kanal ein Signal-Fading, das typischerweise aus Rayleigh gefadeten Komponenten ohne eine direkte Komponente besteht. Somit stellt ein terrestrischer Kanal eine schwerwiegendere Fading-Umgebung dar als, der Satellitenkanal, indem Rician-Fading die dominante Fading-Charakteristik ist.
Die Rayleigh-Fading-Charakteristiken in dem terrestrischen Kanalsignal wird dadurch bewirkt, dass das Signal an vielen verschiedenen Elementen der physischen Umgebung reflektiert wird. Im Ergebnis, kommt ein Signal fast simultan bei dem Empfänger einer mobilen Einheit aus vielen Richtungen mit verschiedenen Übertragungsverzögerungen an. Bei den UHF- Frequenzbändern, die typischerweise für Mobilfunkkommunikationen eingesetzt werden, inklusive der für zelluläre Mobiltelefonsysteme, können signifikante Phasenunterschiede in Signalen, die sich entlang verschiedener Wege ausbreiten, auftreten. Die Möglichkeit einer destruktiven Addierung der Signale kann sich ergeben, wobei gelegentlich eine starke Auslöschung (bzw. fade) auftritt.
Das terrestrische Kanalfading ist eine sehr starke Funktion der physikalischen Position der mobilen Einheit. Eine kleine Veränderung in der Position der mobilen Einheit verändert die physikalische Verzögerung aller Signalausbreitungswege, was weiterhin in verschiedenen Phasen für jeden Weg resultiert. Daher kann die Bewegung der mobilen Einheit durch die Umgebung in sehr schnellen Fading-Prozessen resultieren. Zum Beispiel kann in dem 850 MHz zellulären Funkfrequenzband das Fading typischerweise schneller als eine Auslöschung (Fade pro Sekunde pro Meile pro Stunde) der Fahrzeuggeschwindigkeit auftreten. Ein Fading dieser Grösse kann sehr störend sein für Signale in den terrestrischen Kanälen, was in einer schlechten Kommunikationsqualität resultiert. Zusätzliche Senderleistung kann jedoch eingesetzt werden, um das Problem des Fadings zu überwinden.
Das terrestrische zelluläre Mobiltelefonsystem benötigt typischerweise einen vollen Duplexkanal, der vorgesehen wird, um ein Telefongespräch in beiden Richtungen zu ermöglichen, das simultan aktiv ist, so wie es in einem herkömmlichen verdrahteten Telefonsystem vorgesehen ist. Der Voll-Duplex- Funkkanal wird normalerweise dadurch vorgesehen, dass ein Frequenzband für die ausgehende Verbindung eingesetzt wird, d. h. für die Übertragungen von dem Sender der Basisstation zu den Empfängern der mobilen Einheiten. Ein anderes Frequenzband wird eingesetzt für die eingehende Verbindung, d. h. für Übertragungen von dem Sender der mobilen Einheiten zu Basisstationsempfängern. Demgemäss erlaubt die Frequenzbandtrennung es dem Sender und Empfänger einer mobilen Einheit simultan aktiv zu sein ohne Feedback oder Interferenz aus dem Sender in den Empfänger hinein.
Der Einsatz von getrennten Frequenzbändern hat wichtige Bedeutungen bezüglich der Leistungssteuerung der Sender von Basisstation und mobiler Einheit. Der Einsatz von verschiedenen Frequenzbändern bewirkt, dass das Mehrweg-Fading ein unabhängiger Prozess ist für die eingehenden und ausausgehenden Kanäle. Eine mobile Einheit kann nicht einfach den Wegverlust des ausgehenden Kanals messen und annehmen dass der selbe Wegverlust auf dem eingehenden Kanal gegenwärtig ist. Eine grundlegende Technik zum Überwinden der Leistungssteuerungsprobleme die dieser Situation zugeordnet sind, wird in der US-Patentschrift Nr. 5,056,109 offenbart. Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung der Mobiltelefonleistungs-Steuerungsschaltungsimplementation des oben erwähnten Patents.
Weiterhin, ist das Mobiltelefon bei dem terrestrisch zellulären Mobiltelefon in der Lage, Kommunikation durch mehrere Basisstationen durchzuführen, wie es in der US-Patentschrift Nr. 5,101,501 offenbart ist. Bei Kommunikationen mit mehreren Basisstationen, umfasst die mobile Einheit und die Basisstationen ein Mehrfachempfängerschema wie es in der US-Patentschrift Nr. 5,109,390 offenbart und genauer beschrieben ist.
In der Zellvielseitigkeitsumgebung, in welcher das Mobiltelefon mit anderen Benutzern durch mehrere Basisstationen kommuniziert, muss die Senderleistung der Mobiltelefone ebenfalls gesteuert werden, um so schädliche Interferenzen mit anderen Kommunikationen in allen Zellen zu verhindern. Weitere Informationen bezüglich des Standes der Technik kann in der WO-A-9 107 037 gefunden werden, die ein Leistungssteuersystem für ein zelluläres Mobiltelefonsystem offenbart, in dem Systembenutzer Informationssignale zwischen einander über zumindest eine Basisstation kommunizieren, und zwar mittels Code-Mulitplex-Vielfach-Zugriffsbandspreizkommunikationssignalen. Das Leistungssteuerungssystem steuert die Übertragungssignalleistung eines jeden zellulären mobilen Telefons in dem zellulären mobilen Telefonsystem, wobei jedes zelluläre mobile Telefon eine Antenne, einen Sender, und einen Empfänger und jede Basisstation ebenfalls eine Antenne, einen Sender, und einen Empfänger hat. Die Signalleistung des von der Basisstation ausgesendeten Signals wird gemessen, wie es bei der mobilen Einheit empfangen wird. Die Senderleistung bei der mobilen Einheit wird durch Senderleistungssteuereinheiten auf eine entgegensetzte Art bezüglich des Anstiegs und des Sinkens in der empfangenen Signalleistung angepasst. Ein Leistungssteuer- Feedback-Schema kann ausserdem eingesetzt werden. Wenn die Basisstation mit der mobilen Einheit kommuniziert, wird die von der mobilen Einheit gesendete Leistung bei der empfangenen Leistungsmessungseinheit bei der Basisstation gemessen. Ein Befehlssignal wird an der Basisstation erzeugt und an die mobile Einheit gesendet zur weiteren Anpassung der Senderleistung der mobilen Einheit entsprechend der Veränderungew bei der an der Basisstation empfangenen Signalleistung. Das Feedback-Schema wird dazu eingesetzt die Senderleistung der mobilen Einheit weitergehend anzupassen, so dass die von den mobilen Einheiten gesendeten Signale bei der Basisstation mit dem gewünschten Leistungspegel ankommt.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein neues und verbessertes Verfahren und Vorrichtung vorzusehen zur Steuerung der Senderleistung in dem terrestrischen Kanal in einer Zellvielseitigkeitsumgebung, um somit schädliches Fading zu überwinden ohne unnötige Systeminterferenzen zu bewirken, dass die Gesamtsystemkapazität negativ beeinflussen kann.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Transceiver, wie er in Anspruch 1 offenbart ist, ein Verfahren zur Steuerung der Signalleistung des Senders, wie in Anspruch 6, und ein Transceiver einer ersten Station (first station) gemäss Anspruch 8 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In einem terrestrischen CDMA zellulären Mobiltelefonsystem ist es wünschenswert, dass die Senderleistung der mobilen Einheiten gesteuert wird, so dass bei dem Basisstationsempfänger eine nominal empfangene Signalleistung von jedem Sender der mobilen Einheiten, die in der Zelle betrieben werden, produziert. Sollten alle Sender der mobilen Einheiten innerhalb eines Abdeckungsgebiets der Basisstation eine demgemäss gesteuerte Senderleistung haben, würde die gesamte Signalleistung die an der Basisstation empfangen wird gleich der nominal empfangenen Leistung der von den mobilen Einheiten gesendeten Signal multipliziert mit der Anzahl der mobilen Einheiten, die innerhalb der Zelle senden, sein. Hierzu wird die Rauschleistung addiert, die an der Basisstation von anderen mobilen Einheiten in benachbarten Zellen empfangen wird.
Die jeweiligen CDMA-Empfänger der Basisstation funktionieren durch Konvertieren eines Breitband-CDMA-Signals von einem der entsprechenden Sender der mobilen Einheiten in ein engbandiges digitales informationstragendes Signal. Zur gleichen Zeit, verbleiben andere empfangene CDMA-Signale, die nicht ausgewählt werden, als Breitbandrauschsignale. Die Bit- Fehlerratenleistung (bit error rate performance) des Basisstationsempfängers wird somit durch das Verhältnis der Leistung des gewünschten Signals zu den unerwünschten Signalen, die an der Basisstation empfangen werden bestimmt, d. h. der empfangenen Signalleistung in dem gewünschten Signal, das von dem Sender der ausgewählten mobilen Einheit gesendet wird im Verhältnis zu der Leistung der empfangenen Signalleistung in unerwünschten Signalen, die von Sendern von anderen mobilen Einheiten gesendet wird. Die Bandbreitenreduktionsverarbeitung (bandwidth reduction processing), ein Korrelationsverfahren, das in einem im allgemeinen als "Verarbeitungsverstärkung" (processing gain) bezeichnet wird, resultiert, steigert das Signal-zu- Rausch-Interferenz-Verhältnis von einem negativen Wert zu einem positiven Wert, was einen Betrieb innerhalb einer akzeptablen Bit-Fehlerrate ermöglicht.
In einem terrestrischen CDMA zellulären mobilen Telefonsystem ist es sehr wünschenswert die Kapazität bezüglich der Anzahl der gleichzeitigen Telefongespräche, die in einer gegebenen Systembandbreite gehandhabt werden können, zu maximieren. Die Systemkapazität kann maximiert werden, wenn die Senderleistung einer jeden mobilen Einheit gesteuert wird, so dass das gesendete Signal bei dem Empfänger der Basisstation mit einem minimalen Signal-zu-Rausch-Präferenz-Verhältnis ankommt, welches eine akzeptable Datenrückgewinnung erlaubt. Wenn das Signal, das durch eine mobile Einheit gesendet wird, bei dem Empfänger der Basisstation mit einem Leistungspegel ankommt, der zu niedrig ist, würde die Bit-Fehlerrate zu hoch sein um eine qualitativ hochwertige Kommunikation zu erlauben. Auf der anderen Seite, wenn das Signal, das von der mobilen Einheit gesendet wird, bei dem Empfänger der Basisstation mit einem Leistungspegel, der zu hoch ist, empfangen wird, würde die Kommunikation mit dieser bestimmten mobilen Einheit akzeptabel sein, dieses Hochleistungssignal stellt jedoch Interferenz für andere gesendete Signale von mobilen Einheiten, die sich den selben Kanal, d. h. Bandbreite teilen, dar. Diese Interferenz kann sich negativ auf die Kommunikation mit anderen mobilen Einheiten auswirken, wenn nicht die gesamte Anzahl von kommunizierenden mobilen Einheiten reduziert wird.
Der Wegverlust von Signalen in dem UHF-Frequenzband des zellulären Mobiltelefonkanals kann durch zwei getrennte Phänomene charakterisiert werden: durchschnittlicher Wegverlust und Fading. Der durchschnittliche Wegverlust kann statistisch durch eine Log-Normalverteilung beschreiben werden, dessen Mittel umgekehrt proportional zur vierten Potenz des Wegabstandes ist, und dessen Standardabweichung ungefähr gleich 8 dB ist. Das zweite Phänomen ist ein Fading-Prozess, der durch Vielwegausbreitung der Signale bewirkt wird, was durch eine Rayleigh-Verteilung charakterisiert ist. Der durchschnittliche Wegverlust, welcher eine Log-Normalverteilung ist, kann für beide, das eingehende und das ausgehende Frequenzband, als gleich angesehen werden, wie für die herkömmlichen zellulären mobilen Telefonsysteme. Wie jedoch zuvor erwähnt, ist das Rayleigh-Fading ein unabhängiges Phänomen für die eingehenden und ausgehenden bzw. abgehenden Verbindungsfrequenzbänder. Die Log-Normalverteilung des durchschnittlichen Wegverlusts ist eine relativ langsam variierende Funktion der Position. Im Gegensatz dazu variiert die Rayleigh-Verteilung als eine Funktion der Position relativ schnell.
In der terrestrischen Umgebung, in der Vielwegsignalausbreitung oft auftritt, kann ein Signal das von einem Sender gesendet wird, viele verschiedene Wege zu einem Empfänger nehmen. Jede Version des selben Signals, welches sich auf einem unterschiedlichen Ausbreitungsweg fortpflanzt, kann Rayleigh und/oder Rician-Fading erfahren. Die gesamte empfangene Leistung des Signals, wie sie bei dem Empfänger gemessen wird, fadet jedoch nicht viel.
Wie hierin offenbart wird, wird ein CDMA-Ansatz für Benutzervielfachzugriff in einem zellulären mobilen Telefonssystem implementiert. In solch einem System senden alle Basisstationen in einer Region ein "Pilotsignal" der selben Frequenz und mit dem selben Code. Der Einsatz eines Pilotsignals in einem CDMA-System ist bekannt. In dieser speziellen Anwendung, wird das Pilotsignal von der mobilen Einheit für eine anfängliche Synchronisation mit dem Empfänger der mobilen Einheit eingesetzt. Das Pilotsignal wird ausserdem als eine Phasen- und Frequenzreferenz und als eine Zeitreferenz für die Demodulation der digitalen Sprachsignale, die von der Basisstation gesendet werden, eingesetzt.
Jede mobile Einheit schätzt den Wegverlust in Signalen die von der Basisstation zu der mobilen Einheit gesendet werden, Um diese Signalwegverlustschätzung zu machen, wird die kombinierte Leistung von allen gesendeten Signalen der Basisstation, wie sie bei der mobilen Einheit empfangen werden, gemessen. Diese Summierungsmessung des Leistungspegels wird eingesetzt zum Zwecke einer augenblicklichen bzw. instantanen "Open-Loop"- Leistungssteuerung. Diese Steuerung der Summierungsmessung des Leistungspegels ist besonders in der Situation anwendbar, wo die mobile Einheit vorübergehend einen besseren Weg zu einer weiter entfernten Basisstation im Vergleich zu der normal bevorzugten nähren Basisstation erhält. In dieser Situation wird die Leistungspegelsumme dazu eingesetzt die Senderleistung der mobilen Einheit zu reduzieren um unnötige Interferenz anderen Benutzern gegenüber zu verhindern. Die mobile Einheit misst ausserdem die Pilotsignalleistung, wie sie von der Basisstation, mit der die mobile Einheit kommuniziert, empfangen wird um Datenempfänger zuzuweisen. Die mobile Einheit misst ausserdem die Signalleistung von Kommunikationssignalen, die an die mobile Einheit gerichtet bzw. adressiert sind, wie sie von der Basisstation, mit der die mobile Einheit kommuniziert, gesendet werden, und zwar zum Zwecke des Erzeugens einer Anfrage für die Erhöhung der Basisstationssendeleistung.
Die Wegverlustschätzung der ausgehenden Verbindung an der mobilen Einheit wird von der mobilen Einheit dafür eingesetzt die Sendeleistung der mobilen Einheit anzupassen bzw. einzustellen. Somit, wird die Sendeleistung der mobilen Einheit um so geringer, um so stärker das empfange Signal ist. Der Empfang eines starken Signals von der Basisstation zeigt an, dass die mobile Einheit entweder nahe an der Basisstation ist, oder ein ungewöhnlich guter Weg zu der Basisstation existiert. Der Empfang eines starken Signals bedeutet, dass ein relativ geringer Senderleistungspegel der mobilen Einheit benötigt wird.
Für den Fall einer plötzlichen Verschlechterung des Kanals, wird eine plötzliche Senkung der Signalleistung in Signalen, die bei der mobilen Einheit empfangen werden, erfahren. Obwohl die Sendeleistung der mobilen Einheit ansprechend auf diese Kanalbedingungen erhöht wird, wird die Leistungserhöhung durch ein "closed loop"-Leistungssteuerschema gesteuert, um eine Erhöhung um eine exzessiv hohe Rate zu verhindern. Die Anstiegsrate des Senders der mobilen Einheit liegt innerhalb einer Steuerungsrate, zum Beispiel 0,5 dB pro 1,25 Millisekunden, und wird vorgesehen durch "closed loop"- Leistungsanpassungsbefehle, die weiter unten beschrieben, von der Basisstation gesendet werden. Mittels der basisstationserzeugten Leistungsanpassungsbefehle, wird verhindert, dass die Senderleistung der mobilen Einheit auf einen Pegel, der signifikant höher ist als der Pegel, der benötigt wird für Kommunikationen, erhöht wird, insbesondere wenn eine plötzliche Kanalverschlechterung nur in dem abgehenden Verbindungsweg und nicht auf dem eingehenden Verbindungsweg auftritt.
Zusätzlich zur Messung der empfangen Signalstärke in der mobilen Einheit, ist es ausserdem wünschenswert für den Prozess einer mobilen Einheit folgendes zu wissen: die Senderleistung der Basisstation und Antennenverstärkung (EIRP), das G/T (Empfangsantennenverstärkung G geteilt durch den Rauschpegel des Empfängers T) der Basisstation, die Antennenverstärkung der mobilen Einheit, und die Anzahl von Anrufen, die bei dieser Basisstation aktiv sind. Diese Information erlaubt es, den Prozessor einer mobilen Einheit den Referenzleistungspegel für die lokale Leistungseinstellfunktion genau zu berechnen. Diese Berechnung wird durchgeführt durch Berechnung des Basisstation-zu-mobil-Verbindungs-Leistungs-Budget, wobei nach dem Wegverlust gelöst wird. Die Wegverlustschätzung wird dann in der Gleichung für das Mobil-Basisstationsverbindungs-Budget eingesetzt, um nach der Senderleistung der mobilen Einheit, die benötigt wird, um einen gewünschten Signalpegel zu erzeugen, zu lösen. Diese Möglichkeit erlaubt es dem System Basisstationen mit verschiedenen EIRP-Pegeln zu haben, die der Grösse der Zellen entsprechen. Zum Beispiel braucht eine Zelle mit einem kleinen Radius nicht mit einem Leistungspegel zu senden, der so hoch ist wie in einer Zelle mit einem grossen Radius. Wenn die mobile Einheit jedoch einen bestimmten Abstand von einer Zelle mit geringer Leistung hat, würde es ein schwächeres Signal empfangen als von einer Zelle mit hoher Leistung. Die mobile Einheit würde mit einer höheren Senderleistung antworten, als für die kurze Distanz nötig wäre. Daher besteht der Wunsch, dass jede Basisstation bezüglich ihrer Charakteristiken für die Leistungssteuerung sendet.
Die Basisstation sendet Informationen, wie zum Beispiel das Basisstations- EIRP, G/T und die Anzahl der aktiven Anrufe, über einen Basisstations-Setup- Kanal. Die mobile Einheit empfängt diese Information, wenn sie zum ersten Mal eine Systemsynchronisation erhält, und fährt fort diesen Kanal zu überwachen, wenn sie in Wartestellung bzw. idle ist bezüglich Funkrufen (pagers) von Anrufen, die aus dem öffentlichen Telefonschaltnetzwerk stammen und an die mobile Einheit gerichtet sind. Die Antennenverstärkung der mobilen Einheit wird in einem Speicher in der mobilen Einheit zum Zeitpunkt, zu dem die mobile Einheit in dem Fahrzeug installiert wird, gespeichert.
In einem vereinfachten Ansatz, kann die Basisstation lediglich einen einfachen Parameter berechnen, der auf den oben basierenden Basisstationsinformationen basiert, von dem ein Senderleistungspegel für die mobile Einheit hergeleitet werden kann. Dieser Parameter wird an die mobile Einheit gesendet, wo er dafür eingesetzt wird, den Senderleistungspegel zu bestimmen. Beim Bestimmen des Senderleistungspegels bei der mobilen Einheit kann eine grundlegende Regel angewendet werden, und zwar die, dass die Summe der gemessenen Gesamtempfangssignalleistung und der gesendeten Leistung gleich einer Konstanten ist. Diese Konstante jedoch ist Veränderungen ausgesetzt, die von Veränderungen in dem Basisstationssendeleistungspegel, wie im folgenden diskutiert wird, abhängen.
Wie bereits zuvor erwähnt, wird die Senderleistung der mobilen Einheit auch durch ein Signal von einer oder mehreren Basisstationen gesteuert. Jeder Basisstationsempfänger misst die Stärke des Signals, wie es bei der Basisstation empfangen wird, von jeder mobilen Einheit mit der die Basisstation in Kommunikation ist. Die gemessene Signalstärke wird mit einem gewünschten Signalstärkepegel für die spezielle mobile Einheit verglichen. Ein Leistungsanpassungsbefehl wird erzeugt und an die mobile Einheit in den Daten der abgehenden Verbindung, oder dem Sprachkanal gesendet, und zwar adressiert an die mobile Einheit. Ansprechend auf den Basisstationsleistungsanpassungsbefehl, erhöht oder senkt die mobile Einheit die Senderleistung der mobilen Einheit um einen vorbestimmten Betrag, normalerweise geringer als 1 dB. In der Zellvielseitigkeitssituation, werden Leistungsanpassungsbefehle von beiden Basisstationen geliefert. Die mobile Einheit reagiert auf diese mehreren Leistungssteuerbefehle, geliefert von der Basisstation, um so Senderleistungspegel der mobilen Einheit zu vermeiden, die nachteilig mit anderen Kommunikationen von mobilen Einheiten mit den Basisstationen interferieren könnten, und dennoch eine ausreichende Leistung zur Unterhaltung von Kommunikation zwischen der mobilen Einheit und der zumindest einen Basisstation zu liefern.
Der Leistungsanpassungsbefehl wird durch den Basisstationssender mit einer relativ hohen Rate, typischerweise in dem Bereich von ungefähr 1 Befehl pro Millisekunde gesendet. Die Übertragungsrate der Leistungsanpassungsbefehle muss hoch genug sein, um ein Erfassen bzw. ein Folgen von Rayleigh- Fading auf dem eingehenden Verbindungsweg zu erlauben. Für den ausgehenden Verbindungsweg ist es wünschenswert, dass das Rayleigh-Fading, welches auf dem eingehenden Verbindungswegsignal aufgeprägt ist, erfasst wird. Ein Befehl pro 1,25 Millisekunden wäre adäquat um den Fading-Prozess für Fahrzeuggeschwindigkeiten im bereich von 25 bis 50 Meilen pro Stunde für 850 MHz Bandmobilkommunikationen zu erfassen. Es ist wichtig dass die Latenz bzw. die Reaktionszeit beim Bestimmen des Leistungsanpassungsbefehls und der Übertragung dessen minimiert wird, so dass die Kanalbedingungen sich nicht signifikant verändern bevor die mobile Einheit das Signal empfängt und darauf reagiert.
Zusammenfassend, um der Unabhängigkeit der zwei Rayleigh-Fadingwege (eingehend und abgehend) Rechnung zu tragen, wird die Senderleistung der mobilen Einheit durch Leistungsanpassungsbefehle von der Basisstation gesteuert. Jeder Basisstationsempfänger misst die empfangene Signalstärke von jeder mobilen Einheit. Die gemessene Signalsstärke wir mit der gewünschten Signalstärke für die mobile Einheit verglichen und ein Leistungsanpassungsbefehl wird erzeugt. Der Leistungsanpassungsbefehl wird an die mobile Einheit in den abgehenden Daten oder Sprachkanal, adressiert an die mobile Einheit, gesendet. Dieser Leistungsanpassungsbefehl wird kombiniert mit der Einwegschätzung der mobilen Einheit um einen abschliessenden Wert für die Senderleistung der mobilen Einheit zu erhalten.
Das Leistungsanpassungsbefehlssignal wird in einem Ausführungsbeispiel durch Überschreiben von einem oder mehreren Benutzerdatenbits in jeder Millisekunde gesendet. Das Modulationssystem, das in dem CDMA-Systemen eingesetzt wird, ist in der Lage Korrekturcodierung für Benutzerdatenbits vorzusehen. Das Überschreiben durch die Leistungsanpassungsbefehle wird als ein Kanalbitfehler oder Löschung angesehen, und durch die Fehlerkorrektur beim Decodieren in dem Empfänger der mobilen Einheit korrigiert. Fehlerkorrekturcodierung auf den Leistungsanpassungsbefehlbits kann in vielen Fällen nicht wünschenswert sein, aufgrund der resultierenden erhöhten Reaktionszeit beim Empfang und Ansprechen auf den Leistungsanpassungsbefehl. Es wird auch überlegt, dass ein Zeitmultiplex zur Übertragung der Leistungsanpassungsbefehlbits eingesetzt wird ohne Benutzerdatenkanalsymbole zu überschreiben.
Der Basisstationscontroller oder -prozessor kann dafür eingesetzt werden, die gewünschte Signalstärke zu bestimmen, wie sie bei der Basisstation empfangen wird, für Signale, die von jeder mobilen Einheit gesendet werden. Die gewünschten Werte für die Signalstärkenpegel werden an jeden der Basisstationsempfänger geliefert. Der gewünschte Signalstärkenwert wird eingesetzt für einen Vergleich mit einem gemessenen Signalstärkewert zum Erzeugen des Leistungsanpassungsbefehls. Ein Systemcontroller wird eingesetzt um jeden Basisstationsprozessor zu befehlen, welchen Wert für die gewünschte Signalstärke eingesetzt wird. Der nominale Leistungspegel kann hoch oder runter angepasst werden, um Variationen in den durchschnittlichen Bedingungen der Zelle aufzunehmen. Zum Beispiel kann es einer Basisstation die an einem ungewöhnlich lauten Ort oder einer geographischen Region positioniert ist, erlaubt werden, einen höheren als den normalen eingehenden Leistungspegel einzusetzen. Solch ein höherer Leistungspegel für einen In-Zell-Betrieb resultiert in einem höheren Interferenzpegel für unmittelbare Nachbarn dieser Zelle. Diese Interferenz kann dadurch kompensiert werden, dass es benachbarten Zellen erlaubt wird, die eingehende Verbindungsleistung ein wenig zu erhöhen. Solch eine Erhöhung in der Eingangsleistung in benachbarten Zellen würde geringer sein, als der Anstieg der mobilen Benutzer, die in der Zelle mit der hohen Rauschumgebung kommunizieren, zugestanden wird. Es ist weiterhin zu verstehen, dass der Basisstationsprozessor die durchschnittliche Bit- Fehlerrate überwacht. Diese Daten können von dem Systemcontroller eingesetzt werden, um dem Basisstationsprozessor zu befehlen einen geeigneten Eingangsverbindungsleistungspegel zu setzen, um eine akzeptable Kommunikationsqualität zu sichern.
Es ist ausserdem wünschenswert Mittel vorzusehen zum Steuern der relativen Leistung, die in jedem Datensignal, dass durch die Basisstation gesendet wird, einzusetzen, ansprechend auf Steuerinformation, die von jeder mobilen Einheit gesendet wird. Der primäre Grund für das Vorsehen einer solchen Steuerung ist das Berücksichtigen der Tatsache, dass an bestimmten Orten, die ausgehende Kanalverbindung von der Basisstation zu der mobilen Einheit ungewöhnlich benachteiligt sein kann. Wenn die Leistung, die an das Handy bzw. die mobile Einheit gesendet wird nicht erhöht wird, kann die Qualität unakzeptabel werden. Ein Beispiel für solch einen Ort ist ein Punkt, wo er Wegverlust zu einer oder zwei benachbarten Zellen fast der selbe ist wie der Wegverlust zu der Basisstation, die mit der mobilen Einheit kommuniziert. An solch einem Ort, würde die gesamte Interferenz sich um das dreifache erhöhen im Vergleich zu der Interferenz, die die mobile Einheit an einem Punkt relativ nahe an ihrer Basisstation sehen würde. Zusätzlich würde die Interferenz, die von diesen benachbarten Basisstationen kommt, nicht in Einklang mit dem gewünschten Signal faden, wie es der Fall wäre für Interferenz die von der gewünschten Basisstation kommt. Diese Situation würde 3 bis 4 dB zusätzliche Signalleistung benötigen um eine adäquate Performance zu erreichen.
In einer weiteren Situation, kann die mobile Einheit dort positioniert sein, wo verschieden starke Vielwegsignale ankommen. Was in einer grösseren als normalen Interferenz resultiert. In solch einer Situation könnte eine Erhöhung der Leistung des gewünschten Signals relativ zu der Interferenz eine akzeptable Performanz erlauben. Zu anderen Zeiten könnte die mobile Einheit sich dort befinden, wo das Signal-zu-Interferenz-Verhältnis ungewöhnlich gut ist. In solch einem Fall könnte die Basisstation das gewünschte Signal mittels einer geringeren als der normalen Senderleistung senden, was die Interferenz zu anderen Signalen die von dem System gesendet werden reduziert.
Um die obigen Ziele zu erreichen, umfasst das bevorzugte Ausführungsbeispiel eine Signal-zu-Interferenz-Messungsmöglichkeit innerhalb des Empfängers der mobilen Einheit. Diese Messung wird ausgeführt durch Vergleichen der Leistung des gewünschten Signals mit der gesamten Interferenz- und Rauschleistung. Wenn das gemessene Verhältnis geringer ist als ein vorbestimmter Wert, sendet die mobile Einheit eine Anfrage an die Basisstation für zusätzlich Leistung in Basisstationsübertragungen. Wenn das Verhältnis den vorbestimmten Wert überschreitet, sendet die mobile Einheit eine Anfrage für eine Reduktion in der Leistung.
Die Basisstation empfängt die Leistungsanpassungsanfragen von jeder mobilen Einheit und reagiert durch Anpassen der Leistung, die jedem entsprechenden basisstationsgesendeten Signal zugeordnet ist, um einen vorbestimmten Betrag. Die Anpassung würde gewöhnücherweise klein sein, typischerweise im Bereich von 0,5 bis 1 dB, oder rund 12% mehr oder weniger. Entsprechenderweise werden die anderen basisstationsgesendeten Signale um einen Faktor des Anstiegs dividiert durch n reduziert, wobei n die Anzahl der anderen Kanaleinheiten, die mit einem mobilen Telefon kommunizieren, ist. Typischerweise kann die Senkung der Leistung im Bereich von 0,05 dB liegen. Die Veränderungsrate der Leistung kann etwas langsamer sein als die, die für die eingehende Verbindung von der mobilen Einheit zu der Basisstation verwendet wird, vielleicht einmal pro Sekunde. Der dynamische Bereich der Anpassung würde ausserdem auf 4 dB geringer als nominal und bis ungefähr 6 dB grösser als nominal beschränkt sein. Es ist zu verstehen, dass die Leistungsanstiegs- und Senkungspegel nur beispielhaft sind, und dass andere Pegel leicht in Abhängigkeit von Systemparametern gewählt werden können.
Die Basisstation muss ausserdem die Leistungsansprüche bedenken, die an sie durch alle mobilen Einheiten gemacht werden, wenn sie entscheidet, ob sie den Anforderungen der einzelnen mobilen Einheiten nachkommt. Zum Beispiel, wenn die Basisstation ihre Kapazität ausgeschöpft hat, können Anfragen für zusätzliche Leistung nur bis 6% oder weniger zugestimmt werden, anstelle der normalen 12%. In diesem Bereich, würde eine Anfrage nach einer Reduktion der Leistung mit der normalen 12% Veränderung zugestimmt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen dieselben Bezugszeichen einander durchweg entsprechen und die Zeichnung folgendes zeigen:
Fig. 1 ist eine schematische Übersicht eines beispielhaften mobilen zellulären Telefonsystems;
Fig. 2 A-2C illustrieren, in einer Serie von Graphen, die bei einer mobilen Einheit empfangen Signalleistung, die Senderleistung der mobilen Einheit und die an der Basisstation empfangenen Signalleistung als eine Funktion des Abstandes;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Basisstation mit speziellem Bezug zu Leistungssteuerungsmerkmalen;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer mobilen Einheit mit speziellem Bezug zu den Leistungssteuerungsmerkmalen;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das im genaueren Detail die Leistungssteuerungsmerkmale der mobilen Einheit der Fig. 4 zeigt;
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das im genaueren Detail die Leistungssteuerungsmerkmale der Basisstation der Fig. 3 darstellt; und
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm einer Basisstations-/Systemcontroller- Konfiguration für die Leistungssteuerung des Basisstationssenders.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS- BEISPIELE

Ein beispielhaftes terrestrisches zelluläres mobiles Telefonsystem, in welchem die vorliegende Erfindung ausgeführt ist, wird in der Fig. 1 dargestellt. Das System, dargestellt in der Fig. 1, setzt CDMA-Modulationstechniken für Kommunikationen zwischen dem mobilen Systembenutzer und den Basisstationen ein. Zelluläre Systeme in grösseren Städten können Hunderte von Basisstationen die Hunderttausende von mobilen Telefonen versorgen. Der Einsatz von CDMA-Techniken ermöglicht auf einfache Weise einen Anstieg der Benutzer- bzw. Teilnehmerkapazität in Systemen dieser Grösse im Vergleich zu herkömmlichen FM-Modulations-zellulären Systemen.
In der Fig. 1 umfassen der Systemcontroller und Schalter 10 typischerweise geeignete Interface- und Verarbeitungshardware zum Vorsehen von Systemsteuerinformationen an die Basisstation. Controller 10 steuert das Routen bzw. Lenken von Telefongesprächen von dem öffentlich geschalteten Telefonnetzwerk (public switched telephone network) (PSTN) zu den bestimmten bzw. zugehörigen mobilen Einheiten. Der Controller 10 steuert ausserdem das Lenken der Anrufer von den mobilen Einheiten über die zumindest eine Basisstation zu dem PSTN. Controller 10 kann Anrufe zwischen den mobilen Benutzern über die zugehörigen Basisstationen lenken, da solche mobilen Einheiten typischerweise nicht direkt miteinander kommunizieren.
Der Controller 10 kann durch verschiedene Mittel an die Basisstationen gekoppelt sein, zum Beispiel durch zugewiesene Telefonleitungen, optische Faserverbindungen oder durch Funkfrequenzkommunikationen. In der Fig. 1 sind zwei Basisstationen 12 und 14 beispielhaft zusammen mit zwei beispielhaften mobilen Einheiten 16 und 18, die zelluläre Telefone aufweisen, dargestellt. Die Pfeile 20a bis 20b und 22a bis 22b definieren jeweils die möglichen Kommunikationsverbindungen zwischen der Basisstation 12 und den mobilen Einheiten 16 und 18. Ähnlich, definieren Pfeile 24a bis 24b und Pfeile 26a bis 26b jeweils die möglichen Kommunikationsverbindungen zwischen Basisstation 14 und mobilen Einheiten 18 und 16. Es ist zu verstehen, dass jede Kommunikationsverbindung Vielwegausbreitung der Signale, die zwischen den Basisstationen und den mobilen Einheiten kommuniziert werden, aufweisen kann. Weiterhin senden die Basisstationen 12 und 14 normalerweise mittels der gleichen Leistung, doch kann die Basisstationssendeleistung ebenfalls gesteuert werden, um auf verschiedene Leistungspegel gesetzt zu werden.
Die Basisstationen 12 und 14 sind typischerweise terrestrische Basisstationen, die Zellversorgungsgebiete definieren. Es ist jedoch zu verstehen, dass erdumkreisende Relais-Satelliten, wie Satelliten eingesetzt werden können, um eine umfassendere zelluläre Abdeckung vorzusehen, insbesondere für abgelegene Gebiete. In dem Satellitenfall, werden Signale zwischen den mobilen Einheiten und den terrestrischen Basisstationen mittels Satelliten umgelenkt. Wie in dem nur terrestrischen Fall, sieht der Satellitenfall ebenfalls die Möglichkeit vor, Kommunikationen zwischen einer mobilen Einheit und einer oder mehreren Basisstationen über mehrere Transponder auf dem selben Satelliten oder durch verschiedene Satelliten vorzusehen.
Die mobile Einheit 16 misst die gesamt empfangene Leistung bzw. Gesamtempfangsleistung in Signalen die von den Basisstationen 12 und 14 über die Wege 20a und 26a gesendet werden. Ähnlich misst die mobile Einheit 18 die gesamt empfangene Leistung in Signalen, wie sie von den Basisstationen 12 und 14 über die Wege 22a und 24a gesendet werden. In jeder der mobilen Einheiten 16 und 18, wird Signalleistung in dem Empfänger dort gemessen, wo das Signal ein Breitbandsignal ist. Demgemäss wird die Leistungsmessung vor der Korrelation des empfangenen Signals mit einem pseudostatistischen (pseudonoise) (PN) Spektrumsspreizsignal durchgeführt.
Wenn die mobile Einheit 16 näher an der Basisstation 12 ist, wird die empfangene Signalleistung durch den Signalausbreitungsweg 20a dominiert. Wenn die mobile Einheit 16 näher zu der Basisstation 14 ist, wird die empfangene Leistung der Signalausbreitung auf Weg 26a dominiert. Ähnlich, wenn die mobile Einheit 18 näher an der Basisstation 14 ist, wird die empfangene Leistung durch das Signal auf dem Weg 24a dominiert werden, wenn die mobile Einheit 18 näher an der Basisstation 12 ist, wird die empfangene Leistung durch das Signal, das sich entlang des Weges 22a ausbreitet, dominiert.
Jeder der mobilen Einheiten 16, 18 setzen die resultierende Messung, zusammen mit dem Wissen der Basisstationssenderleistung und der Antennenverstärkung der mobilen Einheit ein, um den Wegverlust zu der nächsten Basisstation zu schätzen. Der geschätzte Wegverlust, zusammen mit dem Wissen über die Antennenverstärkung der mobilen Einheit und der Basisstation G/T wird eingesetzt, um die nominale Senderleistung zu bestimmen, die benötigt wird, um das gewünschte Träger-zu-Rausch-Verhältnis in dem Basisstationsempfänger zu erhalten. Das Wissen der mobilen Einheiten über die Basisstationsparameter kann entweder im Speicher fixiert sein, oder kann in Basisstationsinformationsrundfunksignalen, Setup-Kanal gesendet werden, um andere als die Nominalbedingungen für eine bestimmte Basisstation zu übertragen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Technik eingesetzt, die die Notwendigkeit der eigentlichen Wegverlustbestimmung vermeidet, so dass eine Korrektur der Senderleistung der mobilen Einheit getätigt werden kann. Wie zuvor erwähnt, muss die Basisstation nur einen "konstanten" Parameter berechnen und an die mobile Einheit übertragen. Der Wert dieses Parameters, wie er von der mobilen Einheit eingesetzt wird, ist gleich der Summe des gemessenen kombinierten bandbreitenempfangenen Signalleistungspegels und dem gewünschten Übertragungsleistungspegel. Somit kann von dem empfangenen Parameter und der gemessenen Signalleistung die Senderleistung einfach bestimmt werden. Der übertragene "konstante" Parameter wird an der Basisstation gesetzt basierend auf bekannten Basisstationsparametern, um so von der mobilen Einheit ausgehend einen Senderleistungspegel vorzusehen, der ausreichend ist, um das Signal bei der Basisstation zu demodulieren. Wie zuvor erwähnt, kann die "Konstante" verändert werden, wenn sich die Basisstationssenderleistung verändert.
Als Ergebnis dieser Bestimmung dieser nominalen Sendeleistung der mobilen Einheit, in Abwesenheit von Rayleigh-Fading und unter der Annahme von perfekten Messungen, werden die Signale gesendet von der mobilen Einheit bei der nächsten Basisstation bzw. der am nächsten liegenden Basisstation genau mit dem gewünschten Träger-zu-Rausch-Verhältnis ankommen. Somit wird die gewünschte Performance mit dem geringsten Betrag der Senderleistung der mobilen Einheit erreicht. Die Minimierung der Senderleistung der mobilen Einheit ist in einem CDMA-System wichtig, da jede mobile Einheit Interferenz für jede andere mobile Einheit in dem System bewirkt. Durch Minimierung der Senderleistung der mobilen Einheit wird die Systeminterferenz auf einem Minimum gehalten, wodurch zusätzlichen mobilen Benutzern ermöglicht wird, das Frequenzband zu teilen. Demgemäss wird die Systemkapazität und die Spektraleffizienz maximiert.
Die Fig. 2A bis 2C stellen graphisch die Wirkungen von Wegverlust und Rayleigh-Fading auf die Signalleistung als eine Funktion der Distanz für ein sich bewegendes Fahrzeug dar. Bezüglich dieser Graphen ist es zu verstehen, dass die Rate des Rayleigh-Fadings, wie sie in den Figuren dargestellt ist, übertrieben ist im Vergleich zu wirklichen terrestrischen zellulären Telefonumgebungen. Die Rate der Auslöschungen in der tatsächlichen Umgebung ist eine Rate, so dass die "Open-Loop"-Steuerungsschaltung der Senderleistung der vorliegenden Erfindung ausreichend schnell ist, um Kommunikationssignale mit einem Leistungspegel, der nötig ist, um die Auslöschungen zu überwinden, vorzusehen. Da die "Open-Loop"-Steuerungsschaltung der Senderleistung in der Lage ist, die Kanalverschlechterungen und -verbesserungen zu erfassen, für die die Sendeleistung jeweils erhöht und gesenkt wird, wird angenommen, dass eine Begrenzung der Rate des Anstiegs in der Sendeleistung unnötig ist. Ein optionaler nicht-linearer Filter kann jedoch eingesetzt werden, wenn nötig, bei der mobilen Einheit, um die Rate des Anstiegs der Senderleistung im Vergleich zu der Senkungsrate der Senderleistung zu begrenzen.
Weiterhin kann der Einsatz eines "Closed-Loop"- Leistungssteuerungsschemas verschiedene fehlerhafte "Open-Loop"- gesteuerte Leistungsanstiege/-senkungen korrigieren, die von anderen als den Rayleigh-Fadings resultieren. Wie zuvor erwähnt, kann eine Messung der ausgehenden Signalleistung eingesetzt werden, um den eingehenden Signalleistungsübertragungspegel zu bestimmen. Somit können Fehler in dem eingehenden Signalleistungspegel auftreten, da beide, die eingehenden und die ausgehenden Kanäle, verschieden faden können. Das "Closed-Loop"- Leistungssteuerungsschema ist ausreichend schnell genug, um diese Fehler in der terrestrischen Kanalumgebung zu korrigieren, ohne das Verlangsamen des Anstiegs in der Übertragungsleitung durch einen nicht-linearen Filter zu benötigen, der die Rate eines "Open-Loop"-Leistungsanstiegs begrenzt.
In Abwesenheit eines ausreichend schnellen "Closed-Loop" -Feedbacksystems ist es wünschenswert, eine Technik einzusetzen, wie zum Beispiel einen nicht-linearen Filter, um den "Open-Loop"-Anstiegen in der Senderleistung abzubremsen. Durch Einsatz eines nicht-linearen Filters könnte die Kommunikationsqualität mit dem bestimmten mobilen Benutzer etwas leiden. Ausgehend von der Systemebene ist es jedoch besser eine Verschlechterung in den Kommunikationen einer mobilen Einheit zu tolerieren (suffer) als dass alle mobilen Einheiten in dem System durch einen signifikanten Anstieg in der Senderleistung einer mobilen Einheit beeinflusst werden.
Die Fig. 2A beschreibt die Wirkung von (beiden) Rayleigh-Fading als eine Funktion des Abstandes auf die Stärke des von der Basisstation gesendeten Signals, wie es bei der mobilen Einheit empfangen wird. Der durchschnittliche Wegverlust, angezeigt durch die Kurve 30, wird primär durch die vierte Potenz des Abstandes zwischen der Basisstation und der mobilen Einheit und durch die Form des dazwischen liegenden Terrains bestimmt. Wenn sich der Abstand zwischen der mobilen Einheit und der Basisstation erhöht, sinkt die bei der mobilen Einheit empfangene Signalleistung bei einem Signal, das mit konstanter Leistung von der Basisstation gesendet wird. Der durchschnittliche Wegverlust ist derselbe für beide Richtungen der Verbindung, und zeigt typischerweise eine Log-Normalverteilung um den durchschnittlichen Wegverlust.
Zusätzlich zu dem sich langsam verändernden Log-Normal-durchschnittlichen Wegverlust, wird das schnelle hoch und runterfahren um den durchschnittlichen Wegverlust durch die Anwesenheit von Multiwegsignalausbreitungen bewirkt. Die Signale von diesen Mehrfachwegen kommen mit einer zufälligen Phase und Amplitude an, und resultieren in den charakteristischen Rayleigh- Fadings. Die Kurve 32, wie sie in der Fig. 2A dargestellt wird, stellt die Variationen in dem Signalwegverlust als ein Ergebnis von Rayleigh-Fading dar. Das Rayleigh-Fading ist typischerweise unabhängig von den zwei Richtungen der Basisstation/mobile Einheits-Kommunikationsverbindungen, d. h. ausgehenden und eingehenden Kanälen. Zum Beispiel ist der eingehende Kanal nicht notwendigerweise gefadet wenn der ausgehende Kanal zur selben Zeit gefadet ist.
Die Fig. 2B beschreibt die Senderleistung der mobilen Einheit angepasst, um der Signalstärke des Verbindungsweges der Fig. 2A zu entsprechen. In der Fig. 2B stellt die Kurve 34 die gewünschte durchschnittliche Senderleistung dar, entsprechend zu dem durchschnittlichen Wegverlust der Kurve 30 der Fig. 2A. Ähnlich entspricht Kurve 36 der Senderleistung der mobilen Einheit ansprechend auf das Rayleigh-Fading, wie in der Kurve 32 in der Fig. 2A dargestellt ist. Wenn das Rayleigh-gefadete Signal, Kurve 32 der Fig. 2A, in der Signalstärke sinkt, resultiert dies in schnellen Anstiegen in der Senderleistung. Diese schnellen Ausschläge der Senderleistung können in schädlichen Effekten bezüglich der Gesamtsystemperformance resultieren. Der Einsatz von "Closed-Loop"-Leistungsanpassungsfeedback von der Basisstation, um die Senderleistung der mobilen Einheit anzupassen, kann eingesetzt werden, um den Anstieg in der Senderleistung zu beschränken.
Die Fig. 2C ist eine graphische Darstellung der Signalleistungsstärke empfangen bei der Basisstation bezüglich der Übertragung von der mobilen Einheit, wenn sie sich von der Basisstation entfernt. Die Kurve 40 zeigt die gewünschte durchschnittliche empfangene Signalleistung bei der Basisstation für ein Signal, das von der mobilen Einheit gesendet wird, an. Es ist wünschenswert, dass die durchschnittlich empfangene Signalleistung auf einem konstanten Pegel liegt, dass jedoch einem Minimum, das nötig ist, um eine qualitativ gute Kommunikationsverbindung mit der mobilen Einheit zu sichern, entspricht. Korrekturen werden an der mobilen Einheit ausgeführt, um bezüglich des Rayleigh-Fadings in dem von der Basisstation gesendeten Signal zu korrigieren.
Das von der mobilen Einheit gesendete Signal erfährt Rayleigh-Fading, bevor es an dem Empfänger der Basisstation ankommt. Das an der Basisstation empfangene Signal ist daher ein Signal mit einem konstanten durchschnittsempfangenen Leistungspegel, jedoch mit dem Rayleigh-Fading auf dem eingehenden Kanal aufgeprägt. Die Kurve 42 stellt das Rayleigh-Fading, das auf dem Eingangssignal in Abwesenheit von Leistungskorrekturen durch das "Open-Loop"-Leistungssteuersystem der mobilen Einheit auftrit, dar. In dem terrestrischen Kanal wird ein Hochgeschwindigkeits-"Open-loop"- Leistungssteuerungsprozess (high speed open loop power control process) eingesetzt, um Rayleigh-Fading auf dem eingehenden Kanal zu kompensieren. In der Satelliten-Repeater-Situation wird die Geschwindigkeit, mit dem die "Open-Loop"-Leistungssteuerung betrieben wird, verlangsamt.
Zusätzlich, gibt es die Möglichkeit, dass die mobile Einheit an einem Ort zur Ruhe kommt, wo die ausgehende Verbindung nicht gefadet ist, jedoch die eingehende Verbindung schwer gefadet ist. Solch eine Bedingung würde die Kommunikation stören, wenn nicht ein zusätzlicher Mechanismus eingesetzt wird, um für das Rayleigh-Fading auf dem eingehenden Kanal zu kompensieren. Der "Closed-Loop"-Leistungsanpassungsbefehlsprozess, der bei der Basisstation eingesetzt wird, ist solch ein Mechanismus zum Anpassen der Senderleistung der mobilen Einheit, so dass ein Rayleigh-Fading auf dem Eingangskanal kompensiert wird. In der Fig. 2C stellt die Kurve 44 die gesendete Signalleistung der mobilen Einheit dar, wie sie bei der Basisstation empfangen wird, wenn der durchschnittliche Wegverlust und das Rayleigh- Fading auf beiden, den Eingangs- und den Ausgangskanälen, kompensiert wird. Wie in der Fig. 2C zu sehen ist, folgt die Kurve 44 eng in der Kurve 40, ausgenommen bei Punkten mit schwerem Fading, wo der Fading-Prozess durch die "Closed-Loop"-Steuerung minimiert wird.
In der Fig. 3 wird eine beispielhafte Implementierung des Basisstationstranceiversystems, welches Leistungssteuerungsmerkmale beinhaltet, dargestellt. Weitere Details bezüglich des spezifischen Modulationsschemas und deren Implementation werden in der US-Patentschrift 5,103,459 offenbart. In der Fig. 3 wird ein Antennensystem 52 vorgesehen, zum Empfangen von mehreren von mobilen Einheiten gesendeten Signalen, die dann an einen Analogempfänger 54 zur Verstärkung, Frequenztiefkonversion (down conversion) und IF-Verarbeitung des empfangenen HF-Signals geliefert wird. Der Analogempfänger 54 umfasst einen Frequenz-Down-Converter bzw. einen Tiefkonvertierer, einen Bandpassfilter, eine automatische Verstärkungssteuerungs- (AGC)-Schaltung und einen Analog-zu-Digital-Wandler, wie es üblich ist für Analogempfänger, die in digitalen Übertragungssystemen eingesetzt werden. Die AGC-Schaltung normalisiert das empfangene Breitbandsignal, welches alle Benutzersignale vor der Analog-zu-Digital-Wandlung umfasst. Die Signale, die von dem Empfänger 54 ausgegeben werden, werden an eine Vielzahl von Empfängermodulen oder Kanaleinheiten geliefert zum Extrahieren von Informationssignalen, die an einen Benutzer gerichtet sind, Erzeugung von Leistungsanpaddungsbefehlen, und Modulation von Benutzereingabeinformationssignalen für die Übertragung. Ein solches Modul, das für die Kommunikation mit einer bestimmten mobilen Einheit eingesetzt wird, wie zum Beispiel mobile Einheit N, ist das Modul 50 N. Somit wird die Ausgabe des Empfängers 54 an eine Vielzahl von diesen Modulen inklusive dem Modul 50 N geliefert. In dem Modul 50 N wird das Signal der gewünschten mobilen Einheit N aus dem normalisierten empfangenen Breitbandsignal extrahiert.
Das Modul 50 N umfasst einen digitalen Datenempfänger 56, eine benutzerdigitale Basisbandschaltung 58, Empfangsleistungsmessungsschaltung 60 und einen Sendemodulator 62. Der digitale Datenempfänger 56 empfängt die Bandbreitenspektrumssignale zum Korrelieren und Entspreizen des durch die mobile Einheit N gesendeten Signals zu einem Engbandsignal für den Transfer zu einem beabsichtigten Empfänger, der mit der mobilen Einheit N kommuniziert. Der digitale Datenempfänger 56 liefert die gewünschten Benutzerengband-Digitalsignale an die digitale Benutzerbasisbandschaltung 58. Der digitale Datenempfänger 56 liefert ausserdem das gewünschte Benutzerengbandsignal an die Empfangsleistungsmessschaltung 60.
Die Empfangsleistungsmessschaltung misst den Leistungspegel in dem empfangenen Signal der mobilen Einheit N. Da das empfangene Breitbandsignal in dem Analogempfänger 54 normalisiert wird, ist die Messung, die durch die Empfangsleistungsmessschaltung 60 durchgeführt wird, nicht eine absolute Leistungs-Messung. Die Messung, die durch die Empfangsleistungsmessschaltung durchgeführt wird, ist in Wirklichkeit ein Wert, der repräsentativ für ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis des gewünschten Signals zu dem des Gesamtrauschens ist. Die Empfangsleistungsmessschaltung 60 erzeugt ansprechend auf den gemessenen Leistungspegel einen Leistungsanpassungsbefehl, der in den Sendemodulator 62 eingegeben wird für eine Übertragung zu der mobilen Einheit N. Wie zuvor diskutiert, werden die Datenbits in dem Leistungsanpassungsbefehl von der mobilen Einheit N dafür eingesetzt, die Sendeleistung der mobilen Einheit anzupassen.
Wenn die Empfangsleistungsmessung grösser ist als der voreingestellte Pegel, geliefert durch einen Basisstationsprozessor (nicht gezeigt), wird ein geeigneter Leistungsanpassungsbefehl erzeugt. Sollte die Empfangsleistungsmessung geringer sein als der voreingestellte Pegel, werden Leistungsanpassungsbefehldatenbits erzeugt, die anzeigen, dass ein Anstieg in der Senderleistung der mobilen Einheit nötig ist. Ähnlich werden Leistungsanpassungsbefehle erzeugt, wenn die Empfangsmessung grösser ist als der voreingestellte Pegel, so dass die Senderleistung der mobilen Einheit reduziert wird. Der Leistungsanpassungsbefehl wird eingesetzt um einen nominalen Empfangsleistungspegel bei der Basisstation zu erhalten bzw. zu bewahren.
Die Signalausgabe von dem digitalen Datenempfänger 56 wird an eine Benutzer-Digital-Basisbandschaltung 58 geliefert, wo sie umgesetzt wird (interfaced) für eine Kopplung an den beabsichtigten Empfänger über den Systemcontroller und -schalter. Ähnlich empfängt die Basisbandschaltung 58 Benutzerinformationssignale, die für die mobile Einheit N gedacht sind und liefert diese an den Sendemodulator 62.
Der Sendemodulator 62 bandspreizmoduliert die benutzeradressierbaren Informationssignale für eine Übertragung an die mobile Einheit N. Der Sendemodulator 62 empfängt ausserdem die Leistungsanpassungsbefehlsdatenbits von der Empfangsleistungsmessschaltung 60. Die Leistungsanpassungsbefehlsdatenbits werden auch bandspreizmoduliert durch den Sendemodulator 62 für die Übertragung zu der mobilen Einheit N. Der Sendemodulator 62 liefert die bandspreizmodulierten Signale über die Sendeleistungssteuerungsschaltung 63 an den Summierer 64, wo es mit Bandspreizsignalen von anderen Modulsendemodulatoren, die sich ebenfalls in der Basisstation befinden, kombiniert wird.
Die kombinierten Bandspreizsignale werden in einen Summierer 66 eingegeben, wo sie mit einem Pilotsignal, das von einem Pilotsignalgenerator 68 geliefert wird, kombiniert werden. Diese kombinierten Signale werden dann an eine Schaltung (nicht dargestellt) geliefert, für eine Frequenzhochkonversion von dem IF-Frequenzband zu dem HF-Frequenzband, und werden verstärkt. Die HF-Signale werden dann zur Übertragung an die Antenne 52 geliefert. Obwohl nicht so dargestellt, kann die Sendeleistungssteuerungsschaltung sich zwischen dem Summierer 66 und der Antenne 52 befinden. Diese Schaltung ist, unter Steuerung des Basisstationsprozessors ansprechend auf durch die mobile Einheit übertragene Leistungsanpassungsbefehlssignale, die bei dem Basisstationsempfänger demoduliert und an den Basisstationssteuerprozessor für eine Kopplung an die Schaltung geliefert werden.
In der Fig. 4, umfasst die mobile Einheit, wie zum Beispiel die mobile Einheit N, ein Antennensystem 70 zum Sammeln von durch die Basisstation gesendeten Signalen und Abstrahlen von durch die mobile Einheit erzeugten CDMA-Signalen. Typischerweise umfasst das Antennensystem 70 eine einzelne Antenne, die über einen Duplexer an den Analogempfänger 72 und an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 gekoppelt ist. Alternativ können zwei separate Antennen, eine für die Übertragung und eine für den Empfang, eingesetzt werden. Die mobile Einheit N empfängt das Pilotsignal, die Setup- Kanalsignale und die an die mobile Einheit N adressierten Signale mittels des Antennensystems 70, des Analogempfängers 72 und des digitalen Datenempfängersystems 74. Der Empfänger 72 verstärkt und konvertiert die Frequenzen der empfangenen HF-ICDMA-Signale auf IF herunter, und filtert die IF-Signale. Die IF-Signale werden an einen digitalen Datenempfänger 74 zur digitalen Verarbeitung ausgegeben. Der Empfänger 72 umfasst ausserdem Schaltungen zum Ausführen einer Analogmessung der kombinierten Leistung der empfangenen Signale. Diese Leistungsmessung wird eingesetzt, um ein Feedbacksignal, das an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 zur Steuerung der Sendeleistung geliefert wird, zu erzeugen.
Das digitale Datenempfängersystem 74 umfasst mehrere digitale Datenempfänger. Ein digitaler Datenempfänger, Empfänger 74a, wird dafür eingesetzt nach Pilotsignalen, die von jeder Basisstation gesendet werden, zu suchen. Diese Pilotsignale können Vielwegsignale derselben Basisstation, Pilotsignale die von verschiedenen Basisstationen gesendet werden, oder eine Kombination von beiden sein. Die verschiedenen basisstationsgesendeten Pilotsignale haben alle denselben Spreizcode, haben jedoch einen verschiedenen Code-Phasen-Offset für die Identifizierung der bestimmten Basisstation. Der Empfänger 74a liefert an den Steuerprozessor 78 Signale, die anzeigend sind für das stärkste Pilotsignal unabhängig davon, ob sie Vielwegsignale einer einzelnen Basisstation oder von verschiedenen Basisstationen sind. Der Steuerprozessor 78 benutzt die Information, die von dem Empfänger 74a geliefert wird zum Aufbauen und Aufrechterhalten der Kommunikation mit der Basisstation oder den Basisstationen.
Das digitale Datenempfängersystem 74 umfasst weiterhin digitale Datenempfänger 74b und 74c. Obwohl nur zwei Empfänger dargestellt sind, können zusätzliche Empfänger vorgesehen werden. Empfänger 74b und 74c werden zum Entspreizen und Korrelieren der empfangenen Signale verwendet, die an die mobile Einheit N von einer Basisstation oder von mehreren Basisstationen adressiert sind, für Kommunikation im Zellvielseitigkeitsmodus. Empfänger 74b und 74c sind für die Verarbeitung von verschiedenen Vielwegsignalen von derselben Basisstation, oder Signalen von verschiedenen Basisstationen wenn dies im Zellvielseitigkeitsmodus geschieht, zugewiesen. Unter der Steuerung des Steuerprozessors 78, verarbeiten die Empfänger 74b und 74c das zugewiesene Signal, das an den mobilen Benutzer gerichtet ist. Typischerweise sind Empfänger 74b und 74c der Verarbeitung des Bandspreizdigitalbenutzerdatensignals zugewiesen, das dem stärksten Pilotsignal, identifiziert durch Empfänger 74a, entspricht.
Die Empfänger 74b und 74c liefern demodulierte Benutzerdaten, wie zum Beispiel digitalisierte codierte Sprache, an den Vielseitigkeitskombinierer und die Decoderschaltung 75. Die Schaltung 75 kombiniert die verschiedenen Signale von den Empfängern 74b und 74c kohärent unabhängig davon, ob sie Vielwegsignale oder Zellvielseitigkeitssignale sind, um so ein einzelnes Benutzerdatensignal vorzusehen. Schaltung 75 führt ausserdem das Decodieren und die Fehlerkorrektur der Benutzerdaten aus. Die Signalausgabe von der Schaltung 75 wird an eine digitale Basisbandschaltung 82 für das Umsetzen bzw. Liefern an den Benutzer vorgesehen. Die Basisbandschaltung 82 umfasst Schnittstellenhardware zum Koppeln des Empfängersystems 74 über die Schaltung 75 und Sendemodulators 82 an das Benutzerhandgerät (nicht gezeigt). Steuerungsinformation, wie zum Beispiel der von der Basisstation übertragene Leistungspegeleinstellparameter, wird von der Schaltung 75 an den Steuerprozessor 78 geliefert.
Die Empfänger 74b und 74c separieren ausserdem die digitalen Benutzerdaten von den Leistungsanpassungsbefehlen, die von der Basisstation(en) erzeugt werden und in den Benutzerdatensignalen übertragen werden. Die extrahierten Leistungsanpassungsbefehlsdatenbits werden an den Steuerprozessor 78 geschickt. Der Prozessor 78 analysiert die Leistungsanpassungsbefehle, um so Steuerung der Senderleistung der mobilen Einheit vorzusehen.
In der Einzelzellsituation, wenn entweder nur ein oder mehrere (Vielweg- )Signale die Signale darstellen, die den Empfängern 74b und/oder 74c zum Verarbeiten zugewiesen sind, wird erkannt, dass die Leistungsanpassungsbefehle nur von einer einzelnen Basisstation herrühren. In diesem Fall ist der Prozessor 78 ansprechend auf die Leistungsanpassungsbefehlsdatenbits und erzeugt einen Sendeleistungssteuerbefehl, der an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 80 geliefert wird. Wenn die Leistungsanpassungsbefehle anzeigen, dass zusätzliche Senderleistung der mobilen Einheit benötigt wird, liefert der Prozessor 78 ein Signal, das an die Leistungssteuerungsschaltung 80 gesendet wird, um die Senderleistung zu erhöhen. Ähnlich, wenn die Leistungsanpassungsbefehle anzeigen, dass weniger Senderleistung der mobilen Einheit benötigt wird, liefert Prozessor 78 ein Signal, das an die Leistungssteuerungsschaltung 80 gesendet wird, um die Senderleistung zu senken. In der Zellvielseitigkeitssituation müssen jedoch zusätzliche Faktoren durch den Prozessor 78 in die Überlegungen eingeschlossen werden.
In der Zellvielseitigkeitssituation, kommen die Leistungsanpassungsbefehle von zwei verschiedenen Basisstationen an. Die Sendeleistung der mobilen Einheit, gemessen an diesen verschiedenen Basisstationen, kann verschieden sein, und deshalb muss mit Vorsicht die Senderleistung der mobilen Einheit gesteuert werden, um zu verhindern, dass mit einem Pegel gesendet wird, der sich negativ auf die Kommunikation zwischen den Basisstationen und anderen Benutzern auswirken würde. Da der Basisstationsleistungsanpassungsbefehlserzeugungsprozess unabhängig ist von jeder anderen Basisstation, muss die mobile Einheit auf die empfangenen Befehle in einer Art und Weise ansprechen bzw. reagieren, so dass nicht andere Benutzer davon beeinflusst werden.
In der Zellvielseitigkeitssituation, in der beide Basisstationen Leistungsanpassungsbefehle an die mobile Einheit zur Anfrage nach mehr Leistung liefern, wird der Steuerungsprozessor 78 mit einer logischen UND-Funktion betrieben und erzeugt ein Leistungssteuerungssignal an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 80 anzeigend für einen Anstieg in der Senderleistung. In diesem Beispiel entspricht eine Leistungsanstiegsanfrage einer logischen "1", während eine Leistungssenkungsanfrage einer logischen "0" entspricht. Die Sendeleistungssteuerungsschaltung 80 ist ansprechend auf diese Art von Leistungssteuerungssignal, um so die Sendeleistung zu erhöhen. Diese Situation kann auftreten, wenn der Kommunikationsweg zu beiden Basisstationen aus einem oder anderem Grund verschlechtert ist.
In dem Fall, wenn eine Basisstation einen Anstieg in der Senderleistung anfragt, die andere aber eine Senkung anfragt, wird der Prozessor 78 wiederum mit der oben beschriebenen UND-Funktion betrieben, um ein Leistungssteuerungssignal für die Sendeleistungssteuerungsschaltung 80 zu erzeugen, anzeigend für eine Senkung in der Senderleistung. Die Senderleistungssteuerungsschaltung 80 ist ansprechend auf diese Art von Leistungssteuerungssignal, um so die Senderleistung zu senken. Die Situation kann auftreten, wenn der Kommunikationsweg zu einer Basisstation sich verschlechtert hat, während der Kommunikationsweg zu der anderen Basisstation sich verbessert.
Zusammenfassend wird die Senderleistung der mobilen Einheit nur erhöht, wenn alle Basisstationen, mit denen die mobile Einheit in Kommunikation steht, einen Anstieg der Leistung anfordern, und die Sendeleistung wird gesenkt, wenn eine der mehrere dieser Basisstationen eine Senkung der Leistung anfordern. In diesem Schema wird eine mobile Einheit nicht mit einem Leistungspegel senden, der den Systeminterferenzpegel für andere Benutzer unnötig erhöht, aber hält zugleich einen Pegel, der eine Kommunikation mit zumindest einer Basisstation ermöglicht.
Eine weitere Diskussion der Funktion des Empfängersystems 74 in Kommunikation mit mehreren Basisstationen wird ausserdem in der vorher erwähnten US-Patentschrift 5,109,390 beschrieben. Die Funktion wird weiterhin beispielhaft in der zuvor erwähnten US-Patentschrift 5,101,501 ausgeführt.
Der Prozessor 78 liefert ausserdem die Sendeleistungssteuerungsbefehle an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 80 für den Einsatz im Setzen des Sendeleistungspegels. Details bezüglich der Interaktion des Empfängers 72, der Senderleistungssteuerungsschaltung 76 und 80, und des Prozessors 78 werden im grösseren Detail im Bezug auf die Fig. 5 beschrieben. Daten, die gesendet werden, werden durch die Basisbandschaltung 82 geliefert, wo sie codiert und an den Sendemodulator 84 geliefert werden. Die Daten werden bandspreizmoduliert durch den Sendemodulator 84 gemäss einem zugewiesenen Spreizcode. Die Bandspreizsignale werden von dem Sendemodulator 84 an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 80 ausgegeben. Die Signalleistung wird gemäss den Sendeleistungssteuerungsbefehlen, die von dem Steuerungsprozessor 78 vorgesehen werden, angepasst. Das leistungsangepasste Signal wird von der Senderleistungssteuerungsschaltung 80 an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 geliefert, wo das Signal gemäss dem Analogmessungssteuerungssignal angepasst wird. Obwohl als zwei separate Einheiten zum Steuern der Sendeleistung dargestellt, könnte der Leistungspegel durch einen einzelnen variablen Verstärker (variable gain amplifier) angepasst werden, bei dem zwei Eingabesteuerungssignale kombiniert werden bevor sie an den variablen Verstärker angewendet werden bzw. angelegt werden. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die zwei Steuerungsfunktionen jedoch als separate Elemente gezeigt.
In dem Betrieb der Leistungssteuerungsschaltung, dargestellt in Fig. 4, misst der Empfänger 72 die kombinierte Breitbandsignalleistung für alle Signale, die von allen Basisstationen empfangen werden. Diese Leistungspegelmessungsergebnisse werden für die Steuerung des Leistungspegels, wie er durch die Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 gesetzt wird, gesteuert.
Die Fig. 5 beschreibt im weiteren Detail die Leistungssteuerungsaspekte der mobilen Einheit N, wie sie bezugnehmend auf die Fig. 4 diskutiert wurden. In Fig. 5 werden die empfangenen HF-Signale von der Antenne an den Frequenztiefkonverter 90 geliefert, wo die empfangenen HF-Signale auf eine IF- Frequenz konvertiert werden. Die 1F-Frequenzsignale werden an einen Bandpassfilter 92 gekoppelt, wo bandexterne Frequenzkomponenten aus den Signalen entfernt werden. Die gefilterten Signale werden von dem Filter 92 ausgegeben an einen variablen IF-Verstärker 94, wo die Signale verstärkt werden. Die verstärkten Signale werden von dem Verstärker 94 ausgegeben an ein Konversionssubsystem 96 für digitale Signalverarbeitungsschritte bezüglich der Signale. Die Ausgabe des Verstärkers 94 wird ausserdem an die Detektorschaltung zur automatischen Verstärkungssteuerung (automatic gain control) (AGC) gekoppelt.
Die AGC-Detektorschaltung 93 liefert ein Ausgabesignal anzeigend für die Signalstärke des empfangenen Signals. Das Signalstärkensignal wird als eine Eingabe bzw. Eingangsgrösse eines Differentialintegrierers 100 geliefert. Die andere Eingabe des differentialen Integrierers 100 wird mit einem Eingabepegelsteuersignal von dem Konversionssubsystem 96 beliefert.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wird das Konversionssubsystem 96 mit einer Frequenztiefkonvertierungsschaltung, einer Analog-zu-Digital- Konversionsschaltung und einer Pegel-Setz-Schaltung versehen. Die Frequenztiefkonversionsschaltung empfängt die empfangene Signalausgabe des Verstärkers 94 und mischt bzw. mixt in einem Mischer das empfangene IF- Signal mit einem Referenzsignal, um so ein entsprechendes Signal mit geringer IF-Frequenz zu erzeugen. Das frequenz-tiefkonvertierte Signal wird typischerweise gefiltert und dann mittels eines Leistungsverteilers auf zwei Wege (I und Q) aufgespalten. Das Signal auf jedem Weg wird in einem entsprechenden Mischer mit einem In-Phasen- und Quadratur (l/Q)-Referenzsignal gemischt, wobei das Q-Referenzsignal um 90º phasenverschoben wird bezüglich des I-Referenzsignals. Die resultierenden Signale werden gefiltert und als I- und Q-Basisbandsignale an die Analog-zu-Digital-Wandlungsschaltung geliefert.
In der Analog-zu-Digital-Wandlungsschaltung werden die I-und-Q-Basisbandsignale in einen jeweiligen Analog-zu-Digital-Wandler eingegeben. Die resultierenden digitalisierten I-und-Q-Basisbandsignale werden an den digitalen Empfänger für eine digitale Demodulation geliefert, inklusive des Entspreizens der Bandspreizdaten, um so Informationen, die in den Bandspreizdaten enthalten sind, zu extrahieren. Die digitalisierten I-und-Q-Basisbandsignale werden ausserdem an die Pegeleinstellschaltung bzw. Pegelsetzschaltung geliefert. Die Pegeleinstellschaltung empfängt in einer Quadratmittellogik (means square logic) die digitalisierten I-und-Q-Basisbandsignale, wobei das mittlere Quadrat der 1- und Q-Werte berechnet wird. Ein jedes Schema, welches eine monotone Schätzung der Basisbandleistung reflektiert bzw. berücksichtigt, kann als Äquivalent angesehen werden. Der Mittelquadratausgabewert wird dann an eine Skalier- und Pegelverschiebungslogik geliefert. Die Skalier- und Pegelverschiebungslogik skaliert den Wert bezüglich eines internen Wertes, um so einen resultierenden D/A-Eingabewert vorzusehen. Der DIA- Eingabewert hat einen Wert, der sicherstellt, dass das empfangene Signal am besten in den Konversionsbereich der A/D-Wandler in der Analog-zu-Digital- Wandlungsschaltung passt. Zum Beispiel kann der D/A-Eingabewert einem Wert entsprechen, der ein Signal an die A/D-Wandler mit einem Drittel des maximalen Bereichs der A/D-Wandler liefert. Der D/A-Eingabewert wird an einen Digital-zu-Analog-Wandler geliefert, wo er in ein analoges Signal gewandelt bzw. konvertiert wird, das als zweite Eingabe zu dem Differentialintegrierer 100 als ein "Open-Loop"-Leistungspegelsetzsignal geliefert wird. Das "Open-Loop"-Leistungspegelsetzsignal bzw. -einstellsignal und das Signalstärkensignal werden differentiell durch den Integrierer 100 integriert, um ein resultierendes Verstärkungssteuersignal zu erzeugen, das an einen jeweiligen Verstärkungssteuereingang der beiden, Verstärker 94 und variabler IF- Verstärker 102, geliefert wird.
Das Verstärkungssteuersignal, wie es von dem Verstärker 94 vorgesehen wird, wird zum Normalisieren der Empfangssignalleistung eingesetzt, und zwar auf einen spezifisch ausgewählten A/D-Eingabepegel. Insofern wird das Verstärkungssteuersignal dafür eingesetzt, die Verstärkung des Verstärkers 94 zu steuern, um so einen konstanten durchschnittlichen Leistungspegel, wie er vom Verstärker 94 an die A/D-Wandler in dem Konversionssubsystem 96 ausgegeben wird, aufrecht zu erhalten. Der Einsatz desselben Verstärkungssteuersignals und Verstärkerkonfiguration für die Verstärker 94 und 102 erlaubt es der Senderleistung, die empfangene Signalleistung zu erfassen bzw. der empfangenen Signalleistung nachzulaufen.
Die AGC-Detektorschaltung 98, das Konversionssubsystem 96 und der Integrierer 100 schätzen somit die Empfangssignalleistung der mobilen Einheit, um die "Open-Loop"-Leistungskorrektur, die für den Sender der mobilen Einheit nötig ist, zu bestimmen. Diese Korrektur wird eingesetzt, um einen gewünschten Senderleistungspegel bei Fading-Zuständen auf dem ausgehenden Kanal, die ebenfalls auf dem gemeinsamen Kanal vorhanden sind, beizubehalten.
Ein optionaler nicht-linearer Filter 106 kann zwischen der Ausgabe des Integrierers 100 und des Verstärkungssteuerungseingangs des Verstärkers 102 angeordnet sein. Der Filter 106 kann dafür eingesetzt werden, die Anstiegsrate des Verstärkungssteuerungssignals, wie es an den Verstärker 102 angelegt wird, zu begrenzen, wodurch ebenfalls die Anstiegsrate der Verstärkung des Verstärkers 102 beschränkt wird. Der oder das Filter 106 kann als einfache Widerstands-Dioden-Kondensatorschaltung konfiguriert sein. Zum Beispiel kann der Eingang zu der Schaltung ein gemeinsamer Knoten, der von zwei Widerständen geteilt wird, sein. Das andere Ende eines jeden Widerstandes wird an eine jeweilige Diode gekoppelt. Die Dioden sind in ihren Verbindungen zu den Widerständen umgekehrt (reversed) und das andere Ende einer jeden Diode ist an einen gemeinsamen Knoten als ein Ausgang des Filters zusammengekoppelt. Ein Kondensator ist zwischen dem gemeinsamen Diodenknoten und der Erde bzw. Masse gekoppelt. Die Filterschaltung kann so konstruiert sein, dass sie die Rate des Leistungsanstiegs auf weniger als ein dB pro Millisekunde beschränkt. Die Rate der Leistungssenkung zum Beispiel kann eingestellt werden, so dass sie zehnmal schneller ist als die Rate des Leistungsanstiegs, d. h. 10 dB pro Millisekunde. Die Ausgabe des Filters 106 wird als ein modifiziertes Verstärkungssteuersignal an den Verstärkungssteuereingang des Verstärkers 102 geliefert. Typischerweise, ist die Anstiegsrate nicht so eingestellt, dass sie schneller ist als die Rate, mit der die Sendeleistungssteuerungsschaltung 80 die Leistung herunterdrehen kann, und zwar ansprechend auf eine Serie von nach unten gerichteten Befehlen von der Basisstation, wie sie durch Empfänger 74 und Prozessor 78 verarbeitet werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Verstärker 94 und 102 jeweils als eine Serie von gekoppelten Zweifach-Gatter-FET-Transistoren mit einem dazwischen befindlichen oberflächen-akustischen Wellen-Bandpass ausgebildet. Um inhärente nicht-lineare Eigenschaften der Transistoren zu korrigieren, um einen linearen Verstärkungsbetrieb über einen erweiterten dynamischen Bereich vorzusehen, wird eine Verstärkungskompensationsschaltung eingesetzt, um das Verstärkungssteuersignal, wie es in die Transistoren eingegeben wird, zu modifizieren. Weitere Details bezüglich der spezifischen Implementierung dieser Schaltung werden in der US-Patentschrift Nr. 5,099,204 gegeben. Weitere Details bezüglich der Implementierung der Feedback-Schleife, die aus dem Verstärker 94, der AGC-Detektorschaltung 98 und dem Vergleicher 100 besteht, welche die Verstärkungssteuerung vorsehen, werden in der US-Patentschrift Nr. 5,107,225 geliefert. Die Sendemodulatorschaltung 84 der Fig. 4 liefert ein Niedrigleistungs-IF-Frequenz- Spreizbandsignal an einen Eingang des variablen IF-Verstärkers 104. Der Verstärker 104 wird durch ein Leistungspegelsteuersignal des Prozessor 78 (Fig. 4) verstärkungsgesteuert. Dieses Leistungspegelsteuersignal wird von dem "Closed-Loop"-Leistungsanpassungsbefehlssignal hergeleitet, welches durch die Basisstation gesendet wurde und wird durch die mobile Einheit, wie bezüglich der Fig. 4 diskutiert wurde und in Verbindung mit den empfangenen Leistungspegeleinstellparametern verarbeitet. Das Leistungsanpassungsbefehlssignal besteht aus einer Sequenz von Leistungshoch- und Leistungsrunterbefehlen, die in dem Prozessor der mobilen Einheit angesammelt werden. Der Steuerprozessor der mobilen Einheit beginnt mit einem auf einem Nominalwert gesetzten Verstärkungssteuerpegel, wie er durch die Leistungspegeleinstellparameter bestimmt ist. Jeder Leistungshochbefehl erhöht den Wert des Verstärkungssteuerbefehls entsprechend einem resultierenden ungefähren 1-dB-Anstieg in der Verstärkung des Verstärkers. Jeder Leistungsrunterbefehl senkt den Wert des Verstärkungssteuerbefehls, entsprechend einer resultierenden ungefähren 1-dB-Senkung in der Verstärkung des Verstärkers. Der Verstärkungssteuerbefehl wird durch einen Digital-zu- Analog-(A/D)-Wandler (nicht gezeigt) in analoge Form konvertiert, bevor er als das Leistungspegelsteuersignal an den Verstärker 104 angelegt wird.
Der Referenzleistungspegel der mobilen Einheit kann in dem Speicher des Steuerprozessors gespeichert werden. Alternativ kann der Referenzleistungspegel der mobilen Einheit in einem Signal enthalten sein, das zu der mobilen Einheit geschickt wird. Diese Signalbefehlsdaten werden durch den digitalen Datenempfänger separiert und durch den Steuerprozessor für das Festlegen des Pegels interpretiert. Das Signal, wie es von dem Steuerprozessor vorgesehen wird, wird durch einen Digital-zu-Analog-(D/A)-Wandler (nicht dargestellt) vor der Eingabe in den Verstärker 104 konvertiert.
Die Ausgabe des Verstärkers 104 wird als Eingabe an den Verstärker 102 geliefert. Der Verstärker 102, wie zuvor erwähnt, ist ebenfalls ein variabler IF- Verstärker, bei dem die Verstärkung gemäss der Verstärkungssteuerungssignalausgabe des Integrierers 100 bestimmt wird. Das Signal für die Übertragung wird somit gemäss der Verstärkungseinstellung durch das Verstärkungssteuerungssignal verstärkt. Die Verstärkungssignalausgabe des Verstärkers 102 wird weiter verstärkt und frequenzübersetzt auf HF-Frequenzen für die Übertragung. Das HF-Signal wird dann an die Antenne für die Übertragung gegeben.
Die Fig. 6 stellt im weiteren Detail das Leistungsteuerungsschema der Basisstation, wie es in der Fig. 3 dargestellt war, dar. In der Fig. 6 wird ein von der mobilen Einheit gesendetes Signal an der Basisstation empfangen. Das empfangene Signal wird durch den Analogempfänger der Basisstation, der der mobilen Einheit N entspricht, bei der Basisstation verarbeitet.
In dem digitalen Datenempfänger, Empfänger 56 der Fig. 3, wird das empfangene Analogsignal von der analogen zur digitalen Form durch einen A/D- Wandler 110 umgewandelt. Die digitale Signalausgabe des A/D-Wandlers wird an einem pseudostatistischen Rausch-(pseudorandom noise)-(PN)- Korrelierer 112 geliefert, wo das Signal einem Korrelationsprozess mit einem PN-Signal, geliefert von einem PN-Generator 114, unterzogen wird. Die Ausgabe des PN-Korrelierers 112 wird an einen schnellen Hadamard- Transformier-Digitalfilter 116 geliefert, wo das Signal gefiltert wird. Die Ausgabe des Filters 116 wird an eine Benutzerdatendecodierschaltung 118 geliefert, die Benutzerdaten an die benutzerdigitale Basisbandschaltung liefert. Der Decoder 118 liefert die grössten Transformfiltersymbole an eine Leistungsmittlungsschaltung 120. Die Leistungsmittlungsschaltung 120 mittelt die grössten Transformierausgaben über ein Millisekundenintervall unter Benutzung von bekannten digitalen Techniken.
Ein Signal anzeigend für jeden durchschnittlichen Leistungspegel wird von dem Leistungsmittler 120 an einen Vergleicher 122 gegeben. Der Vergleicher 122 empfängt ausserdem ein Leistungspegeleinstellsignal, anzeigend für den gewünschten Empfangsleistungspegel. Dieser gewünschte Empfangsleistungspegel wird durch den Steuerprozessor der Basisstationen gesetzt. Der Vergleicher 122 vergleicht die zwei Eingabesignale und liefert ein Ausgabesignal, anzeigend für die Abweichung des durchschnittlichen Leistungspegels von dem gewünschten Leistungspegel. Das Signal wird ausgegeben bzw. geliefert an den Leistungshoch/Leistungsrunterbefehlsgenerator 124. Der Generator 124 erzeugt ansprechend auf den Vergleich entweder einen Leistungshoch- oder einen Leistungsrunterbefehl. Der Leistungsbefehlsgenerator 124 liefert die Leistungssteuerbefehle an den Basisstationssendemodulator für die Übertragung und Steuerung der Senderleistung der mobilen Einheit N.
Wenn die Empfangsleistung an der Basisstation höher ist als die, die von der mobilen Einheit N gewünscht wird, wird ein Leistungsrunterbefehl erzeugt und an die mobile Einheit N gesendet. Wenn der Empfangsleistungspegel an der Basisstation jedoch zu niedrig ist, dann wird ein Leistungshochbefehl erzeugt und gesendet. Die Hoch/Runterbefehle werden mit einer hohen Rate, normalerweise 800 Befehle pro Sekunde in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, gesendet. Bei einem Bit pro Sekunde ist der Overhead der Leistungsbefehle unerheblich bzw. unbedeutend im Vergleich zu der Bitrate eines hochqualitativen digitalen Sprachsignals.
Das Leistungsanpassungsbefehls-Feedback kompensiert die Veränderungen in dem eingehenden Kanal, die unabhängig sind von dem ausgehenden Kanal. Diese unabhängigen Eingangskanalveränderungen werden nicht in dem ausgehenden Signalkanal gemessen. Daher reflektieren die Wegverlustschätzungen basierend auf dem ausgehenden Kanal und die entsprechende Senderleistungsanpassung nicht die Veränderung in dem eingehenden Kanal, somit wird Leistungsanpassungsbefehls-Feedback eingesetzt, um Veränderungen in der Senderleistung der mobilen Einheit basierend auf den Eingangskanalwegverlusten, die nicht in dem ausgehenden Kanal existieren, zu kompensieren.
Beim Einsatz eines "Closed-Loop"-Steuerungsprozessors ist es sehr wünschenswert, dass der Befehl bei der mobilen Einheit ankommt, bevor sich die Bedingungen signifikant verändern. Die vorliegende Erfindung liefert eine neue und einzigartige Leistungssteuerungsschaltung bei der Basistation zur Minimierung von Verzögerung und Reaktionszeit und Latenz der Messung und Übertragung. Die Leistungssteuerungsschaltung bei der mobilen Einheit, Analogsteuerung und digitale Befehlsansprechung sehen einen beträchtlich verbesserten Leistungssteuerungsprozess in dem zellulären mobilen Telefonsystem vor.
Wie zuvor erwähnt, ist es ausserdem wünschenswert, die Basisstationsübertragungsleistung ansprechend auf Anfragen der mobilen Einheiten zu steuern. Die Fig. 7 stellt die typische Basisstationskonfiguration dar, in der mehrere Module 50a - 502 umfasst sind. Module 50a bis 502 sind jeweils identisch in der Konstruktion mit dem Modul 50 N der Fig. 3. In Fig. 7, wird zum Zwecke der Darstellung angenommen, dass die mobile Einheit N in Kommunikation mit dem Modul 50 N ist.
Jedes der Module 50a-502 ist an den Systemcontroller 10 gekoppelt, wie zuvor in Bezug auf Fig. 1 diskutiert wurde. Durch die Verbindung zu dem Systemcontroller 10 demoduliert und rayleight jedes Modul 50a -502 die Leistungsanfrage der mobilen Einheiten an den Systemcontroller 10. Der Systemcontroller 10 kann ansprechend auf eine Anfrage einer mobilen Einheit zur Erhöhung der Modulsenderleistung alle Senderleistung für einige oder alle anderen Modulsender um einen kleinen Betrag reduzieren. Der Systemcontroller 10 würde einen Leistungssteuerungsbefehl an eine Basisstation typischerweise an den Basisstationssteuerprozessor senden. Der Basisstationssteuerungsprozessor würde ansprechend darauf die Senderleistung der anderen Basisstationsmodule senken. Die Reduktion in der Leistung der anderen Module würde einen Anstieg in der Leistung des Moduls, das den anfragenden mobilen Benutzer versorgt, um n-Mal dem Betrag ermöglichen, wobei n die Anzahl der Module ist, die die Senderleistung reduzieren. Mittels dieser Technik gibt es keine Veränderung in der gesamten Senderleistung der Basisstationsmodule, d. h. keine Veränderung in der Summe der individuellen Modulsenderleistung.
Wiederum bezugnehmend auf die Fig. 3 sendet Modul 50 N mit einem nominalen Leistungspegel, wie oben beschrieben wurde. Der Leistungspegel wird durch einen Befehl von dem Basisstationssteuerprozessor eingestellt, wobei dieser Befehl bei dem Basisstationssteuerprozessor durch einen Befehl von dem Systemcontroller modifiziert wird. Der Befehl, der in die Sendeleistungssteuerungsschaltung 63 eingegeben wird, wird typischerweise zum Senken der Senderleistung eingesetzt. Die Sendeleistungssteuerungsschaltung 63 kann als ein variabler Verstärker, wie oben in Bezug auf die Fig. 5 diskutiert wurde, konfiguriert sein.
Bezugnehmend auf die Fig. 4 wird die Qualität der empfangenen Datensignale bei der mobilen Einheit in der Form von Datenrahmenfehlern gemessen. Von dieser Messung wird das Niveau der Zulänglichkeit der Signalleistung bestimmt, wobei exzessive Rahmenfehler ein Anzeichen für nicht ausreichende Signalleistung sind. Rahmenfehlinformation kann von der bekannten Fehlerkorrekturschaltung erzeugt werden, zum Beispiel durch die Normalisierungsrate eines Viterbi-Decoders oder durch cyclic redundancy check/code (CRC), oder eine Kombination davon. Verschiedene andere Techniken, die auch auf dem Fachgebiet bekannt sind, können für die indirekte oder direkte Signalleistungsmessung eingesetzt werden. Andere Techniken umfassen Recodierung der Daten und Vergleichen dieser mit den original übertragenen Daten für eine Anzeige der Fehler. Es ist weiterhin zu verstehen, dass die Leistung des Datensignals selbst gemessen und als Hinweis bzw. Anzeige der Verbindungsqualität eingesetzt werden kann.
Die Rahmenfehlerinformation wird an den Prozessor 78 geliefert. Der Prozessor 78 erzeugt ansprechend auf eine Rahmenfehlerrate, die einen vorbestimmten Schwellenpegel über eine bestimmte Anzahl von Rahmen hinweg, wie zum Beispiel 5 Rahmen, überschreitet, eine Leistungsanstiegsanfragenachricht, die an den Sendemodulator 84 ausgegeben wird. Der Sendemodulator 84 moduliert die Leistungsanfragenachricht für eine Übertragung zu der Basisstation.
Es ist zu verstehen, dass der Systemcontroller durch die Basisstationsmodule eine Leistungspegelmessung an die mobilen Einheiten anregen kann. Jede mobile Einheit kommuniziert ihre Leistungspegelmessung an den Systemcontroller. Ansprechend darauf kann der Systemcontroller die Übertragungsleistung für die verschiedenen Basisstationsmodule anpassen, um eine Systemoptimierung zu erlangen.

Claims

1. Ein Transceiver mit einem Empfänger (72, 74) zum Empfangen und Demodulieren einer ausgehenden bzw. abgehenden Information bzw. Nachricht, die ein Bandspreizsignal (20a) gesendet von einer Basisstation (12) an einen beabsichtigten Benutzer (16) umfasst, und einen Sender (84) zum Senden einer eingehenden Nachricht, die ein Bandspreizsignal (20b) umfasst, zu der Basisstation (12) für den Transfer zu einem anderen beabsichtigten Benutzer (18), wobei der Transceiver ein Leistungssteuerungssystem hat zur Steuerung der Sendesignalleistung des eingehenden Bandspreizsignals (20b) auf einen im wesentlichen konstanten Pegel, wie er bei der Basisstation (12) empfangen wird, wobei die Basisstation (12) ausgelegt ist zum Messen der Signalleistung des eingehenden Bandspreizsignals (20b), um Leistungsanpassungsbefehle gemäss der Variationen in der gemessenen Signalleistung des eingehenden Bandspreizsignals (20b) in Bezug auf einen vorbestimmten empfangenen eingehenden Bandspreizsignal-Leistungspegel zu erzeugen und zum Senden von Leistungsanpassungsbefehlen in dem ausgehenden Bandspreizsignal (10a), wobei das Leistungssteuerungssystem folgendes umfasst:

Steuerprozessormittel (78), die an den Empfänger (74) gekoppelt sind zum Empfangen der Leistungsanpassungsbefehle von dem Empfänger (74), die in dem ausgehenden Bandspreizsignal (20a) gesendet werden, weiter zum Ansammeln von Werten, die den Leistungsanpassungsbefehlen in Bezug auf einen vorbestimmten "closed loo0p"-Leistungspegelwert entsprechen, und zum Erzeugen eines entsprechenden "closed loop"-Leistungpegelsteuersignals;

erste Verstärkermittel (80), die betriebsmässig an den Sender gekoppelt sind, zum Empfangen des "closed loop"- Leistungspegelsteuersignals von den Steuerprozessormitteln (78) und zum Verstärken des eingehenden Bandspreizsignals (20b) mit einer ersten Verstärkung bzw. Gain bestimmt durch das "closed loop"-Leistungpegelsteuersignal für die Übertragung durch den Sender (84); automatische Verstärkungssteuermittel (98), die an den Empfänger (72) gekoppelt sind, zum Messen der Signalleistung von Signalen, die durch den Empfänger (72) empfangen werden und zum Vorsehen eines entsprechenden Leistungsmessungssignals;

Umwandlungsmittel (96), die an die Empfängermittel (72) gekoppelt sind zum Bestimmen der Signalleistung der Signale, die beim Empfänger (72) empfangen werden und zum Erzeugen eines "open loop"-Leistungspegelsetzungssignals in Bezug auf einen vorbestimmten Wert;

Vergleichmittel (100) zum Empfangen und Vergleichen des Leistungsmessungssignals und des "open loop"-Leistungspegelsignals und zum Vorsehen eines entsprechenden "open loop"-Leistungspegelsteuersignals; und

zweite Verstärkermittel (76), die betriebsmässig an den Sender (84) gekoppelt sind, zum Empfangen des "open loop"- Leistungspegelsteuersignals, und zum Verstärken des eingehenden Bandspreizsignals (20b) mit einer zweiten Verstärkung, die durch das "open loop"- Leistungspegelsteuersignal bestimmt wird.

2. Transceiver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (72, 74) einen analogen Empfängerteil (72) und einen digitalen Empfängerteil (74) hat, wobei die automatischen Verstärkungssteuermittel (98) an den analogen Empfängerteil (72) gekoppelt sind zum Messen der Breitbandsignalleistung aller empfangenen ausgehenden Bandspreizsignale (20a, 26a).

3. Transceiver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstieg in der gemessenen ausgehenden Bandspreizsignalleistung einem Anstieg in dem "open loop"-Leistungssteuerungspegelsignal entspricht, wobei die zweiten Verstärkermittel (76) darauf ansprechend sind zum Senken der zweiten Verstärkung, und wobei ein Absinken in der gemessenen ausgehenden Bandspreizsignalleistung einem Absinken in dem "open loop"-Leistungssteuerpegelsignal entspricht, wobei die zweiten Verstärkermittel (76) darauf ansprechend sind zum Erhöhen der zweiten Verstärkung.

4. Transceiver nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Empfängerteil (74) die Leistungsanpassungsbefehle aus dem ausgehenden Bandspreizsignal (20a) extrahiert und die Steuerungsprozessormittel (78) an den digitalen Empfängerteil (74) gekoppelt sind zum Empfangen der Leistungsanpassungsbefehle, um so das "closed loop"- Leistungspegelsteuersignal zu erzeugen, wobei jeder Leistungsanpassungsbefehl eine Veränderung in dem "closed loop"-Leistungspegelsteuersignal bewirkt, wobei die ersten Verstärkermittel (80) auf jede Veränderung in dem "closed loop"-Leistungspegelsteuersignal ansprechen, um eine entsprechende Veränderung in der ersten Verstärkung vorzusehen.

5. Transceiver nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Veränderung in der ersten Verstärkung eine vorbestimmten dB-Veränderung in der Verstärkung des Senders (84) entspricht.

6. Ein Verfahren zur Steuerung von Sendersignalleistung einer eingehenden Information bzw. Nachricht, die ein Bandspreizsignal (20b) umfasst, bei einem in Wesentlichen konstanten Pegel wie er bei einer Basisstation (12) empfangen wird von einem Transceiver, der einen Empfänger (72, 74) hat zum Empfangen und Demodulieren einer ausgehenden Nachricht, die ein Bandspreizsignal (20a) umfasst, wie es von einer Basisstation (12) zu einem beabsichtigten Benutzer (16) gesendet wird, und einem Sender (84) zum Senden der eingehenden Nachricht, die ein Bandspreizsignal (20b) umfasst, zu der Basisstation (12) für den Transfer zu einem anderen beabsichtigten Benutzer (18), wobei der Transceiver ein Leistungssteuersystem hat, wobei die Basisstation (12) Signalleistung des eingehenden Bandspreizsignals (20b) misst, und es Leistungsanpassungsbefehle gemäss Variationen in der gemessenen Signalleistung des eingehenden Bandspreizsignals (20b) in Bezug auf einen vorbestimmten empfangenen eingehenden Bandspreizsignalleistungspegel erzeugt und die Leistungsanpassungsbefehle in dem ausgehenden Bandspreizsignal (20a) sendet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Empfangen der Leistungsanpassungsbefehle, die in dem ausgehenden Bandspreizsignal (20a) gesendet werden, von dem Empfänger (74) in Steuerprozessormitteln (78), die an den Empfänger (74) gekoppelt sind, Ansammeln von Werten, die den Leistungsanpassungsbefehlen entsprechen, in Bezug auf einen vorbestimmten "closed loop"-Leistungspegelwert, und Erzeugen eines entsprechenden "closed loop"-Leistungpegelsteuersignals;

Empfangen des "closed loop"-Leistungspegelsteuersignals von den Steuerprozessormitteln (78) in ersten Verstärkermitteln (80), die betriebsmässig an den Sender (84) gekoppelt sind, und Verstärken des eingehenden Bandspreizsignals (20b) mit einer ersten Verstärkung, die durch das "closed loop"-Leistungspegelsteuersignal bestimmt wird, für die Übertragung durch den Sender (84);

Messen der Signalleistung von Signalen, die von dem Empfänger (72) empfangen werden, in automatischen Verstärkungssteuermitteln (98), die an den Empfänger (72) gekoppelt sind, und Vorsehen eines entsprechenden Leistungsmessungssignals;

Bestimmen der Signalleistung von Signalen, die von dem Empfänger (72) empfangen wurden, und zwar in Umwandlungsmitteln, die an die Empfängermittel (72) gekoppelt sind, und Erzeugen eines "open loop"-Leistungspegelsignals in Bezug zu einem vorbestimmten Wert;

Empfangen und Vergleichen, in Vergleichmitteln (100), des Leistungmessungssignals und des "open loop"-Leistungspegelsignals, und Vorsehen eines entsprechenden "open loop"-Leistungspegelsteuersignals; und

Empfangen des "open loop"-Leistungspegelsteuersignals in zweiten Verstärkermitteln (76), die betriebsmässig an den Verstärker (84) gekoppelt sind, und Verstärken des eingehenden Bandspreizsignals (20b) mit einer zweiten Verstärkung, die durch das "open loop"-Leistungspegelsteuersignal bestimmt wird.

7. Das Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin folgende Schritte aufweist: Extrahieren, in dem digitalen Empfängerteil (74), der Leistungsanpassungsbefehle aus dem ausgehenden Bandspreizsignal (20a) und Empfangen der Leistunganpassungsbefehle, um so das "closed loop"-Leistungspegelsteuersignal zu erzeugen, wobei jeder Leistungsanpassungsbefehl eine Veränderung in dem "closed loop"-Leistungspegelsteuersignal bewirkt, um so eine entsprechende Veränderung in der ersten Verstärkung vorzusehen.

8. Ein Transceiver einer ersten Station, der einen Empfänger (72, 74) zum Empfangen und Demodulieren eines von einer zweiten Station gesendeten Bandspreizkommunikationssignals hat und weiter einen Sender (84) zum Senden eines Bandspreizkommunikationssignals einer ersten Station (20b) zu der zweiten Station (12), wobei der Transceiver ein Leistungssteuersystem zum Steuern der Signalleistung des Bandspreizkommunikationssignals der ersten Station um einen vorbestimmten Leistungspegel, wie es bei der zweiten Station empfangen wird, hat, wobei die zweite Station dafür ausgelegt ist, die Signalleistung des Bandspreizkommunikationssignals der ersten Station wie es bei der zweiten Station empfangen wird, zu messen, und weiter zum Erzeugen von Leistungsanpassungsbefehlen gemäss Variationen in der gemessenen Signalleistung in Bezug auf den vorbestimmten Leistungspegel und zum Senden der Leistungsanpassungsbefehle in dem Bandspreizkommunikationssignal der zweiten Station, wobei das Leistungssteuerungssystem Folgendes umfasst:

Steuerungsprozessormittel (78), die an den Empfänger (74) gekoppelt sind, zum Empfangen der Leistungsanpassungsbefehle und zum Erzeugen eines entsprechenden "closed loop"-Leistungspegelsteuersignals;

automatische Verstärkungssteuermittel (98), die gekoppelt sind an den Empfänger, zum Messen der Signalleistung des Bandspreizkommunikationssignals der zweiten Station wie es bei dem Empfänger empfangen wird, und zum Vorsehen eines entsprechenden Leistungsmessungssignals;

Umwandlungsmittel (96), die an den Empfänger gekoppelt sind, zum Bestimmen der Signalleistung des Bandspreizkommunikationssignals der zweiten Station wie es bei dem Empfänger empfangen wird und zum Erzeugen eines "open loop"-Leistungpegelsetzsignals in Bezug auf einen vorbestimmten Wert;

Vergleichmittel (100) zum, Vergleichen des Leistungsmessungssignals und des "open loop"-Leistungspegelsignals, und zum Vorsehen eines entsprechenden "open loop"-Leistungspegelsteuersignals; und

Verstärkermittel (76, 80) zum Empfangen des "open loop"- und "closed loop"-Leistungspegelsteuersignals zum Empfangen und Verstärken des Bandspreizkommunikationssignals der ersten Station mit einer Verstärkung, die durch das "open loop"-und "closed loop"-Leistungspegelsteuersignal bestimmt wird, und zum Vorsehen des verstärkten Bandspreizkommunikationssignals der ersten Station für das Senden an die zweite Station.

9. Transceiver nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger einen analogen Empfängerteil und einen digitalen Empfängerteil hat, wobei die automatischen Verstärkungsmittel an den analogen Empfängerteil gekoppelt sind zum Messen der Breitbandsignalleistung des empfangenden Bandspreizkommunikationssignals der zweiten Station.

10. Transceiver nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Empfängerteil das empfangene Bandspreizkommunikationssignal der zweiten Station entspreizt und hier heraus die Leistungsanpassungsbefehle extrahiert und wobei jeder Leistungsanpassungsbefehl eine Veränderung in dem "closed loop"-Leistungspegelsteuersignal bewirkt, wobei die Verstärkermittel auf jede Veränderung in dem "closed loop"-Leistungspegelsteuersignal ansprechen, um eine entsprechende Veränderung in der Verstärkung vorzusehen.

11. Tranceiver nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Veränderung in der Verstärkung der Verstärkermittel einer vorbestimmten dB- Veränderung in der Signalleistung des Bandspreizkommunikationssignals der ersten Station entspricht.

12. Transceiver nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anstieg der gemessenen Signalleistung des Bandspreizkommunikationssignals der zweiten Station einem Anstieg in dem "open loop"- Leistungssteuerungspegelsignal entspricht, wobei die Verstärkungsmittel darauf ansprechend sind zum Senken der Verstärkung, und eine Senkung in der gemessenen Signalleistung des Bandspreizkommunikationssignals der zweiten Station einer Senkung in dem "open loop"-Leistungssteuerungspegelsignal entspricht, wobei die Verstärkermittel darauf ansprechend sind, um die Verstärkung zu senken.

13. Der Transceiver nach Anspruch 8, wobei die Verstärkermittel folgendes aufweisen.

erste einstellbare Verstärkungsmittel (variable gain amplification means) zum Empfangen des "closed loop"-Leistungspegelsteuersignals und Verstärkung des Bandspreizkommunikationssignals der ersten Station mit einem ersten Verstärkungspegel, der durch das "closed-loop"-Leistungspegelsteuersignal bestimmt wird; und

zweite einstellbare Verstärkungsmittel zum Empfangen des "open loop"-Leistungspegelsteuersignals und zum Verstärken des mit dem ersten Verstärkungspegel verstärkten Bandspreizkommunikationssignals der ersten Station mit einem zweiten Verstärkungspegel, der durch das "open loop"- Leistungspegelsteuersignal bestimmt wird.

14. Transceiver nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Transceiver Normalisierungsmittel bzw. Normierungsmittel (normalization means) aufweist, zum Empfangen des Bandspreizkommunikationssignals der zweiten Station und dem "open loop"-Leistungspegelsteuersignal, zum Verstärken des Bandspreizkommunikationssignals der zweiten Station mit einem anderen Verstärkungspegel, der durch das "open loop"- Leistungspegelsteuersignal bestimmt wird, um ein normalisiertes bzw. normiertes Bandspreizkommunikationssignal der zweiten Station für die automatischen Verstärkungssteuermittel und die Wandlungsmittel vorzusehen.