DE69533665T2

DE69533665T2 - Verfahren und einrichtung zur sendeleistungsregelung eines übertragungssystems mit veränderlicher datenrate

Info

Publication number: DE69533665T2
Application number: DE69533665T
Authority: DE
Inventors: G. Edward TIEDEMANN; S. Klein GILHOUSEN; P. Joseph ODENWALDER; Ephraim Zehavi; A. Jeffrey Levin; E. Charles WHEATLEY
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2015-07-06
Also published as: KR100341960B1; TW274165B; ZA955940B; AU687227B2; EP0721704B1; FI961414A0; CA2169649A1; CN1419346A; JP3256239B2; JPH09506231A; AU3093695A; CN1130963A; MX9601213A; RU2148889C1; FI114125B; DE69533665D1; KR960705414A; BR9506276A; CN1224191C; FI961414A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein neues und verbessertes Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Sendeleistung in einem Kommunikationssystem mit variabler Rate.
II. Beschreibung verwandter Techniken
Die Verwendung von Codemultiplexvielfachzugriffs- bzw. CDMA-Modulationstechniken (code division multiple access = CDMA) ist eine von mehreren Techniken, um Kommunikation, bei denen eine große Anzahl von Systembenutzern vorliegt, zu ermöglichen. Andere Mehrfachzugriffskommunikationssystemstechniken, wie z. B. Timemultiplexvielfachzugriff (time division multiple access = TDMA) und Frequenzmultiplexvielfachzugriff (frequency division multiple access = FDMA) sind auf dem Fachgebiet bekannt. Die Spreizspektrummodulationstechnik des CDMA hat jedoch signifikante Vorteile gegenüber diesen Modulationstechniken bei Mehrfachzugriffskommunikationssystemen. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Mehrfachzugriffskommunikationssystem ist in dem US-Patent Nr. 4,901,307, erteilt am 13. Februar 1990, betitelt „SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen, offenbart. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Mehrfachzugriffskommunikationssystem ist weiterhin in dem US-Patent Nr. 5,103,459, erteilt am 7. April 1992, betitelt „SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen, offenbart.
Ein Verfahren für die Übertragung von Sprache in Digitalkommunikationssystemen, das besondere Vorteile bei der Erhöhung der Kapazität bei gleichblei bender hoher Qualität der wahrgenommenen Sprache bietet, ist die Verwendung von Sprachcodierung mit variabler Rate. Das Verfahren und Vorrichtung eines besonders vorteilhaften Sprachcodierers mit variabler Rate ist in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Seriennummer 08/004,484 beschrieben, die eine Continuation-Anmeldung der US-Patentanmeldung Seriennummer 07/713,661, eingereicht am 11. Juni 1991, betitelt „VARIABLE RATE VOCODER", und die dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen ist, ist.
Die Verwendung von einem Sprachcodierer mit variabler Rate sieht Datenrahmen mit maximaler Sprachdatenkapazität vor, wenn die Sprachcodierung Sprachdaten mit einer Maximalrate vorsieht. Wenn ein Sprachcodierer mit variabler Rate Sprachdaten mit einer geringeren als der Maximalrate vorsieht, existiert eine Überschusskapazität in den Übertragungsrahmen. Ein Verfahren zum Senden bzw. Übertragen von zusätzlichen Daten in Übertragungsrahmen mit vorbestimmter festgelegter Größe, wobei die Datenquelle für die Datenrahmen die Daten mit variabler Rate vorsieht, ist im Detail in der ebenfalls anhängigen US-Anmeldung Seriennummer 08/171,146 beschrieben, die eine Continuation-Anmeldung der US-Patentanmeldung Nr. 07/822,164, eingereicht am 16. Januar 1992, betitelt „METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION", dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen, ist. In der oben erwähnten Patentanmeldung wird ein Verfahren und Vorrichtung offenbart zum Kombinieren von Daten verschiedener Typen von verschiedenen Quellen für die Übertragung in einem Datenrahmen.
In Rahmen, die weniger Daten als eine vorbestimmte Kapazität enthalten, kann der Leistungsverbrauch verringert werden durch Übertragungs-Gating bzw. Übertragungsaus- und -einblendung eines Sendeverstärkers, so dass nur Teile des Rahmens, die Daten enthalten, gesendet werden. Weiterhin können Nachrichtenkollisionen in einem Kommunikationssystem reduziert werden, wenn die Daten in die Rahmen gemäß einem vorbestimmten Pseudo-Zufallsprozess platziert werden. Ein Verfahren und Vorrichtung zum Gating bzw. Ansteuern des Sendens und zur Positionierung der Daten in dem Rahmen ist in der US-Patentanmeldung Seriennummer 08/194,823 offenbart, die eine Continuation-Anmeldung der US-Patentanmeldung Seriennummer 07/846,312, eingereicht am 5. März 1992, betitelt „DATA BURST RANDOMIZER", dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen, ist.
Ein nützliches Verfahren zur Leistungssteuerung eines Mobilterminals in einem Kommunikationssystem ist die Überwachung der Leistung des empfangenen Signals von der Mobilstation an der Basisstation. Die Basisstation sendet ansprechend auf die überwachten Leistungspegel, Leistungssteuerungsbits an die Mobilstation in regulären Intervallen. Ein Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Sendeleistung auf diese Art und Weise ist in dem US-Patent Nr. 5,056,109, erteilt am 8. Oktober 1991, betitelt „METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen, offenbart.
Bei einer alternativen kontinuierlichen Übertragungs- bzw. Sendestrategie, werden, wenn die Datenrate geringer ist als das vorbestimmte Maximum, die Daten innerhalb des Rahmens wiederholt, so dass die Daten die volle Kapazität des Datenrahmens belegen. Wenn eine solche Strategie verwendet wird, kann der Leistungsverbrauch und Interferenz gegenüber anderen Benutzern während Perioden der Datenübertragung mit weniger als dem vorbestimmten Maximum reduziert werden, und zwar durch Reduzierung der Leistung, mit der der Rahmen gesendet wird. Diese reduzierte Übertragungsleistung bzw. Sendeleistung wird durch die Redundanz in dem Datenstrom kompensiert und kann Vorteile hinsichtlich der Reichweite bei einer festen maximalen Übertragungsleistung offerieren.
Ein Problem das bei der Steuerung von Sendeleistung bei der kontinuierlichen Sendestrategie angetroffen wird, ist die Tatsache, dass der Empfänger die Senderate bzw. Übertragungsrate nicht a priori kennt und so nicht den Leistungspegel der empfangen werden sollte, kennt. Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Sendeleistung in einem Kommunikationssystem mit kontinuierlichem Senden vor.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein neues und verbessertes Verfahren und Vorrichtung für „closed loop"- bzw. Regelungssendeleistungssteuerung in einem Kommunikationssystem. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine rechtzeitige Leistungssteuerung vorzusehen, die nötig ist, um eine robuste bzw. stabile Kommunikationsverbindungsqualität bei schnellen Schwundzuständen vorzusehen. Es sei anzumerken, dass verschiedene Verfahren für Leistungssteuerung verändert werden können durch Austausch von Signalisierungsdaten im Verlauf der Übertragung. Solche Veränderungen in dem Leistungssteuerungsformat können ansprechend auf Veränderungen in Kanalcharakteristiken oder Veränderungen in dem aufzunehmenden Dienst wünschenswert sein.
Weiterhin sei anzumerken, dass Leistungssteuerungstechniken in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel in einem Kommunikationssystem mit variabler Rate präsentiert werden, wobei die präsentierten Verfahren jedoch genauso auf Kommunikationssysteme mit festgelegter Rate und auf Kommunikationssysteme, bei denen die Datenrate variiert, wobei beide Seiten der Kommunikationsverbindung die Übertragungsrate kennen, anwendbar sind. In den Fällen, wo die Übertragungsrate bekannt ist, muss nur die Information bezüglich der bekannten Rate gesendet werden.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationssystem mit variabler Rate offenbart, bei dem eine erste Kommunikationsvorrichtung für die Übertragung eines Datenpakets mit Daten von variabler Rate in einem Datenrahmen einer vorbestimmten Datenkapazität zu einer zweiten Kommunikationsvorrichtung dient und wenn das Datenpaket kleiner ist als die Datenkapazität, wiederholte Versionen der Bits in dem Datenpaket generiert werden und die erste Version der Datenpaketbits und die wiederholten Versionen der Datenpaketbits in dem Rahmen vorgesehen werden und wobei die Sendeleistung zum Übertragen des Datenrahmens gemäß der Datenrate skaliert wird, wobei ein System zum Steuern der Sendeleistung der ersten Kommunikationsvorrichtung bei der zweiten Kommunikationsvorrichtung Folgendes aufweist: ein Empfängermittel zum Empfangen des Datenrahmens, Rahmenqualitätsbestimmungsmittel zur Bestimmung eines Rahmenqualitätsfaktors aus dem Datenrahmen, ein Vergleichsmittel zum Vergleichen des Rahmenqualitätsfaktors mit zumindest einem Schwellenwert, wobei der Schwellenwert dazu dient, ein Qualitätssignal, das für die Datenrate geeignet ist, vorzusehen, und Sendemittel zum Senden des Qualitätssignals.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel offenbart die vorliegende Erfindung weiterhin eine erste Kommunikationsvorrichtung für die Übertragung eines Datenpakets von Daten mit variabler Rate in einem Datenrahmen mit einer vorbestimmten Datenkapazität zu einer zweiten Kommunikationsvorrichtung, wobei, wenn das Datenpaket weniger ist als die Datenkapazität, wiederholte Versionen von Bits in dem Datenpaket generiert werden und die erste Version der Datenpaketbits und die wiederholten Versionen der Datenpaketbits in dem Datenrahmen vorgesehen werden, und wobei die Sendeleistung für die Übertragung der Datenrahmen gemäß der Datenrate skaliert wird, wobei ein System zum Steuern der Sendeleistung vorgesehen wird, und zwar bei der ersten Kommunikationsvorrichtung ansprechend auf ein Leistungssteuerungssignal (von der), wobei das System Folgendes aufweist: ein Empfängermittel zum Empfangen des Leistungssteuerungssignals und Steuerprozessormittel zum Bestimmen eines Sendesteuersignals gemäß des Leistungssteuerungssignals und der Datenrate.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der unten folgenden detaillierten Beschreibung noch offensichtlicher, wenn diese zusammen mit den Zeichnungen gesehen wird, wo bei den Zeichnungen die selben Bezugszeichen Entsprechendes durchgängig identifizieren, und wobei die Figuren Folgendes zeigen:
1 ist eine Darstellung eines beispielhaften Mobiltelefonsystems;
2a–k sind Darstellungen von Rahmenformaten der Rückwärtsverbindung gemäß des Standes der Technik und von Rahmenformaten von Rahmen der vorliegenden Erfindung; und
3 ist eine Darstellung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bezug nehmend auf 1 kann Information zu und von einem öffentlich geschalteten Telefonnetzwerk (public switched telephone network = PSTN) von einem Systemsteuerungs- und Switch-Element 2 vorgesehen werden oder kann zu und von einem Steuer- und Switch-Element 2 von einer weiteren Basisstation vorgesehen werden, wenn es sich bei dem Anruf um eine Mobilstation-zu-Mobilstation-Kommunikation handelt. Das Systemsteuerungs- und Switch-Element 2 sendet wiederum Daten zu und empfängt Daten von einer Basisstation 4. Basisstation 4 sendet Daten zu und empfängt Daten von einer Mobilstation 6.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind die Signale, die zwischen Basisstation 4 und Mobilstation 6 gesendet werden, Spreizspektrumskommunikationssignale, wobei die Generierung dieser Wellenformen im Detail in den oben erwähnten US-Patenten Nr. 4,901,307 und 5,103,459 beschrieben sind. Die Übertragungsverbindung für die Kommunikation von Nachrichten zwischen Mobilstation 6 und Basisstation 4 wird als die Rückwärtsverbindung bezeichnet und die Übertragungsverbindung für die Kommunikation von Nachrichten zwischen Basisstation 4 und Mobilstation 6 wird als die Vorwärtsverbindung bezeichnet.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung verwendet um die Sendeleistung der Mobilstation 6 zu steuern. Die Verfahren der Leistungssteuerung der vorliegenden Erfindung können jedoch genauso zur Steuerung der Sendeleistung der Basisstation 4 angewendet werden. Bezug nehmend auf 3 werden Basisstation 30 und Mobilstation 50 in Block diagrammform dargestellt, und zeigen die Vorrichtung zum Vorsehen der Steuerung der Sendeleistung der Mobilstation 50 der vorliegenden Erfindung.
Bei herkömmlichen Rückwärtsverbindungsimplementierungen werden Rahmen mit Daten von variabler Rate von einer Mobilstation zu einer Basisstation unter Verwendung von Übertragungs-Gating bzw. -Aus- und Einblendung gesendet, wenn die Daten der Übertragungsrahmen weniger als ein vorbestimmtes Maximum sind. 2a–g zeigen eine beispielhafte Rahmenstruktur für eine Kommunikationsverbindung mit Übertragungs-Gating an. 2a zeigt einen Rahmen von Vollratendaten, die aus 16 individuellen Leistungssteuerungsgruppen (P₁–P₁₆) von Übertragungsdaten bestehen.
2b–c stellen einen Übertragungsrahmen von Halbratendaten dar. Halbratendaten benötigen nur die Hälfte der Kapazität des Datenrahmens. Die Daten werden dann verdoppelt vorgesehen, wie es in 2b dargestellt ist, wobei jede individuelle Leistungssteuerungsgruppe (P₁–P₈) doppelt in dem Rahmen vorgesehen wird. Der Wiederholungsrahmen wird an Gating- bzw. Aus- und Einblendungsmittel vorgesehen, die die Hälfte der Leistungssteuerungsgruppen heraus gatet, so dass nur eine einzelne Version einer jeder Leistungssteuerungsgruppe gesendet wird, wie es in dem Übertragungsrahmen der 2c dargestellt ist.
2d–e stellen einen Übertragungsrahmen mit Viertelratendate dar. Viertelratendaten benötigen nur ein Viertel der Kapazität des Datenrahmens. Die Daten werden vierfach, wie es in 2d dargestellt ist, kopiert, wobei jede einzelne Leistungssteuerungsgruppe (P₁–P₄) viermal in dem Rahmen vorgesehen wird. Dieser Wiederholungsrahmen wird an ein Gating-Mittel vorgesehen, das Dreiviertel der Leistungssteuerungsgruppen heraus gatet, so dass nur eine einzelne Version einer jeden Leistungssteuerungsgruppe gesendet wird, wie es in dem Übertragungsrahmen der 2e dargestellt ist.
2f–g stellen einen Übertragungsrahmen mit Achtelratendaten dar. Achtelratendaten benötigen nur ein Achtel der Kapazität des Datenrahmens. Die Daten werden als acht Kopien, wie es in 2f dargestellt ist, vorgesehen, wobei jede einzelne Leistungssteuerungsgruppe (P₁–P₂) achtfach in dem Rahmen vorgesehen wird. Dieser Wiederholungsrahmen wird an Gating-Mittel vorgesehen, die sieben Achtel der Leistungssteuerungsgruppen heraus gaten, so dass nur eine Version einer jeden einzelnen Leistungssteuerungsgruppe gesendet wird, wie es in dem Übertragungsrahmen der 2g dargestellt ist.
Leistungssteuerung in Systemen, in denen Rahmen, wie sie in 2a–g dargestellt sind, übertragen werden, wird durch Vergleichen der empfangenen Leistung einer jeden Leistungssteuerungsgruppe mit einer vorbestimmten Leistungsschwelle und Senden eines einzelnen Bits als Antwort, was anzeigend dafür, ob die empfangene Leistung zu hoch oder zu niedrig ist, vorgesehen. Da der Mobilstation bekannt ist, welche der Leistungssteuerungsgruppen ausgeblendet wurden, ignoriert sie die Leistungssteuerungsnachrichten, die für die ausgeblendeten Leistungssteuerungsgruppen gesendet werden.
In der Kommunikationsverbindung der vorliegenden Erfindung werden Wiederholungen der Daten in Leistungssteuerungsgruppen, wie es bezüglich 2b, 2d und 2f beschrieben ist, vorgesehen. Es sei anzumerken, dass die Reihenfolge der Leistungssteuerungsgruppen der Rahmen in 2b, 2d und 2f, lediglich als Beispiel vorgesehen ist, und dass die vorliegende Erfindung ebenso auf beliebige Leistungssteuerungsgruppenreihenfolgen angewendet werden kann. In der vorliegenden Erfindung wird ein Gating der redundanten Daten nicht ausgeführt, sondern der gesamte Wiederholungsrahmen wird gesendet, wobei die Sendeleistung jedoch proportional zu dem Betrag der Redundanz, die in dem Übertragungsrahmen existiert, gesenkt wird.
Die beispielhaften Übertragungsrahmen der vorliegenden Erfindung sind in den 2h–2k dargestellt. Es sei anzumerken, dass die vorliegende Erfindung ebenso auf eine beliebige Anordnung bzw. Reihenfolge der Leistungssteuerungsgruppen in den Übertragungsrahmen anwendbar ist. In 2h ist ein Vollratenrahmen dargestellt. Es existieren 16 individuelle Leistungssteuerungsgruppen von Daten, die die gesamte Kapazität des Datenrahmens belegen, und die mit einem höchsten Übertragungsleistungspegel gesendet wer den. In 2i ist ein Halbratenrahmen dargestellt. Hier existieren acht einzelne Leistungssteuerungsgruppen von Daten mit einer Wiederholungsrate von zwei und die mit ungefähr der Hälfte des höchsten Sendeleistungspegels gesendet werden. In 2j wird ein Viertelratenrahmen dargestellt. Hier existieren vier einzelne bzw. individuelle Leistungssteuerungsgruppen mit einer Wiederholungsrate von vier und die mit ungefähr einem Viertel des höchsten Sendeleistungspegels gesendet werden. In 2k ist ein Achtelratenrahmen dargestellt. Es gibt zwei Einzelleistungssteuerungsgruppen mit einer Wiederholungsrate von Acht, die mit ungefähr einem Achtel des maximalen Sendeleistungspegels gesendet werden. Die Sendeleistung kann reduziert werden, ohne dass die Verbindungsqualität in der Übertragung der wiederholten Rahmen verschlechtert wird, und zwar dadurch dass ein Vorteil aus der Redundanz durch kohärentes oder nicht kohärentes Kombinieren der wiederholten Signale gezogen wird und dadurch dass ein Vorteil aus Vorwärtsfederkorrekturtechniken gezogen wird, die zur Verfügung stehen für die Korrektur von Datenrahmen, die Redundanz enthalten, und die auf dem Fachgebiet bekannt sind.
In diesem Übertragungsschema ist die Leistungssteuerung erheblich komplizierter, wenn der Empfänger nicht die Rate, mit der die Daten gesendet werden, a priori kennt. Wie in den 2h–2k dargestellt ist, hängt die Angemessenheit der empfangenen Leistung vollständig von der Rate ab, mit der die Daten gesendet wurden, was eine Information darstellt, die der Empfänger nicht a priori kennt. Das Folgende beschreibt Verfahren, mit denen Leistungssteuerung in einem Kommunikationssystem diesen Typs implementiert werden kann.
Wenn eine Kommunikationsverbindung sich verschlechtert, dann kann die Verbindungsqualität durch Folgendes verbessert werden: Reduzieren der Datenrate von Übertragungen auf der Verbindung und Einführen von Redundanz für Fehlerkorrekturzwecke in den Verkehrsstrom oder durch Erhöhen der Sendeleistung der sendenden Vorrichtung. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel für das Steuern der Sendeleistung der Mobilstation 50 enthalten einige der Verfahren für die Bestimmung, dass die Sendeleistung der Mobilstation 50 erhöht werden sollte, oder dass die Datenrate der Mobilstation gesenkt werden sollte, Folgendes:

(a) Basisstationsdetektierung von einer hohen Rahmenfehlerrate auf der Rückwärtsverbindung;
(b) Mobilstation detektiert dass ihre Leistung auf einem Maximum für die Rückwärtsverbindung liegt;
(c) Basisstation detektiert, dass die Empfangsleistung niedrig ist auf der Rückwärtsverbindung;
(d) die Entfernung Basisstation-zu-Mobilstation ist groß; und
(e) der Standort der Mobilstation ist schwach bzw. schlecht.

Umgekehrt können einige der Verfahren zur Bestimmung, dass die Sendeleistung der Mobilstation 50 gesenkt werden sollte, oder dass die Datenrate der Mobilstation erhöht werden könnte, Folgendes enthalten:

(a) Basisstationsdetektierung von einer niedrigen Rahmenfehlerrate auf der Rückwärtsverbindung;
(b) Mobilstation detektiert dass ihre Leistung geringer ist als eine Schwelle für die Rückwärtsverbindung;
(c) Basisstation detektiert, dass eine Empfangsleistung hoch ist auf der Rückwärtsverbindung;
(d) Basisstation-zu-Mobilstations-Entfernung ist niedrig; und
(e) der Standort der Mobilstation ist gut.

Es ist oft wünschenswert, die Datenübertragungsrate zu reduzieren, um eine Datenverbindung zu stärken statt die Sendeleistung auf der Verbindung zu erhöhen. Es gibt drei Gründe, die Datenrate zu reduzieren um die Verbindungen bzw. Link-Anschlüsse zu verbessern. Der erste Grund ist der, dass das Sendesystem bereits mit seiner maximalen Sendeleistung sendet. Der zweite Grund ist der, dass die Sendeleistung des Sendesystems durch gespeicherte Batterieleistung betrieben werden kann und dass daher eine erhöhte Sende leistung die Betriebszeit reduzieren würde. Der dritte Grund ist der, dass in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel eines CDMA-Systems, Benutzerübertragungen Rauschen für andere Benutzer, die zu der Basisstation senden, sind, und dass es wünschenswert ist, diese Interferenz zu begrenzen.
Wenn eine Mobilstation 50 einen Bedarf detektiert die Senderate zu modifizieren, sendet der Steuerprozessor 58 in Mobilstation 50 ein Signal, das einen modifizierten Ratensatz an die Datenquelle mit variabler Rate 60 spezifiziert. Der modifizierte Ratensatz ist ein Satz von Raten, mit denen Datenquelle 60 erlaubt ist, Daten vorzusehen. Ansprechend auf das modifizierte Ratensignal sieht die Datenquelle mit variabler Rate 60 alle Daten für die Übertragung innerhalb dieses modifizierten Ratensatzes vor. Die Datenquelle 60 kann eine Quelle für Modem-, Facsimile- oder Sprachdaten sein. Datenquelle 60 kann eine Quelle mit variabler Rate sein, die ihre Übertragungsrate auf Rahmen-zu-Rahmen-Basis während der Übertragung vorsieht oder kann eine Datenquelle sein, die nur in der Lage ist, Raten auf Befehl hin zu verändern. Eine Sprachquelle mit variabler Rate wird im Detail in der zuvor erwähnten Anmeldung mit Seriennummer 08/004,484 beschrieben.
Ein Bedarf für die Modifikation des Datenratensatzes kann durch einen der oben aufgezählten Zustände angezeigt werden. Wenn das Verfahren, mit dem bestimmt wird, dass der Datenratensatz verändert werden sollte, ein positionsbezogener Effekt ist, wie zum Beispiel die Entfernung oder die Position der Mobilstation, dann wird ein externes Signal an den Steuerprozessor 38 vorgesehen, der den Positionszustand anzeigt. Dieser Positionszustand kann durch Mobilstation 50 oder durch Basisstation 30 und Senden an Mobilstation 50 detektiert werden. Ansprechend hierauf sieht der Steuerprozessor 58 ein Signal anzeigend für einen modifizierten Ratensatz vor, mit dem Mobilstation 50 senden darf. Alternativ, wenn das Verfahren durch das ein Bedarf zur Ratenmodifikation detektiert wird, auf einem Sendeleistungszustand (z. B. die Sendeleistung der Mobileinheit ist auf einem Maximum oder unter einer Schwelle) basiert, dann wird ein Signal von dem Sender (transmitter = XMTR) 64 an Steuerprozessor 58 vorgesehen, und zwar anzeigend hinsichtlich der Sendeleistung. Steuerprozessor 58 vergleicht die Sendeleistung mit vorbestimmten Schwellenwerten und kann aufgrund dieses Vergleichs eine Ratensatzanzeige an die Datenquelle mit variabler Rate 60 vorsehen.
In einer Leistungssteuerungsimplementierung mit geschlossener Schleife bzw. „closed loop" werden Leistungssteuerungssignale von Basisstation 30 an Mobilstation 50 vorgesehen. Das Verfahren, mit dem Basisstation 30 das Leistungssteuerungssignal bestimmt, hängt von der Verbindungscharakteristik ab, die die Basisstation 30 für die Bestimmung der Verbindungsqualität verwendet. Basisstation 30 kann zum Beispiel das Leistungssteuerungssignal gemäß einer Empfangsleistung oder alternativ gemäß einer Rahmenfehlerrate bestimmen. Die vorliegende Erfindung ist gleichermaßen auf beliebige Verbindungsqualitätsfaktoren anwendbar.
Wenn der verwendete Qualitätsfaktor die empfangene Leistung ist, wird das Signal von der Mobilstation 50, das an Basisstation 30 durch Antenne 40 empfangen wird, an Empfänger (receiver = RCVR) 42 vorgesehen, der eine Anzeige für die empfangene Leistung an Steuerprozessor 46 liefert. Wenn der verwendete Verbindungsqualitätsfaktor die Rahmenfehlerrate ist, dann wandelt Empfänger 42 das Signal herunter, demoduliert es und liefert das demodulierte Signal an Decoder 44. Decoder 44 bestimmt eine Anzeige für die Fehlerrate und liefert ein Signal anzeigend für die Fehlerrate an Steuerprozessor 46. Steuerprozessor 46 vergleicht den vorgesehenen Verbindungsqualitätsfaktor (link quality factor) mit einer Schwelle oder einem Satz von Schwellen, die statisch oder variabel sein können. Steuerprozessor 46 liefert dann die Leistungssteuerungsinformation entweder an Codierer 34 oder Leistungssteuerungscodierer (power controlling coder = P. C. ENC.) 47. Wenn die Leistungssteuerungsinformation in den Datenrahmen codiert werden soll, werden die Leistungssteuerungsdaten an Codierer 34 vorgesehen. Dieses Verfahren benötigt, dass ein gesamter Rahmen der Daten verarbeitet werden muss, bevor die Leistungssteuerungsdaten gesendet werden. Die codierten Verkehrsdaten und Leistungssteuerungsdatenrahmen werden dann an Sender (transmitter = XMTR) 36 geliefert. Die Leistungssteuerungsdaten können einfach Teile des Datenrahmens überschreiben oder können an vorbestimmte leere Positionen in dem Übertragungsrahmen platziert werden. Wenn die Leistungssteuerungsdaten Verkehrsdaten überschreiben, kann dies durch Vorwärtsfehlerkorrekturtechniken an der Mobilstation 50 korrigiert werden.
Bei Implementierungen, die einen vollen Datenrahmen verarbeiten, bevor die Leistungssteuerungsdaten vorgesehen werden, wird eine Verzögerung vorgesehen, die unerwünscht in schnellen Schwundzuständen ist. Eine Alternative wäre es, die Leistungssteuerungsdaten direkt an Sender 36 vorzusehen, wo sie in den abgehenden Datenstrom punktiert bzw. aufgeprägt werden können. Wenn die Leistungssteuerungsdaten ohne Fehlerkorrekturcodierung gesendet werden, dann gibt Leistungssteuerungscodierer 47 die Leistungssteuerungsdaten einfach an Sender 36 weiter. Wenn Fehlerkorrekturcodierung für die Leistungssteuerungsdaten erwünscht ist, ohne die Verzögerung aufgrund des Wartens auf die Verarbeitung eines vollständigen Datenrahmens aufzuerlegen, liefert der Leistungssteuerungscodierer 47 eine Codierung der Leistungssteuerungsdaten vor ohne Rücksicht auf die abgehenden Verkehrsdaten. Sender 36 konvertiert das Signal hoch, moduliert es und liefert es an Antenne 38 für die Übertragung.
Das gesendete Signal wird an Antenne 52 empfangen und an Empfänger (receiver = RCVR) 54 geliefert, wo es abwärts umgesetzt und demoduliert wird. Wenn die Leistungssteuerungsdaten in einem Vollrahmen von Verkehrsdaten codiert werden, dann werden die Verkehrs- und Leistungssteuerungsdaten an Decodierer 56 geliefert. Decodierer 56 decodiert das Signal und separiert das Leistungssteuerungssignal von den Verkehrsdaten. Wenn andererseits die Leistungssteuerungsdaten nicht in einem Volldatenrahmen codiert werden, sondern in den Sendestrom der Daten punktiert werden, dann extrahiert der Empfänger 54 die Leistungssteuerungsdaten von dem ankommenden Datenstrom und liefert die codierten Daten an Leistungssteuerungsdecodierer (power control decoder = P. C. DEC.) 55. Wenn die Leistungssteuerungsdaten codiert sind, dann decodiert der Leistungssteuerungsdecodierer 55 die Leistungssteuerungsdaten und liefert die decodierten Leistungssteuerungsdaten an Steuerprozessor 58. Wenn die Leistungssteuerungsdaten nicht codiert sind, dann werden die Daten direkt von Empfänger 54 an Steuerprozessor 58 geliefert.
Das Leistungssteuerungssignal wird an Steuerprozessor 58 geliefert, der gemäß dem Leistungssteuerungssignal ein Signal an Datenquelle mit variabler Rate 60 liefert, und zwar anzeigend für einen geeigneten Ratensatz, oder ein Sendesignal an Sender 64 anzeigend für einen modifizierten Sendeleistungspegel.
Die Basisstation 30 kennt nicht die Datenrate des gesendeten Rahmens a priori, so dass in der Implementierung, wo die Leistung gemäß der Redundanz der Daten in dem Rahmen oder der Datenrate des Rahmens variiert wird, die Bestimmung eines Leistungssteuerungssignals von Empfangsverbindungsqualitätscharakteristiken ratenabhängig ist. In einer Implementierung kann die Mobilstation 30 Bits beinhalten, die die Datenrate zu Beginn eines Rahmens auf uncodierte Art und Weise darstellt. Dies kann akzeptabel sein, wenn der Rahmen genug Informationsbits enthält, so dass der Einfluss auf die Kapazität nicht groß ist.
Bei einer alternativen Implementierung kann Basisstation 30 die Rate des Rahmens von dem ersten Teil des Rahmens schätzen. Zum Beispiel könnte ein Präambel zu Beginn eines jeden Rahmens hinzugefügt werden und die Basisstation könnte schätzen, dass die Rate, die die beste Präambelkorrelation vorsieht, die vorhandene ist. Mit einer weiteren Implementierung zum Vorsehen eines ratenabhängigen Leistungssteuerungssignals können mehrere Bits von Leistungssteuerungsinformation von Basisstation 30 an Mobilstation 50 vorgesehen werden. In einer ersten Implementierung mit einem Leistungssteuerungssignal mit mehreren Bits wird die Empfangsleistung als Verbindungsqualitätsfaktor verwendet. Empfänger 42 liefert ein Messsignal hinsichtlich der Empfangsleistung an Steuerprozessor 46. Steuerprozessor 46 vergleicht den Empfangsleistungswert mit einem Satz von Schwellen bzw. Schwellenwerten.
In dem beispielhaften ersten Ausführungsbeispiel mit einer Leistungssteuerungssignalimplementierung mit mehreren Bits existiert eine Schwelle, anzeigend für eine Nominalempfangsleistung für jede Ratenhypothese. Steuerprozessor 46 liefert ein Signal anzeigend dafür, wo die empfangene Leistung innerhalb eines Bereiches von Leistungsquantisierungspegeln liegt. Die benötigte Leistung für den Vollratenmodus wird der höchste sein, und die benötigte Leistung für den 1/8-Ratenmodus wird der niedrigste sein. Zum Beispiel können die folgenden fünf Pegel bzw. Level identifiziert werden:

• Pegel 4 – Empfangsleistung größer als die Nominalvollratenleistung
• Pegel 3 – Empfangsleistung zwischen den 1/2-Raten- und den Vollratennominalleistungen
• Pegel 2 – Empfangsleistung zwischen den 1/4-Raten- und 1/2-Ratennominalleistungen
• Pegel 1 – Empfangsleistung zwischen den 1/8-Raten- und 1/4-Ratennominalleistungen
• Pegel 0 – Empfangsleistung weniger als die 1/8-Ratennominalleistung.

Die Bits, die den Empfangsleistungspegel anzeigen, werden dann mit Verkehrsdaten in Codierer 34 kombiniert und zurück zu Mobilstation 50, wie zuvor beschrieben, gesendet. Mobilstation 50 kennt die Datenrate, mit der sie gesendet hat, und somit könnte die Leistungsanpassung basierend auf dem Wissen über die Übertragungsrate der Leistungssteuerungsgruppe entsprechend der Feedback-Information, wie in Tabelle 1 gezeigt, basiert werden. Tabelle 1 zeigt den Vorzug einer Mehr-Level- bzw. -Pegel-Implementierung, und zwar dass, wenn die gemessene Qualität sich sehr von dem gewünschten Level unterscheidet (möglicherweise aufgrund eines plötzlichen tiefen Schwunds) eine größere Leistungsanpassung durchgeführt werden kann. Bei dieser Implementierung werden drei Bits benötigt um diese 1-aus-5-Information zurückzuschicken. Dies erhöht den Overhead auf der Rückkopplungsverbindung.
Tabelle 1. Leistungsanpassungen mit fünf Qualitäts-Leveln
Eine Art und Weise der Reduzierung des Overhead-Betrags, der nötig ist für die Leistungssteuerung in einem System mit variabler Rate wäre es, die Zahl der Übertragungsraten auf eine Zahl der Form 2ⁿ – 1 zu beschränken, wobei n ein ganzzahliger Wert ist. Wenn man zum Beispiel einen Ratensatz auf nur drei mögliche Raten beschränkt, dann würden zwei Bits benötigt werden, um den empfangenen Leistungspegel zu übermitteln. Ein weiteres Verfahren zur Reduzierung des Overhead-Betrags, der nötig ist, für die Leistungssteuerung wäre es, ein Feedback von Qualitätsinformation für niedrige Raten weniger oft vorzusehen. Die Qualitätsmessungen für diese niedrigeren Raten würden ebenfalls über die entsprechenden längeren Zeitperioden ausgeführt werden. Dies verbessert die Genauigkeit der Qualitätsmessungen für den Niedrigratenmodus.
Ein weiteres Verfahren zur Reduzierung der Anzahl von Leistungssteuerungsbits, die pro Rahmen vorgesehen werden, ist es, die Schwellenwerte für jeden Rahmen zu variieren. Für den Fall von vier möglichen Übertragungsraten können zum Beispiel zwei alternierende Fälle verwendet werden, wie es in Tabellen 2 und 3 dargestellt ist.
Tabelle 2. Leistungsanpassungen zu geraden Zeitpunkten mit vier Qualtitäts-Leveln
Tabelle 3. Leistungsanpassungen zu ungerade Zeitpunkten mit vier Qualitäts-Leveln
Alle oben erwähnten Techniken beeinflussen die Kapazität. Ein Ansatz für die Reduzierung des Informationsbetrags, der zurückgeführt werden muss, ist es, die Schätzungen über längere Perioden auszuführen, wodurch genauere Schätzungen durch Mittelung über längere Schätzungsperioden erhalten werden. Leider kann in einigen Schwund-Anwendungen solch eine Verzögerung eine signifikante Performanceverschlechterung, die unakzeptabel ist, bewirken.
Ein bevorzugter Ansatz zum Vorsehen von Schätzungen über längere Messungsintervalle ist es, nur längere Messintervalle für ausgewählte Raten zu verwenden. Zum Beispiel könnte die Leistung mit einer Vollratenschwelle für jede Leistungssteuerungsgruppe verglichen werden, mit einer 1/2-Ratenschwelle alle zwei Leistungssteuerungsgruppen verglichen werden, mit einer 1/4-Ratenschwelle alle vier Leistungssteuerungsgruppen verglichen werden und mit einer 1/8-Ratenschwelle alle acht Leistungssteuerungsgruppen verglichen werden. Bei 16 Leistungssteuerungsgruppen pro Rahmen würde dieser Ansatz 16 + 8 + 4 + 2 = 30 Bits pro Rahmen benötigen. Die Tatsache, dass die Bits nicht gleichmäßig generiert werden, würde eine Extraverzöge rung für einige der Bits bewirken. Die längeren Messintervalle für diesen Ansatz sind ähnlich zu den Verzögerungen für niedrigere Raten mit dem momentanen System, wo die Daten nur auf 1/2, 1/4 oder 1/8 der Leistungssteuerungsgruppen gesendet werden und die Perioden ohne Daten können keine Leistungssteuerungsinformation vorsehen. Ein weiteres Verfahren zur Reduzierung des nötigen Leistungssteuerungsinformationsbetrags ist es, eine Leistungsschätzung für die erste Leistungssteuerungsgruppe eines Rahmens zu senden und für darauf folgende Leistungssteuerungsgruppen in den Rahmenschätzungen der Qualitätsunterschiede bezüglich der vorhergehenden Leistungssteuerungsgruppe zurück zu senden. Diese Technik ist sinnvoll, wenn alle Leistungssteuerungsgruppen eines Rahmens mit derselben Nominalleistung gesendet werden und kein Gating für Leistungssteuerungsgruppen vorgesehen ist.
Sogar in Anwendungen, wo die Rate sich nur auf einer Rahmen-zu-Rahmen-Basis verändern kann, verändert sich die Rate typischerweise nur alle paar Rahmen. Außerdem wird die Rate typischerweise am Ende eines jeden Rahmens genau bestimmt. Ein alternatives beispielhaftes Ausführungsbeispiel, das diese Charakteristiken ausnutzt, wird im Folgenden beschrieben: Basisstation 30 misst die Qualität des empfangenen Signals bezüglich einer einzelnen Schwelle für jede Leistungssteuerungsgruppe und sendet das 1-Bit-Ergebnis des Vergleichs an Mobilstation 50 zurück.
Für die erste Leistungssteuerungsgruppe verwendet die Basisstation 30 eine Qualitätsschwelle basierend auf der Rate des vorhergehenden Rahmens. Basierend auf der gemessenen empfangenen Qualität passt Basisstation 30 ihre Qualitätsschwelle für den Qualitätsvergleich für die nächste Leistungssteuerungsgruppe an. Die Schwellen für die Vergleiche der folgenden Leistungssteuerungsgruppen werden basierend auf der empfangenen Qualität mit Bezug zu dem momentanen Schwellenwert bzw. Schwelle angepasst.
Eine beispielhafte Implementierung für die Durchführung hierfür ist in den Tabellen 4 und 5 dargestellt. Tabelle 4 zeigt die nächste Qualitätsschwelle der Basisstation und ihr gesendetes Feedback-Qualitätsbit in Abhängigkeit der momentanen Qualitätsschwelle und dem gemessenen empfangenen Qualitäts-Level. Tabelle 5 zeigt die Leistungsanpassantwort der Mobilstation auf das Feedback-Qualitätsbit in Abhängigkeit von ihrer bekannten Übertragungsrate für die Leistungssteuerungsgruppe entsprechend dem Feedback-Bit und ihre Schätzung der Basisstationsschwelle, die verwendet wurde. Von der Basisstationsschwelle wird angenommen, dass sie basierend auf der vorhergehenden Rahmenrate für den ersten Leistungssteuerungsgruppenvergleich gesetzt wurde und korrekt für die anderen Leistungssteuerungsgruppenvergleiche gesetzt wurde. Qualitätsschwellen für Voll-, 1/2-, 1/4- und 1/8-Ratenmodi werden verwendet und die empfangenen Qualitätslevel sind wie die in der Tabelle 1 gezeigten (d. h. Pegel 4, entspricht der größten empfangenen Leistung).
Tabelle 4. Basisstationshandlungen
Tabelle 5. Empfangsverarbeitungshandlungen der Mobilstation
Tabelle 5 gibt ein Beispiel der Handlungen der Basisstation und der Mobilstation für einen Fall wieder, bei dem es 16 Leistungssteuerungsgruppen gibt, der vorhergehende Rahmen Vollrate besaß und die Qualitätsbits der Basisstation an die Basisstation mit Null Verzögerung zurückgeführt werden. In diesem Beispiel verändert die Mobilstation ihre Rate von Vollrate auf 1/8-Rate mit dem neuen Rahmen. Die Leistung der ersten Leistungssteuerungsgruppe des neuen Rahmens wird von der Leistung, die für die letzte Leistungssteuerungsgruppe des vorhergehenden Rahmens verwendet wurde, um die Nominaldifferenz in den benötigten Leistungen zwischen dem Voll- und 1/8-Ratenmodus angepasst. Der empfangene Qualitäts-Level der Basisstation variiert in Abhängigkeit von Kanalzuständen und dem gesendeten Leistungspegel. Das empfangene Qualitätsbit der Mobilstation kann möglicherweise nicht mit dem Basisstationswert auf Grund von Fehlern in der Feedback-Verbindung übereinstimmen.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel liefert Codierer 34 die gemessene Qualitätsinformation codiert oder uncodiert separat von den anderen Verkehrsdaten. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die Verkehrsdaten auf einer Rahmenbasis codiert und das Codieren wird nicht ausgeführt bis der gesamte Rahmen empfangen wurde. Die Verzögerung, die durch das Buffering der Datenrahmen bewirkt wird, kann eine Verzögerung in der Leistungsanpassung bewirken, die für einige Schwundumgebungen unakzeptabel ist.
In der momentanen Implementierung, die in dem oben zitierten Interim-Standard beschrieben wird, wird ein uncodiertes Informationsbit alle 1,25 ms zurück gesendet. Diese Information wird in zwei aufeinander folgenden 19,2-ksps-Modulationssymbolintervallen gesendet. Ein Senden des einen Bits in den zwei Symbolintervallen erhöht die Energie des Informationsbits, so dass die Fehlerratenperformance besser ist. Die Leistung dieser zwei Symbole kann ebenfalls unterschiedlich zu der Rate der anderen Verkehrssymbole angepasst bzw. eingestellt werden. In einem alternativen Ansatz werden zwei Qualitätsbits in zwei Modulationssymbolintervallen zurück geschickt und deren Leistung wird erhöht, und zwar so, dass die gewünschte Fehlerratenperformance erreicht wird.
Ein weiteres Verfahren zur Reduzierung des Kapazitätsbeinträchtigung von Closed-Loop-Leistungssteuerung ist es, die Leistungssteuerungsdaten in einem Modulationsschema vorzusehen, dass sich von dem Modulationsschema der Verkehrsdatenübertragungen unterscheidet. Wenn zum Beispiel die Verkehrsdaten unter Verwendung von binärer Phasenmodulation gesendet werden, dann könnte die Leistungssteuerungsinformation mittels einer M-stufigen Phasenmodulation zurückgeführt werden. Wenn es zum Beispiel N mögliche Raten gibt, gibt es N ideale Empfangsleistungssetzpunkte (received power set points). Da jeder der N Setzpunkte einer empfangenen Leistungsmessschwelle entspricht, wird die Leistungsmessung im Endeffekt auf 1 bis N + 1 Level quantisiert. Die quantisierte Information wird dann zurückgegeben bzw. zurückgeführt. Wenn es vier mögliche Raten gibt (N = 4), dann könnte eine 5-stufige PSK-Modulation verwendet werden für die Feedback-Information. Nämlich, wenn es drei mögliche Raten gibt, könnte eine 4-stufige PSK-Modulation (d. h. QPSK) verwendet werden.
Es gibt typischerweise zwei bevorzugte Verfahren, um die Rückqualitätsinformation in einem Datenrahmen vorzusehen. Rückqualitätsinformation kann in die codierte Verkehrskanaldatensequenz punktiert werden, oder die Rahmenstruktur kann so definiert sein, dass Schlitze bzw. Plätze für diese Bits vorgesehen sind. Um die Verzögerung in der Feedbackinformation zu minimieren, würde die Rückinformation typischerweise ohne Vorwärtsfehlerkorrekturcodierung bzw. FEC-Codierung (forward error correction = FEC) eingefügt werden oder mit FEC, die eine kürzere Blocklänge verwendet als diejenige, die für die Verkehrsdaten verwendet wird, wobei die Verkehrsdaten typischerweise größere Verzögerungen aufnehmen können. In Anwendungen, in denen ähnliche Leistungssteuerungs-Feedback- und Vorwärtsverkehrsverzögerungen akzeptabel sind, kann die Leistungssteuerungsfeedbackinformation in die Vorwärtsverkehrskanaldaten multiplexiert werden.
Ein Ansatz für die Implementierung von Niedrigratenmodi ist es, dieselbe Vollratensendesymbolrate beizubehalten und die Symbole so oft wie nötig für die niedrigeren Raten (zweimal für 1/2-Ratenmodi etc.) zu wiederholen. Wenn die wiederholten Symbole aufeinander folgend gesendet werden, im Endeffekt mit einer längeren Symbolperiode, kann es vernünftig sein, die Energie in den benachbarten wiederholten Symbolumgebungen (adjacent repeated symbol environments) zu kombinieren. Dies würde eine Performanceverbesserung bei Bedingungen mit additivem weißen Gauß'schen Rauschen (additive white Gaussian noise = AWGN) oder sehr langsamen Schwundanwendungen vorsehen, wobei jedoch bei den meisten Schwundumgebungen die Performance besser sein würde, wenn die wiederholten Symbole so weit es geht getrennt voneinander gesendet werden würden. Solch eine Separierung lässt es weniger wahrscheinlich werden, dass alle wiederholten Symbole durch denselben Schwund verschlechtert werden, da Diversity bzw. Vielfalt vorgesehen wird, die hinsichtlich Burst-Fehlereffekten auf den Rahmen einen Schutz vorsehen kann.
Wenn die wiederholten Symbole verteilt sind, und zwar zum Beispiel durch Wiederholen der gesamten Sequenz, können zusätzliche Vorteile aus der Feedback-Information erhalten werden. Wenn die Feedback-Information anzeigt, dass einige der Symbole, die gesendet wurden, mit einer niedrigen Qualität empfangen wurden, sollte die Leistung so erhöht werden, dass die folgenden Symbole mit dem nominalen Qualitätslevel empfangen werden. Man muss sich jedoch nicht auf die Codierung verlassen um sich auf diese vorher gesendeten Symbole, die mit einer niedrigen Qualität empfangen wurden, zu retten, wenn mehr dieser wiederholten Symbolgruppe noch zu senden ist. Den späteren Symbolen kann eine zusätzliche Symbolenergie gegeben werden, damit, wenn die empfangenen wiederholten Symbole kombiniert werden, eine Qualität, die näher an der Nominalqualität ist, erreicht wird. Umgekehrt, kann eine zusätzliche Leistungseinsparung erreicht werden durch Senken der Symbolenergie eines Wiederholungssymbols, wenn die anfänglichen Symbole des wiederholten Symbolsatzes mit einer Qualität, die höher ist als die notwendige, empfangen wurden.
Die vorhergehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele wurde vorgesehen um es einem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung herzustellen oder zu verwenden. Die verschiedenen Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann leicht offensichtlich werden und die Grundprinzipien, die hierin definiert wurden, können auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden, ohne dabei erfinderisch tätig zu werden.

Claims

Eine Vorrichtung zur Steuerung der Sendeleistung einer ersten Nachrichten- bzw. Kommunikationsvorrichtung (50) an einer zweiten Nachrichtenvorrichtung (30) für ein, eine variable Rate besitzendes Nachrichten- bzw. Kommunikationssystem, wobei die erste Nachrichtenvorrichtung (50) zum Versenden eines Datenpaketes von eine variable Rate besitzenden Daten in einem Datenrahmen einer vorbestimmten Datenkapazität zu einer zweiten Nachrichtenvorrichtung (30) dient, wobei dann, wenn das erwähnte Datenpaket kleiner ist als die erwähnte Datenkapazität, wiederholte Versionen von Bits in dem erwähnten Datenpaket erzeugt werden und eine erste Version der erwähnten Datenpaket-Bits und der erwähnten wiederholten Versionen der Datenpaket-Bits in dem Datenrahmen vorgesehen werden, wobei die Sendeleistung für das Senden des Datenrahmens entsprechend einer Datenrate der variablen Datenrate skaliert wird, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: Empfängermittel (42) zum Empfang des erwähnten Datenrahmens; Rahmenqualitätsbestimmungsmittel zur Bestimmung eines Rahmenqualitätsfaktors aus dem erwähnten Datenrahmen; Vergleichsmittel (46) zum Vergleichen des Rahmenqualitätsfaktors mit einer Vielzahl von Schwellenwerten, um ein Qualitätssignal zu liefern und zwar entsprechend der erwähnten Datenrate, wobei jeder der erwähnten Schwellenwerte einer unterschiedlichen Datenrate entspricht; und Sendemittel (36) zum Senden des erwähnten Qualitätssignals.
Vorrichtung nach Anspruch 1 wobei ferner Ratenbestimmungsmittel vorgesehen sind, um die erwähnte Datenrate aus dem erwähnten empfangenen Datenrahmen zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ferner Kodiermittel (34, 47) vorgesehen sind, und zwar angeordnet zwischen den erwähnten Vergleichsmitteln (46) und den Sendemitteln (36), um das erwähnte Qualitätssignal und die Verkehrsdaten zu empfangen und um die Verkehrsdaten mit dem Qualitätssignal entsprechend einem vorbestimmten Kombinationsformat zu kombinieren.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ratenbestimmungsmittel zur Trennung eines Ratenanzeigesignals von dem erwähnten Datenrahmen dienen und zur Bestimmung der erwähnten Datenrate entsprechend dem erwähnten Ratenanzeigesignal.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vergleichsmittel die erwähnte Vergleichsschwelle entsprechend der erwähnten Ratenbestimmung bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 wobei der Rahmenqualitätsfaktor eine Anzeige für die Empfangsleistung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Rahmenqualitätsfaktor eine Anzeige für die Fehlerrate ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vergleichsmittel (46) zum Vergleich des Qualitätsfaktors mit den sich zeitlich veränderten Schwellenwerten dient.
Ein System zur Steuerung der Sendeleistung an einer ersten Nachrichtenvorrichtung (50) ansprechend auf ein Leistungssteuersignal von einer zweiten Nachrichtenvorrichtung (30) für die erste Nachrichtenvorrichtung zur Sendung eines Datenpakets von eine variable Rate besitzenden Daten in einem Datenrahmen einer vorbestimmten Datenkapazität zu der zweiten Nachrichtenvorrichtung (30), wobei dann, wenn das Datenpaket kleiner ist als die erwähnte Datenkapazität, wiederholte Versionen von Bits in dem Datenpaket erzeugt werden und eine erste Version der Datenpaket-Bits und der wiederholten Versionen der Datenpaket-Bits in dem Datenrahmen vorgesehen werden, wobei die Sendeleistung zum Senden oder Übertragen des Datenrahmens entsprechend einer Datenrate skaliert wird, wobei schließlich folgendes vorgesehen ist: Empfängermittel (54) zum Empfang des Leistungssteuersignals und Steuerprozessormittel (58) zur Bestimmung in Übereinstimmung mit dem Leistungssteuersignal und der Datenrate ein Sendesteuersignal.
System nach Anspruch 9, wobei die Empfängermittel (54) ferner dazu dienen, Verkehrsdaten zu empfangen, wobei das System ferner Dekodiermittel (44) aufweist, und zwar angeordnet zwischen dem Empfängermitteln (54) und den Steuerprozessormitteln (55, 58) zum Trennen des Leistungssteuersignals von den Verkehrsdaten.
Ein Verfahren zur Steuerung der Sendeleistung einer ersten Nachrichtenvorrichtung (50) an einer zweite Nachrichtenvorrichtung (30) für ein, eine variable Rate besitzendes Nachrichtensystem, wobei die erste Nachrichtenvorrichtung (50) zum Senden eines Datenpaketes von eine variable Rate besitzenden Daten in einem Datenrahmen mit einer vorbestimmten Datenkapazität zu der zweiten Nachrichtenvorrichtung (30) dient, und wobei dann, wenn das erwähnte Datenpaket kleiner ist als die erwähnte Datenkapazität, wiederholte Versionen von Bits in dem Datenpaket erzeugt werden und eine erste Version der erwähnten Datenpaket-Bits und der erwähnten wiederholten Versionen der Datenpaket-Bits in dem Datenrahmen vorgesehen werden, wobei ferner die Sendeleistung zum Senden des erwähnten Datenrahmens entsprechend der Datenrate der eine variable Rate besitzenden Daten skaliert wird und wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: Empfang des erwähnten Datenrahmens; Bestimmen eines Rahmenqualitätsfaktors aus dem erwähnten Datenrahmen; Vergleichen des erwähnten Rahmenqualitätsfaktors mit einer Vielzahl von Schwellenwerten, wobei jede Schwelle einer unterschiedlichen Datenrate entspricht; Erzeugen eines Qualitätssignals entsprechend der Datenrate; und Senden bzw. Übertragen des Qualitätssignals.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Bestimmens der Datenrate aus dem erwähnten empfangenen Datenrahmen vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Kombinierens der erwähnten Verkehrsdaten mit dem Qualitätssignal entsprechend einem vorbestimmten Kombinationsformat vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das vorbestimmte Kombinationsformat Teile der Verkehrsdaten mit dem Qualitätssignal überschreibt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das vorbestimmte Kombinationsformat das Qualitätssignal in vorbestimmten Spalten in den erwähnten Verkehrsdaten liefert.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei ferner der Schritt des Trennens eines Ratenanzeigesignals von dem erwähnten Datenrahmen vorgesehen ist sowie die Bestimmung der erwähnten Datenrate entsprechend dem erwähnten Ratenanzeigensignal.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei ferner der Schritt des Bestimmens der erwähnten Vergleichsschwelle entsprechend der erwähnten Ratenbestimmung vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erwähnte Rahmenqualitätsfaktor eine Anzeige für die empfangene Leistung ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Rahmenqualitätsfaktor eine Anzeige für die Fehlerrate ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Vergleichens des Rahmenqualitätsfaktors mit mindestens einem Schwellenwert folgendes umfasst: Vergleichen des Qualitätsfaktors mit einer Vielzahl von Schwellenwerten, wobei jede Schwelle eine Ratenhypothese repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Vergleichens des Rahmenqualitätsfaktors mit mindestens einem Schwellenwert das Vergleichen des erwähnten Qualitätsfaktors mit sich temporär verändernden Schwellenwerten aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Empfangsmittel folgendes aufweisen: Einen Empfänger zum Empfang des erwähnten Datenrahmens; wobei die erwähnten Rahmenqualitätsmessmittel eine Schaltung aufweisen, und zwar zur Bestimmung eines Rahmenqualitätsfaktors aus dem erwähnten Datenrahmen; wobei ferner die Vergleichsmittel einen Komparator aufweisen, und zwar zum Vergleichen des Rahmenqualitätsfaktors mit mindestens einem Schwellenwert, wobei der Schwellenwert dazu dient, ein Qualitätssignal entsprechend der erwähnten Datenrate zu liefern; und wobei die Sendemittel (36) einen Sender zum Senden bzw. Übertragen des Qualitätssignals aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei Ratenschätzmittel vorgesehen sind zum Schätzen der erwähnten Datenrate, basierend auf dem erwähnten Datenrahmen.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei ferner ein Kodierer (32, 47) vorgesehen ist, und zwar angeordnet zwischen dem Komparator (46) und dem Sender (36), um das erwähnte Qualitätssignal und Verkehrsdaten zu empfangen, und zum Kombinieren der Verkehrsdaten mit dem Qualitätssignal entsprechend einem vorbestimmten Kombinationsformat.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 24, wobei das vorbestimmte Kombinationsformat Teile der Verkehrdaten mit dem Qualitätssignal überschreibt.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 24, wobei das vorbestimmte Kombinationsformat das Qualitätssignal entsprechend den vorbestimmten Spalten oder Abständen in den Verkehrsdaten liefert.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Ratenschätzmittel zur Trennung eines Ratenanzeigesignals von dem erwähnten Datenrahmen und zur Bestimmung der Datenrate entsprechend dem erwähnten Datenanzeigesignal dienen.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Komparator ferner zur Bestimmung der erwähnten Vergleichsschwelle entsprechend der erwähnten Ratenbestimmung dient.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 22, wobei der Rahmenqualitätsfaktor eine Anzeige für die Empfangsleistung bildet.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 22, wobei der Rahmenqualitätsfaktor eine Anzeige für die Fehlerrate bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Komparator zum Vergleichen des Qualitätsfaktors mit den sich zeitlich verändernden Schwellenwerten dient.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 22, wobei jeder der erwähnten Schwellenwerte einer unterschiedlichen Hypothese der erwähnten Datenrate entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei die erwähnte Datenrate einem Satz von N möglichen Datenraten ist, wobei der erwähnte Komparator zum Vergleichen des Qualitätsfaktors mit den N Schwellenwerten dient und ein Signal erzeugt welcher eine Anzeige für eines der N + 1 Qualitätssignale.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 31, wobei die Datenrate aus einem Satz von Datenraten ausgewählt wird und wobei die sich zeitlich verändernden Schwellenwerte einen ersten vorbestimmten Sub-Satz von möglichen Schwellenwerten während eines ersten Leistungssteuerzyklus und einen zweiten vorbestimmten Sub-Satz von möglichen Schwellenwerten während eines zweiten Leistungssteuerzyklus repräsentieren.
System nach Anspruch 9, wobei die Empfangsmittel 54 folgendes aufweisen: Ein Empfänger zum Empfang des erwähnten Leistungssteuersignals; wobei die Steuerprozessormittel (58) einen Steuerprozessor aufweisen zur Bestimmung entsprechend dem Leistungssteuersignal und der erwähnten Datenrate eines Sendesteuersignals.
System nach den Ansprüchen 9 und 35, wobei ferner ein Sender (64) vorgesehen ist zum Übertragen oder Senden der erwähnten, eine variable Rate besitzenden Daten und zwar ansprechend auf das Sendesteuersignal.
System nach den Ansprüchen 9 und 35, wobei ferner eine, eine variable Rate besitzende Datenquelle vorsehen ist, um die, eine variable Rate besitzenden Daten mit einer ausgewählten Datenrate zu liefern und zum Auswählen der erwähnten Datenrate entsprechend dem erwähnten Sendesteuersignal.
System nach Anspruch 35, wobei der Empfänger (54) ferner zum Empfang der Verkehrsdaten dient und wobei das System ferner die Dekodiermittel (55, 56) aufweist und zwar angeordnet zwischen dem erwähn ten Empfänger (54) und dem erwähnten Steuerprozessor (58) zum Trennen des Leistungssteuersignals von den Verkehrsdaten.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 32, wobei die erwähnte Datenrate aus einem Satz N von möglichen Datenraten ist und wobei die Vergleichsmittel (46) zum Vergleichen des erwähnten Qualitätsfaktors mit dem N Schwellenwerten dient und zur Erzeugung eines Signals, welches eine Anzeige eines von N + 1 Qualitätssignalen erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Schwellenwerten bei jedem Rahmen eingestellt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erwähnte Vielzahl von Schwellenwerten, basierend auf dem erwähnten Rahmenqualitätsfaktor, von dem erwähnten Datenrahmen eingestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vergleichsmittel (46) den Rahmenqualitätsfaktor über ein, der Datenrate entsprechendes Messintervall vergleichen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vergleichsmittel (46) relative Qualitätssignale erzeugen, und zwar für Leistungssteuergruppen darauffolgend auf eine erste Leistungssteuergruppe eines jeden Rahmens.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: Einstellungsmittel zum Einstellen der Sendeleistung der ersten Nachrichtenvorrichtung entsprechend dem erwähnten Qualitätssignal.
Vorrichtung nach Anspruch 44, wobei die Einstellmittel die Sendeleistung an einem einer Vielzahl von Leistungseinstellschritten einstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sendemittel (36) das Qualitätssignal modulieren und zwar unter Verwendung eines Modulationsfor mats, unterschiedlich von einem Modulationsformat für die Verkehrsdaten von der zweiten Nachrichtenvorrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die erwähnte Vielzahl von Schwellenwerten bei jedem Rahmen eingestellt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 47, wobei die erwähnte Vielzahl von Schwellenwerten basierend auf dem Rahmenqualitätsfaktor von dem Datenrahmen eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erwähnte Vergleichsschritt über ein Messintervall hinweg ausgeführt wird, und zwar entsprechend der erwähnten Datenrate.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Erzeugungsschritt relative Qualitätssignale erzeugt und zwar für Leistungssteuergruppen darauffolgend auf eine erste Leistungssteuergruppe von jedem Rahmen.
Verfahren nach Anspruch 50, wobei die relativen Qualitätssignale jeweils ein Bit aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der folgende Schritt vorgesehen ist: Einstellen der Sendeleistung der ersten Nachrichtenvorrichtung entsprechend dem Qualitätssignal.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei der Einstellschritt bei einem, aus einer Vielzahl von Leistungseinstellschritten, ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Sendeschritt in Verbindung eines Modulationsformats durchgeführt wird, welches unterschiedlich ist von einem Modulationsformat für Verkehrsdaten von der zweiten Nachrichtenvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei das Modulationsformat für das Qualitätssignal eine M-stufige Phasenmodulation ist.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei das Modulationsformat für das Qualitätssignal eine quaternäre Phasenumtastung ist (quaternary phase shift keying).
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Komparator (46) den erwähnten Rahmenqualitätsindikator über ein Messintervall entsprechend der Datenrate vergleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Komparator (46) relative Qualitätssignale erzeugt, und zwar für Leistungssteuergruppen darauffolgend auf eine erste Leistungssteuergruppe für jeden Rahmen.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 43 und 58, wobei die relativen Qualitätssignale jeweils ein Bit aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei folgendes vorgesehen ist: Ein Sender (64) an der ersten Nachrichtenvorrichtung zum Einstellen der Sendeleistung der ersten Nachrichtenvorrichtung, entsprechend dem Qualitätssignal.
Vorrichtung nach Anspruch 60, wobei die Sendeleistung der ersten Nachrichtenvorrichtung mit einer Vielzahl von Leistungseinstellschritten eingestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Sender das Qualitätssignal moduliert und zwar unter Verwendung eines Modulationsformats, welches unterschiedlich ist von einem Modulationsformat für die Verkehrsdaten von der erwähnten zweiten Nachrichtenvorrichtung.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 46 und 62, wobei das Modulationsformat für das Qualitätssignal die M-stufige Phasenmodulation ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 46 und 62, wobei das Modulationsformat für das Qualitätssignal die quaternäre Phasenumtastung ist.