DE60027708T2

DE60027708T2 - Verfahren und vorrichtung zur maximierung der verwendung der vorhandenen kapazität in einem kommunikationssystem

Info

Publication number: DE60027708T2
Application number: DE60027708T
Authority: DE
Inventors: G. Edward San Diego TIEDEMANN; A. Stein Solana Beach LUNDBY
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2020-03-07
Also published as: ATE506766T1; US7292553B2; IL145315A; EP2378677A3; US8379605B2; BR0008809A; US20080062912A1; IL208243A0; RU2251805C2; NO325908B1; IL178282A0; EP2378677B1; HK1043672A1; JP2002539672A; HK1043672B; EP1159792A2; EP1159792B1; IL145315A0; KR20070002098A; AU773199B2

Description

Hintergrund der Erfindung
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich von Kommunikationssystemen und insbesondere das Maximieren der Verwendung von verfügbarer Kapazität in einem Kommunikationssystem, in dem zu mehreren Benutzern gehörende Signale gleichzeitig auf einem gemeinsamen Kanal übertragen werden können.
II. Beschreibung des Standes der Technik
Telekommunikationsverkehr kann in eine Anzahl von Klassen eingeteilt werden. Ein Klassifikationsschema teilt den Verkehr basierend auf der Rate, mit welcher der Verkehr übertragen wird, und der Priorität des Verkehrs ein. Gemäß diesem Klassifikationsschema wird Verkehr klassifiziert als Verkehr mit konstanter Bitrate (CBR – constant bit rate), Verkehr mit variabler Bitrate (VBR – variable bit rate) oder Verkehr mit verfügbarer Bitrate (ABR – available bit rate). Einem (CBR)-Verkehr wird eine feste Bitrate zugestanden unabhängig von den Anforderungen der Daten, die übertragen werden sollen. Dies ist der teuerste Typ eines verfügbaren Dienstes. VBR-Verkehr ermöglicht einem Benutzer, die Rate zu entscheiden, mit welcher der Verkehr für jede Kommunikation gesendet wird. ABR-Verkehr ist der Verkehr mit der niedrigsten Priorität. ABR-Verkehr wird übertragen mit der Rate, die verfügbar ist. Demgemäß ist ein ABR-Dienst relativ preisgünstig.
Ein Beispiel eines Verkehrs, der am Besten unter Verwendung des CBR-Dienstes gesendet wird, ist ein herkömmlicher leitungsvermittelter Verkehr mit fester Rate. Beispiele von Signalen mit den variablen Anforderungen, die für einen VBR-Dienst geeignet sind, sind Sprach- und Internet-Video-Dienste. Sowohl CBR- als auch VBR-Verkehr sind normalerweise in Echtzeit mit einer relativ hohen Qualität einer Dienstanforderung. Die Dienstqualität ist eine Anzeige der Zuverlässigkeit, dass Daten erfolgreich empfangen werden, sowie der bei dem Empfang enthaltenen Verzögerung. ABR-Verkehr hat eine geringere Priorität und liefert keine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Verkehr innerhalb eines kurzen Zeitintervalls geliefert wird. Verkehr, der für einen ABR-Dienst geeignet ist, umfasst Übertragungen von Dateien und Übertragungen von E-Mail. Wenn eine Belastung nicht hoch ist und somit die Verzögerung nicht lang ist, dann verwenden die meisten „World Wide Web"-Übertragungen einen ABR-Dienst.
Die Vorwärtsverbindungsfähigkeit eines zellularen Kommunikationssystems (d.h. die Anzahl von Benutzern und die Bitrate jedes Benutzers) wird zum Teil von den Fähigkeiten der Leistungsverstärkers bestimmt, der verwendet wird, um die von den Basisstationen des Systems gesendeten Signale zu verstärken. Zum Beispiel wird in einem CDMA(code division multiple access)-Kommunikationssystem jeder der übertragenen Verkehrsströme einem Codekanal zugewiesen. Details eines beispielhaften CDMA-Systems sind zu finden in dem U.S.-Patent Nr. 4,901,307 mit dem Titel „Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters", das der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilt wurde.
Jeder Kanal in einem CDMA-System wird über ein Frequenzband moduliert (welches für jeden Codekanal dasselbe ist) und kombiniert, um einen CDMA-Kanal zu bilden. Die Menge der in jedem Codekanal erforderlichen Leistung hängt ab von der Bitrate des Verkehrs, der über diesen Codekanal übertragen wird, den Verstärkungen der Antennen an der Empfangsstation (wie der mobilen Station) und einer Sendestation (wie eine Basisstation), dem Pfadverlust (d.h. die Menge von Dämpfung des Signals) zwischen der Basisstation und der entfernten Station, an welche die Information gesendet wird, dem Rauschpegel an der mobilen Station und der Leistung des verwendeten Modulationsschemas. Der Rauschpegel an der mobilen Station umfasst thermisches Rauschen, Rauschen von anderen Zellen, welche die mobile Station nicht empfängt, und Rauschen von nicht-orthogonalen Signalkomponenten von der Zelle, welche die mobile Station empfängt. Der CDMA-Kanal wird von dem Leistungsverstärker in der Basisstation verstärkt. Die Basisstation muss eine Gesamtleistung übertragen, die ausreichend ist für eine vorgesehene empfangende mobile Station, um die an sie gerichteten Signale mit den gewünschten Fehlerraten zu empfangen. Die Basisstation verwendet verschiedene Verfahren, so dass die von dem CDMA-Kanal erforderliche Gesamtleistungsmenge nicht die Menge an Leistung übersteigt, die der Leistungsverstärker ohne eine nicht wünschenswerte Verzerrung liefern kann.
Die Vorwärtsverbindungsfähigkeit eines zellularen Kommunikationssystems wird auch eingeschränkt von der Menge an Interferenz von der eigenen Zelle des Benutzers (von nicht-orthogonalen Komponenten, wenn die Wellenform orthogonal übertragen wird, wie in TIA/EIA-95) und durch die Interferenz von Signalen, die von anderen Zellen übertragen werden. Dies ist eine Einschränkung unabhängig von der Menge an Leistung, welche die Basisstation überträgt. In dieser Situation erhöht ein Erhöhen der Sendeleistung der Basisstation über einige Grenzen nur marginal die Leistungsfähigkeit des Systems.
Der maximale Ausgabeleistungspegel einer Basisstation wird von einer Anzahl von Gestaltungsparametern bestimmt, die den Leistungsverstärker der Basisstation betreffen. Zwei relevante Parameter des Leistungsverstärkers umfassen einen Leistungsverlust und unerwünschte Emissionen. Unerwünschte Emissionen sind Emissionen, die außerhalb der Bandbreite eines übertragenen Signals sind. Ein großer Teil der unerwünschten Emissionen treten aufgrund einer Intermodulation in dem Leistungsverstärker auf. Intermodulation ist eine Form von Verzerrung. Eine Intermodulationsverzerrung nimmt zu, sobald der Leistungsverstärker näher an die maximale Ausgabe des Verstärkers gebracht wird. Aufsichtsbehörden, wie die Federal Communication Commission, begrenzen häufig unerwünschte Emissionen. Industriestandards können ebenfalls Grenzen für unerwünschte Emissionen setzen, um eine Interferenz mit demselben System oder einem anderen System zu vermeiden.
Um unerwünschte Emissionen innerhalb der erforderlichen Grenzen zu halten, wird die Ausgabeleistungsfähigkeit eines Leistungsverstärkers gewählt, eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit zu liefern, dass die unerwünschten Emissionen die erforderliche Grenze überschreiten. Wenn die angeforderte Leistung die maximale Ausgabeleistung übersteigt, kann eine Basisstation die Ausgabeleistung einschränken, um die unerwünschten Emissionen innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen zu halten. Die Anforderung an den Leistungsverstärker wird jedoch bestimmt von der Anzahl von Verkehrsströmen, die gleichzeitig senden. Jeder gesendete Verkehrsstrom kann willkürlich starten und enden. Deswegen ist es schwierig, die Menge an Leistung zu bestimmen, welche die Basisstation zu jeder bestimmten Zeit übertragen muss.
Ein wichtiges Maß in einem Kommunikationssystem ist der Rauschabstand (signal-to-noise ratio). In einem digitalen Kommunikationssystem ist der erforderliche Rauschabstand gleich dem Produkt der Bitrate und der erforderlichen Energie pro Bit geteilt durch die Gesamt-Rauschspektrumsdichte. Die Fehlerrate des Kommunikationssystems wird oft ausgedrückt im Sinne der Bitfehlerrate oder der Rahmenfehlerrate. Die Fehlerrate ist eine fallende Funktion des Rauschabstands. Wenn der empfangene Rauschabstand zu niedrig ist, dann ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Fehler auftritt, sehr hoch. Somit versucht ein Kommunikationssystem, den empfangenen Rauschabstand auf oder über dem erforderlichen Rauschabstand für die gewünschte Fehlerrate zu halten.
Demgemäß ist in mobilen Funkkommunikationssystemen, wie CDMA-Systemen, in denen mehrere Benutzer gleichzeitig auf einem gemeinsamen Kanal senden, die Anzahl von gleichzeitig in einem Telekommunikationssystem zugelassenen VBR- und CBR-Benutzern üblicherweise beschränkt. Diese Beschränkung wird gewählt, um eine geringe Wahrscheinlichkeit der Überschreitung der maximalen Ausgabeleistung beizubehalten. Bei der Auswahl der Beschränkungen hinsichtlich der Anzahl der Benutzer muss das Merkmal der variablen Rate der VNR-Dienste und die dynamische Leistungssteuerung auf der Vorwärtsverbindung in Betracht gezogen werden.
WO-A-98/35514 beschreibt ein Kommunikationssystem, das für eine Übertragung mit variabler Rate fähig ist. Jeder entfernten Station wird ein primärer Kanal für die Dauer einer Kommunikation mit einer Zelle zugewiesen. Sekundäre Codekanäle verschiedener Typen und Übertragungsfähigkeiten können von einem Kanal-Scheduler bzw. -Planer zugewiesen werden für eine eingeteilte bzw. zeitlich geplante (scheduled) Übertragung von Datenverkehr mit hohen Raten. Sekundäre Codekanäle werden gemäß einem Satz von Systemzielen, einer Liste von Parametern und gesammelter Information über den Status des Kommunikationsnetzwerks zugewiesen. Sekundäre Codekanäle können in Sätze von sekundären Codekanälen gruppiert werden. Daten werden in Datenrahmen aufgeteilt und über die primären und sekundären Codekanäle übertragen, die dem eingeplanten Benutzer zugewiesen wurden.
Während die oben dargelegten Charakteristiken in Verbindung mit der Vorwärtsverbindung beschrieben wurden, gelten ähnliche Charakteristiken auch für die Rückwärtsverbindung.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen ein Verfahren zum Senden von Information von einer Basisstation an mobile Stationen in einem Kommunikationssystem, wie in Anspruch 1 dargelegt wird. Gemäß einem zweiten Aspekt ist vorgesehen eine Vorrichtung zum Senden von Information von einer Basisstation an mobile Stationen in einem Funkkommunikationssystem, wie in Anspruch 20 dargelegt wird.
Ein Verfahren zum Maximieren der Verwendung von verfügbarer Kapazität in einem Kommunikationssystem (wie einem CDMA-System), das einen gemeinsamen Frequenzkanal zum gleichzeitigen Senden von Signalen ver wendet, die zu mehreren Benutzern gehören, wird hier offenbart. Gemäß dem offenbarten Verfahren unterstützt eine Vorwärtsverbindung in einem mobilen Funksystem eine Vielzahl von Verkehrsströmen, die zu mehreren Benutzern gehören, und wird auf zumindest einem gemeinsamen Kanal von einer sendenden Station (wie einer Basisstation) an empfangende Stationen (wie mobile Stationen) gesendet. Die Vorwärtsverbindung hat eine maximale Leistungsdecke bzw. -obergrenze (ceiling). Ein erster Ausgabeleistungspegel, der zum gleichzeitigen Senden eines ersten Satzes von Verkehrsströmen von der Basisstation an die mobilen Stationen auf der Vorwärtsverbindung gehört, wird anfangs bestimmt. Dann wird der erste Ausgabelleistungspegel mit einer maximalen Leistungsobergrenze verglichen. Zumindest ein Zeitrahmen in der Vorwärtsverbindung mit „verfügbarer Kapazität" zum Senden eines Teils zumindest eines weiteren Verkehrsstroms wird identifiziert. Das Vorhandensein einer verfügbaren Kapazität bedeutet, dass die Leistungsmenge, die zur Übertragung der Vorwärtsverbindung erforderlich ist, geringer ist als der Leistungspegel, auf dem die Vorwärtsverbindung ohne unerwünschte Verzerrung übertragen werden kann. Der erste Satz von Verkehrsströmen und der Teil des zumindest einen weiteren Verkehrsstroms werden dann gleichzeitig während des zumindest einen Rahmens auf der Vorwärtsverbindung übertragen. Der weitere Verkehrsstrom kann optional diskontinuierlich auf der Vorwärtsverbindung übertragen werden und kann eine geringere Priorität haben als der erste Satz von Verkehrsströmen. Eine diskontinuierliche Übertragung bezieht sich auf die Übertragung über Rahmen, die zeitlich nicht aneinander angrenzend sind (d.h. Rahmen, die den diskontinuierlichen Strom nicht enthalten, werden zwischen Rahmen gesendet, die den diskontinuierlichen Strom enthalten).
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jede verfügbare Kapazität auf der Vorwärtsverbindung einem zweiten Satz von Verkehrsströmen zugeteilt, in dem jedes Element des zweiten Satzes diskontinuierlich auf der Vorwärtsverbindung unter Verwendung eines oder mehrerer Rahmen übertragen wird. In diesem Ausführungsbeispiel gehört ein zweiter Ausgabeleistungspegel zu einem gleichzeitigen Übertragen der Gruppe von Rahmen von dem zweiten Satz von Verkehrsströmen auf der Vorwärtsverbindung und die Summe des ersten Ausgabeleistungspegels (d.h. der Ausgabeleistungspegel, der zur Übertragung des ersten Satzes von Verkehrsströmen auf der Vorwärtsverbindung gehört) und des zweiten Ausgabeleistungspegels ist nicht größer als die maximale Leistungsobergrenze. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Summe der ersten und zweiten Ausgabeleistungspegel über eine Vielzahl von Zeitrahmen auf einem konstanten Pegel gehalten (vorzugsweise gleich der maximalen Leistungsobergrenze). Wenn die erforderlichen Leistungszuteilungsbestimmungen in Verbindung mit einem schnellen Vorwärtsverbindungs-Leistungssteuerungssystem implementiert werden, werden sie vorzugsweise in einem Leistungsmanager durchgeführt, der sich in einem Basisstation-Transceiver befindet. Alternativ kann in Fällen, in denen das System eine Basisstation-Steuereinrichtung umfasst, die eine Vielzahl von Basisstation-Transceivern bedient, die Bestimmung der Leistungszuteilung in einem Scheduler gemacht werden, der sich in der Basisstation-Steuereinrichtung befindet, und dann an den geeigneten Basisstation-Transceiver gesendet werden.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in Fällen, in denen die verfügbare Kapazität auf der Vorwärtsverbindung über eine Gruppe von einem oder mehrere Rahmen vorhanden ist und einem zweiten Satz von Verkehrsströmen zugeteilt wird, zumindest ein Rahmen in dem zweiten Satz von Verkehrsströmen anfänglich auf der Vorwärtsverbindung mit einer ersten Symbolenergie übertragen, die für eine korrekte Demodulation durch eine beabsichtigte empfangende mobile Station nicht ausreichend ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird zumindest ein Rahmen in dem zweiten Satz von Verkehrsströmen, der anfänglich mit der ersten Symbolenergie gesendet wird, zu einem späteren Zeitpunkt erneut gesendet mit einer weiteren Symbolenergie, die selbst ebenso nicht für eine korrekte Demodulation durch die beabsichtigte empfangende mobile Station ausreichend sein kann. Das erneute Senden des zumindest einen Rahmens wird einmal oder mehrere Male durchgeführt, bis die Summe der empfangenen Symbolenergie hoch ge nug ist, um eine korrekte Demodulation durch die beabsichtigte empfangende mobile Station zu ermöglichen.
In Fällen, in denen ein Rahmen anfänglich mit einer ersten Symbolenergie übertragen, die für eine korrekte Demodulation durch eine beabsichtigte empfangende mobile Station nicht ausreichend ist, kann die mobile Station bestimmen, dass der empfangene Rahmen inkorrekt empfangen wurde und die Basisstation unter Verwendung eines vorgegebenen Protokolls informieren. Das Protokoll kann entweder ein positives oder ein negatives Bestätigungsprotokoll sein. In anderen Worten, die mobile Station kann entweder eine Bestätigung senden, wenn sie die Information korrekt demodulieren kann, oder alternativ kann die mobile Station jedes Mal eine negative Bestätigung senden, wenn sie die Information nicht korrekt demodulieren kann. Da die Basisstation die Symbolenergie der an der mobilen Station empfangenen Information schätzen kann, kann die mobile Station, muss aber nicht, eine Energieinformation zurück an die Basisstation senden, wenn eines der beiden Protokolle eingesetzt wird. Somit ist die explizite Übertragung von zusätzlicher Energieinformation von der mobilen Station an die Basisstation, um den Leistungspegel für ein erneutes Senden des Rahmens an die mobile Station zu wählen, optional.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt umfasst der erste Satz von Verkehrsströmen zumindest einen Verkehrsstrom mit konstanter Bitrate und zumindest einen Verkehrsstrom mit variabler Bitrate und Rahmen in dem Verkehrsstrom mit konstanter Bitrate und Rahmen in dem zweiten Satz von Verkehrsströmen sind zueinander zeitlich versetzt. Die Gruppe von Rahmen in dem zweiten Satz von Verkehrsströmen kann optional Meldungen umfassen, die unterschiedliche Längen haben. Zusätzlich kann jeder der Verkehrsströme eine unterschiedliche Rahmenlänge haben.
Das Ausführungsbeispiel der Erfindung, das anfänglich eine Verkehrsinformation von einer Basisstation mit einer Symbolenergie sendet, die für eine korrekte Demodulation an einer beabsichtigten empfangenden mobilen Sta tion nicht ausreichend ist, und dann später dieselbe Verkehrsinformation von der Basisstation mit zusätzlicher Symbolenergie erneut sendet, die selbst ebenso nicht für eine korrekte Demodulation an der beabsichtigten empfangenden mobilen Station ausreichend ist, kann im Allgemeinen auf Vorwärts- oder Rückwärtsverbindungsübertragungen angewendet werden, um eine Zeit-Diversity zu erzielen. In anderen Worten, dieses Ausführungsbeispiel kann verwendet werden, jeden Verkehrsstrom zu übertragen und nicht nur einen der der spezifischen Verkehrsströme, die in den obigen Ausführungsbeispielen erwähnt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale, Aufgaben und Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der im Folgenden dargelegten detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen gleiche Referenzzeichen entsprechende Elemente identifizieren und wobei:
1 eine graphische Darstellung des Verkehrs in der Vorwärtsverbindung eines zellularen Kommunikationssystems für eine Zeitdauer zeigt, die eine Vielzahl von Zeitrahmen mit verfügbarer Kapazität abdeckt;
2 eine graphische Darstellung des Verkehrs in der Vorwärtsverbindung eines zellularen Kommunikationssystems für eine Zeitdauer zeigt, die eine Vielzahl von Zeitrahmen abdeckt, wobei die gesamte verfügbare Kapazität in der Vorwärtsverbindung einem ABR-Verkehr zugeteilt wurde;
3 eine graphische Darstellung des Verkehrs in der Vorwärtsverbindung eines zellularen Kommunikationssystems für eine Zeitdauer zeigt, die eine Vielzahl von Zeitrahmen abdeckt, wobei Zeitverschiebungen (offsets) auf Sendesignale angewendet werden;
4 eine graphische Darstellung des Verkehrs in der Vorwärtsverbindung eines zellularen Kommunikationssystems für eine Zeitdauer zeigt, die eine Vielzahl von Zeitrahmen abdeckt, wobei eine vorgegebene Scheduling-Verfahrensweise angewendet wird;
5 eine Scheduling-Zeitlinie eines Bestätigungsprotokolls zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station eines Kommunikationssystems zeigt, das für eine Implementierung in dem System der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
6 eine Scheduling-Zeitlinie eines negativen Bestätigungsprotokolls zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station eines Kommunikationssystems zeigt;
7 eine Scheduling-Zeitlinie eines negativen Bestätigungsprotokolls zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station eines Kommunikationssystems zeigt;
8 eine Blockdarstellung ist, die eine Basisstation-Steuereinrichtung zeigt, die einen Scheduler zur Zuteilung einer Vorwärtsverbindungsleistung bei verschiedenen Verkehrsströmen umfasst;
9 eine Blockdarstellung ist, die zwei Basisstation-Transceivers zeigt, die jeweils einen Leistungsmanager zur Zuteilung einer Vorwärtsverbindungsleistung bei verschiedenen Verkehrsströmen umfasst.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 ist eine graphische Darstellung 10 des Verkehrs in der Vorwärtsverbindung eines zellularen Kommunikationssystems. Die graphische Darstellung 10 deckt eine Zeitdauer ab, welche die Zeitrahmen 18a–f umfasst. Die Zeitrahmen 18a–f können zum Beispiel eine Dauer von zwanzig Millisekunden haben. Die graphische Darstellung 10 zeigt die Verwendung eines Kommunikationssystems zur Übertragung eines Vorwärtsverbindungsverkehrs, der die drei CBR-Verkehrsströme mit konstanter Bitrate 14a–c um fasst. Alle CBR-Verkehrsströme 14a–c werden während aller Zeitrahmen 18a–f übertragen. Zusätzlich werden drei Verkehrsströme mit variabler Bitrate (VBR) 14d–f in der graphischen Darstellung 10 gezeigt. Die VBR-Verkehrsströme 14d–f alternieren zwischen An- und Aus-Zuständen und haben variierende Übertragungsraten während jedem Zeitrahmen 18a–f.
Die Verkehrsströme 14a–f werden alle gleichzeitig auf einem gemeinsamen Kanal unter Verwendung von zum Beispiel CDMA-Modulation übertragen. Innerhalb der Vorwärtsverbindung, die durch die Darstellung 10 dargelegt wird, ist der Zeitrahmen 18c der am meisten belastete, da die von der Basisstation erforderliche Leistungsausgabe während des Zeitrahmens 18c am größten ist. Genauer, der Zeitrahmen 18c erfordert aufgrund der Anforderungen der VBR-Verkehrsströme 14d–f mehr Leistung als die anderen Zeitrahmen 18a–f. Der Zeitrahmen 18e ist der am wenigsten belastete, da die zwei Verkehrsströme 14e, 14f aufgrund von relativ niedrigen Bitraten wenig Leistung benötigen während des Zeitrahmens 18e. Nicht ausgefüllte Bereiche 22 der graphischen Darstellung 10 zeigen eine nicht verbrauchte Leistung an und somit eine verfügbare Kapazität in dem dargestellten Kommunikationssystem.
2 ist eine graphische Darstellung des Verkehrs in der Vorwärtsverbindung eines zellularen Kommunikationssystems während einer Zeitdauer, welche die Zeitrahmen 18a–f abdeckt. Die graphische Darstellung zeigt die Verwendung des Kommunikationssystems zur Übertragung von Verkehr. Der übertragene Verkehr umfasst die drei CBR-Verkehrsströme 14a–c und die drei VBR-Verkehrsströme 14d–f. Die Verkehrsströme 14a–f werden übertragen, wie oben unter Bezugnahme auf die in 1 gezeigte graphische Darstellung beschrieben wurde. Zusätzlich zeigt die graphische Darstellung von 2 die ABR-Verkehrsströme 20a, b. Es sollte angemerkt werden, dass der ABR-Verkehrsstrom 20a Priorität über den ABR-Verkehrsstrom 20b besitzt. Die ABR-Verkehrsströme 20a, b werden gleichzeitig auf demselben Kanal wie die Verkehrsströme 14a–f unter Verwendung von zum Beispiel einer CDMA-Modulation übertragen.
Die ABR-Verkehrsströme 20a, b verwenden die gesamte verbleibende verfügbare Ausgabeleistung der Basisstation, wie von den nicht gefüllten Bereichen 22 der in 1 gezeigten graphischen Darstellung dargestellt wird. In diesem Beispiel belastet die Basisstation die Vorwärtsverbindung in jedem Zeitrahmen 18a–f mit CBR- und VBR-Verkehr. Die Basisstation bestimmt dann, welche Zeitrahmen 18a–f zusätzliche Kapazität für die Übertragung des ABR-Verkehrs verfügbar haben durch Vergleich der Leistung, die für eine Übertragung von CBR und VBR während jedes solchen Rahmens erforderlich ist, mit dem maximalen Ausgabeleistungswert. Die Basisstation teilt dann den ABR-Verkehr ein oder sendet ihn, um die verfügbare Sendeleistung auszunützen, die ansonsten ungenützt bleiben würde. Die Übertragung des ABR-Verkehrs wird konsistent mit den relativen Prioritäten jedes Stroms der ABR-Verkehrsströme durchgeführt. Dieses Scheduling-Verfahren ist in dem in 2 gezeigten Beispiel möglich, da die Rahmenlängen des CBR-, VBR- und ABR-Verkehrs identisch sind. Es sollte angemerkt werden, dass CBR- oder VBR-Ströme auf dieselbe Weise wie ABR-Ströme verwendet werden können, die verfügbare Sendeleistung zu füllen, vorausgesetzt die Dienstanforderungsqualität kann für diese Ströme erfüllt werden.
Die Basisstation kann unterschiedliche Strategien anwenden, um zu bestimmen, wie die ABR-Verkehrsströme am Besten einzuteilen oder zu übertragen sind, um einen Vorteil zu ziehen aus der verfügbaren Sendeleistung der Vorwärtsverbindung, die ansonsten unbenutzt bleiben würde. Zum Beispiel kann die Basisstation, nachdem sie die Leistung bestimmt hat, die erforderlich ist zur Übertragung jedes der verschiedenen für die Übertragung gepufferten ABR-Ströme, einfach einen ABR-Strom oder mehrere ABR-Ströme mit Leistungsanforderungen wählen, die wahrscheinlich gleich der verfügbaren Kapazität sind. Alternativ kann die Basisstation die verfügbare Kapazität gleichmäßig zwischen allen ABR-Strömen aufteilen, die für eine Übertragung gepuffert sind. Ferner können ABR-Ströme diskontinuierlich übertragen werden. Eine diskontinuierliche Übertragung bezieht sich auf die Übertragung über Rahmen, die zeitlich nicht aneinander angrenzend sind (d.h. Rahmen, die den diskontinuierlichen Strom nicht enthalten, werden zwischen Rahmen gesendet, die den diskontinuierlichen Strom enthalten).
Wie im Folgenden detaillierter erläutert wird, kann die Basisstation bei der Einteilung (scheduling) der ABR-Ströme zur Übertragung wählen, einen bestimmten ABR-Strom mit voller Leistung zu senden (d.h. auf dem Leistungspegel, von dem die Basisstation schätzt, dass er für eine korrekte Demodulation der gesendeten Information an der mobilen Station erforderlich ist) oder alternativ kann die Basisstation vorsätzlich wählen, die ABR-Verkehrsinformation anfangs mit weniger als der vollen Leistung zu senden, die für eine korrekte Demodulation erforderlich ist, und dann später dieselbe Verkehrsinformation wiederum mit weniger als der vollen Leistung erneut zu senden. Die mobile Station, welche die mehrfachen Übertragungen derselben Verkehrsinformation empfängt, kombiniert (oder summiert) dann beide Übertragungen auf einer Symbol-auf-Symbol-Basis in einem Puffer, um die Verkehrsinformation korrekt zu demodulieren. In einem Ausführungsbeispiel teilt die Basisstation die Leistung einer Anzahl unterschiedlicher Ströme derart zu, dass keiner der Ströme anfangs mit ausreichender Leistung für eine korrekte Demodulation durch den beabsichtigen Empfänger gesendet wird. Durch anfängliches Senden der Verkehrsinformation mit weniger als der ausreichenden Leistung, um korrekt durch einen beabsichtigten Empfänger demoduliert zu werden, und dann erneutes Senden derselben Information zu einem späteren Zeitpunkt, kann die Basisstation eine Zeit-Diversity in Verbindung mit den ABR-Übertragungen erzielen. In einer Schwund-Umgebung (Fading) verringert dies das gesamte erforderliche E_b/N₀. Andere Parameter, welche die Basisstation in Verbindung mit der Zuteilung der ansonsten unbenutzten Leistung anpassen kann, sind die Übertragungsrate und die Coderate des gesendeten Stroms.
Ein Vorteil des vollständigen Füllens der Vorwärtsverbindung auf die oben beschriebene Weise liegt darin, dass die von einer Basisstation auf der Vorwärtsverbindung gesendete Gesamtleistung I_ar konstant ist. Eine Konsistenz der Belastung der Vorwärtsverbindung kann eine Vorwärtsleistungssteue rung vereinfachen. Es ist jedoch nicht erforderlich, die gesamte verfügbare Kapazität auf der Vorwärtsverbindung zu nutzen. Ferner ist es nicht erforderlich, auch wenn die gesamte verfügbare Kapazität verwendet wird, die verbleibende Leistung vollständig mit ABR-Verkehrsstrom/Verkehrsströmen zu füllen. Wenn zum Beispiel ausreichend Leistung vorhanden ist, damit zusätzliche CBR- oder VBR-Verkehrsströme über die Vorwärtsverbindung übertragen werden können, dann kann in einem Beispiel die verfügbare Kapazität verwendet werden, um einen solchen CBR- oder VBR-Verkehrsstrom zu übertragen.
3 ist eine graphische Darstellung des Verkehrs in der Vorwärtsverbindung eines zellularen Kommunikationssystems während einer Zeitdauer, welche die Zeitrahmen 18a–f abdeckt. Die graphische Darstellung zeigt die Verwendung eines Kommunikationssystems zur Übertragung von Verkehr, einschließlich der drei CBR-Verkehrsströme 14a–c und der drei VBR-Verkehrsströme 14d–f. Die Verkehrsströme 14a–c werden übertragen wie oben unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde. Jedoch sind in der graphischen Darstellung von 3 die Rahmen der VBR-Verkehrsströme 14d–f hinsichtlich der Zeitrahmen 18a–f versetzt. Die Rahmenverschiebungen in der graphischen Darstellung 50 reduzieren eine Spitzen(peak)verarbeitung (d.h. die Menge an Information, die gleichzeitig verarbeitet werden muss), eine Spitzen-Backhaul-Verwendung (die Menge an Information, die an andere Infrastrukturkomponenten kommuniziert werden muss, wie Basisstation-Transceiver (BTSs) und Basisstation-Steuereinrichtungen (BSCs – base station controllers)) und eine Verzögerung in einem Kommunikationssystem. Rahmenverschiebungen dieses Typs sind weithin bekannt.
Zusätzlich verursachen die in 3 gezeigten Verschiebungen, dass die gesamte erforderliche Sendeleistung in dem Zeitrahmen 18a–f beträchtlich variiert. In CDMA-Funktelefonsystemen, die gemäß dem TIA/EIA-Interimstandard mit dem Titel „Mobile Station – Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", TIA/EIA/IS-95, mit Datum Juli 1993 (dem IS-95-Standard) arbeiten, gibt es sechzehn mögliche Zeitverschiebungen in einem Zeitrahmen 18a–f. Der Sendeleistungspegel kann somit bis zu sechzehn Mal innerhalb jedes Rahmens variieren. Wenn der Sendeleistungspegel sechzehn Mal variiert, gibt es eine statistische Mittelwertbildung der Belastung, da die Anzahl der Verkehrsströme hoch ist. Dennoch ist noch immer eine beträchtliche Variabilität in dem Sendeleistungspegel vorhanden. Dies kann die Zuteilung von Leistung für die ABR-Ströme 20a, b sehr schwierig gestalten. Jedoch sind sehr schnelle Leistungssteuerungsverfahren verfügbar. Die Leistungssteuerungsverfahren arbeiten typischerweise bei achthundert Mal pro Sekunde pro Strom und erhöhen oder verringern somit die erforderliche Sendeleistung pro Strom alle 1.25 Millisekunden. Ein System für eine schnelle Vorwärtsverbindungs-Leistungssteuerung wird offenbart in dem U.S.-Patent Nr. 6,396,867 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR FORWARD LINK POWER CONTROL", das der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung erteilt wurde.
Die Rahmen 18a–f der graphischen Darstellungen von 1 bis 3 haben alle dieselbe Dauer. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben sie eine Dauer von 20 ms. Zusätzlich können Rahmen unterschiedlicher Länge verwendet werden. Zum Beispiel können Rahmen mit einer Dauer von 5 ms verwendet werden, die mit den Rahmen einer Länge von 20 ms vermischt werden. Alternativ können Rahmen mit einer längeren Dauer, wie 40 ms, mit Rahmen einer Länge von 20 ms vermischt werden.
4 ist eine graphische Darstellung des Verkehrs in der Vorwärtsverbindung eines zellularen Kommunikationssystems während einer Zeitdauer, welche die Zeitrahmen 18a–f abdeckt. Die graphische Darstellung zeigt eine Scheduling-Strategie, die ausgebildet ist, den Ausgabeleistungspegel der Basisstation auf einem konstanten Pegel zu halten. Wie in dem Fall des in 2 gezeigten Systems teilt in dem in 4 gezeigten Schema die Basisstation die ABR-Verkehrsströme 20a, 20b ein, um die verfügbare Sendeleistung auszunutzen (d.h. die in 3 gezeigten Blöcke 22), die ansonsten unbenutzt bleiben würden. Der Sendeleistungspegel der ABR-Verkehrsströme 20a, b kann dynamisch angepasst werden, um die Ausgabeleistung konstant zu halten. Somit kann die Basisstation die Leistung der ABR-Verkehrsströme 20a, b reduzieren, wenn sie unzureichende verfügbare Kapazität hat. Die Anpassung kann in der Mitte eines 20-ms-Rahmens gemacht werden. Als ein Ergebnis kann bei der Verwendung der dynamischen Anpassung der Sendeleistungspegel der ABR-Verkehrsströme 20a, b niedriger sein als für einen adäquaten Empfang erforderlich ist. Ähnlich kann die Basisstation die Leistung der ABR-Verkehrsströme 20a, b erhöhen, wenn die Basisstation eine verfügbare Kapazität hat. Die verschiedenen Scheduling-Strategien, die oben in Verbindung mit 2 diskutiert wurden, können ebenfalls in dem Kontext des in 4 gezeigten Systems angewendet werden.
Nun wird Bezug genommen auf das oben erwähnte offenbarte Verfahren, in dem die Basisstation vorsätzlich eine ABR-Verkehrsinformation anfangs mit weniger als ausreichender Leistung sendet, wie für eine korrekte Demodulation durch einen beabsichtigten Empfänger erforderlich ist. Für Fachleute ist offensichtlich, dass eine erfolgreiche Übertragung eines Bits an Information in einem Kommunikationssystem eine Minimum-Energie pro Bit/Rauschen-Spektral-Density, E_b/N₀, erfordert. Die Wahrscheinlichkeit eines Bitfehlers ist eine fallende Funktion von E_b/N₀. Ein Rahmen besteht aus einer Anzahl von Bits. Ein Rahmen ist fehlerhaft, wenn einer der Bits in dem Rahmen fehlerhaft ist. In einem nicht-codierten Kommunikationssystem ist für jedes Bit ein genügend hohes E_b/N₀ erforderlich, damit der Rahmen nicht fehlerhaft ist. Jedoch gilt in codierten und verschachtelten Systemen die Anforderung nicht notwendigerweise für jedes Bit. Stattdessen erfordern diese Systeme typischerweise einen Minimum-Mittelwert E_b/N₀. Der in codierten und verschachtelten Systemen tatsächlich erforderliche durchschnittliche Energiepegel kann abhängen von der Dauer der Mittelwertbildung, insbesondere des Codierens und Verschachtelns, und der zu verschiedenen Zeiten empfangenen Menge an Energie.
Codieren und Verschachteln (interleaving) werden typischerweise verwendet, um den Effekten eines Schwunds (Fading) entgegenzuwirken, die oft in Übertragungskanälen auftreten. In Kommunikationssystemen, die mit dem IS-95-Standard kompatibel sind, wird das Codieren und Verschachteln über die Dauer eines 20-ms-Rahmens durchgeführt. Somit ist in Systemen dieses Typs die gesamte pro Rahmen empfangene Energie eine wichtige Quantität. Deswegen ist es für das Verstehen der graphischen Darstellungen und des Systems und des Verfahrens der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wichtig, dass eine detaillierte Beschreibung der Sendeenergie und der Fehlerraten geliefert wird.
Die pro Rahmen empfangene Gesamtenergie kann als E_t/N₀ dargestellt werden. Wenn es N codierte Symbole pro Rahmen gibt, jedes mit gleichem E_S/N₀, dann: Et = NES/N0 wobei E_S die Energie eines Symbols ist.
Angenommen, (E_S/N₀)_rki ist das empfangene E_S/N₀ für das i-te Symbol des k-ten Rahmens. Ferner wird angenommen, dass (E_t/N₀)_rk die empfangene Energie in dem k-ten Rahmen ist. Dann kann die Energie-zu-Spektral-Rauschen-Dichte, die während des k-ten Rahmens empfangen wird, ausgedrückt werden als:
Die Wahrscheinlichkeit, dass der k-te Rahmen korrekt empfangen wird (d.h. dass der k-te Rahmen mit ausreichender Energie empfangen wird, um eine korrekte Demodulation durch einen beabsichtigten Empfänger zu ermöglichen), ist proportional zu (E_t/N₀)_rk. Wenn somit (E_t/N₀)_rk einen vorgegebenen Wert überschreitet, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der k-te Rahmen korrekt empfangen wird. Das E_S/N₀, das an der mobilen Station empfangen wird, kann aus P_rC/N₀/R bestimmt werden, wobei P_r die empfangene Leistung ist, C die Coderate ist und R die Übertragungsrate ist. Alternativ kann E_S/N₀ durch eine von den vielen Techniken bestimmt werden, die Fachleuten bekannt sind. In dem Fall eines Systems wie einem IS-95-System ist E_S die Energie pro auf einem Codekanal empfangenen Symbol und P_r ist die auf dem Codekanal empfangene Leistung.
Wenn die Sendeleistung eines ABR-Verkehrsstroms variieren darf, muss entweder die Bitrate oder das empfangene E_S/N₀ variieren. Ein schnelles Variieren der übertragenen Leistung eines ABR-Verkehrsstroms ist gewünscht, um einen hohen Ausgabeleistungspegel der Basisstation zu behalten. Es ist jedoch schwierig, die neu gesendete Rate zuverlässig an die mobile Station zu signalisieren. Für ein System eines IS-95-Typs kann sich der Ausgabeleistungspegel alle 1.25 Millisekunden ändern, wie oben beschrieben wurde. Somit kann das empfangene E_S/N₀ variierend gemacht werden und demgemäß kann (E_t/N₀)_rk variieren. Die Basisstation verschwendet Leistung, wenn sie auf einem Leistungspegel sendet, der ausreichend ist, (E_t/N₀)_rk groß genug werden zu lassen, um eine sehr geringe Fehlerwahrscheinlichkeit zu liefern. Alternativ kann, wenn die Basisstation mit einem Leistungspegel sendet, der zu niedrig ist, die Fehlerwahrscheinlickeit in dem Rahmen zu hoch werden.
Eine Basisstation kann das empfangene (E_t/N₀)_rk an einer mobilen Station basierend auf der Menge an Leistung schätzen, die auf dem Codekanal übertragen wird. Die Basisstation kann diese Schätzung durch Summieren der codierten Symbolenergien durchführen, die auf dem Codekanal übertragen werden. Da das gesamte (E_t/N₀)_rk eine gute Anzeige der Wahrscheinlichkeit eines korrekten Rahmenempfangs ist, kann die Basisstation feststellen, ob sie einen ausreichend hohen Energiepegel übertragen hat, um die gewünschte Wahrscheinlichkeit eines korrekten Empfangs zu erhalten. Wenn der gesendet Energiepegel nicht hoch genug ist, kann die Basisstation ihren Sendeleistungspegel während der letzten Teile des Rahmens erhöhen, um zu kompensieren und das gewünschte übertragene (E_t/N₀)_k zu erreichen.
Ähnlich kann die Basisstation, wenn sie mehr Energie als erforderlich in dem frühen Teil des Rahmens übertragt, die Menge an Energie später in dem Rahmen reduzieren und die gesparte Energie auf die verbleibenden Codekanäle anwenden. Die Basisstation muss nicht tatsächlich (E_t/N₀)_rk berechnen, die Basisstation kann stattdessen einen normalisierten gesendeten Symbolenergiewert berechnen. Die Basisstation kann die erforderliche normalisierte gesamte gesendete Energie pro Rahmen unter Verwendung jedes Verfahrens bestimmen, das Fachleuten bekannt ist.
Wie im Folgenden beschrieben, können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ohne die explizite Übertragung von zusätzlicher Energieinformation von der mobilen Station an die Basisstation verwendet werden. Insbesondere die mobile Station kann bestimmen, ob der empfangene Rahmen korrekt empfangen wurde oder nicht und ein Bestätigungsprotokoll mit der Basisstation durchführen. Das Protokoll kann entweder ein positives oder ein negatives Bestätigungsprotokoll sein. In anderen Worten, die mobile Station kann entweder eine Bestätigung senden, wenn sie die Information korrekt demodulieren kann oder die mobile Station kann alternativ eine negative Bestätigung jedes Mal senden, wenn sie die Information nicht korrekt demodulieren kann. Zwei beispielhafte Bestätigungsprotokolle, die verwendet werden können, werden im Folgenden in Verbindung mit den 5 und 6 diskutiert. Wenn eine letzte (past) Leistungssteuerung verwendet wird, kann die Basisstation die Symbolenergie der an der mobilen Station empfangenen Information schätzen. Dann kann die mobile Station, muss aber nicht, eine Energieinformation zurück an die Basisstation senden, wenn eines der beiden Protokolle eingesetzt wird. Somit ist die Übertragung derartiger Energieinformation von der mobilen Station zurück an die Basisstation optional.
Ein dynamisches Variieren der Menge an übertragener Leistung kann den Demodulationsprozess in dem Empfänger der mobilen Station nachteilig beeinträchtigen. In dem Empfänger ist der optimale Prozess ein Gewichten der akkumulierten Symbolamplitude mit dem Signal/Rauschabstand für jedes Symbol. Ein derartiger Gewichtungsprozess wird beschrieben in dem U.S.- Patent Nr. 6,101,168 mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR TIME EFFICIENT RETRANSMISSION USIND SYMBOL ACCUMULATION", das der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilt wurde. In den meisten IS-95-Implementierungen verwendet die Gewichtung das gemeinsame Pilotsignal, da die Codekanalleistung über einen Rahmen konstant ist und das Pilot-E_c/I₀ ein skalierter Wert des Signal/Rauschabstands ist. Mit einer schnellen Vorwärtsverbindungsleistungssteuerung (wie in dem oben angeführten U.S.-Patent Nr. 6,396,867 beschrieben wird) kann die Leistung in einem Rahmen variiert werden, so dass die Leistung eines Codekanals sich nicht in konstanter Proportion zu dem gemeinsamen Pilotsignal befindet. Leistungsschwankungen in einem Rahmen sind kein Problem, da die mobile Station eine geeignete Gewichtung entwickeln kann, wenn erforderlich. Wenn jedoch die Basisstation die gesendete Energie eines Codekanals reduziert, um sie auf einem oder mehreren anderen Codekanälen zu verwenden, kann die Gewichtung ganz unterschiedlich sein und die mobile Station kann die Leistung nicht erkennen, welche die Basisstation verwendet. Zum Beispiel kann die Gewichtung, die auf den ABR-Strom 14f der graphischen Darstellung von 3 am Ende des ersten Rahmens angewendet wird, sehr viel größer sein als die, die am Ende des dritten Rahmens angewendet wird. Es ist offensichtlich, dass eine große Menge an Leistung für den Strom am Ende des ersten Rahmens gesendet wird und dass wenig Leistung am Ende des dritten Rahmens gesendet wird. Für eine akkurate Gewichtung in derartigen Situationen kann die mobile Station die Energie und das Rauschen in den empfangenen Symbolen schätzen und die geeignete Gewichtung anwenden.
Statt den gemeinsamen Pilotkanal für eine Gewichtung zu verwenden, wie in dem obigen Absatz beschrieben wurde, ist es auch möglich, die Gewichtung unter Verwendung eines speziell zugeteilten Pilotkanals zu entwickeln. Ein speziell zugeteilter Pilotkanal ist ein Pilot, der an eine spezifische mobile Station gerichtet ist. Die zugeteilte Pilotleistung ist Teil der Leistung, die an die spezifische mobile Station gesendet wird. Mit dem zugeteilten Pilot kann es möglich sein, den Pilotpegel im Verhältnis zu der gesendeten Leistung auf dem Datenkanal anzupassen. Ein Nachteil dieses Ansatzes liegt darin, dass er die Auswirkung einer Erhöhung der Varianz des Phasenschätzers (phase estimator) hat, wodurch die Leistung bzw. das Betriebsverhalten vermindert wird. Ferner kann der Ansatz eines zugeteilten Pilotkanals zur Gewichtung nicht funktionieren, wenn es nicht-ABR-Dienste gibt, die an die mobile Station übertragen werden, und derartige nicht-ABR-Dienste einen hohen Pilotpegel für eine einwandfreie Leistung erfordern. In derartigen Fällen wird der Pegel des zugeteilten Pilots auf einem hohen Pegel gehalten, wodurch Leistung verschwendet wird und die Verwendung des zugeteilten Pilotkanals zur Entwicklung einer Gewichtung ausgeschlossen wird.
Unter den obigen Bedingungen kann die mobile Station den ABR-Verkehrsstrom nicht mit ausreichender Leistung empfangen, um den Strom mit ausreichend wenigen Fehlern zu demodulieren (d.h. den Strom korrekt zu demodulieren). Die mobile Station kann eine Kombination einer Prüfung der CRC(cyclic redundancy check)-Bits, eines Testens der erneut codierten Symbolfehlerrate und eines Prüfens der empfangenen Gesamtenergie verwenden, um festzustellen, ob der Rahmen signifikant mit Fehlern behaftet ist. Andere Techniken, die Fachleuten bekannt sind, können ebenso verwendet werden.
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung speichert die mobile Station die empfangenen Codesymbole für den Rahmen in einem Puffer, wenn ein Rahmen als mit Fehlern behaftet bestimmt wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung berechnet die mobile Station dann (E_t/N₀)_k basierend auf der in dem Rahmen empfangenen Energie. Die Menge an zusätzlichem (E_t/N₀)_k, die erforderlich ist, damit der Rahmen mit der erforderlichen Fehlerrate demoduliert wird, kann dann geschätzt werden. Die mobile Station sendet eine negative Bestätigung an die Basisstation und kann eine derartige Schätzung der Menge an zusätzlichem erforderlichen (E_t/N₀)_rk aufnehmen. Das gesamte erforderliche (E_t/N₀)_k kann in diesem Leistungssteuerungsverfahren basierend auf der erforderlichen äußeren Schleifen-Leistung (outer loop power) (oder der Schwelle) für den Fundamentalkanal oder DCCH-Kanal geschätzt werden. Das U.S.-Patent Nr. 6,396,867 (oben angeführt) offenbart ein Verfahren zur Schätzung des gesamten erforderlichen (E_t/N₀)_k basierend auf der erforderlichen äußeren Schleifen-Leistung. Alternativ kann es ein getrenntes Steuerungsverfahren für äußere Schleifen-Leistung für den verwendeten Kanal geben. Es ist offensichtlich, dass, wenn der Rahmen inkorrekt empfangen wird (d.h. mit einer unerwünschten Anzahl von Fehlern), (E_t/N₀)_k dann nicht ausreichend ist. Somit kann der optimale Leistungspegel durch bedingte Statistiken bestimmt werden, welche die Tatsache berücksichtigen, dass frühere Versuche nicht korrekt empfangen wurden. Statt die zusätzliche Menge an (E_t/N₀)_rk zu senden, die erforderlich ist, kann die mobile Station die Menge an (E_t/N₀)_rk an die Basisstation senden, die empfangen wurde. Die mobile Station kann auch eine Schätzung der Menge, die sie für eine korrekte Demodulation erwartet, in eine an die Basisstation gesendete Information aufnehmen.
5 ist eine graphische Darstellung 90, die eine Scheduling-Zeitlinie eines Bestätigungsprotokolls zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station eines Kommunikationssystems zeigt, das zur Implementierung von Ausführungsbeispielen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Das Bestätigungsprotokoll der graphischen Darstellung 90 kann in einem Leistungssteuerungsverfahren verwendet werden, wie oben dargelegt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens der graphischen Darstellung 90 kann in einem IS-95-System der dritten Generation implementiert werden. In dem IS-95-System der dritten Generation kann ein Ergänzungskanal (F-SCH) zur Übertragung der ABR-Verkehrsströme auf der Vorwärtsverbindung verwendet werden. Der Ergänzungskanal ist typischerweise ein eingeteilter (scheduled) Kanal, obwohl er auch ein Kanal mit fester oder variabler Rate sein kann. F-DCCH und R-DCCH sind jeweils Vorwärts- und Rückwärtssteuerungskanäle. Wenn der Ergänzungskanal (F-SCH) zur Übertragung der ABR-Verkehrsströme auf der Vorwärtsverbindung verwendet wird, ist die Fehlerrate der DCCH-Kanäle typischerweise geringer als die des Ergänzungskanals (F-SCH). In dem Bestätigungsprotokoll der graphischen Darstellung 90 sendet die Basisstation den Schedule bzw. Plan in MAC(medium access control – Mediums-Zugriffssteuerung)-Meldungen 94 und 98 an die mobile Station. Der Schedule informiert die mobile Station über eine Anzahl von Aspekte der Übertragungen, welche die Anzahl von Rahmen, die übertragen werden, ihre Übertragungsraten, wann sie übertragen werden und ihre Rahmennummern umfassen können, aber nicht darauf beschränkt sind. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung liefert die MAC-Meldung 94 der mobilen Station nur die Übertragungsrate, die verwendet wird. Mit diesem Ausführungsbeispiel versucht die mobile Station kontinuierlich, den F-SCH zu empfangen.
Die Basisstation zeigt an, dass zwei Funkverbindungsprotokoll(RLP – radio link protocol)-Rahmen 102, 106 an die mobile Station gesendet werden müssen. RLP ist das Rahmenprotokoll der oberen Schicht des Kommunikationssystems. Ein RLP, das ähnlich dem in dem TIA-Standard IS-707 beschriebenen ist, kann verwendet werden, obwohl viele unterschiedliche Rahmenprotokolle der oberen Schichtverwendet werden können. Im Folgenden wird angenommen, dass ein RLP-Rahmen exakt mit einem Rahmen einer physikalischen Schicht übereinstimmt, obwohl dies als Teil der Ausführungsbeispiele dieser Erfindung nicht notwendig ist. Die Sequenznummern der RLP-Rahmen 102, 106 sind entsprechend k und k + 1. Die RLP-Rahmen 102, 106 werden jeweils während den physikalischen Rahmen i + 1 und i + 2 übertragen. Wenn die mobile Station die Übertragung des RLP-Rahmens k + 1 korrekt empfängt (106), bestätigt sie den Rahmen unter Verwendung der Meldung 112. Da die Basisstation keine Bestätigung des RLP-Rahmens k empfängt (102), sendet die Basisstation eine neue Vorwärtsverbindungs-Zuweisung in der MAC-Meldung 98, die anzeigt, dass der RLP-Rahmen k für eine erneute Übertragung während des physikalischen Rahmens i + 5 vorgesehen ist (110). Die mobile Station erfährt aus der MAC-Meldung 98, dass sie das Signal, das sie während des Rahmens i + 5 empfangen hat (110), mit dem Signal kombinieren muss, das sie während des Rahmens i + 1 empfangen hat (102). Nachdem der physikalische Rahmen i + 1 während des physikalischen Rahmens i + 5 erneut übertragen wurde, kombiniert die mobile Station die empfangene Energie für jedes Symbol in dem erneut übertragenen physikalischen Rahmen i + 5 mit der empfangenen Energie der ursprünglichen Übertragung während des Rahmens i + 1 (in dem Puffer gespeichert, wie oben beschrieben) und decodiert die kombinierte empfangene Energie der Rahmen wie hier beschrieben.
Die mobile Station bestätigt den RLP-Rahmen k während des Rahmens i + 6 unter Verwendung der Bestätigungsmeldung 114. Mit diesem Bestätigungs-basierten Verfahren wird das Energiedefizit nicht an die Basisstation übertragen. Ferner kann in weiteren Ausführungsbeispielen das Energiedefizit mit der Bestätigung des RLP-Rahmens k + 2 an die Basisstation gesendet werden. Somit trägt in diesem Ausführungsbeispiel die Bestätigung immer die Schätzung der Menge an zusätzlichem erforderlichen (E_t/N₀)_k von dem ersten Rahmen, der fehlerhaft war. Jedoch kann dieses Verfahren nicht befriedigend arbeiten, wenn der letzte Rahmen in einer Sequenz von Rahmen von der mobilen Station nicht korrekt empfangen wird.
Wenn die Basisstation feststellt, dass keine Bestätigung von der mobilen Station empfangen wurde, und sie wünscht, die Meldung erneut zu übertragen, bestimmt die Basisstation den Pegel, mit dem die Meldung zu senden ist. Die Basisstation kann einen Pegel wählen basierend auf der Feedback-Information über die Menge an erforderlicher Energie, die von der mobilen Station benötigt wird. Alternativ kann die Basisstation die Menge an Energie schätzen, welche die mobile Station bereits empfangen hat, und dies dazu verwenden, um den Pegel zu bestimmen, mit dem erneut zu übertragen ist. Der für eine erneute Übertragung gewählte Leistungspegel entspricht in einem Ausführungsbeispiel einem Minimum-Leistungspegel, der für eine korrekte Demodulation erforderlich ist, wenn die Symbolenergie der ursprünglichen Meldung und der erneut übertragenen Meldungen in dem Puffer des Empfängers kombiniert werden. Die Basisstation kann eine Schätzung der Menge an Energie bilden, welche die mobile Station bereits empfangen hat, unter Verwendung einer Information von der Vorwärtsleistungssteuerung, der Übertragungsrate, den Ausbreitungsbedingungen, der Menge an Leistung, die bereits für die Übertragung des Rahmens verwendet wurde, und des Pfadverlustes. Die tatsächliche Information, die bei der Entwicklung dieser Schätzung verwendet wird, kann diese oder alle anderen Parameter umfassen, die für die Basisstation verfügbar sind. Alternativ kann die Basisstation nur eine feste Leistung (oder eine feste Leistung relativ zu dem Vorwärtsleistungssteuerungspegel) an die mobile Station senden. Dieser feste Leistungspegel kann von der Basisstation vorgegebene werden.
Statt des expliziten Verfahrens, in dem die Basisstation die Meldung 98 an die mobile Station sendet, um die Identität eines erneut übertragenen Rahmens zu liefern, kann die mobile Station alternativ implizit die Identität des erneut übertragenen Rahmens mit einem annehmbaren Grad an Genauigkeit aus den gesendeten Daten bestimmen. Zum Beispiel kann der Euklidische Abstand verwendet werden, um festzustellen, ob der Rahmen i + 5 mit den Daten übereinstimmt, die in vorherigen Rahmen empfangen wurden, die nicht bestätigt wurden, wie der Rahmen i + 1. Somit ist die explizite erneute Übertragung der Meldung 98 nicht erforderlich. In diesem alternativen Ausführungsbeispiel vergleicht die mobile Station die empfangenen Symbole aus dem aktuellen Rahmen mit Symbolen aus allen vorherigen Rahmen, die in dem Puffer der mobilen Station gespeichert sind. Wenn die mobile Station feststellt, dass der erneut übertragene Rahmen einem Rahmen entspricht, der sich bereits in dem Puffer befindet, kombiniert die mobile Station die Energien für jedes Symbol und versucht, den Rahmen zu decodieren.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel des in 5 gezeigten Protokolls ist die Meldung 94 nicht erforderlich. Die Meldung 94 wird in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendet, um der mobilen Station anzuzeigen, dass die Rahmen 102 und 106 gesendet werden sollen. In diesem alternativen Ausführungsbeispiel kann die mobile Station alternativ mit einem annehmbaren Grad an Genauigkeit aus den übertragenen Daten unter Verwendung der oben beschriebenen Euklidischen Distanzanalyse implizit feststellen, ob der aktuelle Rahmen ein neuer Rahmen oder ein erneut übertragener Rahmen ist.
6 ist eine graphische Darstellung, die eine Scheduling-Zeitlinie eines negativen Bestätigungsprotokolls zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station zeigt, das zur Implementierung in Ausführungsbeispielen des Systems der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Das negative Bestätigungsprotokoll der graphischen Darstellung kann in einem Leistungssteuerungsverfahren verwendet werden, wie oben dargelegt.
In dem negativen Bestätigungsprotokoll der graphischen Darstellung von 6 informiert die Basisstation die mobile Station über die zu übertragenden RLP-Rahmen 102, 106 und die zu übertragenden Rahmen der physikalischen Schicht mittels der MAC-Meldung 94. Die Basisstation sendet dann die Rahmen 102, 106 an die mobile Station. Wenn die mobile Station den RLP-Rahmen 102 nicht korrekt empfängt, sendet die mobile Station eine negative Bestätigung 116 an die Basisstation. Die Basisstation sendet dann die Meldung 98, wie oben beschrieben, und die Information des Rahmens 102 wird erneut als der Rahmen 110 übertragen.
Einer der Nachteile des auf einer negativen Bestätigung basierenden Protokolls liegt darin, dass die Basisstation nichts unternehmen kann, um den Rahmen 102 erneut zu übertragen, wenn die negative Bestätigung von der mobilen Station nicht empfangen wird. Für einen ABR-Verkehr ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein auf der Vorwärtsverbindung übertragener Rahmen fehlerhaft ist, sehr viel größer als die Wahrscheinlichkeit, dass die auf der Rückwärtsverbindung gesendete negative Bestätigung fehlerhaft ist. Dies ist deswegen so, da die erforderliche Menge an Leistung zur Übertragung eines Rahmens mit vielen Bits auf der Vorwärtsverbindung beträchtlich höher ist als die Menge an Leistung, die zur Übertragung einer Bestätigung erforderlich ist. Das negative Bestätigungsprotokoll kann eine MAC-Meldung 98 verwenden, um anzuzeigen, dass der Rahmen erneut übertragen wird. Die MAC-Meldung 98 kann ähnlich sein zu der Meldung, die für das in 5 gezeigte Bestätigungsprotokoll verwendet wurde. Die negativen Bestätigungsprotokolle können ebenso ein implizites Verfahren zur Bestimmung der Iden tität eines erneut übertragenen Rahmens verwenden, das ähnlich ist zu dem, das für das in 5 gezeigte Bestätigungsprotokoll beschrieben wurde.
Mehrere alternative Ausführungsbeispiele des auf einer negativen Bestätigung basierenden Protokolls sind möglich. In einem alternativen Ausführungsbeispiel informiert die Basisstation die mobile Station nicht über die Rahmen der ursprünglichen Übertragung und informiert die mobile Station nicht über Zeitintervalle, in denen die Rahmen gesendet werden können. Die mobile Station demoduliert alle physikalischen Rahmen. Wenn die mobile Station den RLP-Rahmen k + 1 korrekt empfängt, überträgt sie eine negative Bestätigung für die fehlenden Rahmen (die den k-ten Rahmen umfasst) auf dem R-DCCH. Ein Nachteil dieses Protokolls liegt darin, dass die mobile Station nicht weiß, wann Speicher freizugeben ist, der zum Speichern der Symbolenergien von den verschiedenen Rahmen verwendet wird. Dieser Nachteil kann auf mehrere Art und Weisen adressiert werden. Eine Art und Weise ist ein Vorsehen einer festen Menge an Speicher und Anweisen der mobilen Station, die ältesten empfangenen Rahmensymbolenergien der physikalischen Schicht aufzugeben, wenn zusätzlicher Speicher erforderlich ist. Alternativ kann die mobile Station einen Speicher aufgeben, der einem Rahmen der physikalischen Schicht entspricht, der länger als vor einer vorgegebenen Zeit empfangen wurde.
Ein weiterer Nachteil dieses Protokoll liegt darin, dass die mobile Station keine Information darüber haben kann, wann umgehend eine negative Bestätigung für Rahmen zu senden ist, die fehlerhaft empfangen werden. Dieser Nachteil wird von der Tatsache gesteigert, dass nur einige Rahmen bei der ersten Übertragung korrekt empfangen werden. Dieser Nachteil kann überwunden werden, wenn die Basisstation gelegentlich eine zweite Durchführungs(done)meldung an die mobile Station auf dem F-DCCH sendet. Diese Durchführungsmeldung informiert die mobile Station, dass die Basisstation eine Sequenz von Rahmen übertragen hat, wodurch der mobilen Station ermöglicht wird, die Rahmen zu bestimmen, die sie empfangen haben sollte. Die mobile Station kann dann eine negative Bestätigungsmeldung für die Rahmen senden, die sie nicht empfangen hat. Jede Durchführungsmeldung kann mit jeder anderen Meldung kombiniert werden, wie mit einer Meldung, die anzeigt, dass die Rahmen übertragen werden.
Signifikant liefert, wenn ein Rahmen anfangs mit unzureichender Energie übertragen wird, um eine korrekte Demodulation durch den vorgesehenen Empfänger zu ermöglichen, wie oben beschrieben, die erneute Übertragung eine Zeit-Diversity. Als ein Ergebnis ist die gesamte Sendeenergie des Rahmens (einschließlich von erneuten Übertragungen) geringer. In anderen Worten, die kombinierte Symbolenergie für sowohl die anfängliche Übertragung als auch die erneute(n) Übertragung(en) des Rahmens ist geringer als die Energie, die erforderlich wäre, um den Rahmen anfänglich mit voller Leistung zu senden (d.h. auf einem Leistungspegel, der selbst ausreichend ist, um eine korrekte Demodulation durch den vorgesehenen Empfänger zu ermöglichen). Dies kann festgestellt werden, da das erforderliche E_b/N_t für eine vorgegebene Bitfehlerrate oder Rahmenfehlerrate geringer ist, wenn dieses Verfahren einer erneuten Übertragung verwendet wird.
Ferner ist offensichtlich, dass die schnelle Vorwärtsverbindungs-Leistungssteuerung (wie in dem U.S.-Patent Nr. 6,396,867 (oben angeführt) beschrieben) weniger wichtig ist in dem Fall von ABR-Verkehrsströmen, welche den oben beschriebenen Ansatz der erneuten bzw. wiederholten Übertragung verwenden. Die schnelle Vorwärtsverbindungs-Leistungssteuerung ist weniger wichtig, da der Ansatz der erneuten Übertragung eine Form einer Leistungssteuerung ist. Zusätzlich kann die schnelle Vorwärtsverbindungs-Leistungssteuerung weniger wichtig sein, wenn der Ansatz der erneuten Übertragung eingesetzt wird, da eine schnelle Vorwärtsverbindungs-Leistungssteuerung versucht, E_b/N_t an der mobilen Station konstant zu halten. Somit kann es vorzuziehen sein, keine schnelle Vorwärtsverbindungs-Leistungssteuerung für ABR-Dienste zu verwenden.
In dem Fall der Vorwärtsverbindung passt die Basisstation ihre Sendeleistung dem Kanal an, wenn sie keine zusätzliche Leistung für den Kanal von der Basisstation liefern kann. Dies kann zum Beispiel vorkommen, wenn ein VBR-Benutzer oder ein Satz von VBR-Benutzern, ein Strom mit höherer Priorität (ein CBR- oder VBR-Strom) oder ein Satz von Strömen mit hoher Priorität mehr Sendeleistung erfordern aufgrund unterschiedlicher Pfadverluste oder Ausbreitungsbedingungen oder wenn der Vorwärtsverbindungspfadverlust zwischen der mobilen Einheit und der Basisstation zunimmt.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden oben hinsichtlich von Variationen bzw. Schwankungen der Belastung der Basisstation zum Senden von Vorwärtsverbindungsdiensten, wie CBR- und VBR-Strömen, und Schwankungen aufgrund einer Leistungssteuerung beschrieben. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass Ausführungsbeispiele vorteilhaft auf andere Situationen angewendet werden können, einschließlich auf Übertragungen auf der Rückwärtsverbindung.
In dem Fall der Rückwärtsverbindung ist ein wichtiger Parameter der Anstieg in dem Pegel der Gesamtmenge an Rauschen über den Pegel des thermischen Rauschens an der Basisstation (im Folgenden als der „Anstieg über thermisch" bezeichnet). Der „Anstieg über thermisch" entspricht der Belastung der Rückwärtsverbindung. Ein belastetes System versucht, den „Anstieg über thermisch" in der Nähe eines vorgegebenen Wertes zu halten. Wenn der „Anstieg über thermisch" zu groß ist, wird der Bereich der Zelle reduziert und die Rückwärtsverbindung ist weniger stabil. Ein starker „Anstieg über thermisch" verursacht auch geringe Änderungen bei der augenblicklichen Belastung, die zu großen Abweichungen der Ausgabeleistung der mobilen Station führen. Jedoch kann ein geringer „Anstieg über thermisch" anzeigen, dass die Rückwärtsverbindung nicht stark belastet ist, wodurch möglicherweise eine verfügbare Kapazität verschwendet wird. Es ist für Fachleute offensichtlich, dass andere Verfahren als ein messen des „Anstiegs über thermisch" verwendet werden können, um die Belastung der Rückwärtsverbindung zu bestimmen.
ABR-Verkehrsströmen kann auch eine verfügbare Kapazität auf der Rückwärtsverbindung zugeteilt werden, um den „Anstieg über thermisch" konstanter zu halten. Die Basisstation kann die Übertragung der Rückwärtsverbindung mit einer Form einer RLP-Steuerung mit hoher Rate steuern. Die dritte Generation von IS-95 hat einen einzelnen Leistungssteuerungsstrom, der den Pilot, den R-FCH, den R-SCH und den R-DCCH gleichzeitig steuert. In diesem IS-95-Ausführungsbeispiel wird eine langsamere Signalisierung verwendet, um die Leistungszuteilung zwischen den Kanälen zu steuern. Typischerweise erfordert der R-SCH die meiste Sendeleistung, da er den Datenstrom mit hoher Rate überträgt. Wenn alle Kanäle durch den Leistungssteuerungsstrom mit hoher Rate gesteuert werden, dann wird, wenn die Basisstation eine Reduzierung der Leistung auf dem R-SCH benötigt, um die Belastung zu steuern, die Leistung aller Kanäle reduziert. Dies ist nicht wünschenswert, da der Pilot, der R-FCH und der R-DCCH von der Basisstation auf einem Pegel empfangen werden können, der zu niedrig ist.
Ein getrennter Leistungssteuerungskanal mit hoher Rate von der Basisstation zu der mobilen Station kann für eine Rückwärtsverbindungs-Leistungssteuerung auf einem IS-95-System der dritten Generation verwendet werden. Leistungssteuerungsrate für die Rückwärtsverbindung kann achthundert Bits pro Sekunde betragen. Während dieselbe Rate verwendet werden kann, um den R-SCH unabhängig von den anderen Kanälen zu steuern, erfordert die Rate von 800 bps eine größere Basisstation-Sendeleistung, als notwendig. Somit kann die Leistungssteuerungsrate für den R-SCH um einiges geringer sein, da sie bei Schwundbedingungen nicht perfekt behalten werden muss. Ferner kann die Leistungssteuerung für den R-SCH hinsichtlich dem Hauptleistungssteuerungsstrom, der den R-SCH, den R-DCCH und den Pilot steuert, versetzt sein. Eine Signalisierungsmeldung oder ein anderes Signalisierungsschema kann an die mobile Station gesendet werden, um diese relative Leistungssteuerung statt einem Leistungssteuerungs-Bitstrom vorzusehen.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann ein getrennter Leistungssteuerungsstrom mit niedriger Rate verwendet werden, um eine Korrektur an alle mobilen Stationen relativ zu ihren eigenen individuellen Leistungssteuerungsströmen zu liefern. Dies kann ein binärer Strom sein, der eine Zunahme oder Verringerung von Leistung für mobile Stationen relativ zu ihren eigenen individuellen Leistungssteuerungsströmen spezifiziert. Dies kann auch ein drei-Pegel-Verfahren sein, das eine Zunahme, eine Abnahme oder keine Änderung anzeigen kann. Zusätzlich kann jedes andere bekannte Leistungssteuerungsschema für die getrennte Leistungssteuerung mit niedriger Rate verwendet werden.
Das offenbarte Verfahren kann auch verwendet werden, wenn eine mobile Station eine nicht ausreichende Leistung hat, alle Ströme zu übertragen, die an einen vorgesehenen Empfänger mit einem Empfangsleistungspegel gesendet werden sollen, der eine korrekte Demodulation ermöglicht. In einem derartigen Fall kann die mobile Station die gesendete Leistung auf dem R-SCH reduzieren, um zu versuchen, den R-FCH und den R-DCCH auf dem gewünschten Ausgabeleistungspegel zu halten. Dieses Verfahren ist ähnlich zu einem Verfahren, das auf der Vorwärtsverbindung verwendet wird. Da die Basisstation einige Leistung von der mobilen Station empfangen wird, ist die Menge an während der erneuten Übertragung erforderlichen Leistung geringer.
7 zeigt eine graphische Darstellung 150. Die graphische Darstellung 150 legt dar eine Scheduling-Zeitlinie eines negativen Bestätigungsprotokolls auf einer Rückwärtsverbindung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Station eines Kommunikationssystems, das zur Verwendung mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Das negative Bestätigungsprotokoll der graphischen Darstellung 150 kann in einem Leistungssteuerungsverfahren verwendet werden, wie oben dargelegt.
Der Großteil der Timing- und Bestätigungsstruktur der Rückwärtsverbindung funktioniert auf dieselbe Weise wie hinsichtlich der Vorwärtsverbindung be schrieben wurde. Eine Ausnahme ist das Folgende. In der Rückwärtsverbindung fordert die mobile Station mittels der Anforderung 176 die Erlaubnis an, die ABR-Rahmen 164, 168 mit hoher Rate zu übertragen. Die Basisstation informiert die mobile Station mittels einer Zuweisungsmeldung 152, wann die ABR-Rahmen 164, 168 zu senden sind. Die mobile Station der graphischen Darstellung 150 muss eine erneute Übertragung eines fehlerhaften Rahmens 164 nicht anfordern. Jedoch weiß die Basisstation, dass der Rahmen 164 fehlerhaft ist, und plant eine erneute Übertragung, wenn die Rückwärtsverbindung eine verfügbare Kapazität hat. Ferner kann eine negative Bestätigungsmeldung 156, die von der Basisstation gesendet wird, eine Erlaubnis zur erneuten Übertragung eines Rückwärtsverbindungs-Leistungsrahmens 172 und den Schlitz bzw. Slot umfassen, in dem dieser übertragen wird.
Die alternativen Ausführungsbeispiele, die oben unter Bezugnahme auf die Vorwärtsverbindung beschrieben wurden, können auf die Rückwärtsverbindung angewendet werden. Zum Beispiel muss in einem Ausführungsbeispiel der Rückwärtsverbindung die mobile Station Übertragungen nicht unter Verwendung der MAC-Meldung 176 anfordern. Ferner muss die Basisstation keinen Zugriff zu dem Kanal unter Verwendung der MAC-Meldungen 152 erteilen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel muss die Basisstation die mobile Station unter Verwendung der Meldung 176 nicht explizit über den Rahmen informieren, in dem die Meldung erneut zu übertragen ist.
Unter Bezugnahme nun auf 8 wird eine Blockdarstellung gezeigt, die eine Basisstation-Steuereinrichtung (BSC – base station controller) 800 zeigt, die einen Scheduler 810 zur Zuteilung einer Vorwärtsverbindungsleistung unter verschiedenen Verkehrsströmen umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die verschiedenen Strategien zur Zuteilung von Leistung zu den ABR-Übertragungsströmen können in eine Software implementiert werden unter Verwendung des Schedulers 810. Der Betrieb eines Schedulers, der modifiziert werden kann, um eine Software zur Zuteilung von Leistung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zu umfassen, wird in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 081798,951 mit dem Titel „NEW AND IMPROVED METHOD FOR FORWARD LINK RATE SCHEDULING" der Anmelderin der vorliegenden Erfindung offenbart. In dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel bestimmt die BSC 800 die Leistungszuteilung für jeden der übertragenen Datenströme, diese Leistungszuteilungsinformation wird dann an Basisstation-Transceiversysteme (BTSs – base station transceiver systems) 820, 822 übertragen, die wiederum die verschiedenen Datenströme an eine oder mehrere mobile Station(en) 830 gemäß den an dem Scheduler 810 gemachten Leistungszuteilungsbestimmungen überträgt.
Unter Bezugnahme nun auf 9 wird eine Blockdarstellung gezeigt, die zwei Basisstation-Transceivers 820a, 822a zeigt, die jeweils einen Leistungsmanager 821 zur Zuteilung einer Vorwärtsverbindungsleistung unter verschiedenen Verkehrsströmen gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst. Das in 9 gezeigte Ausführungsbeispiel ist in den Fällen nützlich; in denen eine schnelle Vorwärtsleistungssteuerung angewendet wird, da in diesem Ausführungsbeispiel die Leistungszuteilungsbestimmungen an den BTSs durchgeführt wird (statt an der BSC 800), wodurch die Verzögerung beseitigt wird, die aus der Übertragung der Leistungen, die auf der Vorwärtsverbindung übertragen werden, von den BTSs an die BSC, und der Leistungszuteilungsinformation von der BSC 800 an die BTSs resultiert. In dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel können die verschiedenen Strategien zur Zuteilung von Leistung zu den ABR-Übertragungsströmen unter Verwendung der Leistungsmanager 821 in eine Software implementiert werden. Jeder Leistungsmanager 821 bestimmt die Leistungszuteilung für jeden der von den entsprechenden BTSs übertragenen Datenströme und jeder BTS überträgt dann die verschiedenen Datenströme an eine oder mehrere mobile Station(en) 830 gemäß den Leistungszuteilungsbestimmungen, die von dem Leistungsmanager 821 getroffen wurden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Scheduler 810 in der BSC eine allgemeine Strategie zur Leistungszuteilung setzen, welche die Leistungsmanager 821 in den BTSs ausführen. Dies hat den Vorteil, dass die Leistungsmanager 821 Kurzzeit-Fluktuationen handhaben können, ohne auf die Verzögerung zwischen dem BTS und der BSC zu treffen, und liefert eine konsistente Scheduling-Strategie über alle Datenströme.
Kurz gefasst, es sind unterschiedliche Scheduling-Strategien während der Übertragungen der Zeitrahmen 18a–f möglich. Eine Rahmen-Scheduling-Strategie ist ein Satz von Regeln, um zu bestimmen, welche einer Vielzahl von Signalen, die auf die Übertragung warten, tatsächlich in einen Rahmen eingefügt werden. In einer Scheduling-Strategie kann eine Basisstation die Verkehrsströme übertragen, die wahrscheinlich mit ausreichender Leistung von der vorgesehenen empfangenden mobilen Station empfangen werden. Alternativ kann eine Scheduling-Strategie verwendet werden, in der die Vorwärtsverbindung mit ausreichender Leistung für eine korrekte Demodulation durch die vorgesehene empfangende mobile Station bei der ersten Übertragung übertragen wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Basisstation die Leistung einer Anzahl von unterschiedlichen Strömen derart zuteilen, dass keiner der Ströme mit ausreichender Leistung übertragen wird, um eine zuverlässige Decodierung durch den Empfänger ohne zumindest eine erneute Übertragung zu ermöglichen, wie oben beschrieben wurde. Die Übertragungsrate und die Coderate des übertragenen Stroms befinden sich unter den anderen Parametern, welche die Basisstation in diesem Fall anpassen kann. Ferner betrifft ein Ausführungsbeispiel der Erfindung den Fall, in dem eine mobile Station eine unzureichende Leistung hat, um alle Bitströme zu übertragen. In diesem Fall kann die mobile Station die gesendete Leistung auf dem R-SCH in einem Versuch reduzieren, den R-FCH und den R-DCCH auf dem erforderlichen Leistungspegel zu halten. Dieses Verfahren ist ähnlich zu dem für die Vorwärtsverbindung verwendeten. Da die Basisstation einige Leistung von der mobilen Station empfängt, ist die während der erneuten Übertragung erforderliche Menge an Leistung geringer. Es ist anzumerken, dass alle hier offenbarten Verfahren zum Zeitpunkt eines Anrufaufbaus oder zu jeder Zeit während einer Übertragung nach dem Aufbau verwendet werden können.
Die obige Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, um Fachleuten zu ermöglichen, Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung herzustellen oder zu verwenden. Die verschiedenen Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele sind für Fachleute offensichtlich und die hier definierten generischen Prinzipien können auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden ohne Verwendung der erfinderischen Fakultät. Somit soll die vorliegende Erfindung nicht durch die hier gezeigten Ausführungsbeispiele eingeschränkt werden, sondern gemäß dem weitesten Bereich, wie von den Ansprüchen definiert.

Claims

Ein Verfahren zum Senden von Information von einer Basisstation (820, 822) zu Mobilstationen (830) in einem Kommunikationssystem, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Identifizieren zumindest eines Teils eines Zeitrahmens innerhalb der Vorwärtsverbindung mit zur Verfügung stehender Kapazität zum Senden zumindest eines Teils von zumindest einem zuvor uneingeteilten Verkehrsstrom neben anderen Verkehrsströmen, die zuvor eingeteilt wurden über die Vorwärtsverbindung gesendet zu werden; und gleichzeitiges Senden der zuvor eingeteilten Verkehrsströme und des Teils des zumindest einen zuvor nicht- bzw. uneingeteilten Verkehrsstroms während des identifizierten Teils des Rahmens, wobei das gleichzeitige Senden das Zuordnen von zumindest einem Teil der zur Verfügung stehenden Kapazität des identifizierten Rahmens an den mindestens einen zuvor nicht-eingeteilten Verkehrsstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil eines Rahmens in dem zumindest einen zuvor nicht-eingeteilten Verkehrsstrom mit Absicht mit einer ersten Symbolenergie gesendet wird, die nicht ausreichend ist für eine korrekte Demodulation durch eine bestimmungsgemäße empfangende Station (830).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Summe der Leistung, die den eingeteilten und nicht-eingeteilten Verkehrsströmen zugeordnet ist, nicht größer ist als eine maximale Leistungsdecke bzw. -obergrenze.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Summe im Wesentlichen gleich ist zu der maximalen Leistungsdecke und die Summe auf einem konstanten Pegel über eine Vielzahl von Zeitrahmen gehalten wird, und zwar durch Wiederholen des Identifizierens und des gleichzeitigen Sendens gemäß Anspruch 1.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes aufweist: erneutes Senden auf der Vorwärtsverbindung, zumindest eines Teils der Information, die zuvor mit dem ersten Symbolenergiebetrag gesendet wurde, wobei der erneut gesendete Teil mit einer Symbolenergie erneut gesendet wird, die nicht alleine ausreichend ist für eine korrekte Demodulation durch die bestimmungsgemäße empfangende Station (830).
Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin das Wiederholen des erneuten Sendens des erneut gesendeten Teils aufweist, bis die Summe der empfangenen Symbolenergie groß genug ist, um eine korrekte Demodulation des erneut gesendeten Teils durch die bestimmungsgemäße empfangende bzw. Empfangsstation (830) zu erlauben.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Basisstation (820, 822) den Leistungspegel bestimmt, mit dem der mindestens eine Teil der zuvor gesendeten Information erneut gesendet werden soll.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Basisstation (820, 822) Feedback-Information hinsichtlich des Energiebetrags empfängt, der benötigt wird für die korrekte Demodulation und zwar von der bestimmungsgemäßen Empfangsstation (830) und die Feedback-Information in dem Bestimmungsschritt verwendet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Basisstation (820, 822) den Energiebetrag schätzt, den die bestimmungsgemäße Empfangsstation (830) bereits empfangen hat und den geschätzten Betrag in dem Bestimmungsschritt verwendet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die bestimmungsgemäße Empfangsstation (830) die folgenden Schritte ausführt: Berechnen der Gesamtenergie, die in dem Rahmen empfangen wird; Schätzen des Energiebetrags, der für den Rahmen benötigt wird, um diesen mit der verlangten Fehlerrate zu demodulieren, und zwar basierend auf der berechneten Energie; und Senden des geschätzten Energiebetrags zu der Basisstation (820, 822).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zuvor eingeteilten Verkehrsströme mindestens einen Verkehrsstrom mit konstanter Bitrate und zumindest einen Verkehrsstrom mit variabler Bitrate enthalten.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Rahmen in dem Verkehrsstrom mit konstanter Bitrate und Rahmen in dem mindestens einen zuvor nicht eingeteilten Verkehrsstrom zeitlich bezüglich zueinander versetzt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Rahmen in dem zumindest einen zuvor uneingeteilten Verkehrsstrom Nachrichten enthalten, die unterschiedliche Längen besitzen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verkehrsstrom von dem zumindest einen zuvor nicht-eingeteilten Strom eine unterschiedliche Rahmenlänge besitzt als ein Verkehrsstrom von den zuvor eingeteilten (scheduled) Strömen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine vorhergehende nicht eingeteilte Verkehrsstrom diskontinuierlich gesendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine vorherige nicht-eingeteilte Verkehrsstrom eine niedrigere Priorität hat als die zuvor eingeteilten Verkehrsströme.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Rahmen in zumindest einem der vorhergehend eingeteilten Verkehrsströme und Rahmen in dem mindes tens einen zuvor uneingeteilten Verkehrsstrom zeitlich bezüglich zueinander versetzt sind.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei Rahmen in mindestens einem der zuvor eingeteilten Verkehrsströme und Rahmen in dem zumindest einen zuvor uneingeteilten Verkehrsstrom unterschiedliche Längen besitzen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kommunikationssystem Codemultiplex-Vielfachzugriffs- bzw. CDMA-Modulation verwendet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basisstation (820, 822) die Sendeleistung des mindestens einen zuvor uneingeteilten Verkehrsstroms während des Ablaufs eines Rahmens reduziert oder erhöht.
Eine Vorrichtung zum Senden von Information von einer Basisstation (820, 822) zur Mobilstation (830) in einem Funkkommunikationssystem, wobei eine Vorwärtsverbindung, die einen ersten Satz von einem oder mehreren Verkehrsströmen enthält, auf zumindest einem Kanal von der Basisstation (820, 822) zu der Mobilstation (830) gesendet wird, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Mittel zum Identifizieren zumindest eines Teils eines Zeitrahmens in der Vorwärtsverbindung mit zur Verfügung stehender Kapazität zum Senden zumindest eines Teils von zumindest einem weiteren Verkehrsstrom zusätzlich zu dem ersten Satz von einem oder mehreren Verkehrsströmen; und Mittel zum gleichzeitigen Senden des ersten Satzes von einem oder mehreren Verkehrsströmen und des mindestens einen Teils des mindestens einen weiteren Verkehrsstroms während des identifizierten Teils des Rahmens auf der Vorwärtsverbindung, wobei die Mittel zum gleichzeitigen Senden betriebsmäßig mindestens einen Teil der zur Verfügung stehenden Kapazität des identifizierten Rahmens, dem mindes tens einen weiteren uneingeteilten Verkehrsstrom zuordnet, dadurch gekennzeichnet, dass: die Vorrichtung betriebsmäßig absichtlich bzw. mit Absicht zumindest einen Teil eines Rahmens in dem mindestens einen weiteren Verkehrsstrom mit einer ersten Symbolenergie sendet, die nicht ausreichend ist für die korrekte Demodulation durch eine bestimmungsgemäße Empfangsstation (830).
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Vorwärtsverbindung einer maximalen Leistungsdecke unterliegt, wobei die Vorrichtung weiterhin Folgendes aufweist: Mittel zum Bestimmen eines Ausgabe- bzw. Ausgangsleistungspegels, der dem gleichzeitigen Senden des ersten Satzes von einem oder mehr Verkehrsströmen von der Basisstation (820, 822) zu den Mobilstationen (830) auf der Vorwärtsverbindung zugeordnet ist; und Mittel zum Vergleichen des Ausgabeleistungspegels mit der maximalen Leistungsdecke bzw. -obergrenze, wobei die Vorrichtung betriebsmäßig den Ausgangsleistungspegel auf nicht mehr als der maximalen Leistungsdecke hält.