DE20121862U1

DE20121862U1 - Basisstation mit einer Closed-Loop-Sendeleistungsregelung

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Publication number: DE20121862U1
Application number: DE20121862U
Authority: DE
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2011-07-13
Also published as: US20090247212A1; NO20030333D0; KR100966315B1; WO2002009311A2; US20070117583A1; CN100578956C; US20120231749A1; IL193218A; CA2569720A1; KR20030018061A; KR20090071626A; DE20121861U1; ATE338387T1; EP1701455A2; US9084200B2; HK1060220A1; HK1085059A1; EP1305894B1; US8306567B2; US6832095B2

Description

Gebrauchsmusteranmeldung basierend auf
EP Ol 95 2673.0

INTERDIGITAL TECHNOLOGY CORPORATION
U.Z.: H 1463 GM/DE/D
Case: DE-21001984

Basisstation mit einer Closed-Loop Sendeleistungsregelung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsregelung für drahtlose Kommunikationssysteme und insbesondere ein schnelles adaptives Leistungsregelungssystem und -verfahren für ein variables Multi-Rate-Kommunikationssystem.

Hintergrund

Auf dem Fachgebiet sind verschiedenartige Leistungsregelungsverfahren für drahtlose Kommunikationssysteme bekannt. Figur 1 zeigt ein Beispiel eines Open-Loop-Power-Control-Sendersystems für ein Single-Rate-Datensystem. Figur 2 zeigt ein Beispiel eines Closed-Loop-Power-Control-Sendersystems für Single-Rate-Daten.

Beide Systeme dienen dazu, die Sendeleistung schnell zu ändern, wenn in einem Funkkanal Fading oder Signaldämpfung und zeitvariante Interferenz auftritt, um die Sendeleistung zu minimieren und zu gewährleisten, daß Daten an einem entfernten Ende mit geeigneter Qualität empfangen werden. Typischerweise wird die Sendeleistung in einer digitalen Implementierung im Gegensatz z.B. zu einem Verfahren, gemäß dem der Verstärkungsgrad eines HF-Verstärkers verändert wird, 0 durch Anwenden eines veränderlichen Skalierungsfaktors auf die Digitaldaten verändert.

In herkömmlichen Kommunikationssystemen, z.B. Third Generation Partnership Project (3GPP) Zeitduplex- (TDD) und Frequenzduplex (FDD) -systemen werden mehrere Kanäle für Daten mit variablen Raten für eine Übertragung kombiniert. Die Figuren 3 und 4 zeigen herkömmliche Open- bzw. Closed-Loop-Power-Control-Sendesysteme. Spezifizierungsdaten für solche Systeme können bei 3GPP TS 25.223 v3.3.0, 3GPP TS 25.222 V3.2.0, 3GPP TS 25.224 v3.6 und Volume 3 Specifications of

• &igr;

Air-Interface for 3G Multiple Systems Version 1.0, Revision 1.0 von Association of Radio Industries Businesses (ARIB) gefunden werden.

Solche Open- und Closed-Loop-Power-Control-Systeme für drahtlose variable Multi-Rate-Kommunikationssysteme reagieren relativ langsam auf Datenratenänderungen, so daß eine sub-optimale Performance z.B. bezüglich einer übermäßigen Sendeleistung und minderwertige Empfangssignale erhalten werden. Es wäre wünschenswert, ein adaptives Leistungsregelungsverfahren und -system bereitzustellen, das auf Datenratenänderungen schnell reagiert, so daß eine optimalere Performance erhalten wird.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln der Sendeleistung in einem drahtlosen Kommunikationssystem bereitgestellt, in dem Benutzerdaten als Multi-Rate-Signal mit einer Rate N(t) verarbeitet werden, und in dem das Benutzerdatensignal mit der Rate N(t) für eine Übertra-0 gung in ein Sendedatensignal mit einer höheren Rate M(t) umgewandelt wird. Die Sendeleistung wird basierend auf der Qualität von durch einen Empfänger der Sendedaten empfangenen Daten auf einer relativ langsamen Basis geregelt. Die Sendeleistung wird als Funktion von N(t)/M(t) bestimmt, so daß eine Änderung der Datenrate des Benutzerdatensignals oder der Rate des Sendedatensignals kompensiert wird, bevor eine mit einer derartigen Datenratenänderung verbundene Einstellung basierend auf einer Datenqualität vorgenommen wird. Vorzugsweise wird das Benutzerdatensignal mit der Rate N(t) 0 in das Sendedatensignal mit der höheren Rate M(t) umgewandelt, indem ausgewählte Datenbits wiederholt werden, so daß das (Energie pro Bit)/(Rauschspektrum)-Dichteverhältnis im Sendedatensignal erhöht wird.

Das Verfahren ist sowohl auf ein Open- als auch auf ein 5 Closed-Loop-Power-Control-System anwendbar, wobei ein Skalierungsfaktor verwendet wird, um die Sendeleistung zu regeln. Bei der Implementierung der Erfindung in einem Sender

eines Open- oder Closed-Loop-Systems wird als Skalierungsfaktor vorzugsweise yN(t)/M(t) verwendet.

Das Verfahren ist auf ein Open-Loop-Power-Control-System anwendbar, wobei der Sender ein Referenzsignal, Referenzsignalleistungsdaten, gemessene Interferenzleistungsdaten und Signal-Interferenz-Abstand- (SIR) Soll-Daten empfängt, wobei die SIR-Daten auf relativ langsam erfaßten Empfangssignalqualitätdaten basieren. Der Sender mißt das Referenzsignal, um die empfangene Referenzsignalleistung zu bestimmen, und berechnet einen Pfadverlust basierend auf den empfangenen Referenzsignalleistungsdaten und der bestimmten Referenzsignalleistung. Der Sender berechnet dann den Skalierungsfaktor basierend auf dem berechneten Pfadverlust, den empfangenen, gemessenen Interferenzleistungsdaten, den SIR-Soll-Daten und ^/N(t)/M(t) .

Das Verfahren ist außerdem auf ein Closed-Loop-System anwendbar, in dem der Sender durch den Empfänger erzeugte Step-up-/Step-down-Daten verwendet und den Skalierungsfaktor basierend auf den Step-up-/Step-down-Daten und -y/N(t)/M(t) berechnet. Vorzugsweise werden die Step-up-/Step-down-Daten durch den Empfänger durch Kombinieren gemessener Interferenzleistungsdaten des vom Sender empfangenen Signals mit Signal-Interferenz-Abstand- (SIR) Soll-Daten basierend mindestens teilweise auf relativ langsam erfaßten Empfangssignalqualitätdaten erzeugt. Die SIR-Soll-Daten werden vorzugsweise durch Multiplizieren nomineller SIR-Soll-Daten, die auf den relativ langsam erfaßten Empfangssignalqualitätdaten basieren, mit einem Faktor N(t)/M(t) berechnet, so daß die SIR-Soll-Daten schnell eingestellt werden, wenn eine Da-0 tenratenänderung auftritt.

Durch die Erfindung wird außerdem ein Sender für ein drahtloses Kommunikationssystem bereitgestellt, wobei Benutzerdaten als Multi-Rate-Signal mit einer Rate N(t) verarbeitet werden und das Benutzerdatensignal mit der Rate N(t) in 5 ein zu übertragendes Sendedatensignal mit einer höheren Rate M(t) umgewandelt wird. Die Sendeleistung des Senders wird

auf einer relativ langsamen Basis durch Anwenden eines Skalierungsfaktors auf die Sendeleistung basierend auf der Qualität von durch einen Empfänger der Sendedaten empfangenen Daten geregelt. Der Sender weist einen Datensignalratenkonverter auf, der die Benutzerdatensignalrate N(t) in eine höhere Datenübertragungsrate M(t) umsetzt, und einen Prozessor zum Berechnen eines Sendeleistungsskalierungsfaktors basierend teilweise auf durch den Empfänger erzeugten Daten, die mit der Qualität der empfangenen Daten in Beziehung stehen.

Der Datensignalratenkonverter ist mit dem Prozessor verbunden, so daß der Prozessor den Sendeleistungsskalierungsfaktor als Funktion von N(t)/M(t) berechnet, wodurch eine Änderung der Datenrate des Benutzerdatensignals oder der Rate des Sendedatensignals kompensiert wird, bevor eine mit einer derartigen Datenratenänderung verbundene Einstellung basierend auf einer Datenqualität des Empfängers vorgenommen wird.

Vorzugsweise wandelt der Datensignalratenkonverter das Benutzerdatensignal mit der Rate N(t) in das Sendedatensignal mit der höheren Rate M(t) durch Wiederholen ausgewählter Datenbits um, so daß das (Energie pro Bit)/(Rauschspektrum) -Dichteverhältnis im Sendedatensignal erhöht wird.

Der Sender ist als Teil eines Open-Loop-Power-Control-Systems konfigurierbar, wobei der Sender vom Empfänger der Sendedaten ein Referenzsignal, Referenzsignalleistungsdaten, gemessene Interferenzleistungsdaten und Signal-Interferenz-Abstand-(SIR) Soll-Daten empfängt und die SIR-Daten auf relativ langsam erfaßten Empfangssignalqualitätdaten basieren. Daher weist der Sender eine Signalmeßeinrichtung auf, die die empfangene Referenzsignalleistung mißt, und eine Pfadverlustverarbeitungsschaltung zum Berechnen eines Pfadverlusts basierend auf den empfangenen Referenzsignalleistungsdaten und der gemessenen, empfangenen Referenzsignalleistung. Der Prozessor des Senders berechnet den Sendeleistungsskalierungsfaktor basierend auf dem berechneten Pfadverlust, den empfangenen, gemessenen Interferenzleistungsdaten, den SIR-Soll-Daten und

Der Sender ist auch als Teil eines Closed-Loop-Power-Control-Systems konfigurierbar, wobei der Sender Step-up-/Step-down-Daten vom Empfänger der Sendedaten empfängt. Daher berechnet der Prozessor des Senders den Sendeleistungsskalierungsfaktor basierend auf den empfangenen Step-up-

/Step-down-Daten und

Durch die Erfindung wird außerdem ein Closed-Loop-Power-Control-System für ein drahtloses Kommunikationssystem bereitgestellt, wobei Benutzerdaten als Multi-Rate-Signal mit einer Rate N(t) verarbeitet werden, das Benutzerdatensignal mit der Rate N(t) für eine Übertragung in ein Sendedatensignal mit einer höheren Rate M(t) umgewandelt wird und die Sendeleistung durch Anwenden eines Skalierungsfaktors in Antwort auf Step-up-/Step-down-Daten eingestellt wird. Das System weist einen Empfänger auf, der das Sendedatensignal mit der Rate M(t) empfängt und die Step-up-/Step-down-Daten erzeugt. Der Empfänger weist vorzugsweise einen Datensignalratenkonverter auf, der die Datenrate M(t) der empfangenen Sendedaten verringert, um ein Benutzerdatensignal mit einer niedrigeren Datenrate N(t) zu erzeugen, eine Datenqualitätmeßeinrichtung zum Messen der Datenqualität des Benutzerdatensignals und eine Schaltung zum Berechnen der Step-up-/Step-down-Daten basierend teilweise auf der gemessenen Datenqualität des Benutzerdatensignals. Der Datensignalratenkonverter ist mit der Schaltung verbunden, um die Datenrate derart bereitzustellen, daß die Schaltung die Step-up-/Stepdown-Daten als Funktion von N(t)/M(t) berechnet, so daß eine Änderung der Benutzerdatensignalrate oder der Sendedatensignalrate kompensiert wird, bevor eine mit einer solchen Da-0 tenratenänderung verbundene Einstellung basierend auf der Datenqualität vorgenommen wird.

Das System weist außerdem vorzugsweise einen Sender mit einem Datensxgnalratenkonverter auf, der das Benutzerdatensignal mit der Rate N(t) in das Sendedatensignal mit einer 5 höheren Rate M(t) umwandelt, indem ausgewählte Datenbits wiederholt werden, so daß das (Energie pro Bit)/(Rauschspektrum) -Dichteverhältnis im Sendedatensignal erhöht wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Empfänger eine Interferenzmeßeinrichtung zum Messen der Leistung eines mit dem Sendedatensignal mit der Rate M(t) empfangenen Interferenzsignals auf. Die Datenqualitätmeßeinrichtung gibt nominelle SIR-Soll-Daten basierend auf relativ langsam erfaßten Empfangsdatenqualitätdaten aus. Die Empfängerschaltung berechnet die Step-up-/Step-down-Daten durch Kombinieren gemessener Interferenzleistungsdaten des vom Sender empfangenen Signals mit den SIR-Soll-Daten, die durch Multiplizieren der nominellen SIR-Soll-Daten mit einem Faktor N(t)/M(t) berechnet werden, so daß die SIR-Soll-Daten schnell angepaßt werden, wenn eine Datenratenänderung auftritt.

Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind basierend auf der folgenden Beschreibung gegenwärtig bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung für Fachleute offensichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines herkömmlichen Open-Loop-Power-Control-Systems für eine drahtlose Single-Rate-Datenkommunikation;

Figur 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines herkömmlichen Closed-Loop-Power-Control-Systems für eine drahtlose 5 Single-Rate-Datenkommunikation;

Figur 3 zeigt ein schematisches Diagramm eines herkömmlichen Open-Loop-Power-Control-Systems für eine drahtlose variable Multi-Rate-Datenkommunikation;

Figur 4 zeigt ein schematisches Diagramm eines herkömm-0 liehen Closed-Loop-Power-Control-Systems für eine drahtlose variable Multi-Rate-Datenkommunikation;

Figur 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Datenraten-Aufwärtswandlung von 6 auf 8 Bits pro Block durch Wiederholung;

5 Figur 6 zeigt ein Blockdiagramm einer Datenraten-Abwärtswandlung wiederholter Daten von 8 auf 6 Bits pro Block;

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Figur 7 zeigt ein schematisches Diagramm eines schnellen adaptiven Open-Loop-Power-Control-Systems für eine erfindungsgemäße drahtlose variable MuIti-Rate-Datenkommunikation; und

Figur 8 zeigt ein schematisches Diagramm eines schnellen adaptiven Closed-Loop-Power-Control-Systems für eine erfindungsgemäße drahtlose variable Multi-Rate-Datenkommunikation.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Herkömmliche Leistungsregelungsverfahren für drahtlose Systeme, z.B. 3GPP, verwenden sogenannte innere und äußere Regelkreise. Das Leistungsregelungssystem wird in Abhängigkeit davon, ob der innere Regelkreis offen oder geschlossen ist als offenes oder geschlossenes System bezeichnet. Der äußere Regelkreis beider Systemtypen ist ein geschlossener Regelkreis.

Geeignete Abschnitte eines Open-Loop-Power-Control-Systems mit einer "sendenden" Kommunikationsstation 10 und einer "empfangenden" Kommunikationsstation 30 sind in Figur 1 dargestellt. Beide Stationen 10, 3 0 sind Transceiver. Typischerweise ist ein Transceiver eine Basisstation und der andere eine Benutzereinrichtung bzw. ein User Equipment (UE). Zur Verdeutlichung sind nur ausgewählte Komponenten dargestellt.

Die Sendestation 10 weist einen Sender 11 mit einer Datenleitung 12 auf, die ein zu übertragendes Benutzerdatensignal überträgt. Das Benutzerdatensignal weist einen ge-0 wünschten Leistungspegel auf, der durch Zuführen eines Sendeleistungsskalierungsfaktors von einem Ausgang 13 eines Prozessors zum Einstellen des Sendeleistungspegels eingestellt wird. Die Benutzerdaten werden von einem Antennensystem 14 des Senders 11 übertragen.

5 Ein die Sendedaten enthaltendes Funksignal 2 0 wird über ein Empfangsantennensystem 31 durch die Empfangsstation 3 0 empfangen. Das Empfangsantennensystem wird außerdem Interfe-

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renzsignale 21 empfangen, die die Qualität der empfangenen Daten beeinträchtigen. Die Empfangsstation 30 weist eine Interferenzleistungsmeßeinrichtung 32 auf, der das Empfangssignal zugeführt wird und die gemessene Interferenzleistungsdaten ausgibt. Die Empfangsstation 3 0 weist außerdem eine Datenqualitätmeßeinrichtung 34 auf, der das Empfangssignal zugeführt wird und die ein Datenqualitätsignal erzeugt. Die Datenqualitätmeßeinrichtung 34 ist mit einer Verarbeitungseinrichtung 3 6 verbunden, die die Signalqualitätdaten empfängt und Signal-Interferenz-Abstand- (SIR) Soll-Daten basierend auf einem über einen Eingang 37 empfangenen benutzerdefinierten Qualitätsstandardparameter berechnet.

Die Empfangsstation 30 weist außerdem einen Sender 38 auf, der mit der Interferenzleistungsmeßeinrichtung 32 und dem Prozessor 36 zum Berechnen der SIR-Soll-Daten verbunden ist. Der Sender 38 der Empfangsstation weist außerdem Eingänge 40, 41, 42 für Benutzerdaten, ein Referenzsignal bzw. Referenzsignalsendeleistungsdaten auf. Die Empfangsstation 30 überträgt ihre Benutzerdaten und mit der Leistungsrege-0 lung in Beziehung stehenden Daten und Referenzsignale über ein zugeordnetes Antennensystem 39.

Die Sendestation 10 weist einen Empfänger 16 und ein zugeordnetes Empfangsantennensystem 17 auf. Der Empfänger 16 der Sendestation empfängt das von der Empfangsstation 30 5 übertragene Funksignal, das die Benutzerdaten 44 der Empfangsstation, die mit der Leistungsregelung in Beziehung stehenden Daten (Steuersignal) und durch die Empfangsstation 30 erzeugte Daten 45 enthält.

Der Prozessor 15 der Sendestation ist mit dem Empfänger 0 16 der Sendestation verbunden, um den Sendeleistungsskalierungsfaktor zu berechnen. Der Sender 11 weist außerdem eine Einrichtung 18 zum Messen der empfangenen Referenzsignalleistung auf, und die Einrichtung 18 ist mit einer Pfadverlustberechnungsschaltung 19 verbunden.

5 Um den Sendeleistungsskalierungsfaktor zu berechnen, empfängt der Prozessor 15 Daten von einem SIR-SoIl-Dateneingang 22, über den die durch den Empfangsstationspro-

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zessor 3 6 zum Berechnen von SIR-Soll-Daten erzeugten SIR-Soll-Daten zugeführt werden, einem Interferenzleistungsdateneingang 23, über den durch die Interferenzleistungsmeßeinrichtung 32 der Empfangsstation erzeugte Interferenzdaten zugeführt werden, und einem Pfadverlustdateneingang 24, über den ein durch die Pfadverlustberechnungsschaltung 19 ausgegebenes Pfadverlustsignal zugeführt wird. Das Pfadverlustsignal wird durch die Pfadverlustberechnungsschaltung 19 basierend auf Daten erzeugt, die über einen Referenzsignalsendeleistungsdateneingang 25, über den die von der Empfangsstation 30 erhaltenen Referenzsignalsendeleistungsdaten zugeführt werden, und einen Eingang 2 6 für die gemessene Referenzsignalleistung empfangen werden, über den das Ausgangssignal der Referenzsignalleistungsmeßeinrichtung 18 des Senders 11 zugeführt wird. Die Referenzsignalleistungsmeßeinrichtung 18 ist mit dem Empfänger 16 der Sendestation verbunden, um die Leistung des vom Sender 38 der Empfangsstation empfangenen Referenzsignals zu messen. Die Pfadverlustberechnungsschaltung 19 bestimmt vorzugsweise den Pfadverlust 0 basierend auf der Differenz zwischen der über den Eingang 2 5 zugeführten bekannten Referenzleistungssignalintensität und der über den Eingang 2 6 zugeführten empfangenen Leistungsintensität.

Interferenzleistungsdaten, Referenzsignalleistungsdaten 5 und SIR-Sollwerte werden der Sendestation 10 mit einer Rate übermittelt, die wesentlich niedriger ist als die zeitvariante Rate des Funkkanals und der Interferenz. Der '"innere" Regelkreis ist der auf der gemessenen Schnittstelle angewiesene Abschnitt des Systems. Das System wird als 0 "Open-Loop"-System betrachtet, weil bezüglich des Algorithmus keine Rückkopplung mit einer Rate erfolgt, die mit der zeitvarianten Rate des Funkkanals und der Interferenz vergleichbar ist und anzeigen würde, wie gut die Schätzwerte der minimalen erforderlichen Sendeleistung sind. Wenn die erforderliche Sendeleistung sich schnell ändert, kann das System nicht entsprechend reagieren, um den Skalierungsfaktor rechtzeitig zu ändern.

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Hinsichtlich des äußeren Regelkreises des Open-Loop-Power-Control-Systems von Figur 1 wird an der entfernten Empfangsstation 30 die Qualität der Empfangsdaten durch die Meßeinrichtung 34 bewertet. Typische Metriken für eine Digitaldatenqualität sind Bitfehlerrate und Blockfehlerrate. Für die Berechnung dieser Metriken sind Daten erforderlich, die über Zeitperioden akkumuliert werden, die wesentlich länger sind als die Zeitdauer des zeitvarianten Funkkanals und der zeitvarianten Interferenz. Für eine vorgegebene Metrik existiert eine theoretische Beziehung zwischen der Metrik und den empfangenen SIR-Daten. Wenn im entfernten Empfänger genügend Daten akkumuliert wurden, um die Metrik zu bewerten, wird sie im Prozessor 3 6 berechnet und mit der gewünschten Metrik (die eine Soll-Dienstgüte darstellt) verglichen, woraufhin ein aktualisierter SIR-Sollwert ausgegeben wird. Der aktualisierte SIR-Sollwert ist (theoretisch) der Wert, der, angewendet auf den inneren Regelkreis des Senders, veranlassen würde, daß die gemessene Metrik zum Sollwert hin konvergiert. Schließlich wird der aktualisierte SIR-Sollwert über 0 den Sender 3 8 der Empfangsstation und den Empfänger 16 der Sendestation dem Sender 11 zugeführt, in dessen innerem Regelkreis er verwendet wird. Die Aktualisierungsrate des SIR-Sollwertes ist durch die Zeit begrenzt, die erforderlich ist, um die Qualitätsstatistik zu akkumulieren, und durch praktische Grenzen hinsichtlich der Signalübertragungsrate zum leistungsgeregelten Sender.

Figur 2 zeigt ein Kommunikationssystem mit einer Sendestation 50 und einer Empfangsstation 70, das ein Closed-Loop-Power-Control-System verwendet.

0 Die Sendestation 50 weist einen Sender 51 mit einer Datenleitung 52 auf, über die ein zu übertragendes Benutzerdatensignal übertragen wird. Das Benutzerdatensignal weist einen Soll-Leistungspegel auf, der durch Anwenden eines an einem Ausgang 53 eines Prozessors 55 ausgegebenen Sendelei-5 stungsskalierungsfaktors eingestellt wird. Die Benutzerdaten werden über ein Antennensystem 54 des Senders 51 übertragen.

Ein die übertragenen Daten enthaltendes Funksignal 60 wird über ein Empfangsantennensystem 71 durch die Empfangsstation 70 empfangen. Das Empfangsantennensystem wird außerdem Interferenzsignale 71 empfangen, die die Qualität der empfangenen Daten beeinflussen. Die Empfangsstation 70 weist eine Interferenzleistungsmeßeinrichtung 72 auf, der das Empfangssignal zugeführt wird, wobei die Einrichtung 72 gemessene SIR-Soll-Daten ausgibt. Die Empfangsstation 70 weist außerdem eine Datenqualitätmeßeinrichtung 74 auf, der ebenfalls das Empfangssignal zugeführt wird, wobei die Einrichtung 74 ein Datenqualitätsignal erzeugt. Die Datenqualitätmeßeinrichtung 74 ist mit einem Prozessor 76 verbunden, der die Signalqualitätdaten empfängt und basierend auf einem über einen Eingang 7 5 empfangenen, benutzerdefinierten Qualitätsstandardparameter SIR-Daten berechnet.

Ein Combiner 76, vorzugsweise eine Subtrahierschaltung, vergleicht die gemessenen SIR-Daten von der Einrichtung 72 mit den berechneten SIR-Soll-Daten vom Prozessor 74 vorzugsweise durch Subtraktion, um ein SIR-Fehlersignal auszugeben.

Das SIR-Fehlersignal vom Combiner 76 wird einer Verarbeitungsschaltung 77 zugeführt, die basierend darauf Step-up-/Step-down-Befehle erzeugt.

Die Empfangsstation 70 weist auch einen mit der Verarbeitungsschaltung 77 verbundenen Sender 78 auf. Der Sender 5 7 8 der Empfangsstation weist einen Eingang 80 für Benutzerdaten auf. Die Empfangsstation 70 überträgt über ein zugeordnetes Antennensystem 79 ihre Benutzerdaten und mit der Steuerung in Beziehung stehende Daten.

Die Sendestation 50 weist einen Empfänger 56 und ein zugeordnetes Empfangsantennensystem 57 auf. Der Empfänger 56 der Sendestation empfängt das von der Empfangsstation 70 übertragene Funksignal, das die Benutzerdaten 84 der Empfangsstation und die durch die Empfangsstation erzeugten Steuerdaten 85 enthält.

Der in der Sendestation vorgesehene Prozessor 55 zum Berechnen eines Skalierungsfaktors weist einen dem Empfänger 16 der Empfangsstation zugeordneten Eingang 58 auf. Der Pro-

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zessor 55 empfängt das Step-up-/Step-down-Befehlssignal über den Eingang 58 und berechnet basierend darauf den Sendeleistungsskalierungsfaktor.

Bezüglich des inneren Regelkreises des Closed-Loop-Power-Control-Systems stellt der Sender 51 der Sendestation seine Leistung basierend auf High-Rate-"Step-up"- und "Stepdown" -Befehlen ein, die durch die entfernte Empfangsstation 70 erzeugt werden. An der entfernten Empfangsstation 70 wird der SIR-Wert der empfangenen Daten durch die Meßeinrichtung 72 gemessen und durch einen Combiner 76 mit einem durch den Prozessor 74 erzeugten SIR-Sollwert verglichen. Der SIR-Sollwert ist (theoretisch) der Wert, durch den, vorausgesetzt, daß die Daten mit diesem Wert empfangen werden, eine gewünschte Dienstgüte erhalten wird. Wenn der gemessene, empfangene SIR-Wert kleiner ist als der SIR-Sollwert, wird durch die Verarbeitungsschaltung 77 über den Sender 78 der Empfangsstation und den Empfänger 5 6 der Sendestation ein "Step-down"-Befehl an den Sender 51 ausgegeben, und andernfalls wird ein "Step-up"-Befehl ausgegeben. Das Leistungs-0 steuerungssystem wird aufgrund der High-Rate-Rückkopplung der "Step-up"- und "Step-down"-Befehle, die in Echtzeit auf einen zeitvarianten Funkkanal und zeitvariante Interferenzen reagieren können, als "geschlossener Regelkreis" ("Closed-Loop") betrachtet. Wenn der erforderliche Sendeleistungspe-5 gel sich aufgrund zeitvarianter Interferenzen und Laufzeiten ändert, spricht er schnell an, und die Sendeleistung wird entsprechend geregelt.

Hinsichtlich des äußeren Regelkreises des Closed-Loop-Power-Control-Systems wird die Qualität der empfangenen Da-0 ten in der Empfangsstation 70 durch die Meßeinrichtung 73 bewertet. Typische Metriken für die Digitaldatenqualität sind Bitfehlerrate und Blockfehlerrate. Für die Berechnung dieser Metriken müssen Daten über Zeitperioden akkumuliert werden, die wesentlich länger sind als die Periode des zeit-5 Varianten Funkkanals und der Interferenz. Für eine vorgegebene Metrik existieren theoretische Beziehungen zwischen der Metrik und dem empfangenen SIR-Wert. Wenn im entfernten Emp-

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fänger genügend Daten zum Bestimmen der Metrik akkumuliert worden sind, wird sie durch den Prozessor 74 berechnet und mit der gewünschten Metrik (die eine gewünschte Dienstgüte darstellt) verglichen, und dann wird ein aktualisierter SIR-Sollwert ausgegeben. Der aktualisierte SIR-Sollwert ist (theoretisch) der Wert, durch den, wenn er auf den Empfängeralgorithmus angewendet würde, veranlaßt würde, daß die gemessen Metrik zum gewünschten Wert hin konvergiert. Der aktualisierte SIR-Sollwert wird dann im inneren Regelkreis verwendet, um die Richtung der Step-up-/Step-down-Befehle zu bestimmen, die dem in der Sendestation angeordneten Prozessor 55 zum Berechnen eines Leistungsskalierungsfaktors zugeführt werden, um die Leistung des Senders 51 zu regeln.

Die Figuren 1 und 2 zeigen Leistungsregelungssysteme für Single-Rate-Datenübertragungen. In digitalen Kommunikationssystemen können Daten jedoch in Blöcken mit einer vorgegebenen Bitrate und einer vorgegebenen Blockgröße oder alternativ mit einer vorgegebenen Anzahl von Bits pro Block und einer vorgegebenen Blockrate verarbeitet werden. In solchen Systemen, z.B. 3GPP-FDD- und TDD-Systemen, können zu einem beliebigen Zeitpunkt im Kommunikationssystem mehr als eine Datenrate vorhanden sein, und diese Datenraten können zeitlich variieren. Figur 3 zeigt ein modifiziertes Open-Loop-Power-Control-System, und Figur 4 zeigt ein modifiziertes Closed-Loop-Power-Control-System für drahtlose Systeme, in denen Kommunikationen über mehrere Datenkanäle mit variablen Datenraten ausgeführt werden.

Um eine Mehrkanal-Datenübertragung mit variabler Datenrate zu ermöglichen, wird das in Figur 1 dargestellte Open-Loop-Power-Control-System wie in Figur 3 dargestellt modifiziert, so daß es in der Sendestation 10 einen Up-Konverter oder Aufwärtswandler 27 und in der Empfangsstation 30 einen Down-Konverter oder Abwärtswandler 47 aufweist.

Die zu übertragenden Benutzerdaten werden zu einem Signal mit einer Datenrate N(t) kombiniert. Der Datenstrom mit der Rate N(t) wird durch den Up-Konverter 27 in einen Datenstrom mit einer höheren Rate M(t) umgewandelt, wobei der Up-

Konverter einen Ausgang 28 aufweist, über den das Sendedatensignal mit der Rate M(t) übertragen wird.

An der Empfangsstation 3 0 wird das Benutzerdatensignal mit der Rate M(t) empfangen und durch den Down-Konverter 47 in ein Signal mit der ursprünglichen Rate N(t) abwärtsgewandelt. Die Interferenzleistungsmeßeinrichtung 32 mißt die Interferenz des empfangenen Signals mit der höheren Rate M(t). Die Datenqualitätmeßeinrichtung 34 ist strömungsabwärts vom Down-Konverter 47 mit dem Benutzerdatenpfad verbunden und mißt die Qualität der Daten, nachdem sie in die Rate N(t) abwärtsgewandelt wurden.

Um eine Mehrkanal-Datenübertragung mit variabler Rate zu ermöglichen, wird das in Figur 2 dargestellte Closed-Loop-Power-Control-System wie in Figur 4 dargestellt modifiziert, so daß es in der Sendestation 50 einen Up-Konverter 67 und in der Empfangsstation 70 einen Down-Konverter 87 aufweist. Die zu übertragenden Benutzerdaten werden zu einem Signal mit einer Datenrate N(t) kombiniert. Der Datenstrom mit der Rate N(t) wird durch den Up-Konverter 67 in einen 0 Datenstrom mit einer höheren Rate M(t) umgewandelt, wobei der Up-Konverter einen Ausgang 68 aufweist, über den das Sendedatensignal mit der Rate M(t) übertragen wird.

An der Empfangsstation 70 wird das Benutzerdatensignal mit der Rate M(t) empfangen und durch den Down-Konverter 87 in ein Signal mit der ursprünglichen Rate N(t) abwärtsgewandelt. Die Interferenzleistungsmeßeinrichtung 72 mißt die Interferenz des empfangenen Signals mit der höheren Rate M(t). Die Datenqualitätmeßeinrichtung 73 ist strömungsabwärts vom Down-Konverter 87 mit dem Benutzerdatenstrom verbunden und mißt die Qualität der Daten, nachdem sie in die Rate N(t) abwärtsgewandelt wurden.

In beiden Mehrkanalsystemtypen für variable Datenraten weisen die an den entfernten Empfänger 30, 70 zu übertragenden, dem Sender 11, 51 zugeführten Benutzerdaten die Datenrate N(t) auf, und die vom entfernten Empfänger ausgegebenen Benutzerdaten weisen die gleiche Datenrate auf. Die Datenrate N(t) kann aus mehreren Datenraten verschiedener Datenka-

näle zusammengesetzt sein, die für eine Übertragung über einen gemeinsamen Träger gemultiplext worden sind. Daß N eine Funktion von (t) ist, bedeutet, daß die Rate variieren kann, d.h. sich von Zeit zu Zeit oder von Block zu Block ändern kann. Gründe für diese Variation sind das Hinzufügen und/oder Löschen von Datenkanälen und tatsächliche Datenratenänderungen in vorhandenen Kanälen, die typischerweise bei Paketdiensten auftreten.

Außerdem wird, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, in beiden Systemen im Sendedatenpfad die Datenrate von N(t) auf M(t) und dann im entfernten Empfänger wieder auf N(t) geändert. Die Datenrate N(t) bezeichnet die Benutzerdatenrate, und die Datenrate M(t) bezeichnet die Datenrate des übertragenen Signals, wobei die Datenraten voneinander unabhängig sein können.

In einem 3GPP-TDD-System bezeichnet M(t) beispielsweise die Anzahl von Bits pro lOms-Rahmen (Frame) in einer vorgegebenen Anzahl von Zeitschlitzen und orthogonalen variablen Spreizfaktorcodes bei vorgegebenen Spreizfaktoren. Daß M eine Funktion von (t) ist, bedeutet, daß die Rate variieren kann, d.h. von Zeit zu Zeit, genauer von Rahmen zu Rahmen, verschieden sein kann. Eine Änderung von M entspricht einer Änderung der Spreizfaktoren und/oder der Anzahl von pro Rahmen verwendeten physikalischen Kanälen, und eine Änderung von N entspricht einer Datenratenänderung in einem oder mehreren Transportkanälen. Die Rate M(t pro lOms-Rahmen, und N(t) entspricht

entspricht N_data;j Bits

TrCHi

Bits pro 10ms-Rahmen während der Zeit t, wenn TFC^. wie in 3GPP definiert ist:

N₁₅ bezeichnet die Bitanzahl in einem Funkrahmen (Radio Frame) vor einer Ratenanpassung (Rate Matching) bezüglich TrCHi mit der Transportformatkombination j. RM₁ bezeichnet das semi-statische Ratenanpassungsmerkmal für TrCHi, das von höheren Schichten mitgeteilt wird.

(Ml · ·

t ·

PL bezeichnet einen Punktierungsgrenzwert, wobei dieser Wert die Anzahl von Punktierungen begrenzt, die angewendet werden können, um die Anzahl physikalischer Kanäle zu minimieren, und von höheren Schichten mitgeteilt wird.

i\jr . bezeichnet die Gesamtanzahl von Bits, die für einen codierten Verbund-Transportkanal TrCH in einem Funkkanal mit der Transportformatkombination j verfügbar sind.

TFi (j)bezeichnet das Transportformat des Transportkanals

TrCH i für die Transportformatkombination j.
TB (Transport Block) bezeichnet einen Transportblock, der als Basisdateneinheit definiert ist, die zwischen einer Schicht 1 (Ll) und einer Unterschicht MAC ausgetauscht wird. Ein äquivalenter Ausdruck

für Transportblock ist "MAC PDU".

TBS (Transport Block Set) ist als Satz von Transportblöcken definiert, der zwischen einer Schicht 1 und einer Unterschicht MAC gleichzeitig unter Verwen-

0 dung des gleichen Transportkanals ausgetauscht

wird.

TrCH (Tranport Channel) bezeichnet die Kanäle, die der Schicht 2 durch die physische Schicht für eine Datenübertragung zwischen Entitäten der Schicht 1 angeboten werden. Verschiedene Typen von Transportka

nälen sind basierend darauf definiert, wie und mit welchen Charakteristiken Daten auf der physischen Schicht übertragen werden, z.B. ob dedizierte oder gemeinsame physikalische Kanäle verwendet werden.

TF (Transport Format) ist als Format definiert, das der Unterschicht MAC durch die Schicht 1 für die Übertragung eines Transportblocksatzes während eines Übertragungszeitintervalls auf einem Transport-

kanal zur Verfügung gestellt wird. Das Transportformat besteht aus zwei Teilen - einem dynamischen Teil und einem semi-statischen Teil.

TFC (Transport Format Combination) ist als Kombination aktuell gültiger Transportformate auf allen Trans

portkanälen definiert, d.h. als Kombination, die ein Transportformat von jedem Transportkanal enthält.

TFCS (Transport Format Combination Set) ist als Satz von Transportformatkombinationen definiert.

MAC (Medium Access Control) ist eine Unterschicht einer Funkschnittstellenschicht 2, die einen unbestätigten Datenübertragungsdienst auf logischen Kanälen und einen Zugriff auf Transportkanäle bereitstellt. PDU (Protocol Data Unit) bezeichnet eine Dateneinheit, die in einer (N)-Protokollschicht spezifiziert ist und aus (N)-Protokollsteuerungsinformation und möglichen (N)-Benutzerdaten besteht.

Die Umwandlung von der Datenrate N(t) auf die Rate M(t) wird in der Sendestation 10, 50 im Konverter 26, 67 ausgeführt, der eine Aufwärtswandlung um den Faktor M(t)/N(t) ausführt. Die Umwandlungsrate von der Rate M(t) zurück auf die Rate N(t) wird in der entfernten Empfangsstation 30, 70 im Konverter 47, 87 ausgeführt, der eine Abwärtswandlung um 5 den Faktor N(t)/M(t) ausführt.

In beiden in den Figuren 3 und 4 dargestellten Systemen ist die Rate M(t) höher als die Rate N(t) . Dies ist beabsichtigt. Ein unbeabsichtigter Effekt der Raten-Aufwärtswandlung, der erfindungsgemäß reduziert werden soll, tritt 0 nur für den Fall einer wiederholten Aufwärtswandlung im Sender auf, wie nachstehend beschrieben wird. Dieser Effekt tritt nicht auf, wenn N(t) = M(t) ist, und der Effekt unterscheidet sich, wenn N(t) > M(t) ist, was erfindungsgemäß nicht beabsichtigt ist.

Eine Aufwärtswandlung einer Datenrate kann durch Wiederholung implementiert werden, d.h., durch Wiederholen ausgewählter Bits in einem Block bei einer Rate N, bis er die gleiche Anzahl von Bits enthält, wie ein Block bei einer Rate M, und eine Abwärtswandlung kann durch numerisches Kombinieren der empfangenen wiederholten "Soft"-Bits ausgeführt werden. Eine Aufwärtswandlung durch Wiederholung ist in einem in Figur 5 dargestellten Beispiel für einen vereinfachten Fall zum Erhöhen der Datenrate von sechs auf acht Bit pro Block erläutert, wobei B₁ das i-te "Hard"-Bit, d.h ±1, in der Eingangssequenz ist. In dem Beispiel werden zwei Bits, 2 und 5, wiederholt, so daß die Blockgröße von sechs auf acht geändert wird. Figur 6, in der b_i + n.. ein "Soft"-Bit bezeichnet, d.h. einen digitalen Abtastwert im Empfänger des übertragenen Bits B₁ plus eine Rauschsignalkomponente n_j zum Zeitpunkt j, zeigt den Abwärtswandlungsprozeß, wobei ein aus acht "Soft"-Bits bestehendes Eingangssignal dargestellt ist. Empfangene "Soft"-Bits 2 und 3 werden numerisch summiert, um eine skalierte Version der Originalbits 2 und 3 zu erzeugen; 0 ähnlicherwiese werden empfangene "Soft"-Bits 6 und 7 numerisch summiert, um eine skalierte Version des Originalbits 5 zu erzeugen.

Die im Beispiel verwendeten spezifischen wiederholten Bits stellen eine gleichmäßige Verteilung wiederholter Bits dar, die in Verbindung mit einem Interleaver ein in einem 3GPP-System verwendetes spezifisches Schema darstellen. Jedoch ist die Wahl der zu wiederholenden Bits für die Erfindung beliebig.

Das vorstehend beschriebene Datenratenumwandlungsver-0 fahren ist eine Komponente einer sogenannten "Ratenanpassung" (Rate Matching), in der in 3GPP-TDD- und FDD-Systemen verwendete Wiederholungsfunktionen verwendet werden. Dies hat gegenüber dem stark vereinfachten Verfahren der Übertragung von (im Beispiel zwei) Dummy-Bits zum Ändern der Datenrate den Vorteil, daß die Energiedifferenz zwischen dem kürzeren Originalblock und dem längeren Sendeblock ausgenutzt werden kann, um die Signalqualität zu verbessern. Im Bei-

spiel weisen die empfangenen Bits 2 und 5 das doppelte (E-nergie pro Bit)/(Rauschspektrum)-Dichteverhältnis (Eb/No) der anderen empfangenen Bits auf. Dadurch wird die Bitfehlerrate und die Blockfehlerrate der empfangenen Daten im Vergleich zur Bitfehlerrate und Blockfehlerrate insgesamt verbessert, die diese Qualitätsmetriken aufweisen würden, wenn die Bits nicht wiederholt worden wären, sondern stattdessen zwei Dummybits übertragen worden wären. Natürlich würden acht Energieeinheiten verwendet, um Daten zu übertragen, für die lediglich sechs Energieeinheiten erforderlich wären. Dadurch ergeben sich eine unbeabsichtigte aber logisch folgende Erhöhung der Übertragungsenergie und eine verbesserte Empfangsdatenqualität. Diese Effekte werden durch die vorliegende Erfindung berücksichtigt und genutzt.

Die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Open- und CIosed-Loop-Power-Control-Systeme für variable Multi-Rate-Daten sind virtuell die gleichen wie die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Systeme für Single-Rate-Daten. Die Figuren 3 und 4 zeigen Open- und Closed-Loop-Power-Control-Systeme für 0 ein 3GPP-TDD-Kommunikationssystem. Sowohl das Open- als auch das Closed-Loop-Power-Control-System sind jedoch hinsichtlich der Effekte von Datenratenänderungen für variable Multi-Rate-Daten nicht optimal.

Im Open-Loop-System von Figur 3 wird, wenn N(t) im Dauerzustand gleich M(t) ist und die Änderung eines Fading-Kanals oder einer variablen Interferenz ignoriert wird, der SIR-Sollwert sich bei einem konstanten Wert einpendeln, bei dem die gewünschte Datenqualität erhalten wird. Dieser Zustand entspricht dem Single-Rate-Beispiel von Figur 1. In 0 einem Mehrkanalsystem mit variabler Datenrate ändern sich jedoch zu einigen Zeitpunkten t N und/oder M manchmal. Wie vorstehend beschrieben, wird, wenn dies zu einer Verbesserung der gemessenen Datenqualitätmetrik führt, mehr Energie übertragen als tatsächlich erforderlich ist. Der äußere Re-5 gelkreis, der mit einer relativ niedrigen Rate arbeitet, wird schließlich die verbesserte Signalqualität erfassen und dann den SIR-Sollwert für den inneren Regelkreis vermindern,

um die Sendeleistung zu reduzieren und die als zu hoch beurteilte Signalqualität zu kompensieren. Der Sender 11 wird mehr Energie verbrauchen als tatsächlich erforderlich ist, um die Daten zu übertragen (damit sie mit der erforderlichen Qualität empfangen werden). Im Fall einer leistungsgeregelten Open-Loop-Sendestation, die als batteriebetriebene mobile Einheit ausgebildet ist (was in einem 3GPP-System der Fall sein kann), wird unnötig Batterieleistung verbraucht.

Figur 7 zeigt die auf eine Open-Loop-Leistungsregelung für variable Multi-Rate-Daten angewendete Erfindung, wobei entsprechende Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind wie in Figur 3. Wie in Figur 7 dargestellt, wird durch den Konverter 27 der Sendestation ein zusätzlicher Eingang 29 für den Prozessor 15 zum Berechnen eines Skalierungsfaktors bereitgestellt. Über den Eingang 29 führt

der Konverter dem Prozessor 15 ein

entsprechendes

Signal als Faktor zum Berechnen des Sendeleistungsskalierungsfaktors zu. Daher wird, wenn der modifizierte Skalierungsfaktor auf die Sendedaten angewendet wird, veranlaßt, daß die Sendeleistung durch den Faktor N(t)/M(t) eingestellt wird, um Datenratenänderungen in N(t) oder M(t) unverzüglich zu kompensieren.

Dieser modifizierte Skalierungsfaktor wird auf die gleiche Weise wie der herkömmliche Skalierungsfaktor angewendet, durch den die Sendeleistung eingestellt wird und der hergeleitet wird von:

P₁-S = SIRtarget + Irs + OC(L-L₀) + L₀ + KONSTANTWERT Gleichung 1

wobei die Zusatzterme in dB dargestellte multiplikative Faktoren darstellen. Der zum Erzeugen des Skalierungsfaktors verwendete Zusatzterm wird einfach ein weiterer Ausdruck in der vorstehenden Gleichung, der in der vorstehenden Form zu:

P_TS = SIRtarget + Irs + Oc(L-L₀) + L₀ + KONSTANTWERT + N(t)/M(t)

Gleichung 2 wird; wobei:

Pjs den Sendeleistungspegel der Sendestation in dB darstellt;

SIRtarget (SIR-Sollwert) in der Empfangsstation bestimmt wird;

Irs das Maß des Interferenzleistungspegel an der Empfangsstation darstellt;

L der Pfadverlust-Schätzwert in dB für den letzten Zeitschlitz darstellt, für den der Pfadverlust geschätzt wurde;

Lo den Langzeit-Mittelwert des Pfadverlusts in dB darstellt, d.h. den laufenden Mittelwert des Pfadverlusts-Schätzwertes L;

KONSTANTWERT ein Korrekturterm ist. Durch KONSTANTWERT werden Unterschiede in Uplink- und Downlink-Kanal en korrigiert, um z.B. Unterschiede in Uplink- und Downlink-Verstärkungsfaktoren zu kompensieren. Außerdem kann durch KONSTANTWERT eine Korrektur bereitgestellt werden, wenn an Stelle der tatsächlichen Sendeleistung der Sendeleistungsreferenzpegel der Empfangsstation übertragen wird;

&agr; einen Wichtungswert darstellt, der ein Maß für die Qualität des Pfadverlust-Schätzwertes ist und vorzugsweise auf der Anzahl von Zeitschlitzen zwischen dem Zeitschlitz des letzten Pfadverlust-Schätzwertes und dem ersten Zeitschlitz der durch die Sendestation übertragenen Kommunikation basiert, &agr; hat einen Wert zwischen 0 und 1. Im allgemeinen wird, wenn die Zeitdifferenz zwischen den Zeitschlitzen 5 klein ist, der letzte Pfadverlust-Schätzwert ziemlich genau sein, und &agr; wird auf einen Wert in der Nähe von 1 gesetzt. Wenn die Zeitdifferenz dagegen groß ist, ist der Pfadverlust-Schätzwert möglicherweise nicht genau, so daß der gemessene Langzeit-Pfadverlust-Mittelwert wahrscheinlich ein 0 besserer Schätzwert für den Pfadverlust ist. Daher wird &agr;

auf einen Wert gesetzt, der näher bei 1 liegt. Die Gleichungen

3 und 4 sind Gleichungen zum Bestimmen von &agr;.

&agr; = 1 - (D-1 V(Dm_8x-1) Gleichung 3

cc = max {1 -(D-1 )/D_max._allowed - 1 ),0} Gleichung 4

wobei D die Anzahl von Zeitschlitzen zwischen dem Zeitschlitz des letzten Pfadverlust-Schätzwertes und dem ersten Zeitschlitz der übertragenen Kommunikation bezeichnet und als Zeitschlitzverzögerung bezeichnet wird. Wenn die Verzögerung einen Zeitschlitz beträgt, hat &agr; den Wert 1. D_max bezeichnet die maximal mögliche Verzögerung. Ein typischer Wert für einen Rahmen mit fünfzehn Zeitschlitzen ist sieben.

Wenn die Verzögerung D_max beträgt, hat &agr; den Wert 0. D_max._an_owecj bezeichnet die maximal zulässige Zeitschlitzverzögerung für eine Open-Loop-Leistungsregelung. Wenn die Verzögerung größer ist als D_max._aii_0Wed / wird die Open-Loop-Leistungsregelung effektiv abgeschaltet, indem &agr; = 0 gesetzt wird.

Weil die Datenraten N(t) und M(t) sich von Zeit zu Zeit ändern, wird durch das erfindungsgemäße System von Figur 7 die Änderung der erforderlichen Leistung kompensiert, anstatt auf einen korrigierten SIR-Wert zu warten, der durch den äußeren Regelkreis bestimmt werden sollte, um die Datenratenänderung zu kompensieren. Daher wird erfindungsgemäß für eine Open-Loop-Leistungsregelung die Zeitdauer elimi-0 niert, in der das Sendesignal aufgrund einer Datenratenänderung mit einer zu hohen Leistung übertragen wird.

Hinsichtlich des Closed-Loop-Systems von Figur 4 wird, wenn N(t) im Dauerzustand gleich M(t) ist, wenn die Änderung eines Fading-Kanals oder einer variablen Interferenz igno-5 riert wird, der SIR-Sollwert sich bei einem konstanten Wert einpendeln, bei dem die gewünschte Datenqualität erhalten wird. Dies entspricht dem Single-Rate-System von Figur 2. In einem variablen Multi-Rate-System ändern sich jedoch N und/oder M zu einigen Zeitpunkten t. Wie vorstehend be-0 schrieben, wird, wenn dies zu einer Verbesserung der gemessenen Datenqualitätmetrik führt, mehr Energie übertragen als tatsächlich erforderlich ist. Der gemessene SIR-Wert ändert sich jedoch bei Änderungen von N und M nicht, weil der SIR-Wert vor der Abwärtswandlung gemessen wird und gleichzeitig

Eb/No (oder SIR) pro wiederholtem Bit erhöht wird. Weil der äußere Regelkreis mit einer relativ niedrigen Rate arbeitet, werden die an den Sender zurückgesendeten Leistungsregelungsbefehle kurzzeitig nicht mehr exakt sein. Schließlich wird der äußere Regelkreis jedoch die verbesserte Signalqualität erfassen und einen niedrigeren SIR-Sollwert berechnen, damit der innere Regelkreis die ihm zu hoch erscheinende Signalqualität kompensieren kann. Wenn dies der Fall ist, wird dieser zu niedrige SIR-Sollwert die Schwellenwerte für die Step-up-/Step-Down-Entscheidungen vermindern, wodurch die Sendeleistung reduziert wird. Dadurch wird am Empfänger eine Signalqualität erhalten, die geringer ist als die erforderliche Signalqualität. Schließlich wird der äußere Regelkreis auf die reduzierte Signalqualität mit einem höheren SIR-Sollwert reagieren, und im Dauerzustand wird das System schließlich zum korrekten Leistungspegel hin konvergieren. So lange wird die Empfangssignalqualität zu niedrig sein.

Figur 8 zeigt die vorliegende Erfindung angewendet auf ein Closed-Loop-Power-Control-System für variable Multi-0 Rate-Daten, wobei entsprechenden Elementen die gleichen Bezugszeichen zugeordnet sind wie in Figur 4. Im Sender 51 der Sendestation 50 führt der Konverter 67 dem Prozessor 55 zum Berechnen eines Skalierungsfaktors ein weiteres Eingangssignal 69 zu. Der Konverter erzeugt ein ^/N(t)/M(t) entsprechen-5 des Signal, so daß der durch den Prozessor 55 über einen Ausgang 53 ausgegebene Skalierungsfaktor eine Funktion von N(t)/M(t) ist, wie vorstehend in Verbindung mit dem Open-Loop-System von Figur 7 beschrieben wurde.

Im Empfänger gibt der Konverter 87 ein N(t)/M(t) entsprechendes Signal an einen Combiner 88 aus, der vorzugsweise ein Multiplizierer ist. Das Ausgangssignal des Prozessors 74 zum Berechnen eines SIR-Sollwertes wird dem Combiner 88 zugeführt. Der Combiner 88 kombiniert die Datenänderungsrate vom Combiner 87 und die SIR-Soll-Daten vom Prozessor 74 und gibt einen angepaßten SIR-Sollwert an den Combiner 76 aus.

Durch diese Konfiguration gibt der Prozessor 74 effektiv einen nominellen SIR-Sollwert aus. Durch Anwenden des

Faktors N(t)/M(t) auf den basierend auf der gemessenen Signalqualität bestimmten nominellen SIR-Sollwert wird ein schnelleres Ansprechverhalten erhalten, um eine durch eine Datenratenänderung verursachte Änderung der Empfangsleistung zu kompensieren.

Wenn die Datenraten N(t) und M(t) sich von Zeit zu Zeit ändern, kompensiert das System von Figur 8 die Änderung der erforderlichen Leistung im Sender und die geänderte erwartete Empfangssignalintensität im Empfänger schnell, anstatt zu warten, bis der äußere Regelkreis die Datenratenänderung kompensiert hat. Daher wird im Closed-Loop-Power-Control-System von Figur 8 die Zeitdauer vermindert, in der das Empfangssignal mit einer Signalqualität empfangen wird, die aufgrund einer Datenratenänderung niedriger ist als eine zulässige Qualität.

Obwohl verschiedenartige Komponenten in der Sende- und in der Empfangsstation als separate Komponenten betrachtet worden sind, ist für Fachleute ersichtlich, daß verschiedene Elemente kombiniert werden können. Beispielsweise kann der 0 Combiner 88 des Systems von Figur 8 mit dem Prozessor 74 integriert werden. Für Fachleute ist ersichtlich, daß innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung weitere Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können.

Claims

1. Basisstation mit einer Closed-Loop-Sendeleistungsregelung für ein drahtloses Kommunikationssystem, in dem Benutzerdaten als Multi-Rate-Signal mit einer Rate N(t) verarbeitet werden, wobei N(t) eine Funktion der Zeit ist, wobei das Benutzerdatensignal mit der Rate N(t) in ein zu übertragendes Sendedatensignal mit einer höheren Rate M(t) umgewandelt wird, und wobei die Sendeleistung durch Anwenden eines Skalierungsfaktors in Antwort auf Step-up-/Step-down-Daten geregelt wird; mit:
einem Empfänger, der Sendedatensignale mit der Rate M(t) von einer zweiten Station empfängt und die Step-up-/Step-down-Daten für die zweite Station erzeugt, mit:
einem Datensignalratenkonverter, der die Datenrate M(t) der empfangenen Sendedaten reduziert, um ein Benutzerdatensignal mit einer niedrigeren Datenrate N(t) zu erzeugen;
einer Datenqualitätmeßeinrichtung zum Messen der Datenqualität des Benutzerdatensignals; und
einer Schaltung zum Berechnen von Step-up-/Stepdown-Daten basierend teilweise auf der gemessenen Datenqualität des Benutzerdatensignals;
wobei der Datensignalratenkonverter mit der Schaltung verbunden ist, um Ratendaten bereitzustellen, so daß die Schaltung Step-up-/Step-down-Daten als Funktion von N(t)/M(t) berechnet, wobei eine Änderung der Benutzerdatensignalrate N(t) oder der Rate M(t) des Sendedatensignals kompensiert wird, bevor eine mit einer solchen Datenratenänderung verbundene Einstellung basierend auf einer Datenqualität vorgenommen wird.

2. Basisstation nach Anspruch 1, wobei der Empfänger ferner aufweist:
eine Interferenzmeßeinrichtung zum Messen der Leistung eines mit dem Sendedatensignal mit der Rate M(t) empfangenen Interferenzsignals;
wobei die Datenqualitätmeßeinrichtung nominelle SIR-Soll-Daten basierend auf relativ langsam erfaßten empfangenen Datenqualitätdaten ausgibt; und
die Schaltung die Step-up-/Step-down-Daten durch Kombinieren der gemessenen Interferenzleistungsdaten des vom Sender empfangenen Signals mit den Signal- Interferenz-Abstand-(SIR)Soll-Daten berechnet, die durch Multiplizieren der nominellen SIR-Soll-Daten mit einem Faktor N(t)/M(t) berechnet werden, so daß die SIR-Soll-Daten schnell angepaßt werden können, wenn eine Datenratenänderung auftritt.

3. Basisstation nach Anspruch 2, ferner mit einem Sender mit einem Datensignalratenkonverter, der ein Benutzerdatensignal mit einer Rate N(t) in Sendedatensignale mit einer höheren Rate M(t) umwandelt, indem ausgewählte Datenbits wiederholt werden, so daß das (Energie pro Bit)/(Rauschspektrum)-Dichteverhältnis im durch die Basisstation übertragenen Sendedatensignal erhöht wird.

4. Basisstation nach Anspruch 3, ferner mit einem Sender mit einem Prozessor, der einen Skalierungsfaktor als Funktion von von der zweiten Station empfangenen Stepup-/Step-down-Daten und N(t)/M(t) berechnet.

5. Basisstation nach Anspruch 4, wobei der Prozessor des Senders den Skalierungsfaktor basierend auf von der zweiten Station empfangenen Step-up-/Step-down-Daten und √N(t)/M(t) berechnet.

6. Basisstation nach Anspruch 1, wobei der Datensignalratenkonverter die Datenrate M(t) der empfangenen Sendedaten durch Summieren wiederholter Datenbits vermindert, um ein Benutzerdatensignal mit einer niedrigen Rate N(t) zu erzeugen.