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Technisches Umfeld
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationssystem
und ferner auf primäre
und sekundäre
Stationen für
die Benutzung in einem derartigen System sowie auf ein Verfahren
zum Betrieb eines derartigen Systems. Obwohl die vorliegende Spezifikation
ein System unter besonderer Bezugnahme auf das Universal Mobile
Telecommunication System (UMTS) beschreibt, versteht es sich, dass
derartige Verfahren gleichermaßen
für die
Verwendung in anderen Kommunikationssystemen geeignet sind.
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Hintergrund zum Stand der Technik
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Im
Bereich der mobilen Kommunikation gibt es einen wachsenden Bedarf
nach einem System, das auf Anforderung große Datenblöcke mit einer vertretbaren
Rate auf eine Mobilstation (MS) herunterladen kann. Derartige Daten
könnten
beispielsweise Web-Seiten aus dem Internet sein, die vielleicht
Videoclips oder Ähnliches
enthalten. Normalerweise wird eine einzelne MS derartige Daten nur
zeitweilig benötigen,
so dass Verbindungen mit fest zugeordneter Bandbreite nicht zweckmäßig sind.
Um diese Anforderung im UMTS zu erfüllen, wird ein High-Speed Downlink
Packet Access (HSDPA)-Modell entwickelt, das die Übertragung
von Paketdaten an eine mobile Station mit bis zu mindestens 4 Mbit/s
eventuell vereinfacht.
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Eine
herkömmliche
Komponente eines Paketdatenübertragungssystems
ist ein ARQ (Automatic Repeat reQuest)-Verfahren zum Verarbeiten
irrtümlich
empfangener Datenpakete. Man denke beispielsweise an die Übertragung
eines Downlink-Pakets von einer Basisstation (BS) zu einer Mobilstation
(MS) im HSDPA-Verfahren. Wenn die MS ein Datenpaket empfängt, stellt
sie beispielsweise mittels Informationen einer zyklischen Redundanzprüfung (Cyclic
Redundancy Check, CRC) fest, ob das Paket beschädigt wurde. Anschließend sendet
sie ein Signal in einem für
diesen Zweck zugeordneten Feld an die BS, wobei ein erstes Signal
als Quittierung (ACK) dient, um anzugeben, dass das Paket erfolgreich
empfangen wurde, und ein zweites als negative Quittierung (NACK)
dient, um anzugeben, dass das Paket zwar empfangen wurde, aber beschädigt war. Die
Signale kön nen
zum Beispiel unterschiedliche Codewörter oder dasselbe, mit unterschiedlichen
Leistungen übertragene
Codewort sein.
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Beim
derzeit definierten Verfahren für
HSDPA wird eine Reihe von Kanälen
definiert, die jeweils unterschiedliche Informationsarten verarbeiten:
erörtert
werden hier nur diejenigen, die für die vorliegende Erfindung
relevant sind. Datenpakete werden von der BS zur MS auf einem (Hochgeschwindigkeits-)Downlink-Datenkanal
und in der Umkehrrichtung auf einem Uplink-Datenkanal übertragen.
Zwei Uplink-Steuerkanäle
werden zur Signalgebung durch die Mobilstation definiert. Die Übertragung
von ACK/NACK-Mitteilungen
erfolgt auf einem ersten Uplink-Steuerkanal (einem High Speed Dedicated
Physical Control CHannel, HS-DPCCH), während die Übertragung von Pilotinformationen,
damit die BS eine Kanaleinschätzung
des Uplink-Kanals erhalten kann, auf einem zweiten Uplink-Steuerkanal
(einem Dedicated Physical Control CHannel, DPCCH) erfolgt. Der Leistungspegel
des zweiten Steuerkanals wird von der BS mit Hilfe einer geschlossenen
Leistungsregelung festgelegt. Der Leistungspegel des Uplink-Datenkanals
wird anhand der Leistung des zweiten Steuerkanals festgelegt. Das
Verhältnis
dieser beiden Leistungspegel wird anhand eines Verstärkungsfaktors
festgelegt, welcher der MS signalisiert oder von der MS selbständig ermittelt
werden kann.
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Fehler
in ACK- und NACK-Mitteilungen haben deutlich unterschiedliche Folgen.
Normalerweise würde die
BS ein Paket erneut senden, wenn sie eine NACK-Mitteilung empfängt. Falls
die BS eine NACK-Mitteilung empfangt, wenn eine ACK-Mitteilung gesendet
wurde, wird das Paket ohnehin erneut gesendet. Dabei werden nur
geringe Systemressourcen vergeudet. Wurde eine NACK-Mitteilung gesendet,
aber als ACK-Mitteilung empfangen, dann erfolgt keine erneute Sendung.
Ohne spezielle Mechanismen der physikalischen Schicht kann diese
Situation nur mittels Verfahren höherer Schichten bereinigt werden,
was eine Verzögerung
hinzufügt
und eine beträchtliche
Vergeudung von Systemressourcen darstellt. Somit sind die Kosten
eines Fehlers in einer NACK-Mitteilung viel gravierender als die
Kosten eines Fehlers in einer ACK-Mitteilung, und folglich wurden
die Leistungsanforderungen im 3GPP auf 10–2 für ACK-Fehler
und auf 10–4 für NACK-Fehler
festgesetzt. Das Erreichen dieser Fehlerquoten erfordert gute Kanaleinschätzungen.
Bei Verwendung der Phasenmodulation (beispielsweise BPSK oder QPSK)
wird insbesondere die Kanalphase benötigt, um die Phase der Datensymbole
korrekt zu bestimmen. Bei einem Modulationsverfahren, bei dem auch
die Amplitude signifikant ist, wie beispielsweise m-QAM (wobei m zum
Beispiel 16 ist), würde
man auch die Kanalamplitude benötigen.
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In
dem Dokument
US-A-2002028691 wird
die Informationsübertragung
auf einer Leistungsebene und das Überwachen eines korrekten Empfangs
beschrieben. Die Leistungsebene wird basierend auf dem Überwachungsergebnis
variiert.
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Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, auf den Bedarf nach guten
Kanaleinschätzungen
einzugehen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationssystem
geschaffen, das Folgendes umfasst: einen Downlink-Datenkanal für die Übertragung
von Datenpaketen von einer primären Station
zu einer sekundären
Station; einen ersten Uplink-Steuerkanal für die Übertragung von Informationen bezüglich des
Empfangs von Datenpaketen von der sekundären Station zur primären Station;
und einen zweiten Uplink-Steuerkanal für die Übertragung von Pilotinformationen,
wobei die sekundäre
Station Empfangsmittel zum Empfangen eines Datenpakets und Quittierungsmittel
zum Senden eines Statussignals auf dem ersten Steuerkanal zur primären Station
hat, um den Status eines empfangenen Datenpakets zu melden, wobei
die sekundäre
Station Leistungsregelungsmittel umfasst, um die Übertragungsleistung
zumindest des Teils des zweiten Steuerkanals mit den Pilotinformationen
vorübergehend
für eine
vorgegebene Periode zu steigern, während der das Statussignal
gesendet wird.
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Die
zeitweilige Steigerung der Übertragungsleistung
von Pilotsignalen kann die Kanaleinschätzung, und damit die Genauigkeit
der Detektion von ACK/NACK-Mitteilungen
verbessern, ohne dass der Gesamtstörpegel signifikant zunimmt.
Die Leistungssteigerung zu Beginn der Periode zeitweilig erhöhter Leistung
kann von der Verminderung am Ende der Periode abweichen, beispielsweise
aufgrund der Vorgänge
der schnellen internen Leistungsregelung (engl. Inner-Loop Power
Control).
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine primäre Station
für die
Verwendung in einem Kommunikationssystem geschaffen, das Folgendes
umfasst: einen Downlink-Datenkanal für die Übertragung von Datenpaketen
von der primären
Station zu einer sekundären
Station; einen ersten Uplink-Steuerkanal für die Übertragung von Informationen
bezüglich
des Empfangs von Datenpaketen von der sekundären Station zur primären Station;
und einen zweiten Uplink-Steuerkanal für die Übertragung von Pilotinformationen,
wobei Mittel vorgesehen sind, um auf dem ersten Steuerkanal ein
Statussignal zu empfangen, das den Status eines zur sekundären Station übertragenen
Datenpakets angibt, Mittel zur Leistungsregelung in einem geschlossenen
Regelkreis vorgese hen sind, um die Leistung des Uplink-Steuerkanals
zu regeln, und Mittel vorgesehen sind, um den Betrieb der Leistungsregelungsmittel
für eine
vorgegebene Dauer um einen Zeitpunkt herum anzupassen, zu dem die Übertragung
eines Statussignals durch die sekundäre Station erwartet wird, um
eine zeitweilige Steigerung der Übertragungsleistung
zumindest des die Pilotinformationen enthaltenden Teils des zweiten
Steuerkanals zu berücksichtigen.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine sekundäre Station
für die
Verwendung in einem Kommunikationssystem geschaffen, das Folgendes
umfasst: einen Downlink-Datenkanal für die Übertragung von Datenpaketen
von einer primären
Station zu einer sekundären
Station; einen ersten Uplink-Steuerkanal für die Übertragung von Informationen
bezüglich
des Empfangs von Datenpaketen von der sekundären Station zur primären Station;
und einen zweiten Uplink-Steuerkanal für die Übertragung von Pilotinformationen,
wobei Empfangsmittel vorgesehen sind, um ein Datenpaket von der
primären
Station zu empfangen, und Quittierungsmittel vorgesehen sind, um
auf dem ersten Steuerkanal ein Statussignal zur primären Station
als Hinweis auf den Status eines empfangenen Datenpakets zu senden,
und wobei Leistungsregelungsmittel vorgesehen sind, um die Übertragungsleistung
zumindest des Teils des zweiten Steuerkanals mit den Pilotinformationen
vorübergehend
für eine
vorgegebene Periode zu steigern, während der das Statussignal
gesendet wird.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Betreiben eines Kommunikationssystems geschaffen, das Folgendes
umfasst: einen Downlink-Datenkanal für die Übertragung von Datenpaketen
von einer primären
Station zu einer sekundären
Station; einen ersten Uplink-Steuerkanal für die Übertragung von Informationen
bezüglich
des Empfangs von Datenpaketen von der sekundären Station zur primären Station;
und einen zweiten Uplink-Steuerkanal für die Übertragung von Pilotinformationen,
wobei das Verfahren beinhaltet, dass die sekundäre Station ein Datenpaket empfangt
und auf dem ersten Steuerkanal ein Statussignal an die primäre Station
sendet, das den Status des empfangenen Datenpakets angibt, und wobei
die sekundäre
Station die Übertragungsleistung
zumindest des Teils des zweiten Steuerkanals mit den Pilotinformationen
vorübergehend
für eine
vorgegebene Dauer steigert, während
der das Statussignal übertragen
wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Beispielen unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Blockschaltbild eines Funkkommunikationssystems;
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2 ein
den Betrieb eines bekannten Stop-and-Wait-ARQ-Verfahrens veranschaulichendes
Diagramm;
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3 ein
Diagramm, das den Betrieb eines bekannten n-Kanal-ARQ-Verfahrens veranschaulicht;
und
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4 einen
Ablaufplan, der ein Verfahren zum Betrieb eines Paketdatenübertragungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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In
den Zeichnungen sind entsprechende Merkmale mit denselben Bezugszeichen
versehen.
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Verfahren zum Ausführen der Erfindung
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Bezug
nehmend auf 1 umfasst ein Funkkommunikationssystem
eine primäre
Station (BS) 100 und eine Vielzahl sekundärer Stationen
(MS) 110. Die BS 100 umfasst einen Mikrocontroller
(μC) 102,
mit Antennenmitteln 106 verbundene Transceivermittel (Tx/Rx) 104,
Leistungsregelungsmittel (PC) 107 zum Ändern des übertragenen Leistungspegels,
und Anschlussmittel 108 für den Anschluss an das öffentliche
Telefonnetz oder ein anderes geeignetes Netz. Jede MS 110 umfasst
einen Mikrocontroller (μC) 112,
mit Antennenmitteln 116 verbundene Transceivermittel (Tx/Rx) 114 und
Leistungsregelungsmittel (PC) 118 zum Ändern des übertragenen Leistungspegels.
Die Kommunikation von der BS 100 zur MS 110 findet
auf einem Downlink-Kanal 122 statt, während die Kommunikation von
der MS 110 zur BS 100 auf einem Uplink-Kanal 124 stattfindet.
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Ein
Beispiel für
den Betrieb eines bekannten Stop-and-Wait-ARQ-Verfahrens ist in 2 dargestellt. Datenpakete 202,
bezeichnet mit Pn, wobei n eine 1-Bit-Folgenummer ist,
werden in zugeordneten Zeitschlitzen auf einem Downlink-Datenkanal
(DL) 122 von einer BS 100 zu einer MS 110 übertragen.
Das erste Datenpaket P0, mit der Folgenummer
0, wird im beschädigten
Zustand von der MS 110 empfangen, die deshalb auf einem
ersten Uplink-Steuerkanal in einem für die Übertragung von positiven und
negativen Quittierungen reservierten Feld eine negative Quittierung
(N) 204 sendet. In Reaktion darauf überträgt die BS 100 das
erste Datenpaket 202 erneut, welches diesmal von der MS 110 korrekt
empfangen wird, die eine Quittierung (A) 206 sendet. Daraufhin überträgt die BS 100 das
nächste
Datenpaket, mit der Folgenummer 1. Die BS 100 überträgt auch
dann ein Datenpaket 202 erneut, wenn sie innerhalb einer
vorgegebenen Frist keine Quittierung empfangt (für den Fall, dass die MS 110 das
Paket überhaupt
nicht empfangen hat oder die Quittierung verloren ging). Falls die
MS 110 das zuvor übertragene
Datenpaket 202 tatsächlich
empfangen, kann sie feststellen, dass das empfangene Paket 202 eine
erneute Übertragung
ist, da es dieselbe Folgenummer wie das vorhergehende Paket hat.
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Durch
Verwendung von Mehrkanal-ARQ-Verfahren lässt sich ein verbesserter Durchsatz
erzielen. Ein Beispiel für
ein 4-Kanal-ARQ-Verfahren der bekannten Art ist in 3 dargestellt.
Datenpakete 202, bezeichnet mit Pn,
wobei n eine Folgenummer ist, werden der Reihe nach auf einem Downlink-Kanal
(DL) 122 von einer BS 100 zu einer MS 110 übertragen.
Jedes Datenpaket 202 wiederum ist, beginnend mit dem ersten
Paket, einem logischen Kanal (CH) zugeordnet. Somit ist Paket P1 Kanal 1 zugeordnet,
Paket P2 Kanal 2 und
so weiter. Das ARQ-Verfahren wird für jeden Kanal getrennt durchgeführt.
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Im
dargestellten Szenario wird das erste Datenpaket P1 über den
ersten logischen Kanal gesendet und von der MS 110 korrekt
empfangen, die auf einem Uplink-Kanal 124 eine Quittierung
(A1) 206 übermittelt. Wenn somit Kanal
1 das nächste
Mal für
eine Übertragung
vorgesehen ist, wird das nächste
auf eine Übertragung
wartende Paket, P5, gewählt und zur MS 110 übertragen.
Auf ähnliche
Weise wird das zweite Datenpaket P2 über den
zweiten logischen Kanal gesendet. Dieses Paket wird jedoch von der
MS 110 nicht korrekt empfangen, die daraufhin eine negative
Quittierung (N2) 204 ausgibt. Wenn
somit Kanal 2 das nächste
Mal für
eine Übertragung
vorgesehen ist, wird das Paket P2 erneut übertragen.
Dieses Mal wird es korrekt empfangen und eine Quittierung 206 auf
dem Uplink-Kanal 124 ausgegeben, wodurch der Kanal 2 für die Übertragung
weiterer Pakete 202 freigegeben wird.
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Damit
die BS 100 beim Decodieren von ACK/NACK-Mitteilungen die
erforderlichen Genauigkeitsgrade erreicht, benötigt man, wie oben erörtert, eine
gute Kanaleinschätzung.
Die Kanaleinschätzung
erfolgt, in gewohnter Weise, anhand des Empfangs von Pilotinformationen,
die auf einem zweiten Uplink-Steuerkanal übertragen werden. Der Leistungspegel
des zweiten Uplink-Steuerkanals wird normalerweise so festgelegt,
dass der korrekte Leistungspegel für den Uplink-Datenkanal entsprechend
dem relativen Verstärkungsfaktor
zwischen den beiden Kanälen
bereitgestellt wird. In diesem Fall jedoch ist der für den zweiten
Uplink-Steuerkanal festgelegte Leistungspegel unter Umständen nicht
hoch genug, um eine ausreichend gute Kanaleinschätzung für eine gleichzeitig zuverlässige Detektion
von ACK/NACK-Mitteilungen zu ermöglichen.
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In
einem gemäß der vorliegenden
Erfindung gefertigten System wird dieses Problem behandelt, indem die
Leistung des zweiten Uplink-Steuerkanals (oder zumindest des Kanalteils
mit den Pilotinformationen) vorübergehend
gesteigert wird, wenn eine ACK/NACK-Mitteilung übertragen werden soll. Nach Übertragung
der Mitteilung wird der Leistungspegel um denselben Betrag verringert.
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Die
Funktion eines derartigen Systems wird unter Bezugnahme auf den
in 4 dargestellten Ablaufplans beschrieben. Das Verfahren
beginnt bei Schritt 402 damit, dass die MS 110 ein
Downlink-Datenpaket 202 detektiert. In Reaktion auf diese
Detektion erhöht
die MS 110 bei Schritt 404 die Übertragungsleistung
des zweiten Steuerkanals um einen vorgegebenen Betrag. Anschließend ermittelt
die MS 110, ob das Datenpaket korrekt empfangen wurde und überträgt bei Schritt 406 entsprechend
eine ACK-Mitteilung 206 oder eine NACK-Mitteilung 204.
Schließlich
verringert die MS 110 bei Schritt 408 die Übertragungsleistung
des zweiten Steuerkanals um einen vorgegebenen Betrag, der nicht
unbedingt mit dem Betrag identisch sein muss, um den die Leistung
in Schritt 404 erhöht
wurde. Ein Beispiel für
eine Situation, in der unterschiedliche Beträge erforderlich sein können, ist
in einem System, bei dem Anfang und Ende der Periode vorübergehend
erhöhter
Leistung zeitgleich mit regulären
Schritten der schnellen internen Leistungsregelung auftreten (und
deshalb damit kombiniert werden). Die Leistungsregelungsschritte
könnten
am Anfang und am Ende der Periode auch entgegengesetzt sein, was
zu unterschiedlichen Beträgen
der Leistungssteigerung und -verringerung führt.
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Bei
einer HSDPA-Ausführungsform
wird das Vorhandensein eines für
eine MS 110 bestimmten Pakets durch eine Paketindikatormitteilung
auf dem Paketindikatorkanal und/oder einem vom Paketübertragungskanal
verschiedenen Steuerkanal signalisiert. Bei einer derartigen Ausführungsform
könnte
der Auslöser
für das Steigern
der Übertragungsleistung
des zweiten Steuerkanals zusätzlich
zur Detektion eines Paketindikators das korrekte Decodieren eines
zugehörigen
Downlink-Steuerkanals (einschließlich eines CRC) erfordern.
Dadurch sollte sich ein fehlerhaftes Auslösen des Zeitgebers aufgrund
einer falschen Detektion eines Paketindikators vermeiden lassen.
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Sobald
eine Paketindikatormitteilung detektiert wurde, könnte die
Leistungssteigerung zu Beginn des Schlitzes im zweiten Uplink-Steuerkanal,
unmittelbar vor dem geplanten Zeitpunkt zur Übertragung einer ACK/NACK-Mitteilung
auf dem ersten Uplink-Steuerkanal, angewandt werden. Die Leistungssteigerung
könnte
dann am Ende des Schlitzes, nach der Übertragung der ACK/NACK-Mitteilung
(oder optional später),
aufge hoben werden. Diese Anordnung eröffnet die Möglichkeit, mehr als einen Satz
von Pilotsymbolen mit dem höheren
Leistungspegel zu übertragen,
was die BS 100 beim Verfolgen von Kanaländerungen unterstützen sollte.
Idealerweise sollte die Periode erhöhter Übertragungsleistung jedoch
immer mindestens ein Pilotfeld (mit einem vollständigen Satz von Pilotsymbolen
oder -Bits) beinhalten. Beachtet werden sollte, dass die Schlitze
des ersten und des zweiten Uplink-Steuerkanals nicht unbedingt aufeinander
ausgerichtet (oder sogar von gleicher Dauer) sein müssen. Gleichermaßen müssen an
Schlitzgrenzen keine Leistungsänderungen
angewandt werden, obwohl dies insbesondere für das HSDPA-Verfahren günstig ist.
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Die
Leistungssteigerung könnte
man als eine Leistungszugabe (die folglich positiv sein müsste) in
Bezug auf den normalen Leistungspegel des zweiten Uplink-Steuerkanals
definieren. In diesem Fall würde,
nachdem die Zugabe angewandt oder aufgehoben wurde, ein normaler
Leistungsregelungsbetrieb dieses Kanals gelten, weil die BS 100 die
von der MS 110 verwendeten Regeln zur Anwendung der Leistungszugabe
kennen würde
und den Leistungsregelungsbetrieb (bei Bedarf) entsprechend modifizieren
könnte.
Eine Schwierigkeit hierbei ist jedoch, dass die BS 100 nicht
unbedingt vollständig
Kenntnis davon haben würde,
ob die Mobilstation eine Zugabe verwendete (da dies von der Detektion
eines Datenpakets abhängt).
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Am
oben beschriebenen Grundschema ist eine Reihe von Abänderungen
möglich.
Zum Beispiel:
- • Die Leistungszugabe könnte für alle Mobilstationen
feststehen oder der Mobilstation signalisiert werden. In diesem
Fall könnte
die Signalisierung über
einen normalen Signalisierungskanal oder, im Fall von HSDPA, über den
HS-SCCH (High Speed Shared Control CHannel) erfolgen, was eine schnellere
Aktualisierung der Leistungszugabe in Reaktion auf sich ändernde
Kanalbedingungen ermöglichen
würde.
- • Für ACK-Mitteilungen 206 und
NACK-Mitteilungen 204 könnten
unterschiedliche Leistungszugaben angewandt werden. Es gäbe jedoch
eine zusätzliche
Verzögerung,
bevor der Paketstatus bekannt wäre.
Die Wahl der Leistungszugaben würde
einen Ausgleich zwischen Effizienz und Beeinträchtigung darstellen.
- • Wenn
die Leistungszugabe signalisiert wird, könnte der Wert gemäß einem
vorgegebenen Detektionsschwellenwert an der BS 100 festgelegt
werden.
- • Es
könnte
wünschenswert
sein, gleichzeitig die Leistungszugabe und andere Parameter (z.
B. die Anzahl der Wiederholungen von ACK/NACK-Mitteilungen) zu aktualisieren, um
eine im Wesentlichen gleichbleibende Zuverlässigkeit von ACK/NACK-Mitteilungen
aufrechtzuerhalten.
- • Die
Leistungszugabe könnte
sich während
der Periode erhöhter
Leistung verändern
(z. B. beginnend mit einem Anfangswert und sich ändernd, wenn der Paketstatus
bekannt wur
- de).
- • Die
Dauer der Leistungszugabe könnte
auch von einem Zeitgeber festgelegt werden, beginnend ab dem Punkt,
an dem ein Datenpaket detektiert oder empfangen wird. Ein derartiger
Zeitgeber würde üblicherweise
als ein Zähler
ausgeführt,
der in vorgegebenen Einheiten wie Millisekunden, Rahmen, Zeitschlitzen,
Mitteilungen oder anderen geeigneten Einheiten zählt.
- • Jede
gemäß vorliegender
Erfindung angewandte Leistungszugabe könnte zusätzlich auf durch andere Mechanismen
festgelegte Leistungszugaben angewandt werden, wie beispielsweise
der MS 110 signalisierte Leistungsänderungen oder Änderungen,
die zu anderen als den hier besprochenen Zwecken vorgenommenen wurden.
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Als
ausführlicheres
Beispiel für
ein UMTS/HSDPA-Verfahren kann die Zuverlässigkeit von ACK/NACK-Mitteilungen
durch Wiederholung der ACK/NACK-Mitteilung verbessert werden. Es
kann jedoch eventuell nicht gestattet sein, mehr Datenpakete während der
Wiederholungsphase zu senden, was die erreichbare Bitrate begrenzen
würde.
Wenn die erforderliche Bitrate ansteigt, könnte es daher notwendig sein, die
Anzahl der Wiederholungen von ACK/NACK-Mitteilungen zu verringern.
Um dieselbe insgesamte Zuverlässigkeit
von ACK/ NACK-Mitteilungen im Wesentlichen aufrechtzuerhalten, könnte gleichzeitig
eine Leistungszugabe angewandt werden, um entweder die DPCCH-Leistung
zu steigern, oder um die Leistung des HS-DPCCH (der die ACK/NACK-Mitteilung überträgt) relativ
zum DPCCH zu steigern. Wird diese Signalisierung auf dem HS-SCCH übertragen,
ist es wünschenswert,
die Gesamtanzahl der verwendeten Bits zu minimieren.
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Wenn
zwei Bits zugeordnet wurden, könnten
wie in der folgenden Tabelle vier verschiedene Kombinationen signalisiert
werden:
| Signalisierte
Bitmuster | Leistungszugabe | Anzahl
von Wiederholungen |
| 00 | keine Änderung | keine Änderung |
| 01 | Verringerung
um 3 dB | Erhöhung um
1 |
| 10 | Erhöhung um
3 dB | Verringerung
um 1 |
| 11 | Erhöhung um
6 dB | Verringerung
um 2 |
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Die Änderungen
könnten
sich auf vorgegebene Werte, auf Werte, die mittels Signalisierung
auf höherer
Schicht (Higher-Layer-Signalisierung) gesendet wurden, oder auf
aktuelle Werte beziehen. Je nach Ausführungsform könnten die
hier erwähnten
Leistungszugabewerte auf den DPCCH oder den HS-DPCCH angewandt werden.
Insbesondere wo sich die Änderungen
auf die aktuellen Werte beziehen, könnten einige Einschränkungen
für die
Maximal- und Minimalwerte gelten. Die Mindestanzahl von ACK/NACK-Übertragungen würde offensichtlich
auf 1 begrenzt werden. Falls zum Signalisieren nur ein Bit zur Verfügung steht,
könnten nur
zwei Kombinationen verwendet werden, wie unten beispielsweise gezeigt:
| Signalisiertes
Bitmuster | Leistungszugabe | Anzahl
von Wiederholungen |
| 0 | Verringerung
um 3 dB | Erhöhung um
1 |
| 1 | Erhöhung um
3 dB | Verringerung
um 1 |
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Falls
die Periode der Leistungszugabe mehr als eine geringe Anzahl von
Schlitzen beträgt,
könnte
ein modifizierter Leistungsregelungsbetrieb in Betracht gezogen
werden. Dieser könnte über einen ähnlichen
Zeitraum wie denjenigen angewandt werden, für den eine beliebige Leistungszugabe
zutrifft. Als konkretes Beispiel wird bei einer weichen Übergabe
(engl. soft handover) (bei der eine MS 110 mit zwei oder
mehr Basisstationen 100 in Verbindung steht, die als man „Active
Set" bezeichnet)
die von der MS 110 vorgenommene Leistungsregelungsmaßnahme abgeleitet,
indem die von allen Basisstationen im Active Set gesendeten Leistungsregelungsbefehle
berücksichtigt
werden. In einem gemäß vorliegender
Erfindung gefertigten System könnte
dies so modifiziert werden, dass die MS 110 nur oder vorzugsweise
Leistungsregelungsbefehle berücksichtigt,
die von der BS 100 gesendet wurden, welche auch für die Dauer
des modifizierten Leistungsregelungsbetriebs Datenpakete sendet.
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Wie
oben beschrieben wird der Leistungspegel des Uplink-Datenkanals
anhand des Leistungspegels des zweiten Steuerkanals ermittelt, der
von der BS mittels geschlossener Leistungsregelung festgelegt wird. Das
Verhältnis
dieser beiden Leistungspegel wird durch einen Verstärkungsfaktor
A bestimmt, welcher der MS 110 signalisiert oder von der
MS unabhängig
festgelegt werden kann. Während
die Leistungssteigerung angewandt wird, könnte der Verstärkungsfaktor
neu berechnet werden, um den Leistungspegel des Uplink-Datenkanals
konstant (relativ zu einem Zielpegel) zu halten. Dies ist wünschenswert,
um die Erzeugung einer zusätzlichen
Störung
oder Qualitätsbeeinträchtigung
der über
den Datenkanal gesendeten Daten zu vermeiden.
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Beim
UMTS-FDD-Modus kann der BS 100 (oder dem Knoten B) das
Uplink-Ziel SIR (welches für
das Pilotfeld auf dem Uplink-DPCCH gilt) von der Funknetz-Steuereinrichtung
(engl. Radio Network Controller, RNC) signalisiert werden. Dieser
Mechanismus könnte
verwendet werden, um die DPCCH-Leistung auf langfristiger Basis
zu steigern und dadurch die ACK/NACK-Zuverlässigkeit auf Kosten erhöhter Störung zu
verbessern. Bei Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
wäre es
wünschenswert,
eine zusätzliche Signalisierung
zu schaffen, um dem Knoten B die Größe jeder vorübergehenden,
auf das Ziel SIR anzuwendenden Leistungszugabe anzuzeigen, wenn
eine von der MS 100 zu sendende ACK/NACK-Mitteilung zu
erwarten ist. Geeignete Werte für
die Zugabe könnten
beispielsweise 0, 2, 4 oder 6 dB sein.
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Eine
mögliche
Ausführungsform
wäre, die
aktuelle Erfindung nur anzuwenden, wenn sich die MS 110 nicht
im Zustand einer weichen Übergabe
befindet. Sollte sie sich im Zustand einer weichen Übergabe
befinden (d. h. die MS 110 steht mit mehr als einer BS
in Verbindung), könnte
die bestehende Signalisierung auf höherer Schicht benutzt werden,
um die DPCCH-Leistung langfristig zu erhöhen.
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Beim
UMTS-Verfahren sind bereits ein Mechanismus zum Definieren und Quantisieren
von Verstärkungsparametern
sowie der resultierende Verstärkungsfaktor
definiert worden. Wenn in einem gemäß vorliegender Erfindung gefertigten
System eine Leistungszugabe auf den zweiten Steuerkanal angewandt
wird, müssen
neue Verstärkungsfaktoren
festgelegt und quantisiert werden, wobei das Ziel darin besteht,
den Leistungspegel des Uplink-Datenkanals auf einem ähnlichen
Niveau zu halten, wie es ohne die auf den zweiten Steuerkanal angewandte
Leistungszugabe vorgelegen hätte.
Eine Möglichkeit,
wie dies erreicht werden kann, besteht darin, den Verstärkungsfaktor
A wie folgt zu berechnen:
wobei β
d der
auf den Uplink-Datenkanal angewandte Verstärkungsparameter, β
c der
auf den zweiten Uplink-Steuerkanal angewandte Verstärkungsparameter, Δ = 10
δ/20 und δ die auf den
zweiten Steuerkanal anzuwendende zusätzliche Leistungszugabe (in
dB) ist. In den derzeitigen UMTS-Spezifikationen werden die Verstärkungsparameter
zu Werten zwischen 0 und 1 quantisiert, wobei jeder Schritt 1/15
beträgt.
Passt man diese Implementierung an, könnte eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wie folgt funktionieren:
- • wenn
A > 1, sind neue Werte
so einzustellen, dass βd = 1 und βc der größte quantisierte
Verstärkungsfaktor ist,
für den βd ≤ 1/A gilt,
und
- • wenn
A ≤ 1, sind
neue Werte so einzustelle, dass βc = 1 und βd der kleinste quantisierte Verstärkungsfaktor ist,
für den βd ≥ A gilt.
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Eine ähnliche
Reihe von Modifikationen am Verstärkungsfaktor und den Parameter
ist erforderlich, wenn Δ eine
Leistungsverringerung darstellt, nachdem die ACK/NACK-Mitteilung übertragen
wurde.
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Der
Betrieb der vorliegenden Erfindung könnte durch spezielle Signalisierungsmitteilungen
gesteuert (z. B. aktiviert, modifiziert oder deaktiviert) werden.
Zusätzlich
könnte
diese Steuerung implizit entsprechend den für andere Zwecke gemeldeten
Parameterwerten ausgeführt
werden. Wenn der Betrieb der Erfindung beispielsweise mittels Analyse
einer vorgegebenen Anzahl (K) von Leistungsregelungsbefehlen gesteuert
wird, könnte
der Betrieb deaktiviert werden, indem die BS 100 den Wert
K als Null signalisiert.
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Derselbe
Ansatz wie der oben beschriebene könnte benutzt werden, um die
Zuverlässigkeit
von anderen auf dem ersten Steuerkanal übertragenen Signalen, wie beispielsweise
Kanalgüteinformationen
(engl. Channel Quality Information, CQI), zu verbessern. Die für andere
Signale verwendete Leistungszugabe könnte sich von der für ACK/NACK-Mitteilungen
verwendeten Leistungszugabe unterscheiden.
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Die
obige Beschreibung gilt für
einen Downlink-Datenkanal in der Betriebsart UMTS-FDD (Frequency Division
Duplex). Die Erfindung könnte
auch auf die Betriebsart TDD (Time Division Duplex) sowie auf einen Uplink-Datenkanal
angewandt werden.
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Die
obige Beschreibung bezieht sich auf die BS 100, die eine
Reihe von Funktionen in Bezug auf die vorliegende Erfindung hat.
In der Praxis können
diese Aufgaben die Verantwortlichkeit einer Reihe von Teilen der
festen Infrastruktur sein, wie beispielsweise in einem „Knoten
B", welcher derjenige
Bestandteil der festen Infrastruktur ist, der direkt mit einer MS 110 gekoppelt
ist, oder auf einer höheren
Ebene in der Funknetz-Steuereinrichtung
(RNC). In dieser Spezifikation ist die Verwendung des Ausdrucks „Basisstation" oder „primäre Station" daher so zu verstehen,
dass die an einer Ausführungs form
der vorliegenden Erfindung beteiligten Teile der festen Netzwerkinfrastruktur
enthalten sind.
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Aus
der Lektüre
der vorliegenden Beschreibung werden für den Fachkundigen weitere
Abwandlungen offensichtlich sein. Derartige Abwandlungen können weitere
Merkmale umfassen, die bereits bei dem Entwurf, der Fertigung und
Benutzung von Kommunikationssystemen und Komponenten davon bekannt
sind und die an Stelle der hier beschriebenen Merkmale oder zusätzlich zu
diesen verwendet werden können.
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Text in der Zeichnung
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Figur
4
| Detect | Detektieren |
| Increase | Steigern |
| Transmit | Übertragen |
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