DE69533818T3

DE69533818T3 - Übertragungsleistungsregelung für Mobilfunk

Info

Publication number: DE69533818T3
Application number: DE1995633818
Authority: DE
Inventors: Mamoru Yokosuka-shi Sawahashi; Narumi Yokohama-shi Umeda; Tomohiro Yokohama-shi Dohi; Koji Yokohama-shi Ohno
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2015-05-13
Also published as: CN1187908C; DE69533818D1; KR950035126A; CA2149095A1; KR0143837B1; EP0682418A2; EP0682418B1; EP0682418B2; US5566165A; CN1296345A; DE69533818T2; EP0682418A3; JPH0832515A; EP0682418B9; CA2149095C; CN1126930A; JP2993554B2; CN1082771C

Description

Die Erfindung betrifft ein Übertragungsleistungssteuerungsverfahren und ein dieses verwendendes Kommunikationssystem, und insbesondere ein Übertragungsleistungssteuerungsverfahren bei einem CDMA-System (Codemultiplex), das ein Multiplexverfahren unter Verwendung einer Spreizspektrumtechnik in der Mobilkommunikation durchführt, sowie ein dieses Verfahren verwendendes Kommunikationssystem.
Gemäß dem Stand der Technik unterteilt sich ein CDMA-System in zwei Klassen: ein Direktsequenzsystem (DS), das ein konventionell moduliertes Signal unter Verwendung eines Spreizcodes mit hoher Rate spreizt; und ein Frequenzsprungsystem (FH), das ein Symbol in Chips (gespreizte Signale) genannte Elemente auflöst, und jeden Typ in Signale verschiedener Mittenfrequenzen mit einer hohen Rate übersetzt. Da das FH-System im Stand der Technik schwer zu implementieren ist, wird üblicherweise das DS-System verwendet. Spreizspektrumfunksysteme unterscheiden sich von konventionellen Kommunikationssystemen für Satellitendatennetzwerke wie etwa SCPC/FDMA-Systemen (Einzelkanal pro Träger/Frequenzmultiplex) oder TDMA-Systemen (Zeitmultiplex) dahingehend, dass die Spreizspektrumfunksysteme auf Senderseite ein Signal übertragen, das durch eine allgemeine Modulation und dann durch eine zweite Modulation unter Verwendung eines Spreizcodes moduliert ist, das seine Signalbandbreite aufweitet. Auf Empfängerseite wird andererseits das empfangene Breitbandsignal entspreizt, um das Schmalbandsignal wieder herzustellen, gefolgt von einer herkömmlichen Demodulationsverarbeitung. Die Entspreizung wird durch Erfassen der Korrelation zwischen der Spreizspektrumsequenz des empfangenen Signals und einer Spreizcodesequenz durchgeführt, die an der Empfangsstation erzeugt und dem Kanal zueigen ist. Die Kapazität bezüglich der Anzahl von Teilnehmern in einer Zelle wird durch ein zum Erzielen einer erforderlichen Fehlerrate benötigtes SIR (Signal-zu-Interferenz-Verhältnis) bestimmt, weil ein CDMA-System dasselbe Frequenzband für die Teilnehmer verwendet.
Das Anwenden des CDMA-Systems auf Mobilkommunikation stellt dahingehend ein Problem dar, dass empfangene Signalpegel an einer Basisstation von jeweiligen Mobilstationen in Abhängigkeit von den Orten der Mobilstationen deutlich variieren, was ein „Nahe-Fern-Problem" hervorruft, wobei ein Signal mit starker Leistung ein Signal mit schwacher Leistung verdeckt, wodurch die Anzahl von Mobilstationen reduziert wird, die gleichzeitig kommunizieren können. Mit anderen Worten wird die Kommunikationsqualität eines Kanals durch Signale von anderen Kommunikatoren verschlechtert, weil dasselbe Frequenzband durch eine Vielzahl von Kommunikatoren gleichzeitig benutzt wird, und die Signale der anderen Kommunikatoren zur Interferenz werden.
1 zeigt einen Interferenzzustand bei einem Rückkanal (von der Mobilstation zur Basisstation) aufgrund anderer Mobilstationen. Die Bezugszeichen BS1 bis BS3 bezeichnen Basisstationen und die Bezugszeichen MS1 bis MS3 bezeichnen mit der Basisstation BS1 in der Zelle verbundene Mobilstationen. Wenn die näher als die Mobilstation MS2 bei der Basisstation BS1 befindliche Mobilstation MS1 mit der Basisstation BS1 zur gleichen Zeit wie die Mobilstation MS2 kommuniziert, ist die empfangene Leistung der Basisstation BS1 von der näheren Mobilstation MS1 größer als die von der fernen Mobilstation MS2. Folglich wird die Kommunikation zwischen der fernen Mobilstation MS2 und der Basisstation BS1 aufgrund der Interferenz von der nahen Mobilstation MS1 verschlechtert.
Zur Überwindung dieses Nahe-Fern-Problems wurde eine Übertragungsleistungssteuerung eingeführt. Die Übertragungsleistungssteuerung reguliert die empfangene Leistung an einer empfangenden Station oder das durch die empfangene Leistung bestimmte SIR derart, dass die empfangene Leistung oder das SIR ungeachtet der Standorte der Mobilstationen konstant wird, wodurch eine homogene Kommunikationsqualität in einem Dienstbereich erzielt wird.
2 zeigt einen empfangenen Leistungspegel bei einer Basisstation, wenn die Übertragungsleistungssteuerung in umgekehrter Richtung ausgeführt wird, im Vergleich zu einem empfangenen Leistungspegel, wenn die Leistungssteuerung nicht ausgeführt wird. Da eine Mobilstation nahe der Grenze zu einer benachbarten Zelle Interferenz von der benachbarten Zelle empfängt, tritt die Verschlechterung der Kommunikationsqualität aufgrund des Nahe-Fern-Problems sowohl bei Rückwärts- als auch Vorwärtskommunikationen (von der Basisstation zur Mobilstation) auf.
3 zeigt einen Interferenzzustand eines Vorwärtskanals von der Basisstation BS1 zur Mobilstation MS3 aufgrund der Basisstationen BS2 und BS3 anderer Zellen. Gemäß dieser Figur werden die Signalleistungen der anderen Kommunikatoren zur Interferenz, und daher muss eine Übertragungsleistungssteuerung ausgeführt werden, um zu vermeiden, dass die Signalleistungen der anderen Kommunikatoren viel stärker als die Übertragungsleistung des gewünschten Kanals wachsen.
Insbesondere steuert bezüglich eines Rückkanals jede Mobilstation die Übertragungsleistung derart, dass deren empfangene Leistung an der Basisstation konstant wird. Da die Interferenz im CDMA-System als weißes Rauschen betrachtet wird, ist ein Fehler bei der Übertragungsleistung der wichtigste Faktor bei der Bestimmung der Kapazität bezüglich der Anzahl von Teilnehmer in einer Zelle. Beispielsweise ein Fehler von 1 dB bei der Übertragungsleistung reduziert die Kapazität bezüglich der Anzahl der Teilnehmer um etwa 30%.
Da andererseits bezüglich eines Vorwärtskanals das Signal des gewünschten Kanals und die durch Signale für andere Benutzer innerhalb der Zelle verursachten Interferenzen sich durch denselben Pfad ausbreiten, unterliegen sie denselben Langintervallfluktuationen, denselben Kurzintervallfluktuationen, und denselben unmittelbaren Fluktuationen, so dass ihr SIR konstant gehalten wird. Daher ist die Übertragungsleistungssteuerung nicht nötig, falls die Interferenz lediglich innerhalb einer Zelle verursacht wird. Tatsächlich müssen jedoch Interferenzen von anderen Stellen betrachtet werden. Dies liegt daran, dass, obwohl die Interferenzleistung von anderen Zellen unmittelbare Fluktuationen aufgrund des Rayleigh-Schwundes als Interferenzleistung innerhalb der Zelle durchläuft, sich ihre Fluktuationen von denen des gewünschten Signals unterscheiden.
4 zeigt das Verhalten eines empfangenen Signals an einer Mobilstation. Bei einem gemäß TIA der Vereinigten Staaten standardisierten CDMA-System wird die Übertragungsleistungssteuerung nicht grundsätzlich bei einem Vorwärtskanal durchgeführt. Anstatt dessen erfasst eine Basisstation eine Datenübertragungsblockfehlerrate eines empfangenen Signals, und erhöht die Übertragungsleistung an eine Mobilstation, falls die Datenübertragungsblockfehlerrate einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dies liegt daran, dass ein starker Anstieg bei der Übertragungsleistung die Interferenz zu anderen Zellen erhöht. Die Übertragungsleistungen von Basisstationen von anderen Zellen bilden eine Interferenz, die unmittelbar fluktuiert.
5 zeigt das Betriebsprinzip eines ersten bekannten geschlossenen Übertragungsleistungsregelkreises, das gemäß eines empfangenen SIR durchgeführt wird. Bei 5 (und 6) bezeichnet das Bezugszeichen S die empfangene Leistung eines gewünschten Signals, I bezeichnet die empfangene Leistung der Interferenzen, und pg bezeichnet eine Verarbeitungsverstärkung. Die erste bekannte Übertragungsleistungssteuerung bei einem CDMA-System wird derart durchgeführt, dass ein tatsächliches SIR mit einem Bezugs-SIR übereinstimmt, das im Voraus zur Bereitstellung einer erforderlichen Kommunikationsqualität bestimmt wird. Dabei ist das SIR als das Verhältnis der empfangenen Leistung eines vorgesehenen Signals zu der Interferenzleistung definiert, welche die Gesamtsumme von Wärmerauschen und Interferenzen von Benutzern ist, die nicht der vorgesehene Benutzer sind. Bei diesem ersten bekannten Verfahren führt ein Anstieg bei der empfangenen Signalleistung des Benutzers für den Erhalt des Bezugs-SIR zu einem Anstieg bei der Interferenzleistung zu anderen Benutzern. Dies bildet einen Teufelskreis aus, der nachfolgende Anstiege bei den Übertragungsleistungen von jeweiligen Mobilstationen verursacht, wobei jede der Mobilstationen dazu gebracht wird, mit ihrer maximalen Übertragungsleistung zu übertragen.
6 stellt das Betriebsprinzip eines zweiten bekannten geschlossenen Übertragungsleistungsregelkreises auf der Grundlage eines empfangenen Wärmerauschpegels dar. Die zweite Übertragungsleistungssteuerung wird gemäß einem Verhältnis S/(I_max + N) durchgeführt, wobei S den empfangenen Signalpegel einer vorhergesehenen Welle, I_max die maximale Interferenzleistung, die von der maximalen Anzahl von Benutzern verursacht wird, die das System beherbergen kann, und N die Wärmerauschleistung bezeichnet. Mit anderen Worten wird die Übertragungsleistungssteuerung gemäß dem Verhältnis des Pegels S zu dem Pegel I_max durchgeführt, wobei diese Pegel von dem Wärmerauschpegel N gemessen werden. Selbst falls dabei die Anzahl von tatsächlichen Kommunikatoren innerhalb der Zellen weniger als die maximale Anzahl beträgt, strahlt eine Mobilstation eine derartige Übertragungsleistung ab, die eine erforderliche Empfangsqualität an der Basisstation unter der Annahme sicherstellt, dass die maximale Anzahl von Benutzern gleichzeitig kommunizieren (das Bezugszeichen SNR in 6 wird später beschrieben).
Folglich wird in jedem der Fälle gemäß den 5 und 6 eine Mobilstation dazu gebracht, die maximale Übertragungsleistung entsprechend der maximalen Kapazität bezüglich der Anzahl von Benutzern abzustrahlen. Dies zwingt die Mobilstation zusätzlich Leistung zu konsumieren. Ein ähnliches Problem tritt bei einer Vorwärtskanalübertragung von der Basisstation zur Mobilstationen auf.
Die Druckschrift WO 92/21196 offenbart ein Übertragungsleistungsteuerungssystem unter Verwendung eines Codemultiplexsystems, bei dem die Übertragungsleistung in Reaktion auf Übertragungsleistungssteuerungsbits bei empfangenen Signalen von einem Funkgerät reduziert wird, mit dem ein erstes Funkgerät kommuniziert, während die Übertragungsleistung nur erhöht wird, wenn alle empfangenen Übertragungsleistungssteuerbits von einer Anzahl von Funkgeräten eine Anweisung zur Erhöhung der Übertragungsleistung beinhalten.
Die Druckschrift EP-A-0 428 099 offenbart ein digitales Funkverbindungssystem, bei dem die Übertragungsleistung durch Überwachung des empfangenen Signalpegels und Bestimmen der Fehlerrate am Empfangsende bestimmt wird. Falls die Fehlerrate aufgrund von Schwund steigt, wird die Übertragungsleistung erhöht, wobei die Übertragungsleistung dann reduziert wird, falls die Fehlerrate sinkt.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Übertragungsleistungssteuerverfahren und ein dieses verwendendes Kommunikationssystem bereitzustellen, welche eine Erhöhung auf die maximale Ausgangsleistung eines Sendeverstärkers durch Steuern der Übertragungsleistung gemäß dem Verhältnis des empfangenen Signalpegels einer gewünschten Welle zu der Leistung von anderen Kommunikatoren verhindern kann.
Bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Übertragungsleistungssteuerungsverfahren zur Verwendung bei einem ersten und zweiten Kommunikationsfunkgerät in einem Codemultiplexsystem bereitgestellt, wobei das erste oder zweite Funkgerät eine Basisstation und das andere eine Mobilstation ist, das Verfahren ist dabei versehen mit den Schritten: Messen der gewünschten Signalempfangsleistung am ersten Funkgerät, welches die empfangene Leistung eines von dem zweiten Funkgerät empfangenen Signals ist; Berechnen des Verhältnisses der gewünschten Signalempfangsleistung, welches die Empfangsleistung des von dem zweiten Funkgerät empfangenen Signals ist, zu der Summe aus Interferenzleistung und Wärmerauschleistung von anderen Funkgeräten, am ersten Funkgerät; und Übertragen eines Übertragungsleistungssteuerbits am ersten Funkgerät an das zweite Funkgerät, das Verfahren ist gekennzeichnet durch die Schritte: Erzeugen des Übertragungsleistungssteuerbits am ersten Funkgerät gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem berechneten Verhältnis und einem vorbestimmten Schwellenwert für das Verhältnis der gewünschten Signalempfangsleistung zu der Summe aus Interferenzleistung und Wärmerauschleistung; Berechnen einer vorläufigen Leistung (PT) am zweiten Funkgerät auf der Grundlage des von dem ersten Funkgerät (SP1; SP11) empfangenen Übertragungsleistungssteuerbits; Bestimmen der Übertragungsleistung am zweiten Funkgerät derart, dass die Übertragungsleistung gleich der berechneten vorläufigen Leistung ist, wenn die berechnete vorläufige Leistung weniger als der vorbestimmte Leistungsschwellenwert (Pmax) beträgt, und dass die Übertragungsleistung gleich dem vorbestimmten Leistungsschwellenwert ist, wenn die berechnete vorläufige Leistung größer als der vorbestimmte Leistungsschwellenwert (SP2; SP12) ist; und Übertragen eines Signals an dem zweiten Funkgerät mit der durch den Bestimmungsschritt (SP3; SP4, SP13; SP14) bestimmten Übertragungsleistung.
Bei einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Funkgerät zur Kommunikation mit einem Gegenfunkgerät in einem Codemultiplexsystem bereitgestellt, wobei das Funkgerät oder das Gegenfunkgerät eine Basisstation ist und das andere eine Mobilstation ist, das Funkgerät weist dabei eine Übertragungsleistungssteuerfunktion auf und ist versehen mit: einer Einrichtung (11) zum Extrahieren eines in einem von dem Gegenfunkgerät empfangenen Signal beinhalteten Übertragungsleistungssteuerbits aus dem Signal, das Funkgerät ist gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (13) zur Bereitstellung eines vorbestimmten Leistungsschwellenwerts (Pmax); eine Bestimmungseinrichtung (12) zum Berechnen einer vorläufigen Leistung (PT) auf der Grundlage des extrahierten Übertragungsleistungssteuerbits, sowie um die Übertragungsleistung gleich der berechneten vorläufigen Leistung zu machen, wenn die berechnete vorläufige Leistung (PT) kleiner als der vorbestimmte Leistungsschwellenwert (Pmax) ist, und um die Übertragungsleistung gleich dem vorbestimmten Leistungsschwellenwert (Pmax) zu machen, wenn die berechnete vorläufige Leistung größer als der vorbestimmte Leistungsschwellenwert (Pmax) ist; eine Einrichtung (19) zum Übertragen eines Signals mit der durch die Bestimmungseinrichtung (12) bestimmten Übertragungsleistung.
Bei einer dritten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Übertragungsleistungssteuerverfahren bei einem Funkgerät zur Kommunikation mit einem Gegenfunkgerät in einem Codemultiplexsystem bereitgestellt, wobei das Funkgerät oder das Gegenfunkgerät eine Basisstation und das andere eine Mobilstation ist, das Verfahren ist dabei versehen mit den Schritten: Senden eines Signals an das Gegenfunkgerät; Empfang eines Übertragungsleistungssteuerbits, das auf der Grundlage des gesendeten Signals an dem Gegenfunkgerät berechnet und durch das Gegenfunkgerät übertragen wurde; Berechnen einer vorläufigen Leistung (PT) auf der Grundlage des empfangenen Übertragungsleistungssteuerbits; Bestimmen der Übertragungsleistung derart, dass die Übertragungsleistung gleich der berechneten vorläufigen Leistung ist, wenn die berechnete vorläufige Leistung weniger als einen vorbestimmter Schwellenwert (Pmax) beträgt, und dass die Übertragungsleistung gleich dem vorbestimmten Leistungsschwellenwert ist, wenn die berechnete vorläufige Leistung größer als der vorbestimmte Leistungsschwellenwert (SP2; SP12) ist; und Übertragen eines Signals mit der durch den Bestimmungsschritt (SP3; SP4; SP13; SP14) bestimmten Übertragungsleistung.
Da erfindungsgemäß ein oberer Grenzwert der maximalen Übertragungsleistung einer Mobilstation auf einen derartigen Wert eingestellt ist, dass die erforderliche Qualität an der Basisstation für die maximale Anzahl von Teilnehmern des Systems erfüllt ist, wird ein Sendeverstärker der Mobilstation während der Übertragungsleistungssteuerung nicht divergieren. Eine ähnliche Übertragungsleistungssteuerung, die der Interferenzleistung von anderen Zellen folgen kann, kann auch für einen Vorwärtskanal implementiert werden.
Die vorstehenden und andere Einzelheiten, Wirkungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher ersichtlich.
1 zeigt ein Diagramm zur Darstellung von Interferenzen von anderen Mobilstationen auf einen Rückkanal;
2 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines empfangenen Signalpegels an einer Basisstation, wenn eine Rückübertragungsleistungssteuerung durchgeführt wird, im Vergleich dazu, wenn die Steuerung nicht ausgeführt wird;
3 zeigt ein Diagramm zur Darstellung von Interferenzen von anderen Zellen auf einen Vorwärtskanal;
4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung von Empfangssignal- und Interferenzpegeln für einen Vorwärtskanal bei einer Mobilstation;
5 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer ersten bekannten Übertragungsleistungssteuerung bezüglich des SIR;
6 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer zweiten bekannten Übertragungsleistungssteuerung bezüglich eines Wärmerauschpegels;
7 zeigt ein Diagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzips einer Übertragungsleistungssteuerung;
Die 8A und 8B zeigen Blockschaltbilder eines Abschnitts einer Mobilstation, die mit der erfindungsgemäßen Übertragungsleistungssteuerung verbunden ist;
9 zeigt ein Blockschaltbild eines Abschnitts einer Basisstation, die mit der erfindungsgemäßen Übertragungsleistungssteuerung verbunden ist;
10 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Rückübertragungsleistungssteuerungsverfahrens;
11 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Vorwärtsübertragungsleistungssteuerungsverfahrens; und
12 zeigt ein Diagramm der Betriebsweise eines erfindungsgemäßen geschlossenen Übertragungsleistungsregelkreises.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
7 stellt das Betriebsprinzip des erfindungsgemäßen Übertragungsleistungssteuerungsverfahrens dar. Die Funkausrüstung einer Basisstation steuert die Übertragungsleistung einer Mobilstation derart, dass das Verhältnis S/(N + I) der empfangenen Signalleistung S eines gewünschten Signals von einer vorgesehenen Mobilstation die Summe N + I des Wärmerauschens N und der Interferenzleistung I von anderen Mobilstationen eine vorgesehene Empfangsqualität an der Basisstation erfüllt. Die Periode der Leistungssteuerung wird kleiner gleich einer Periode eingestellt, die der Dopplerfrequenz entsprechenden unmittelbaren Fluktuationen folgen kann. Wenn die Übertragungsleistung P_T einer Mobilstation auf die maximale Übertragungsleistung P_max ansteigt, weil sich die Interferenz erhöht, wird die Übertragungsleistung der Mobilstation auf P_max fixiert, was durch die maximale Kapazität bezüglich der Anzahl der Teilnehmer, dem Zellenradius, und einer Ausfallwahrscheinlichkeit bestimmt wird. Die Ausfallwahrscheinlichkeit repräsentiert einen Prozentsatz von Bereichen, die eine erforderliche Kanalqualität in einem Dienstbereich nicht erfüllen können. Somit kann die Übertragungsleistung der Mobilstation nicht die maximale Übertragungsleistung P_max überschreiten, die einem maximalen Signalpegel S_max an der Basisstation entspricht. Eine Übertragungsleistungssteuerung mit geschlossenem Regelkreis wird ebenfalls bei einem Vorwärtskanal in Grenzbereichen der Zelle durchgeführt, so dass die Übertragungsleistung unmittelbaren Fluktuationen von Interferenzen von anderen Zellen folgen kann. Die Basisstation führt außerdem die Übertragungsleistungssteuerung eines Vorwärtskanals gemäß dem empfangenen SIR an einer Mobilstation wie bei einem Rückwärtskanal durch, so dass die Übertragungsleistung auf einer maximalen Übertragungsleistung P'_max fixiert ist, wodurch die Übertragungsleistung der Basisstation an einem Anstieg jenseits P'_max gehindert wird.
Die 8A und 8B zeigen Blockschaltbilder eines mit der Übertragungsleistungssteuerung in einer Mobilstation verbundenen Abschnitts.
Bei den 8A und 8B bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen HF-Abwärtswandler zum Umwandeln eines HF-Empfangssignals (Hochfrequenz) in ein IF-Signal (Zwischenfrequenz). Das Ausgangssignal des HF-Abwärtswandlers 1 wird einem AGC-Verstärker 2 (automatische Verstärkungssteuerung) zugeführt, der ein Festpegelsignal aus dem Ausgangssignal ausbildet. Die Ausgabe des AGC-Verstärkers 2 durchläuft eine Quadraturerfassung durch eine Quadraturerfassungseinrichtung 3. Die Ausgabe der Quadraturerfassung 3 wird durch einen Entspreizungsabschnitt 4 entspreizt, der aus abgestimmten Filtern oder einem Gleitkorrelator zusammengesetzt ist.
Die Ausgabe des Entspreizungsabschnitts 4 wird einem RAKE-Kombinierer und Demodulator 5, einer Takterzeugung 6, einer Wunschsignalleistungserfassung 7 und einer Interferenzleistungserfassung 8 eingegeben.
Die Takterzeugung 6 erfasst ein Synchronisierungssignal aus dem Eingangssignal, und versieht die Wunschsignalleistungserfassung 7 und die Interferenzleistungserfassung 8 mit einem Zeittaktsignal auf der Grundlage des erfassten Synchronisierungssignals. Die Wunschempfangssignalleistungserfassung 7 erfasst die gewünschte Empfangssignalleistung aus dem Eingangssignal auf der Grundlage des Zeittaktsignals. Die Interferenzleistungserfassung 8 erfasst die Interferenzleistung aus dem Eingangssignal auf der Grundlage des Zeittaktsignals. Ein SIR-Berechnungsabschnitt 9 berechnet ein empfangenes SIR aus diesen erfassten Ausgaben und führt das resultierende Empfangs-SIR einer Übertragungsleistungssteuerbiterzeugung 10 zu. Die Erzeugungseinrichtung 10 vergleicht das empfangene SIR mit einem eine vorbestimmte Empfangsqualität erfüllende vorbestimmte Referenz-SIR, und bestimmt ein an die Basisstation zu sendendes Übertragungsleistungssteuerbit.
Der RAKE-Kombinierer und Demodulator 5 demoduliert ein RAKE-kombiniertes Eingangssignal, und stellt es einem Datenübertragungsblocktrennabschnitt 11 bereit. Der Datenübertragungsblocktrennabschnitt 11 extrahiert das Übertragungsleistungsteuerungsbit aus einem Datenübertragungsblock, und stellt es einem Übertragungsleistungsbestimmungsabschnitt 12 bereit. Der Übertragungsleistungsbestimmungsabschnitt 12 bestimmt die Übertragungsleistung P_T gemäß dem Übertragungsleistungssteuerbit, vergleicht die Übertragungsleistung P_T mit der durch einen Maximalleistungsberechnungsabschnitt 13 berechneten Maximalleistung P_max, und gibt einen P_T entsprechenden Wert aus, wenn P_T weniger als P_max beträgt, sowie einen P_max entsprechenden Wert, wenn P_T größer als P_max ist. Der Maximalleistungsberechnungsabschnitt 13 berechnet die Maximalleistung P_max wie folgt: Zunächst wird die Empfangsleistung S an der Basisstation durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt.
wobei SNR ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis der gewünschten Empfangsleistung zur Rauschleistung inklusive der Interferenzleistung bezeichnet, um eine vorbestimmte Qualität (Fehlerrate) zu erfüllen, N₀ eine Leistungsdichte des Wärmerauschens bezeichnet, T_s ein Symbolintervall von Informationsdaten bezeichnet, pg eine Verarbeitungsverstärkung bezeichnet, C die Kapazität bezüglich der Anzahl von Teilnehmern pro Zelle bezeichnet, und α ein Verhältnis der Interferenzleistung von anderen Zellen zu der der fraglichen Zelle bezeichnet. Die Empfangsleistung S an der Basisstation kann durch die aus Gleichung (1) abgeleitete nachstehende Gleichung erhalten werden.
Betrachtet man einen Ausbreitungsverlust P_LOSS, ergibt sich die maximale Übertragungsleistung P_max der Mobilstation zu
Die maximale Übertragungsleistung der Basisstation kann auf ähnliche Weise erhalten werden.
Die Datenübertragungsblockerzeugung 14 bildet einen Datenübertragungsblock (Rückdatenübertragungsblock) mit dem Übertragungsleistungssteuerbit von der Übertragungsleistungssteuerbiterzeugung 10, Informationsdaten wie etwa Sprachinformationen und Pilotdaten zur Kommunikationssteuerung aus, und stellt den Datenübertragungsblock einer Spreizeinrichtung 15 bereit. Die Spreizeinrichtung 15 spreizt das Spektrum des Signals von der Datenübertragungsblockerzeugung 14 unter Verwendung eines von einer Spreizcodeerzeugung 16 zugeführten Spreizcodes, und stellt es einem Quadraturmodulator 17 bereit. Der Quadraturmodulator 17 führt eine Quadraturmodulation des Signals von der Spreizeinrichtung 15 durch, und stellt das modulierte Signal einem HF-Aufwärtswandler 18 bereit. Der HF-Aufwärtswandler 18 wandelt das Signal von dem Quadraturmodulator 17 in ein HF-Signal um, und stellt es einem Leistungsverstärker 19 bereit. Der Leistungsverstärker 19 verstärkt das Signal von dem HF-Aufwärtswandler 18 derart, dass die Übertragungsleistung des Signals die durch den Übertragungsleistungsbestimmungsabschnitt 12 bestimmte Übertragungsleistung wird. Der Ausgang des Leistungsverstärkers 19 wird einer Antenne zugeführt, und an die Basisstation abgestrahlt. Die Übertragungsleistungssteuerperiode an dem Leistungsverstärker 19 wird auf einen Wert bestimmt, der ermöglicht, dass die Übertragungsleistungssteuerung der Dopplerfrequenz entsprechenden unmittelbaren Fluktuationen folgt.
Die Mobilstation weist eine vorstehend beschriebene Anordnung auf. Die Basisstation weist eine ähnliche Anordnung außer einem in 9 gezeigten Abschnitt auf. Gemäß 9 ist ein Leistungssteuerabschnitt 20 mit dem Eingang eines HF-Aufwärtswandlers 18' verbunden. Der Leistungssteuerabschnitt 20 steuert (durch Bitverschiebung) die Leistung des von einem Quadraturmodulators 17' in Reaktion auf den von einem Übertragungsleistungsbestimmungsabschnitt 12' zugeführten Übertragungsleistungswert ausgegebenen Signals (eines Basisbandsignals). Dies erleichtert die Kombination einer Vielzahl von Kanälen auf dem Basisband und verstärkt sie alle gemeinsam, was an der Basisstation durchgeführt wird.
10 zeigt ein Flussdiagramm der Übertragungsleistungssteuerung der Mobilstation. Die Übertragungsleistung P_T wird auf der Grundlage des von der Basisstation bei Schritt SP1 gesendeten Übertragungsleistungsbits berechnet. Nachfolgend wird die berechnete Leistung P_T mit der Maximalleistung P_max bei Schritt SP2 verglichen. Falls die berechnete Leistung P_T kleiner gleich der Maximalleistung P_max ist, wird die Übertragungsleistung bei Schritt SP3 auf P_T eingestellt, wohingegen die Übertragungsleistung bei Schritt SP4 auf P_max eingestellt wird, falls die berechnete Leistung P_T größer als die Maximalleistung P_max ist. 11 zeigt ein Flussdiagram der Übertragungsleistungssteuerung der Basisstation. Die Übertragungsleistung P_T wird auf der Grundlage des von der Mobilstation bei Schritt SP11 gesendeten Übertragungsleistungsbits berechnet. Nachfolgend wird die berechnete Leistung P_T mit der Maximalleistung P_max bei Schritt SP12 verglichen. Falls die berechnete Leistung P_T kleiner gleich der Maximalleistung P_max ist, wird die Übertragungsleistung bei Schritt SP13 auf P_T eingestellt, wohingegen die Übertragungsleistung bei Schritt SP14 auf P_max eingestellt wird, falls die berechnete Leistung P_T größer als die Maximalleistung P_max ist.
12 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Übertragungsleistungssteuerverfahrens mit geschlossenem Regelkreis. Die Übertragungsleistungssteuerung wird wie folgt ausgeführt (die in eckige Klammern gesetzten Zahlen entsprechen denen aus 12):

[1] Die Basisstation misst einen gewünschten Empfangsleistungspegel und berechnet ein SIR.
[2] Die Basisstation schätzt die Übertragungsleistung zwei Übertragungsleistungssteuerperioden später durch Vergleichen des gemessenen SIR mit einem vorbestimmten Referenz-SIR.
[3] Die Basisstation erzeugt ein Übertragungsleistungssteuerbit, das eine Erhöhung oder Verringerung der Übertragungsleistung einer Mobilstation befiehlt, und fügt es periodisch in einen Vorwärtsdatenübertragungsblock ein. Die Einfügeperiode wird derart bestimmt, dass die Leistungssteuerung mit der Dopplerfrequenz verbundenen unmittelbaren Fluktuationen folgen kann.
[4] Die Mobilstation dekodiert das in dem von der Basisstation gesendeten Vorwärtsdatenübertragungsblock beinhaltete Rückübertragungsleistungssteuerbit.
[5] Die Mobilstation überträgt ein Signal mit der durch das in dem Vorwärtsdatenübertragungsblock beinhaltete Rückübertragungsleistungssteuerbit befohlenen Übertragungsleistung. Bei Rückkommunikationen ist ein dynamischer Bereich von 70 dB oder mehr für den Sendeverstärker einer Mobilstation nötig, um eine Kommunikation in einer Zelle zu erzielen, deren Radius einige Kilometer beträgt. Im Gegensatz dazu müssen bei Vorwärtskommunikationen veränderte Mengen der Übertragungsleistung der Basisstation auf einen kleinen Bereich von weniger als 10 dB von der Maximalleistung P'_max des stationären Zustands begrenzt sein, weil eine Erhöhung der Übertragungsleistung der Basisstation Interferenzen mit anderen Kommunikatoren innerhalb der Zelle verursacht, wenn eine Mobilstation eine Interferenz von anderen Zellen am Rand einer Zelle empfängt.

Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben, und es ist nunmehr aus Vorstehendem für den Fachmann ersichtlich, dass Veränderungen und Abwandlungen erfolgen können, ohne von der Erfindung in ihren weiteren Ausgestaltungen abzuweichen, und daher sind die beigefügten Patentansprüche dazu gedacht, alle derartigen Veränderungen und Abwandlungen abzudecken.

Claims

Übertragungsleistungssteuerungsverfahren zur Verwendung bei einem ersten und zweiten Kommunikationsfunkgerät in einem Codemultiplexsystem, wobei das erste oder zweite Funkgerät eine Basisstation und das andere eine Mobilstation ist, das Verfahren ist dabei versehen mit den Schritten: Messen der gewünschten Signalempfangsleistung am ersten Funkgerät, welches die empfangene Leistung eines von dem zweiten Funkgerät empfangenen Signals ist; Berechnen des Verhältnisses der gewünschten Signalempfangsleistung, welches die Empfangsleistung des von dem zweiten Funkgerät empfangenen Signals ist, zu der Summe aus Interferenzleistung und Wärmerauschleistung von anderen Funkgeräten, am ersten Funkgerät; und Übertragen eines Übertragungsleistungssteuerbits am ersten Funkgerät an das zweite Funkgerät, das Verfahren ist gekennzeichnet durch die Schritte: Erzeugen des Übertragungsleistungssteuerbits am ersten Funkgerät gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem berechneten Verhältnis und einem vorbestimmten Schwellenwert für das Verhältnis der gewünschten Signalempfangsleistung zu der Summe aus Interferenzleistung und Wärmerauschleistung; Berechnen einer vorläufigen Leistung (PT) am zweiten Funkgerät auf der Grundlage des von dem ersten Funkgerät (SP1; SP11) empfangenen Übertragungsleistungssteuerbits; Bestimmen der Übertragungsleistung am zweiten Funkgerät derart, dass die Übertragungsleistung gleich der berechneten vorläufigen Leistung ist, wenn die berechnete vorläufige Leistung weniger als der vorbestimmte Leistungsschwellenwert (Pmax) beträgt, und dass die Übertragungsleistung gleich dem vorbestimmten Leistungsschwellenwert ist, wenn die berechnete vorläufige Leistung größer als der vorbestimmte Leistungsschwellenwert (SP2; SP12) ist; und Übertragen eines Signals an dem zweiten Funkgerät mit der durch den Bestimmungsschritt (SP3; SP4, SP13; SP14) bestimmten Übertragungsleistung.
Übertragungsleistungssteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Leistungsschwellenwert (Pmax) auf der Grundlage einer maximalen Kapazität bezüglich der Anzahl von Teilnehmern in einer Zelle, einem Radius der Zelle und einer Ausfallwahrscheinlichkeit der Zelle bestimmt wird.
Funkgerät zur Kommunikation mit einem Gegenfunkgerät in einem Codemultiplexsystem, wobei das Funkgerät oder das Gegenfunkgerät eine Basisstation ist und das andere eine Mobilstation ist, das Funkgerät weist dabei eine Übertragungsleistungssteuerfunktion auf und ist versehen mit: einer Einrichtung (11) zum Extrahieren eines in einem von dem Gegenfunkgerät empfangenen Signal beinhalteten Übertragungsleistungssteuerbits aus dem Signal, das Funkgerät ist gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (13) zur Bereitstellung eines vorbestimmten Leistungsschwellenwerts (Pmax); eine Bestimmungseinrichtung (12) zum Berechnen einer vorläufigen Leistung (PT) auf der Grundlage des extrahierten Übertragungsleistungssteuerbits, sowie um die Übertragungsleistung gleich der berechneten vorläufigen Leistung zu machen, wenn die berechnete vorläufige Leistung (PT) kleiner als der vorbestimmte Leistungsschwellenwert (Pmax) ist, und um die Übertragungsleistung gleich dem vorbestimmten Leistungsschwellenwert (Pmax) zu machen, wenn die berechnete vorläufige Leistung größer als der vorbestimmte Leistungsschwellenwert (Pmax) ist; eine Einrichtung (19) zum Übertragen eines Signals mit der durch die Bestimmungseinrichtung (12) bestimmten Übertragungsleistung.
Funkgerät nach Anspruch 3, ferner mit: einer Erfassungseinrichtung (7) für eine gewünschte Empfangssignalleistung zum Messen der gewünschten Signalempfangsleistung, welche die empfangene Leistung des von dem Gegenfunkgerät empfangenen Signals ist; eine Interferenzleistungserfassungseinrichtung (8) zum Messen der Summe aus Interferenzleistung und Wärmerauschleistung von anderen Funkgeräten; einer Berechnungseinrichtung (9) zum Berechnen des Verhältnisses der gewünschten Signalempfangsleistung zu der Summe aus Interferenzleistung und Wärmerauschleistung; einer Einrichtung (10) zum Erzeugen eines Übertragungsleistungssteuerbits gemäß dem Ergebnis aus einem Vergleich zwischen dem berechneten Verhältnis und einem vorbestimmten Schwellenwert für das Verhältnis aus der gewünschten Signalempfangsleistung zu der Summe aus Interferenzleistung und Wärmerauschleistung; und einer Einrichtung (14) zum Erzeugen eines Übertragungssignals mit dem Übertragungsleistungssteuerbit.
Funkgerät nach Anspruch 3, wobei die Einrichtung (13) zum Bereitstellen des vorbestimmten Leistungsschwellenwertes den vorbestimmten Leistungsschwellenwert auf der Grundlage einer maximalen Kapazität bezüglich der Anzahl von Teilnehmern in einer Zelle, einem Radius der Zelle und einer Ausfallwahrscheinlichkeit der Zelle berechnet.
Funkgerät nach Anspruch 3, wobei das Funkgerät eine Mobilstation ist.
Das Funkgerät nach Anspruch 3, wobei das Funkgerät eine Basisstation ist.
Übertragungsleistungssteuerverfahren bei einem Funkgerät zur Kommunikation mit einem Gegenfunkgerät in einem Codemultiplexsystem, wobei das Funkgerät oder das Gegenfunkgerät eine Basisstation und das andere eine Mobilstation ist, das Verfahren ist dabei versehen mit den Schritten: Senden eines Signals an das Gegenfunkgerät; Empfang eines Übertragungsleistungssteuerbits, das auf der Grundlage des gesendeten Signals an dem Gegenfunkgerät berechnet und durch das Gegenfunkgerät übertragen wurde; Berechnen einer vorläufigen Leistung (PT) auf der Grundlage des empfangenen Übertragungsleistungssteuerbits; Bestimmen der Übertragungsleistung derart, dass die Übertragungsleistung gleich der berechneten vorläufigen Leistung ist, wenn die berechnete vorläufige Leistung weniger als einen vorbestimmter Schwellenwert (Pmax) beträgt, und dass die Übertragungsleistung gleich dem vorbestimmten Leistungsschwellenwert ist, wenn die berechnete vorläufige Leistung größer als der vorbestimmte Leistungsschwellenwert (SP2; SP12) ist; und Übertragen eines Signals mit der durch den Bestimmungsschritt (SP3; SP4; SP13; SP14) bestimmten Übertragungsleistung.