DE69729716T2

DE69729716T2 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines drahtlosen kommunikationssystems

Info

Publication number: DE69729716T2
Application number: DE69729716T
Authority: DE
Inventors: Paul Gerald LABEDZ; Abdul-Aziz Khalid HAMIED
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2017-02-08
Also published as: DE69729716D1; CN1087533C; CN1189944A; EP0861533A4; EP0861533A1; BR9702182A; WO1997041652A1; JPH11509074A; US6308072B1; EP0861533B1; KR19990028354A; KR100291402B1; CA2223753A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Systeme zur drahtlosen Kommunikation und im Speziellen auf die Steuerung derartiger Systeme zur drahtlosen Kommunikation.
Hintergrund der Erfindung
Das unter anderem für Mobilfunkanwendungen in den Vereinigten Staaten vorgesehene momentane Codemultiplex-System zur drahtlosen Kommunikation ("CDMA = code division multiple access") wird durch den TIA/EIA/IS-95A, Mobilstations-Basisstationskompatibilitätsstandard für breitbandige Spreizspektrummobilfunksysteme mit zwei Betriebsarten ("Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Widebrand Spread Spectrum Cellular System"), Juli 1993 definiert. Wie es mit jeder bekannten Technologie der Fall ist, führt die Implementation und Anpassung bekannter Technologien an neue Anwendungen zu neuen Problemen. Die Implementation und Anpassung von Spreizspektrumstechniken (insbesondere Direktsequenz-CDMA) in Systemen zur drahtlosen Kommunikation (insbesondere Mobilfunksysteme und/oder Persönliche Kommunikationssysteme oder PCS) macht da keinen Unterschied.
Ein derartiges Problem, das während der Implementation und Anpassung von CDMA in bzw. an ein funktionsfähiges System zur drahtlosen Kommunikation aufgetreten ist, ist die des Layouts des CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation in der Gegenwart anderer vorinstallierter Systeme zur drahtlosen Kommunikation. Ein spezielles Beispiel eines vorinstallierten Systems zur drahtlosen Kommunikation, das dem CDMA-Systemdesigner Probleme bereitet, ist das schmalbandige frequenzmodulierte (FM) System zur drahtlosen Kommunikation, besser bekannt als AMPS. Dem CDMA-Systemdesigner bereitet das AMPS-System (einschließlich der Standorte der AMPS-Basisstationen und der darin verwendeten Frequenzen) große Probleme. Dies liegt an der Tatsache, dass von der CDMA-Mobilstation eine erhebliche Störung auf einen AMPS-Basisstationssender (Downlink) ausgeht. Diese Störung wird schwerwiegend, wenn die CDMA-Mobilstation nahe an eine nicht gemeinsam installierte AMPS-Basisstation eines gleichen Systems (Operators) oder nahe an AMPS-Basisstationssender anderer Systeme (Operatoren) gelangt.
Eine einfache Lösung für das oben erwähnte Störungsproblem, um die Auswirkungen des AMPS-Downlink (Basisstation zur Mobilstation) zu entschärfen, ist die Verwendung eines Stufenabschwächungsglieds in dem CDMA-Mobilstationsempfänger. Die Verwendung eines schaltbaren Dämpfungsgliedes in einem CDMA-Mobilstationsempfänger jedoch beeinflusst die CDMA-Downlinkabdeckung und andere Parameter (beispielsweise die Sendeleistung), da die CDMA-Basisstation mehr Leistung an die spezielle CDMA-Mobilstation senden muss. Nachdem CDMA ein störungsbegrenztes System darstellt (d. h., die Kapazität wird dadurch maximiert, dass die Störung minimiert wird), kann ein Anstieg im CDMA-Downlinkleistungspegel für lediglich eine CDMA-Mobilstation den Betrieb des gesamten CDMA-Systems beeinflussen.
Eine andere Herausforderung für den CDMA-Systemdesigner liegt in der Tatsache, dass bei der Planung eines CDMA-Systems die Lage möglicher AMPS-Störungen berücksichtigt werden muss. Dies ist zutreffend, da eine gegenseitige Störung der beiden Arten von Systemen (CDMA und AMPS) erwartet wird, sowie beide Systeme im gleichen geographischen Gebiet koexistieren. Demzufolge ist, wenn neue CDMA-Basisstationen innerhalb eines geographischen Gebietes aufgestellt werden, in dem sich auch AMPS-Basisstationen befinden, die Lage der CDMA-Basisstationen entscheidend, um die Anzahl gegenseitiger Störungen zwischen den beiden Systemen zu reduzieren.
Es gibt weitere Herausforderungen für den CDMA-Systemdesigner, der versucht, die CDMA-Technologie in ein System zur drahtlosen Kommunikation zu implementieren und anzupassen. Wie oben erwähnt, ist CDMA ein störungsbegrenztes System. Folglich müssen, um das Maximum an Benutzerkapazität (und somit Systemkapazität) zu erreichen, präzise Steuermechanismen im Betrieb des CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation eingesetzt werden. Selbst mit präziser Steuerung können jedoch andere Probleme mit den Steuerungsmechanismen (beispielsweise die Geschwindigkeit, mit der die Steuerung verwaltet werden kann) ernsthafte Probleme im CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation hervorrufen. Derartige Probleme umfassen abgebrochene Verbindungen, eine geringe Qualität während einer Verbindung, sowie eine geringe Systemkapazität, um nur einige zu nennen.
WO 93 15591 legt ein Verfahren und ein System zur Planung eines Mobilfunknetzwerks offen. Das Verfahren umfasst die Schaffung eines Modells, welches das Mobilfunknetzwerk und seine Funkumgebung auf einer digitalen Karte repräsentiert. Das Verfahren umfasst weiterhin, dass zum Modell Systemgegebenheiten hinzugefügt werden, die den Verkehrssteuerungsprozess des Mobilfunknetzwerks beeinflussen.
US 5,410,737 offenbart ein System mit einer frequenzagilen Mehrbenutzertechnologie ("FAST = frequency agile sharing technology") zur Steuerung der häufigen Benutzung in einem Kommunikationssystem. Insbesondere wird ein System mit frequenzagiler Mehrbenutzungstechnologie zur Steuerung der Frequenzbenutzung und zur Beseitigung von Störungen beschrieben, das in einem System mit einem Persönlichen Übertragungsdienst ("PCS = personal communikation service") eingesetzt werden kann. Das Frequenzsteuerungssystem erlaubt es PCS-Systemen, im gleichen Frequenzband. wie private betriebsgebundene Richtfunkdienste ("POFS = private operational fixed microwave service") ohne gegenseitige Störung zu koexistieren. Dieses System steuert weiterhin die Frequenznutzung innerhalb eines PCS-Systems, um Störungen innerhalb des PCS-Systems zu beseitigen. Dieses System zur Beseitigung von Störungen kombiniert eine theoretische Analyse der hochfrequenten Störungen mit Messungen der momentanen Frequenznutzung und ermöglicht eine effiziente und koordinierte Planung und Verwaltung der dynamischen Fre quenzzuordnung. Um die Frequenzzuweisung zu steuern und Störungen zu beseitigen, verwendet das System mehrere Mechanismen, einschließlich einer Intersystemstörungsanalyse, einer Intrasystemstörungsanalyse, ein Verfahren zur Kanalnutzungsverifikation ("CUV = channel use verification") sowie eine Analyse gemessener Daten ("MDA = measured data analysis"). Diese Mechanismen werden von einem zentralen Controller, einem Kanalverwendungscontroller ("CUC = channel utilization controller"), durchgeführt, der Computerprogramme zur Störungsanalyse/Frequenzplanung mit unterstützenden Datenbanken und Datenübertragungsverbindungen umfasst. Das beschriebene System und das beschriebene Verfahren ermöglichen den Einsatz von PCS-Frequenzen um bestehende Richtfunkstreckennutzer herum und kann leicht für den Gebrauch in einem beliebigen Gebiet angepasst werden und sehr effizient das verfügbare Kommunikationsspektrum dieses Bereichs verwenden. Das System schützt bestehende Richtfunkstreckennutzer vor Störungen, während es gleichzeitig Teilnehmern, die kleine und leichte Handgeräte mit niedriger Leistung im gleichen Frequenzband einsetzen, PCS von hoher Qualität bereitstellt.
Aus diesem Grund besteht ein Bedarf an einem neuen Verfahren und einer neuen Vorrichtung zum Entwerfen und Steuern eines CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt hauptsächlich in Form eines Blockdiagramms ein Codemultiplex-System zur drahtlosen Kommunikation (CDMA), das in vorteilhafter Weise eine Simulation und eine Steuerung gemäß der Erfindung einsetzen kann.
2 zeigt hauptsächlich in Form eines Blockdiagramms einen Sender einer CDMA-Mobilstation in Kommunikation mit einem CDMA-Empfänger einer Basisstation.
3 zeigt hauptsächlich in Form eines Blockdiagramms einen Sender einer CDMA-Basisstation in Kommunikation mit einem Empfänger einer CDMA-Mobilstation.
4 zeigt hauptsächlich in Form eines Blockdiagramms einen AMPS-Störungssimulatorrechner, der erfindungsgemäß mit einem Simulator eines CDMA-Systems verbunden ist.
5 hauptsächlich im Allgemeinen in Form eines Flussdiagramms ein erfindungsgemäßes Verfahren zur CDMA-Planung.
6 zeigt hauptsächlich einen erfindungsgemäßen beispielhaften Simulationsraum für das System der 1.
7 zeigt hauptsächlich ein erfindungsgemäßes Beispiel einer Simulation und Steuerung, die dazu verwendet wird, eine Antenne gemäß der Erfindung zu schalten/steuern.
8 zeigt hauptsächlich einen Simulator/Controller gemäß der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Ein Simulator/Controller führt eine Echtzeitsimulation für ein Steuerungssystem eines Codemultiplex-Systems zur drahtlosen Kommunikation (CDMA) durch. Der Simulator/Controller simuliert die Auswirkungen eines störenden AMPS-Systems zur drahtlosen Kommunikation, das mit dem CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation koexistiert und ist ferner bei der Aufstellung neuer CDMA-Basisstationen in der Gegenwart existenter AMPS-Basisstationen hilfreich. Werden Systemparameter in den Simulator/Controller eingege ben, sagt eine Echtzeitsimulation des CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation eventuelle Problemgebiete des CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation voraus und steuert das CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation, um Probleme zu vermeiden, bevor sie auftreten. Während insbesondere ein CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation, das von einem AMPS-System zur drahtlosen Kommunikation beeinträchtigt wird, offenbart wird, wird der Fachmann erkennen, dass die allgemeinen Simulations- und Steuerungskonzepte, die hierin offenbart werden, auf beliebige Systeme, die durch Störungen beliebiger anderer Systeme beeinträchtigt werden (beispielsweise CDMA-Systeme durch TDMA-Systemen), anwendbar sind.
Allgemein ausgedrückt, wird ein Verfahren zur Steuerung eines Systems zur drahtlosen Kommunikation beschrieben. Das System zur drahtlosen Kommunikation enthält zumindest eine Mobilstation, die von einer Vielzahl von Basisstationen angesprochen werden kann. Das Verfahren umfasst die Schritte des Simulierens von mit dem System zur drahtlosen Kommunikation verbundenen Parametern in einem Simulator. Basierend auf einer Dateneingabe für die Simulation werden mit dem System zur drahtlosen Kommunikation verbundene Schlüsselparameter generiert, um bestimmte Aspekte des Systems zur drahtlosen Kommunikation zu steuern.
In der bevorzugten Ausführungsform bestehen die Daten aus Standortinformationen möglicher Störquellen und der durchschnittlichen Sendeleistungen aller Störquellen. Die mit dem CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation verbundenen Parameter sind unter anderem die Vorwärtsverbindungsabdeckung, der Leistungspegel der Vorwärtsverbindungen, die Frame-Löschungsrate ("FER = frame erasure rate"), die Qua lität eines Pilotsignals einer Vorwärtsverbindung (E_C/I₀), Vorwärts- und Rückverbindungsleistungspegel, die zur Erzeugung eines vorgegebenen Übertragungsqualitätsniveaus angesichts eines Übergabezustands benötigt werden, der wünschenswerteste Übergabezustand sowie die wünschenswerteste Zelle zur Mobilstations-Kommunikation, das Vorhandensein von und der Grad an Störungen aufgrund anderer Arten von Funksystemen.
Weiterhin ist in der bevorzugten Ausführungsform das System zur drahtlosen Kommunikation ein CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation und die Standortinformation ist eine Standortinformation bezüglich eines analogen Systems zur drahtlosen Kommunikation (AMPS) das eine eventuelle Störquelle darstellt. Wenn das Verfahren bestimmte Aspekte des Systems zur drahtlosen Kommunikation steuert, wird Information bezüglich des Standortes der Mobilstation mit der Standortinformation bezüglich eines analogen Systems zur drahtlosen Kommunikation (AMPS), das eine eventuelle Störquelle darstellt, verglichen. Die Information bezüglich des Standortes der Mobilstation wird entweder von der Mobilstation an die Basisstation übertragen, alleine von der Basisstation bestimmt oder eine Kombination aus beiden.
Ein anderes Verfahren gemäß der Erfindung bestimmt, dass eine Mobilstation in eine Störung geraten wird und steuert die Mobilstation dementsprechend, so dass die Mobilstation die Störung vermeidet, bevor die Störung auftritt. Die Bestimmung, dass eine Mobilstation eine Störung erleiden wird, basiert auf einer Simulation des geographischen Standorts der Mobilstation und der Störung. Wenn basierend auf der Simulation es bestimmt ist, dass eine Mobilstation in eine Störung geraten wird, weist der Simula tor/Controller eine Basisstation an, eine Nachricht an die Mobilstation zu senden, um das Empfänger-Frontend-Dämpfungsglied in der Mobilstation zu aktivieren, bevor die Störung auftritt. Des Weiteren weist der Simulator/Controller, wenn, basierend auf der Simulation, es bestimmt ist, dass eine Mobilstation in eine Störung geraten wird, eine Basisstation zur Sendung einer Nachricht an die Mobilstation an, um die Mobilstation in eine weiche Übergabe ("soft handoff") zu zwingen, bevor die Störung auftritt.
In einer speziellen Implementierung bezüglich der weichen Übergabe simuliert ein Simulator/Controller in einem Spreizspektrum-System zur drahtlosen Kommunikation Merkmale einer Vielzahl empfangener Signale, die von einer entsprechenden Vielzahl von Basisstationen übertragen werden würde, wobei eine Untermenge derselben Kandidaten für eine weiche Übergabe wären. Die simulierten Merkmale der Vielzahl empfangener Signale werden dann analysiert und, basierend auf der Analyse benachrichtigt der Controller eine Basisstation der Vielzahl von Basisstationen, die Mobilstation anzuweisen, in einen weichen Übergang mit einer weiteren Basisstation einzutreten. In dieser Ausführungsform sind die empfangenen Signale Pilotsignale.
Die 1 bildet hauptsächlich in Form eines Blockdiagramms ein System zur drahtlosen Kommunikation 100 ab, das vorzugsweise eine Simulation und eine Steuerung gemäß der Erfindung einsetzen kann. In der bevorzugten Ausführungsform ist das System zur drahtlosen Kommunikation 100 ein Codemultiplex-Mobilfunksystem (CDMA). Wie jedoch der Fachmann erkennen wird, kann der Simulator/Controller gemäß der Erfindung in ein beliebiges System zur drahtlosen Kommunikation implementiert werden, in dem eine Echtzeitsimu lation auf Systemebene verwendet werden kann, um vorauszusagen, wann und wo eine Steuerung eingesetzt werden muss.

Bezüglich 1 wurden zweckmäßigerweise Abkürzungen verwendet. Die folgende Liste enthält Definitionen der in der Figur verwendeten Abkürzungen:

BS	Basisstation ("Base-Station")
CBSC	Zentraler Basisstationscontroller ("Centralized Base Station Controller")
HLR	Standortverzeichnis ("Home Location Register")
ISDN	Dienste integrierendes Digitalnetzwerk ("Integrated Services Digital Network")
MS	Mobilstation ("Mobile Station")
MSC	Mobilfunkvermittlungsstelle ("Mobile Switching Center")
MM	Mobilitätsmanager ("Mobility Manager")
OMCR	Betriebs und Wartungszentrum-Funk ("Operations and Maintenance Center-Radio")
OMCS	Betriebs und Wartungszentrum-Schalten ("Operations Maintenance Center-Switch")
PSTN	Öffentliches Telefonnetz ("Public Switched Telephone Network")
TC	Codeumsetzer ("Transcoder")
S/C	Simulator/Controller ("Simulator/Controller")
VLR	Besucherstandortverzeichnis ("Visitor Location Register")

Wie aus 1 ersichtlich, sind mehrere Basisstationen (101–103) an einen CBSC (104) gekoppelt. Jede Basisstation (101–103) stellt eine Hochfrequenz-Übertragung (HF) an eine Mobilstation (105) zur Verfügung. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Sende-/Empfängerhardware (Sende-/Empfangseinheit), die in den Basisstationen (101–103) und in der Mobilstation (105) zur Unterstützung der Übertragung des HF-Kommunikationsmittels implementiert ist, im Wesentlichen in dem Dokument mit dem von der TIA/EIA/IS-95A vergebenen Titel, Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System, Juli 1993, definiert, welches von der Telecommunication Industry Association (TIA), 2001 Pennsylvania Ave., Washington, D. C., 20006 erhältlich ist. Der CBSC 104 ist unter anderem für die Anrufverarbeitung mittels des TC 110 und für die Mobilitätsverwaltung mittels des MM 109 verantwortlich. Der CBSC 104 enthält ebenfalls einen Simulator/Controller (S/C) 113, die die Echtzeit-Systemsimulation für die Systemsteuerung gemäß der Erfindung bereitstellt. Weitere Aufgaben des CBSC 104 umfassen die Merkmalssteuerung und die Übertragungs-/Netzwerkskopplung. Für nähere Informationen über die allgemeine Funktionsweise des CBSC 104 wird auf das US Patent 5,475,686 von Bach und anderen Bezug genommen, das dem Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen ist und hiermit durch Bezugnahme eingefügt worden ist.
8 zeigt hauptsächlich den S/C 113 gemäß der Erfindung. Wie in 8 gezeigt, enthält der S/C 113 einen Simulator 800 zur Simulierung nachteiliger zukünftiger Ereignisse in Bezug auf Aspekte des Systems zur drahtlosen Kommunikation. Der S/C 113 beinhaltet weiterhin einen Controller 806, der das System zur drahtlosen Kommunikation steuert, um die nachteiligen zukünftigen Ereignisse zu vermeiden. Ein Mikroprozessor (μP) 803 koordiniert die Steue rung des Systems zur drahtlosen Kommunikation auf der Grundlage der Simulation. In der bevorzugten Ausführungsform enthalten die Aspekte des Systems zur drahtlosen Kommunikation, ohne darauf beschränkt zu sein, wie das System zur drahtlosen Kommunikation an verschiedene Systeme zur drahtlosen Kommunikation gekoppelt wird, wie das System zur drahtlosen Kommunikation an ein ähnliches System zur drahtlosen Kommunikation gekoppelt wird, das eine unterschiedliche Ebenenstruktur besitzt, wie das System zur drahtlosen Kommunikation Leistungsregelung durchführt, wie das System zur drahtlosen Kommunikation das Antennenschalten/-steuern durchführt und wie das System zur drahtlosen Kommunikation die Kommunikationsübergabe durchführt. Wie der Fachmann erkennen wird, kann der S/C 113 auf ein beliebiges System angewendet werden, das zunächst simuliert werden kann, um zukünftige Ereignisse vorherzusagen und das gesteuert werden kann, um diese Ereignisse zu vermeiden, die nachteilig für den Betrieb des Systems zur drahtlosen Kommunikation sind.
Für ein umfassendes Verständnis des Systems wird im Folgenden der Rest der 1 erklärt. Ebenfalls in 1 abgebildet, ist ein OMCR 112, das an den MM 109 des CBSC 104 gekoppelt ist. Das OMCR 112 ist für den Betrieb und die generelle Wartung des Funkbereichs (eine Kombination aus CBSC 104 und Basisstation 101–103) des Kommunikationssystems 100 verantwortlich. Der CBSC 104 ist an eine MSC 115 gekoppelt, die Schaltmöglichkeiten zwischen dem PSTN 120/ISDN 122 und dem CBSC 104 zur Verfügung stellt. Das OMCS 124 ist für den Betrieb und die generelle Wartung des Schaltbereichs (MSCN 115) des Kommunikationssystems 100 verantwortlich. Das HLR 116 und VLR 117 versehen das Kommu nikationssystem 100 mit Benutzerinformationen, die primär zu Abrechnungszwecken verwendet werden.
Die Funktionalitäten von CBSC 104, MSC 115, HLR 116 und VLR 117 sind in 1 als verteilt dargestellt, der Fachmann jedoch wird erkennen, dass die Funktionalitäten gleichermaßen in einem einzigen Element zentralisiert sein könnten. Des Weiteren könnte für andere Konfigurationen der TC 110 sowohl bei der MSC 115 als auch bei einer Basisstation 101–103 angeordnet sein. Die Verbindung 126, die die MSC 115 mit dem CBSC 104 verbindet, ist eine T1/E1 Verbindung, die gemäß dem Stand der Technik bekannt ist. Durch die Anordnung des TC 110 an dem CBSC wird eine Verbesserung der Verbindungskapazitäten im Verhältnis 4 : 1 aufgrund einer Komprimierung des Eingangssignals (Eingang der T1/E1-Verbindung 126) durch den TC 110 realisiert. Das komprimierte Signal wird an eine spezielle Basisstation 101–103 übermittelt, um an eine spezielle Mobilstation 105 gesendet zu werden. Es ist wichtig festzuhalten, dass das komprimierte, an eine spezielle Basisstation 101–103 übermittelte Signal eine weitere Verarbeitung an der Basisstation 101–103 durchläuft, bevor die Übertragung stattfindet. Anders dargestellt, ist das letztendliche Signal, das an die Mobilstation 105 gesendet wird, formal zum komprimierten Signal, das den TC 110 verlässt, unterschiedlich, gleicht ihm aber inhaltlich.
Wenn die Mobilstation 105 das von einer Basisstation 101–103 übertragene Signal empfängt, wird die Mobilstation 105 im Wesentlichen einen Großteil der Verarbeitung, die von dem System 100 durchgeführt wurde, "rückgängig machen" (im Allgemeinen als "dekodieren" bezeichnet). Wenn die Mobilstation 105 ein Signal zurück an eine Basisstation 101– 103 überträgt, führt die Mobilstation 105 in gleicher Weise ihre eigene Verarbeitung durch. Nachdem ein Signal die Verarbeitung durchlaufen hat, wird es von der Mobilstation 105 an eine Basisstation 101–103 übertragen (die Verarbeitung des Signals besteht darin, die Form, aber nicht den Inhalt des Signals zu ändern), die Basisstation 101–103 wird die Verarbeitung, die an dem Signal stattgefunden hat, "rückgängig machen" und es an die entsprechende Stelle innerhalb des Systems 100 übermitteln. Letztendlich wird das Signal an einen Endbenutzer über die T1/E1-Verbindung 126 übermittelt.
2 zeigt hauptsächlich in Form eines Blockdiagramms einen Sender 200 einer CDMA-Mobilstation 105 in Kommunikation mit einem Empfänger 203 einer der (oder aller) CDMA-Basisstationen 101–103. In dem Verschlüsselungsbereich 201 des Kommunikationssystems stammen die Verkehrskanaldatenbits 202 von einem Mikroprozessor (μP) 205 und werden einem Verschlüssler 204 mit einer speziellen Bitrate (z. B. 9,6 Kilobit/Sekunde) eingegeben. Der μP 205 ist an einen mit verwandte Funktionen 207 bezeichneten Block gekoppelt, in dem Funktionen einschließlich der Anrufverarbeitung, des Verbindungsaufbaus sowie anderer genereller Funktionen bezüglich des Aufbaus und der Aufrechterhaltung von drahtloser Kommunikation ausgeführt werden. Die Verkehrskanaldatenbits 202 können sowohl Sprache, die von einem Sprachverschlüssler in Daten umgewandelt wurde, reine Daten oder eine Kombination aus beiden Datenarten enthalten. Der Verschlüssler 204 verschlüsselt die Verkehrskanaldatenbits 202 in Datensymbole 206 mit einer festen Verschlüsselungsrate (1/r) mit einem Verschlüsselungsalgorithmus, der eine nachfolgende Maximum-Likelihood-Entschlüsselung der Daten symbole in Bits einsetzt (z. B. Faltungs- oder Blockcodierungsalgorithmen). Beispielsweise verschlüsselt der Verschlüssler 204 Verkehrskanaldatenbits 202 (z. B. 192 Eingangsdatenbits, die mit einer Rate von 9,6 Kilobit/Sekunde empfangen wurden) mit einer festen Verschlüsselungsrate von einem Datenbit zu drei Datensymbolen (d. h. 1/3) derart, dass der Verschlüssler 204 Datensymbole 206 ausgibt (z. B. 576 Datensymbole, ausgegeben mit einer Rate von 28,8 Kilosymbole/Sekunde).
Die Datensymbole 206 werden dann einem Interleaver 208 eingegeben. Der Interleaver 208 ordnet die Datensymbole 206 in Blöcke (d. h. Frames) und führt mit den Eingangsdatensymbolen 206 auf der Symbolebene ein Interleaving durch. Dem Interleaver 208 werden die Datensymbole einzeln in eine Matrix eingegeben, die einen Datensymbolblock vorgegebenen Größe definiert. Die Datensymbole werden an Stellen innerhalb der Matrix eingegeben, so dass die Matrix Spalte für Spalte gefüllt wird. Die Datensymbole werden einzeln von Stellen innerhalb der Matrix ausgegeben, so dass die Matrix Reihe für Reihe geleert wird. Üblicherweise ist die Matrix eine quadratische Matrix, deren Anzahl an Reihen der Anzahl an Spalten gleicht; es können jedoch andere Matrixformate gewählt werden, um den Ausgabe-Interleaving-Abstand zwischen den fortlaufenden eingegebenen Datensymbolen ohne Interleaving zu erhöhen. Die Datensymbole 110 mit Interleaving werden von dem Interleaver 208 mit der gleichen Datensymbolrate ausgegeben, mit der sie eingegeben wurden (z. B. 28,8 Kilosymbole/Sekunde). Die vorgegebene Größe des Blocks an Datensymbolen, die durch die Matrix definiert wird, wird von der größten Anzahl an Datensymbolen abgeleitet, die innerhalb eines Sendeblocks vorgegebener Länge mit einer ver schlüsselten Bitrate gesendet werden kann. Wenn beispielsweise Datensymbole 206 vom Verschlüssler 204 mit einer Rate von 28,8 Kilosymbole/Sekunde ausgegeben werden und die vorgegebene Länge des Sendeblocks 20 Millisekunden beträgt, ist die vorgegebene Größe des Blocks an Datensymbolen 28,8 Kilosymbole/Sekunde mal 20 Millisekunden (ms), was 576 Datensymbolen entspricht, was wiederum eine 18 mal 32 Matrix definiert.
Die verschlüsselten Datensymbole 210 mit Interleaving werden von dem Verschlüsselungsbereich 201 des Kommunikationssystems ausgegeben und in den Sendebereich 216 des Kommunikationssystems eingegeben. Die Datensymbole 210 werden zur Übertragung über einen Kommunikationskanal mittels eines Modulators 217 vorbereitet. Anschließend wird das modulierte Signal einer Antenne 218 zur Übertragung über den digitalen Funkkanal 108 zur Verfügung gestellt.
Der Modulator 217 bereitet die Datensymbole 210 zur Direktsequenz-CDMA-Übertragung vor, indem er eine Sequenz von Codes fester Länge aus den verschlüsselten Datensymbolen 210 mit Interleaving in einem Spreizverfahren ableitet. Beispielsweise können die Datensymbole innerhalb des Stroms von referenzcodierten Datensymbolen 210 auf einen einzigen Code fester Länge derart gespreizt werden, dass eine Gruppe von sechs Datensymbolen durch einen eindeutigen Code mit 64 Bit Länge dargestellt wird. Die Codes, die die Gruppe von sechs Datensymbolen darstellen, werden vorzugsweise kombiniert, um einen einzigen Code mit der Länge von 64 Bit zu bilden. Als Ergebnis dieses Spreizprozesses besitzt der Modulator 217, der die verschlüsselten Datensymbole 210 mit Interleaving mit einer festen Rate (z. B. 28,8 Kilosymbole/Sekunde) empfangen hat, nun eine gespreizte Sequenz von 64 Bit langen Codes mit einer höheren festen Symbolrate (z. B. 307,2 Kilosymbole/Sekunde). Der Fachmann wird erkennen, dass die Datensymbole innerhalb des Stroms von verschlüsselten Datenbits 210 mit Interleaving gemäß zahlloser anderer Algorithmen in eine Sequenz von Codes mit größerer Länge gespreizt werden können.
Weiterhin wird das gespreizte Spektrum zur geteilten Direktsequenzcode-Spreizspektrumsübertragung ("direct sequence code divided spread-spectrum transmission") durch eine weitere Spreizung der gespreizten Sequenz mit einem weitspreizenden Code (z. B. einem PN-Code) vorbereitet. Der spreizende Code ist eine benutzerspezifische Symbolsequenz oder ein eindeutiger Benutzercode, der mit einer festen Chiprate (z. B. 1,228 Megachips/Sekunde) ausgegeben wird. Zusätzlich zur Bereitstellung einer Identifikation, welcher Benutzer die verschlüsselten Verkehrskanaldatenbits 202 über den digitalen Funkkanal 108 gesendet hat, verbessert der eindeutige Benutzercode die Sicherheit der Kommunikation in dem Kommunikationskanal durch Verwürfeln der verschlüsselten Verkehrskanaldatenbits 202. Zusätzlich werden die mit dem Benutzercode gespreizten verschlüsselten Datenbits (d. h. die Datensymbole) benutzt, um einen Sinuswellenzug zweiphasig zu modulieren, indem die Phasensteuerung der Sinuswelle angetrieben wird. Das sinusförmige Ausgangssignal wird dann bandpassgefiltert, in eine HF-Frequenz übersetzt, verstärkt, gefiltert und durch eine Antenne 218 ausgestrahlt, um die Übertragung der Verkehrskanaldatenbits 202 in einem digitalen Funkkanal 108 mittels Zweiphasenumtastungsmodulation ("BPSK = Binary Phase Shift Keyed") zu vervollständigen.
Ein Empfangsbereich 222 des Basisstationsempfängers 203 empfängt das gesendete Spreizspektrumssignal über den digitalen Funkkanal 108 mittels der Antenne 224. Das empfangene Signal wird in einen Empfänger-Frontend 221 eingegeben, der Schaltungen zur Herabkonvertierung des digitalen Funkkanals 108 in ein Signal enthält, das zur Abtastung geeignet ist. Die Ausgabe des Empfänger-Frontends 221 wird in Datensamples mittels eines Entspreizers und Abtasters 226 abgetastet. Anschließend werden die Datensamples 242 an den Entschlüsselungsbereich 254 des Kommunikationssystems ausgegeben.
Der Entspreizer und Abtaster 226 führt vorzugsweise eine BPSK-Abtastung des empfangenen Spreizspektrumssignals mittels Filtern, Demodulieren, Übersetzen der HF-Frequenzen und Abtasten mit einer vorgegeben Rate (z. B. 1,2288 Megasamples/Sekunde) durch. Anschließend wird das gemäß BPSK abgetastet Signal entspreizt, indem die empfangenen abgetasteten Signale mit dem weitspreizenden Code korreliert werden. Das sich ergebende entspreizte und abgetastete Signal 228 wird mit einer vorgegebenen Rate abgetastet und an einen nicht-kohärenten Detektor 240 (z. B. 307,2 Kiloabtastwerte/Sekunde, so dass eine Sequenz von vier Abtastwerten des empfangenen Spreizspektrumssignals entspreizt und/oder durch einen einzigen Abtastwert dargestellt wird) zur späteren nicht kohärenten Detektion der Datenabtastwerte 242 ausgegeben.
Der Fachmann wird erkennen, dass jeweils eine Vielzahl von Empfangsbereichen 222 bis 223 und Antennen 224 bis 225 verwendet werden können, um Space-Diversity zu erreichen. Der Nte Empfängerbereich würde im wesentlichen in gleichen Weise funktionieren, um Datenabtastwerte des empfangenen Spreizspektrumsignal im digitalen Funkkanal 108 zu empfangen, wie der oben beschriebene Empfangsbereich 222. Die Ausgaben 242 bis 252 der N Empfangsbereiche werden vorzugsweise in einen Addierer 250 eingegeben, der die eingegebenen Datenabtastwerte in einen Verbund-Strom kohärent detektierter Datenabtastwerte 260 gemäß Diversity kombiniert.
Die einzelnen Datenabtastwerte 260, die Softdecision-Daten bilden, werden dann in einen Entschlüsselungsbereich 254 eingegeben, der einen Deinterleaver 262 umfasst, der mit den eingegebenen Softdecision-Daten 260 auf der individuellen Datenebene ein Deinterleaving durchführt. Im Deinterleaver 262 werden die Softdecision-Daten 260 einzeln in eine Matrix eingegeben, die einen Block mit vorgegebener Größe an Softdecision-Daten definiert. Die Softdecision-Daten werden an Stellen innerhalb der Matrix eingegeben, so dass die Matrix sich Zeile für Zeile füllt. Die Softdecision-Daten 264 mit Deinterleaving werden einzeln aus Bereichen innerhalb der Matrix ausgegeben, so dass die Matrix Spalte für Spalte geleert wird. Die Softdecision-Daten 264 mit Deinterleaving werden durch den Deinterleaver 262 mit der gleichen Rate ausgegeben, mit der sie eingegeben wurden (d. h. 28,8 Kilosymbole/Sekunde).
Die vorgegebene Größe des Blocks der Softdecision-Daten, die durch die Matrix definiert wird, wird von der maximalen Rate abgeleitet, mit der Datenabtastwerte aus dem Spreizspektrumssignal abgetastet werden können, das innerhalb des Sendeblocks mit vorgegebener Länge empfangen wurde.
Die Softdecision-Daten 267 mit Deinterleaving werden in einen Entschlüssler 266 eingegeben, der Maximum-Likelihood-Entschlüsselungstechniken einsetzt, um geschätz te Verkehrskanaldatenbits 268 zu erzeugen. Die Maximum-Likelihood-Entschlüsselungstechniken können erweitert werden, indem ein Algorithmus verwendet wird, der im Wesentlichen einem Viterbi-Entschlüsselungsalgorithmus ähnelt. Der Entschlüssler 266 benutzt eine Gruppe von individuellen Softdecision-Daten 264, um einen Satz Softdecision-Übergangsmetriken zur Benutzung an jedem speziellen Zeitzustand des Maximum-Likelihood-Sequenzschätzungsentschlüssler 266 zu bilden. Die Anzahl an Softdecision-Daten 264 in der Gruppe, die benutzt wird, um den jeweiligen Satz mit Softdecision-Übergangsmetriken zu bilden, entspricht der Anzahl an Datensymbolen 206 am Ausgang des Faltungsverschlüsslers 204, die von jedem eingegebenen Datenbit 202 erzeugt wird. Die Anzahl an Softdecision-Übergangsmetriken in jedem Satz entspricht zwei potenziert mit der Anzahl an Softdecision-Daten 264 in jeder Gruppe. Wird beispielsweise im Sender ein 1/3-Faltungsverschlüssler benutzt, werden von jedem eingegebenen Datenbit 202 drei Datensymbole 105 erzeugt. In Folge benutzt der Entschlüssler 266 Gruppen mit drei individuellen Softdecision-Daten 264, um acht Softdecision-Übergangsmetriken zu bilden, die zu jedem Zeitzustand des Maximum-Likelihood-Sequenzschätzungsentschlüsslers 266 benutzt werden. Die geschätzten Verkehrskanaldatenbits 268 werden mit einer Rate erzeugt, die mit der Rate in Verbindung steht, mit der die Softdecision-Daten 264 in den Entschlüssler 266 eingegeben werden und mit der festen Rate, die benutzt wurde, um die eingegebenen Datenbits 202 ursprünglich zu verschlüsseln (wenn beispielsweise die Softdecision-Daten mit 28,8 Kilometriken/Sekunde eingegeben wurden und die ursprüngliche Verschlüsselungsrate 1/3 war, werden die geschätzten Verkehrskanaldaten 268 mit einer Rate von 9600 Bits/Sekunde ausgegeben).
Die geschätzten Verkehrskanaldatenbits 268 werden in einen μP 270 eingegeben, der dem μP 207 ähnlich ist. Wie im Fall des μP 207 ist der μP 270 an einen mit verwandte Funktionen 272 bezeichneten Block gekoppelt, wobei dieser Block ebenfalls Funktionen einschließlich der Anrufverarbeitung, des Verbindungsaufbaus und anderer genereller Funktionen bezüglich des Aufbaus und der Aufrechterhaltung einer drahtlosen Kommunikation ausübt. Der μP 270 ist ebenfalls an eine Schnittstelle 274 gekoppelt, die es dem Empfänger 203 der Basisstation 103 ermöglicht, mit dem CBSC 113 zu kommunizieren.
3 zeigt hauptsächlich einen Sender 300 einer beliebigen der CDMA-Basisstationen 101–103 in Kommunikation mit einem Empfänger 303 einer CDMA-Mobilstation 105. Im Verschlüsselungsbereich 301 des Kommunikationssystems werden Verkehrskanaldatenbits 302 von einem μP 305 ausgegeben und in einen Verschlüssler 304 mit einer speziellen Bitrate (z. B. 9,6 Kilobit/Sekunde) eingegeben. Der μP 305 ist an einen Block mit vorgesehenen Bezugsfunktionen 307 gekoppelt, der ähnliche auf drahtlose Kommunikation bezogene Funktionen ausführt wie die Blöcke 207 und 272 der 2. Der μP 305 ist ebenfalls an eine Schnittstelle 309 gekoppelt, die es dem Sender 300 der Basisstation 102 ermöglicht, mit dem CBSC 114 zu kommunizieren.
Die Verkehrskanaldatenbits 302 können sowohl Sprache, die von einem Sprachverschlüssler in Daten umgewandelt wurde, reine Daten oder eine Kombination aus beiden Datenarten enthalten. Der Verschlüssler 304 verschlüsselt die Verkehrskanaldatenbits 302 in Datensymbole 306 mit einer fes ten Verschlüsselungsrate (1/r) mit einem Verschlüsselungsalgorithmus, der eine nachfolgende Maximum-Likelihood-Entschlüsselung der Datensymbole in Bits einsetzt (z. B. Faltungs- oder Blockcodierungsalgorithmen). Beispielsweise verschlüsselt der Verschlüssler 304 Verkehrskanaldatenbits 302 (z. B. 192 Eingangsdatenbits, die mit einer Rate von 9,6 kB/Sekunde empfangen wurden) mit einer festen Verschlüsselungsrate von einem Datenbit zu zwei Datensymbolen (d. h. 1/2) derart, dass der Verschlüssler 304 Datensymbole 306 ausgibt (z. B. 384 Datensymbole, ausgegeben mit einer Rate von 19,2 Kilosymbole/Sekunde).
Die Datensymbole 306 werden dann einem Interleaver 308 eingegeben. Der Interleaver 308 ordnet die Datensymbole 306 in Blöcke (d. h. Frames) und führt mit den Eingangsdatensymbolen 306 auf der Symbolebene ein Interleaving durch. Dem Interleaver 308 werden die Datensymbole einzeln in eine Matrix eingegeben, die einen Datensymbolblock vorgegebene Größe definiert. Die Datensymbole werden an Stellen innerhalb der Matrix eingegeben, so dass die Matrix Spalte für Spalte gefüllt wird. Die Datensymbole werden einzeln von Stellen innerhalb der Matrix ausgegeben, so dass die Matrix Reihe für Reihe geleert wird. Üblicherweise ist die Matrix eine quadratische Matrix, deren Anzahl an Reihen der Anzahl an Spalten gleicht; es können jedoch andere Matrixformate gewählt werden, um den Ausgabe-Interleaving-Abstand zwischen den fortlaufenden eingegebenen Datensymbolen ohne Interleaving zu erhöhen. Die Datensymbole 310 mit Interleaving werden von dem Interleaver 308 mit der gleichen Datensymbolrate ausgegeben, mit der sie eingegeben wurden (z. B. 19,2 Kilosymbole/Sekunde). Die vorgegebene Größe des Blocks an Datensymbolen, die durch die Matrix definiert wird, wird von der größten Anzahl an Datensymbolen abgeleitet, die innerhalb eines Sendeblocks vorgegebener Länge mit einer verschlüsselten Bitrate gesendet werden kann. Wenn beispielsweise Datensymbole 306 vom Verschlüssler 304 mit einer Rate von 19,2 Kilosymbole/Sekunde ausgegeben werden und die vorgegebene Länge des Sendeblocks 20 Millisekunden beträgt, ist die vorgegebene Größe des Blocks an Datensymbolen 19,2 Kilosymbole/Sekunde mal 20 Millisekunden (ms), was 384 Datensymbolen entspricht, was wiederum eine 18 mal 32 Matrix definiert.
Die verschlüsselten Datensymbole 310 mit Interleaving werden von dem Verschlüsselungsbereich 301 des Kommunikationssystems ausgegeben und in den Sendebereich 316 des Kommunikationssystems eingegeben. Die Datensymbole 310 werden zur Übertragung über einen Kommunikationskanal mittels eines Modulators 317 vorbereitet. Anschließend wird das modulierte Signal einer Antenne 318 zur Übertragung über den digitalen Funkkanal 108 zur Verfügung gestellt.
Der Modulator 317 bereitet die Datensymbole 310 zur Direktsequenz-Codeaufteilungs-Spreizspektrumsübertragung vor, indem er auf den verschlüsselten Datensymbolen 310 mit Interleaving eine Datenverwürfelung durchführt. Die Verwürfelung der Daten wird dadurch erreicht, dass die Interleaver-Ausgangssymbole 310 mit dem Binärwert eines Long-Code-Pseudorauschen-Chips ("PN = pseudo noise"), der beim Start des Sendezeitraums für dieses Symbol gültig ist, Modulo 2 addiert werden. Diese Pseudorauschen-PN-Sequenz ist das Äquivalent des Long-Codes, der bei 1,2288 MHz Taktrate arbeitet und bei dem alle 64 lediglich die erste Ausgabe zur Datenverwürfelung benutzt wird (d. h., mit einer Rate von 19200 Samples/Sekunde).
Nach dem Verwürfeln wird eine Sequenz von Codes mit fester Länge aus den verwürfelten Datensymbolen in einem Spreizprozess abgeleitet. Beispielsweise kann jedes Datensymbol innerhalb des Stroms verwürfelter Datensymbole vorzugsweise auf einen eindeutigen Code fester Länge gespreizt werden, so dass jedes Datensymbol von einem einzelnen 64 Bit langen Code dargestellt wird. Vorzugsweise wird mit dem das Datensymbol darstellenden Code und dementsprechenden Datensymbol eine Addition Modulo 2 durchgeführt. Als Ergebnis dieses Spreizungsprozesses besitzt der Modulator 317, der die verschlüsselten Datensymbole 310 mit Interleaving mit einer festen Rate (z. B. 19,2 Kilosymbole/Sekunde) empfangen hat, nun eine Spreizsequenz mit einem 64 Bit langen Code, der eine höhere feste Symbolrate (z. B. 1228,8 Kilosymbole/Sekunde) aufweist. Man wird erkennen, dass der Fachmann die Datensymbole innerhalb des Stroms verschlüsselter Datenbits 310 mit Interleaving gemäß unzähliger anderer Algorithmen in eine Sequenz von Codes mit größerer Länge spreizen kann, ohne den Geltungsbereich und den Geist der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Spreizsequenz wird weiter zur Direktsequenz-Codeaufteilungs-Spreizspektrumsübertragung vorbereitet, indem die Spreizsequenz mit einem weitspreizenden Code (z. B. PN-Code) gespreizt wird. Der spreizende Code ist eine benutzerspezifische Symbolsequenz oder ein eindeutiger Benutzercode, der mit einer Chiprate (z. B. 1,2288 Megachips/Sekunde) ausgegeben wird. Zusätzlich zur Bereitstellung einer Identifikation, welcher Benutzer die verschlüsselten Verkehrskanaldatenbits 302 über den digitalen Funkkanal 308 gesendet hat, erhöht der eindeutige Benutzercode die Sicherheit der Kommunikation im Kommunikationskanal, indem die verschlüsselten Verkehrskanaldatenbits 302 verwürfelt werden. Zusätzlich werden die mit dem Benutzercode gespreizten verschlüsselten Datenbits (d. h., die Datensymbole) benutzt, um einen Sinuswellenzug zweiphasig zu modulieren, indem die Phasensteuerung der Sinuswelle angetrieben wird. Das sinusförmige Ausgangssignal wird bandpassgefiltert, in eine HF-Frequenz übersetzt, verstärkt, gefiltert und von einer Antenne 318 abgestrahlt, um die Übertragung der Verkehrskanaldatenbits 302 in einem digitalen Funkkanal 108 mit BPSK-Modulation abzuschließen.
Wenn ein CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation konstruiert wird, das ein bestehendes System zur drahtlosen Kommunikation (beispielsweise ein AMPS-System zur drahtlosen Kommunikation) überlagern soll, ist es notwendig, jegliche Intersystem-Störung, die aus der Aufstellung resultieren könnte, vorherzusehen und zu minimieren. Es gibt mehrere mögliche Intersystem-Störungsmechanismen, aber das vorherrschende Problem ist eine Störungserzeugung, die von starken AMPS-Basisstationsübertragungen herrührt, die sich im Frontend einer CDMA-Mobilstation 105 mischen, was unerwünschte Signale erzeugt, die innerhalb des Durchlassbandes der CDMA-Mobilstation 105 erscheinen.
Immer noch Bezug nehmend auf die 3, empfängt ein Empfangsbereich 322 des Mobilstationsempfängers 303 das gesendete Spreizspektrumssignal des digitalen Funkkanals 108 über die Antenne 324. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Empfänger 303 ein RAKE-Empfänger, der im Stand der Technik gut bekannt ist. Das empfangene Signal wird in einen Empfängereingang 321 eingegeben, der Schaltungen zum Abwärtskonvertieren des digitalen Funkkanals 108 in ein Signal, das zum Abtasten geeignet ist. Der Empfängereingang 321 beinhaltet weiterhin ein Dämpfungsglied 327 (nicht abgebildet), das zum Abschwächen der Auswirkungen der AMPS-Störung, wie oben beschrieben, benutzt wird. Wie im Stand der Technik gut bekannt ist, wird das im Eingang 321 des Empfängers 303 befindliche Dämpfungsglied 327 das erwünschte (CDMA-) Signal um den entsprechenden Dämpfungsanteil reduzieren, aber es wird die unerwünschten IM-Produkte, die im Empfänger 200 erzeugt werden, um das dreifache des Dämpfungsbetrages reduzieren. Durch eine selektive Aktivierung und Deaktivierung des Dämpfungsglieds können demzufolge die Auswirkungen der störenden AMPS-Signale auf ein Niveau gemindert werden, auf dem die Verbindungsqualität verbessert und die Wahrscheinlichkeit eines Verbindungsverlustes signifikant reduziert ist.
Immer noch Bezug nehmend auf 3 wird der Ausgang des Empfänger-Frontends 321 von einem Entspreizer und Abtaster 326 in Datenabtastwerte abgetastet. Nachfolgend werden die Datenabtastwerte 342 an den Entschlüsselungsbereich 354 des Kommunikationssystems ausgegeben. Der Entspreizer und Abtaster 326 führt vorzugsweise eine BPSK-Abtastung des empfangenen Spreizspektrumsignals mittels Filtern, Demodulieren, Übersetzen der HF-Frequenzen und Abtasten mit einer vorgegebenen Rate (z. B. 1,2288 Megaabtastwerte/Sekunde) durch. Anschließend wird das gemäß BPSK abgetastete Signal entspreizt, indem die empfangenen abgetasteten Signale mit dem weitspreizenden Code korreliert werden. Das sich ergebende entspreizte und abgetastete Signal 328 wird mit einer vorgegebenen Rate abgetastet und an einen nicht-kohärenten Detektor 340 (z. B. 19,2 Kiloabtastwerte/Sekunde, so dass eine Sequenz von 64 Abtastwerten des empfangenen Spreizspektrumssignals entspreizt und/oder von einem einzigen Da tenabtastwert dargestellt wird) zur nicht kohärenten Detektion von Datenabtastwerten 342 ausgegeben.
Wie der Fachmann erkennen wird, können jeweils eine Vielzahl von Empfangsbereichen 322–323 und Antennen 324–325 verwendet werden, um Space-Diversity zu erreichen. Der Nte Empfängerbereich würde im Wesentlichen in der gleichen Weise funktionieren, um Datenabtastwerte des empfangenen Spreizspektrumssignals im digitalen Funkkanal 320 zu empfangen, wie der oben beschriebene Empfangsbereich 322. Die Ausgänge 342–452 der N Empfangsbereiche werden vorzugsweise in einen Addierer 350 eingegeben, der die eingegebenen Datenabtastwerte mittels einer Diversity-Kombinierung in einen Verbundstrom kohärent detektierter Datenabtastwerte 360 umwandelt.
Die einzelnen Datenabtastwerte 360, die Softdecision-Daten bilden, werden dann in einen Entschlüsselungsbereich 354 eingegeben, der einen Deinterleaver 362 umfasst, der mit den eingegebenen Softdecision-Daten 360 auf der jeweiligen Datenebene ein Deinterleaving durchführt. Im Deinterleaver 362 werden die Softdecision-Daten 360 einzeln in eine Matrix eingegeben, die einen Block an Softdecision-Daten mit vorgegebener Größe definiert. Die Softdecision-Daten werden an Stellen innerhalb der Matrix eingegeben, so dass die Matrix Zeile für Zeile gefüllt wird. Die Softdecision-Daten 364 mit Deinterleaving werden einzeln aus Stellen innerhalb der Matrix ausgegeben, so dass die Matrix sich Spalte für Spalte leert. Die Softdecision-Daten 364 mit Deinterleaving werden vom Deinterleaver 362 mit der gleichen Rate ausgegeben, mit der sie eingegeben wurden (z. B. 19,2 Kilometriken/Sekunde).
Die vorgegebene Größe des durch die Matrix definierten Blocks an Softdecision-Daten wird aus der maximalen Rate abgeleitet, mit der das aus dem Sendeblock mit vorgegebener Länge empfangene Spreizspektrumssignal abgetastet wird.
Die Softdecision-Daten 364 mit Deinterleaving werden in einen Entschlüssler 366 eingegeben, der Maximum-Likelihood-Entschlüsselungstechniken benutzt, um geschätzte Verkehrskanaldatenbits 368 zu erzeugen. Die Maximum-Likelihood-Entschlüsselungstechniken können durch die Verwendung eines Algorithmus, der im Wesentlichen dem Viterbi-Entschlüsselungsalgorithmus ähnlich ist, erweitert werden. Der Entschlüssler 366 benutzt eine Gruppe von individuellen Softdecision-Daten 364, um einen Satz an Softdecision-Übergangsmetriken zu bilden, die bei jedem speziellen Zeitzustand des Maximum-Likelihood-Sequenzschätzungsentschlüsslers 366 verwendet werden. Die Anzahl an Softdecision-Daten 364 in der Gruppe, die benutzt wird, um den jeweiligen Satz mit Softdecisionübergangsmetriken zu bilden, entspricht der Anzahl an Datensymbolen 306 am Ausgang des Faltungsverschlüsslers 304, die von jeden eingegebenen Datenbit 302 erzeugt wird. Die Anzahl an Softdecisionübergangsmetriken in jedem Satz ist gleich 2 exponiert mit der Anzahl an Softdecision-Daten 364 in jeder Gruppe. Wenn beispielsweise ein 1/2-Faltungsverschlüssler im Sender benutzt wird, werden von jedem eingegebenen Datenbit 302 zwei Datensymbole 306 erzeugt. Demnach verwendet der Entschlüssler 366 Gruppen mit zwei individuellen Softdecision-Daten 364, um zwei Softdecisionübergangsmetriken zu bilden, die bei jedem Zeitzustand im Maximum-Likelihood-Sequenzschätzungsentschlüssler 366 verwendet werden. Die geschätzten Verkehrskanaldatenbits 368 werden mit einer Ra te erzeugt, die mit der Rate verbunden ist, mit der die Softdecision-Daten 364 in den Entschlüssler 366 eingegeben werden und mit der festen Rate, die zur ursprünglichen Verschlüsselung der eingegebenen Datenbit 302 verwendet wurde (wenn beispielsweise die Softdecision-Daten mit 19,2 Kilometriken/Sekunde eingegeben wurden und die ursprüngliche Verschlüsselungsrate 1/2 war, dann werden die geschätzten Verkehrskanaldatenbits 368 mit einer Rate von 9600 Bits/Sekunde ausgegeben). Die geschätzten Verkehrskanaldaten 368 werden in einen μP 370 eingegeben, der die geschätzten Verkehrskanaldatenbits 368 und andere Felder auswertet. Der μP 370 ist auch mit dem Frontend 321 über die Steuerleitung 371 verbunden. Auf einen Befehl der Basisstation 102 wird der μP 370 das Dämpfungsglied 327 gemäß der Erfindung aktivieren/deaktiviern. Der μP 370 ist weiterhin mit den Bezugsfunktionen 372 verbunden, die auf drahtlose Kommunikation bezogene Funktionen ähnlich denen ausführen, die die Blöcke 207, 272 und 307 ausführen.
Wie oben erwähnt, ist ein CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation in der Hinsicht dynamisch, dass sich die Zellgrenzen eines CDMA-Systems beständig in Bezug auf die feste CDMA-Basisstation bewegen. Indem es den Zellgrenzen ermöglicht wird, sich zu bewegen, ist das CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation in der Lage, ein relativ konstantes Störungsniveau zu halten, während sich andere Parameter wie der Vorwärtsverbindungsleistungspegel variieren. Daher müssen, um eine exakte Simulation eines CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation zu erreichen, so viele Systemparameter und entsprechende Auswirkungen wie möglich betrachtet werden.
Wie oben ebenfalls erwähnt wurde, bereiten bestimmte andere Systeme zur drahtlosen Kommunikation den CDMA-Systemen zur drahtlosen Kommunikation Störungsprobleme. CDMA-Systeme zur drahtlosen Kommunikation sind aufgrund der Breitbandeigenschaften des Sendens und Empfangens besonders gefährdet. Beispielsweise ist ein CDMA-Empfänger 303, eingebaut in eine Mobilstation 105, in der Lage, CDMA-Signale in einem 1,25 MHz-Frequenzbereich zu empfangen. Zusätzlich befinden sich Übertragungen einer CDMA-Basisstation 103 an eine CDMA-Mobilstation 105 typischerweise auf einem Hochfrequenzträger (HF), der ungefähr bei 880 MHz zentriert ist (oder 1960 MHz bei Persönlichen Kommunikations-Systemen ("PCS" = personal communication systems")). Nachdem diese HF-Trägerfrequenz sehr nah an den HF-Trägerfrequenzen anderer Systeme zur drahtlosen Kommunikation liegt (beispielsweise des AMPS-Systems zur drahtlosen Kommunikation), werden starke Signale des AMPS-Systems zur drahtlosen Kommunikation die CDMA-Mobilstation 105 zur Erzeugung von Intermodulations-Produkten (IM) im Frequenzbereich der CDMA-Mobilstation 105 veranlassen. Diese in der CDMA-Mobilstation 105 erzeugten IM-Produkte können zum einen zu einer schlechten Qualität der CDMA-Kommunikation mit der CDMA-Mobilstation 105 oder zum anderen zu einem vollständigen Verlust der CDMA-Kommunikation mit der CDMA-Mobilstation 105 führen.
Wie oben erwähnt, besteht die einfachste Lösung für eine eine CDMA-Mobilstation 105 störende AMPS-Basisstation, beispielsweise für die Basisstation 107 in 1, darin, ein Dämpfungsglied im Frontend der CDMA-Mobilstation 105 zu aktivieren. Für das vollständige Verständnis der Auswirkungen des Aktivierens/Deaktivierens des Dämpfungsglieds in der CDMA-Mobilstation 105 ist es notwendig, eine Simulation des störenden AMPS-Systems zur drahtlosen Kommunikation in die Simulation des CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation einzubeziehen. Durch eine Überlagerung der beiden Simulationen kann ein vollständiges Verständnis der Auswirkungen des störenden AMPS-Systems zur drahtlosen Kommunikation auf das CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation erreicht werden.
Das grundlegende Verfahren zur Kombinierung einer Simulation des störenden AMPS-Systems zur drahtlosen Kommunikation mit dem CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation besteht darin, dass alle Störungsarten von AMPS in Richtung CDMA in dem CDMA-Systemsimulator als eine einzige Daten-"Ebene" enthalten sind. Diese Datenebene stellt die Gesamtheit aller störenden AMPS-Rauschquellen vom Backend (d. h., nach dem Dämpfungsglied 327) der CDMA-Mobilstation 105 gesehen dar. Wird die Simulation ausgeführt, wird das Vorhandensein dieses Rauschens als ein zusätzlicher Term in der Eb/No-Gleichung für die CDMA-Mobilstation 105 berücksichtigt. Ist das Dämpfungsglied 327 aktiviert, wird dessen Vorhandensein als ein zusätzlicher Term in der Eb/No-Gleichung für die CDMA-Mobilstation 105 berücksichtigt, genauso wie eine modifizierte Rauschzahl der CDMA-Mobilstation 105.
Wie dem Fachmann gut bekannt ist, ist die Eb/No-Gleichung für die CDMA-Mobilstation 105 ohne jegliche AMPS-Störung gegeben durch:
Ix(i) = Ior(B(i))β(i, B(i))wobei:
M die Anzahl an Fingern des RAKE-Empfängers ist,
(W/R) der Processing-Gain ist (beispielsweise 128 für ein mit IS-95 kompatibles CDMA-System),
B(i) ein Index ist, der die bedienende Basisstation des CDMA-Signals darstellt, das an einem i-ten Finger des RAKE-Empfängers empfangen wurde,
Ior(B(i)) die durchschnittliche empfangene Leistung des Vorwärts-CDMA-Kanals (Pilot-, Paging-, Synchronisations- und alle orthogonalen Verkehrskanäle) ist, der von der bedienenden Basisstation B(i) gesendet wurde,
Ix(i) die durchschnittliche empfangene Leistung des Vorwärts-CDMA-Kanals ist, der von der bedienenden Basisstation B(i) gesendet und von dem i-ten Finger des RAKE-Empfängers empfangen wurde,
β(i, B(i)) ist der Anteil an Ior(B(i)), der vom i-ten Finger des RAKE-Empfängers empfangen wurde,
beispielsweise bedeutet M = 3, B(1) = n, und B(3) = m und β(1, B(1)) = β(1, n) = 0,667, β(2, B(2)) = β(2, n) = 0,333, β(3, B(3)) = β(3, m) = 1,0, dass es drei Empfän gerabschnitte (Finger) im Empfänger 303 der Mobilstation 105 gibt, die zum Diversity-Kombinieren benutzt werden. Die CDMA-Mobilstation 105 befindet sich in weicher Zwei-Wege-Übergabe mit den Basisstationen n und m. Das Signal im Rake-Finger 2 wird von der Basisstation n empfangen, das Signal im Rake-Finger 3 wird von der Basisstation m empfangen. Aufgrund von Verzögerungsspreizung wird die Leistung des übertragenen Signals der Basisstation n in zwei Diversity-Zweige (zwei Pfade oder zwei Strahlen) aufgeteilt, das 0,667-fache wird im Rake-Finger 1, das 0,333-fache dieser Leistung wird im Rake-Finger 2 empfangen.
ϕ(B(i)) ist der Anteil an Leistung, der für den Verkehrskanal in der Basisstation B(i) vorgesehen ist, d. h., (10logϕ(B(i)) = Tch Ec/Ior(B(i))), wobei Tch Ec/Ior(B(i)) das Verhältnis aus der durchschnittlichen übertragenen Energie pro PN-Chip für den Vorwärts-Verkehrskanal zur Spektraldichte der Gesamtübertragungsleistung ist,
N_th ist das von der CDMA-Mobilstation 105 erzeugte thermische Rauschen und
I_OC ist die Störung, die von anderen CDMA-Zellen als der bedienenden Basisstation erzeugt wird.
Wenn die störenden AMPS-Rauschquellen berücksichtigt sind, sieht die Eb/No-Gleichung für die CDMA-Mobilstation 105 folgendermaßen aus:
wobei I_AMPS die AMPS-Downlink-IM-Störung darstellt.
Wie man leicht erkennen kann, ist der einzige Unterschied der obigen Eb/No-Gleichungen der AMPS-Störungsterm I_AMPS. Im Folgenden nehmen wir zur Vereinfachung der Analyse eine weiche Ein-Weg-Übergabe und eine Flat-Fading-Umgebung (keine Verzögerungsspreizung) an. Tatsächlich ist eine AMPS-Störung so stark, dass sich die Leistung mit weicher Übergabe sich nicht signifikant von der ohne weicher Übergabe unterscheidet. Wie der Fachmann erkennen wird, kann die Analyse für den vereinfachten Fall auf den allgemeinen Fall, der durch die obige Eb/No-Gleichungen geschrieben wird, ausgedehnt werden. Für den einfachen Fall (weiche Ein-Weg-Übergabe), ist die Eb/No-Gleichung für die CDMA-Mobilstation 105 ohne jegliche AMPS-Störung gegeben durch:
Werden die störenden AMPS-Rauschquellen berücksichtigt, sieht die Eb/No-Gleichung für die CDMA-Mobilstation 105 folgendermaßen aus:
Mit dem Vorhandensein des Stufendämpfungsglieds 327, sieht die Eb/No-Gleichung für die CDMA-Mobilstation 105 folgendermaßen aus:
wobei α die lineare Verstärkung des Dämpfungsglieds 327 (beispielsweise ist α = 0,01 bei 20 dB Dämpfung) darstellt.
In Wirklichkeit ist die Höhe des störenden AMPS-Rauschens stark mit der Entfernung der CDMA-Mobilstation 105 von der AMPS-Basisstation, die die Störung verursacht, verbunden. Dies gilt, nachdem der Ausbreitungsverlust nahe der AMPS-Basisstation stark als Funktion der Antennenposition, der Verstärkung, des Neigungswinkels und anderer Faktoren variiert. Nachdem dies der Fall ist, müsste eine Modellierung von Antenne zu Antenne durchgeführt werden, sogar für verschiedene Antennen innerhalb einer einzigen Zelleneinheit. Um das Modell zu vereinfachen, wird lediglich eine einheitliche Störfläche direkt um die störende AMPS-Antenne herum angenommen. Dies genügt, dass die CDMA-Mobilstationen in der Umgebung der störenden AMPS-Antenne von den AMPS-Störungen beeinflusst werden, entsprechend mit Leistungssteuerung reagieren und dass sich, mit einer guten Näherung, Auswirkungen auf das übrige CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation aufgrund der AMPS-Störungen ergeben.
Es sollte vermerkt werden, dass es Systemplanungswerkzeuge zur Planung von CDMA-Systemen zur drahtlosen Kommunikationn gibt. Eines dieser Systemplanungswerkzeuge ist in "The CDMA Network Engineering Handbook", Qualcomm, 23. November 1992 beschrieben. In diesem Handbuch jedoch findet das hier diskutierte Problem der AMPS-Störungen keine Erwähnung.
4 zeigt hauptsächlich in Form eines Blockdiagramms einen AMPS-Störungssimulator 403, der an einen CDMA-Systemsimulator 406 gemäß der Erfindung gekoppelt ist. Wie in 4 abgebildet, ist der AMPS-Störungssimulator 403 an den CDMA-Systemsimulator 406 gekoppelt, der als Ausgabe eine Simulation des CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation sitzt, welche die AMPS-Störung beinhaltet. Indem der Beitrag der AMPS-Störung in der CDMA-Systemsimulation berücksichtigt wird, wird während der Simulation eine genauere Darstellung des CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation erzeugt.
Um eine Simulation eines störenden AMPS-Systems zur drahtlosen Kommunikation mit einem CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation zu kombinieren, wird eine Mesh-Datei ("mesh file") für das störende AMPS-System zur drahtlosen Kommunikation unter Verwendung eines AMPS-Störungssimulators 403 erzeugt, der logisch vom CDMA-Systemsimulator 406 getrennt ist, aber sich physikalisch im S/C 113 befindet. Eine Mesh-Datei ist, wie sie hier verwendet wird, eine Datei, die den Simulationsraum ([x, y] Ortskoordinaten) darstellt, in dem die Simulation abläuft. Es ist wichtig zu vermerken, dass der Simulationsraum für das CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation und der Simulationsraum für das AMPS-System zur drahtlosen Kommunikation mit einem hohen Grad an Genauigkeit überlagert werden müssen. Dies wird dadurch erreicht, dass das gleiche Dimensions-/Koordinaten- Schema für den Simulationsraum und ein Referenzpunkt mit dem gleichen Längen- und Breitengrad verwendet werden.
Um die AMPS-Störungssimulation zu beginnen, liest der AMPS-Störungssimulator 403 aus dem Speicher 409 Daten, die Ortsinformationen in [x, y]-Koordinaten aller AMPS-Basisstationen innerhalb des Systems zur drahtlosen Kommunikation enthalten (dies schließt AMPS-Basisstationen ein, die zur gleichen Vermittlungsstelle gehören als auch die CDMA-Basisstationen 101–103 und jene, die zu verschiedenen Vermittlungsstellen gehören). Diese Daten sind in 4 als amps_system_same und amps_system_other abgebildet. Es werden des Weiteren vom Speicher 409 die in 4 als amps_sim_space abgebildete Daten gelesen, die den AMPS-Simulationsraum, die nominellen AMPS-Signalstärken und andere Störungsparameter darstellen (wie etwa den Radius der gleichförmigen Störungsfläche um die störende AMPS-Zelle herum oder eine Fläche, die von einer exponentiell abfallenden Funktion definiert wird). Im Block 412 des AMPS-Störungssimulators 403 sind dann alle AMPS-Basisstationen innerhalb des Simulationsraums festgelegt. Vom Block 412 werden die AMPS-Basisstationen des gleichen Systems ausgegeben, die innerhalb des Simulationsraums sind (dargestellt durch amps_grid_same) und die AMPS-Basisstationen anderer Systeme, die innerhalb des Simulationsraums sind (dargestellt durch amps_grid_other). Die Daten amps_grid_same und amps_grid_other enthalten des Weiteren Störungsparameter (Frequenzen, Leistungspegel, etc), die den jeweiligen AMPS-Basisstationen innerhalb des Simulationsraums entsprechen.
Die Daten amps_grid_same und amps_grid_other werden in den Block 415 eingegeben, der die Störungsparameter für spezielle AMPS-Basisstationen editiert und modifiziert. In diesem Stadium der Simulation benötigen die Störungsparameter ein Editieren und Modifizieren, da einige störende AMPS-Stellen wichtiger sind als andere (beispielsweise eine Stelle nahe einer Hauptverkehrsstraße) und deshalb unterschiedliche Störungssignalstärken und Störungsflächenradien um sie herum aufweisen. Die Ausgabe des Blocks 415 ist amps_grid_same_mod und amps_grid_other_mod.
An diesen Punkt erzeugt der Block 418 in 4 eine AMPS-Störungs-Mesh-Datei mit der gewünschten Maschenauflösung (d. h., Größe des "bin" in der x und y Richtung). Die AMPS-Störungs-Mesh-Datei stellt den Störungsbeitrag durch das AMPS-System zur drahtlosen Kommunikation im gegebenen Simulationsraum dar. Wenn der Simulationsraum das gesamte AMPS-System zur drahtlosen Kommunikation umfasst, stellt die AMPS-Störungs-Mesh-Datei die durch das gesamte AMPS-System zur drahtlosen Kommunikation erzeugte Störung dar.
In der bevorzugten Ausführungsform wird die AMPS-Störungs-Mesh-Datei im Block 418 erzeugt, der ein festgelegtes Störungsmodell verwendet. Es gibt drei Beiträge zur AMPS-Störung: gesendete IM, durch das Mobilteil erzeugte IM und Seitenbandrauschen. Aus diesen dreien ist der signifikanteste Beitrag zur AMPS-Störung die durch das Mobilteil erzeugte IM. Die AMPS-IM-Störung wird modelliert durch: IAMPS (dBm) = 3SA (dBm) – 2IP3 (dBm) + Kavg (dB) (EQ 4)wobei I_AMPS die AMPS-Downlink-IM-Störung ist, S_A die pro Kanal empfangene Signalstärke des AMPS-Trägers bezogen auf den Antennenstecker des Empfängers 303 ist und IP₃ der Intercept-Point dritter Ordnung der CDMA-Mobilstation 105 ist. Kavg ist eine Konstante, die von der Anzahl an AMPS-Trägern und ihren Frequenzen abhängt.
Um Kavg zu berechnen, sollte zuerst die Leistung der Mehrton-IM dritter Ordnung berechnet werden. Mehrton-IM wird durch Kombinationen zweier und/oder dreier Frequenzen hervorgerufen, auch jeweils als Zweiton-IM bzw. Dreiton-IM bezeichnet. Es wird angenommen, dass die störenden Signale aus M Trägern mit den Leistungen S_l (dBm) bis S_M (dBm) und den Frequenzen f₁ bis f_M besteht. Zweiton-IM wird wie folgt berechnet. Unter den M möglichen Frequenzen wird bei allen möglichen Kombinationen aus zwei Frequenzen f_i und f_j (1 ≤ i, j ≤ M) untersucht, ob 2f_i – f_j oder 2f_j – f_i innerhalb des CDMA-Bandes fallen. In diesem Fall erzeugen die zwei Frequenzen einen IM-Ton, der in das CDMA-Band fällt und eine durchschnittliche Leistung besitzt, die gleich 2S_i + S_j – 2IP₃ ist, wenn 2f_i – f_j im Band liegt oder 2S_j + S_i – 2IP₃, wenn 2f_j – f_i innerhalb des Bandes liegt. Dreiton-IM wird wie folgt berechnet. Unter den M möglichen Frequenzen werden alle möglichen Kombinationen dreier Frequenzen f_i, f_j und f_k (1 ≤ i, j, k ≤ M) dahingehend untersucht, ob f_i + f_j – f_k oder f_i + f_k – f_j oder f_j + f_k – f_i in das CDMA-Band fallen. In diesem Fall erzeugen die drei Frequenzen einen IM-Ton der in das CDMA-Band fällt und eine durchschnittliche Leistung S_i + S_j + S_k – 2IP₃ + 6 beträgt. Mehrton-IM ist die Summierung aller möglichen Zweiton- und Dreiton-IM-Leistungen. Die Berechnung von Kavg folgt direkt nach der Berechnung der Mehrton-IM-Leistung wie in Gleichung (4) beschrieben.
Wenn die Frequenzen der AMPS-Träger bekannt sind, kann ein exakter Wert für Kavg berechnet werden, andernfalls wird ein wahrscheinlicher Wert berechnet, der auf bestimm ten Annahmen über die an der störenden AMPS-Stelle verwendete Frequenzzuweisung und über die Anzahl von aktiven Trägern für einen festgelegten Verkehrswert beruht. Beispielsweise empfängt die CDMA-Mobilstation 105 unter der Annahme einer Frequenzzuweisung mit 7 Zellen, 3 Sektoren und 21 Kanalabständen einen "Kamm" von AMPS-Kanälen eines jeden AMPS-Sektors. Der Kamm besteht aus AMPS-Kanälen mit 21 Kanalabständen (630 kHz). Die Anzahl an AMPS-Kanälen im Kamm hängt von der Frequenzzuweisungsgruppe ab und liegt zwischen 16 und 19. Für die oben gemachte Annahme wurde Kavg mit 24 dB angenähert.
Man sieht, dass das in der bevorzugten Ausführungsform implementierte Störungsmodell entweder von einer genauen oder von einer auf einem Wahrscheinlichkeitsmodell beruhenden Intermodulations-Berechnung (IM) abhängt. Der Test 421 bestimmt, ob die AMPS-Frequenzzuweisungen und der Ausbreitungsverlust bekannt sind. Sind diese Parameter nicht bekannt, werden die IM-Parameter (einschließlich IP₃ der CDMA-Mobilstation 105 und der vorher erwähnte Kavg-Wert) benutzt, um die auf die Wahrscheinlichkeitsmodellen beruhende Intermodulation im Block 424 zu berechnen. Wenn jedoch der Test 421 bestimmt, dass die AMPS-Frequenzzuweisungen und der Ausbreitungsverlust bekannt sind, wird die genaue Intermodulation unter Verwendung dieser Parameter und der IM-Parameter im Block 427 berechnet.

An dieser Stelle können die Auswirkungen der AMPS-Störung im CDMA-Systemsimulator 406 berücksichtigt werden. Als weitere Eingaben in dem CDMA-Systemsimulator 406 sind Parameter vorgesehen, die den CDMA-Systemsimulator 406 anweisen, wie die AMPS-Störung zu behandeln und zu analysie ren ist. Folgende Parameter können in den CDMA-Systemsimulator 406 eingegeben werden:

"0"	Keine Störung. Der CDMA-Systemsimulator 406 ignoriert die AMPS-Störung und sie wird demzufolge nicht berücksichtigt.
"1"	Es existiert eine AMPS-Störung. Der CDMA-Systemsimulator 406 führt Berechnungen durch und erzeugt Leistungsergebnisse, die die AMPS-Störung berücksichtigen.
"2"	Es existiert eine AMPS-Störung und die CDMA-Mobilstation 105 weist ein schaltbares Dämpfungsglied auf. In dieser Option liest der CDMA-Systemsimulator 406 einen Grenzwert (in dBm) der empfangenen Signalstärkenanzeige ("RSSI = received signal strenght indication"), der sich auf die Mobilstation 105 bezieht, um das Dämpfungsglied im Frontend der Mobilstation 105 zu schalten.
"3"	Es existiert eine AMPS-Störung und das CDMA-Mobilteil weist ein schaltbares Dämpfungsglied auf. In dieser Option liest der CDMA-Systemsimulator 406 den Ec/Io-Grenzwert (in dB) der Mobilstation 105, um das Dämpfungsglied zu schalten.
"4"	Es existiert eine AMPS-Störung und das CDMA-Mobilteil weist ein schaltbares Dämpfungsglied auf. In dieser Option liest der CDMA-Systemsimulator 406 den Grenzwert (in dBm) der AMPS-Störungsleistung der Mobilstation 105, um das Dämpfungsglied zu schalten. Die Einbringung des Dämpfungsglieds in dieser Option beruht auf einem vollständigen Wissen der AMPS-Störung (ideal).
"5"	Es existiert eine AMPS-Störung und das CDMA-Mobilteil weist ein schaltbares Dämpfungsglied auf. In dieser Option liest der CDMA-Systemsimulator 406 die Frame-Löschungsrate ("FER = frame erasure rate") und die RSSI des Mobilteils 105, um das Dämpfungsglied zu schalten.

Es ist wichtig, die Überlegungen festzuhalten, warum die AMPS-Störung im CDMA-Systemsimulator 106 berücksichtigt werden muss. Befindet sich eine CDMA-Mobilstation 105 nahe an einer AMPS-Basisstation, die einen großen Störungsanteil bietet, wird die CDMA-Mobilstation 105 notwendigerweise bezüglich der CDMA-Basisstationen 101–103 taub. Wenn dem so ist, kann die Mobilstation 105, auch wenn eine der CDMA-Basisstationen 101–103 für eine Übergabe zur Verfügung stände, nicht die Übergabeanweisungen der bedienenden CDMA-Basisstation empfangen. Dies hat zur Auswirkung, dass die an die Mobilstation 105 übertragene Downlink-Verkehrskanalleistung mit dieser zusätzlichen Leistung gestört wird, was im restlichen System als Rauschen wahrgenommen wird und alle Downlink-Kanäle in gleichem Maße beeinflusst. Auch wenn dieser Übergabestatus nicht beeinflusst wird, wird die übertragene Downlinkleistung durch die Störung verändert, was im Gegenzug in gewissem Ausmaße andere Downlink-CDMA-Kanäle beeinflusst.
Durch das Berücksichtigen der AMPS-Störung und der Auswirkungen des Dämpfungsglieds im CDMA-Systemsimulator 406, wird eine genauere Vorhersage der CDMA-Abdeckung und der -Leistung erreicht. Die verbesserten CDMA-Parameter schließen beinahe alle Vorwärtsverbindungsleistungsparameter wie Pilot Ec/Io, Eb/No der Mobilstation, FER der Mobilstation und die optimale vom Server benötigte Vorwärtsleistung ein, ohne darauf beschränkt zu sein. Alle diese Parameter sind dem CDMA-Systemdesigner gut bekannt und müssen deshalb nicht weiter definiert oder diskutiert werden. Der CDMA-Systemsimulator 406, der die AMPS-Störung berücksichtigt, kann des Weiteren den Einfluss einer Verwendung eines festen im Vergleich zu einem variablen Dämpfungsglied im Frontend der CDMA-Mobilstation 105 und den Einfluss der Verwendung verschiedener Kriterien für die Aktivierung/Deaktivierung des Dämpfungsglieds analysieren. Jede dieser Möglichkeiten bietet eine genauere Charakterisierung des CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation vor der tatsächlichen Installation des CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation.
Die Möglichkeit, AMPS-Störungen im CDMA-Systemsimulator 406 zu berücksichtigen, bietet dem CDMA-Systemdesigner viele Vorteile. Ein Vorteil beispielsweise ist, dass ein System mit sowohl CDMA- als auch AMPS-Basisstationen jetzt exakt geplant werden kann, wenn man bedenkt, dass gegenseitige Störungen zwischen den CDMA- und AMPS-Systemen zu erwarten sind, wenn beide Systeme im gleichen geographischen Gebiet koexistieren. Für einige Gebiete wird eine erstmalige CDMA-Systeminstallation mittels eines reduzierten Layouts erreicht, indem lediglich eine Untermenge der verfügbaren AMPS-Basisstationen in CDMA-Basisstationen umgewandelt wird. Dieses Layout ist für Intersystem-Störungen anfälliger als ein "ein CDMA pro AMPS"-Layout aufgrund des "Nah-Fern"-Effekts im Gebiet der nicht gemeinsamen Standorte. Das heißt, dass nahe den AMPS-Basisstationen die Intermodulationsrauschprodukte, die in einem Empfänger einer CDMA-Mobilstation 105 erzeugt werden, nicht von einer bedienenden CDMA-Basisstation ausgeglichen werden können, die weit weg ist. Es ergibt sich dann ein großes FER auf dem CDMA-Verkehrskanal, was eine schlechte Qualität oder sogar einen Verbindungsverlust zur Folge hat. Mit dem CDMA-Systemsimulator 406, der die Auswirkungen der AMPS-Störung berücksichtigt, kann ein genauer Plan für das CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation entwickelt werden, der die oben erwähnten Probleme mit schlechter Qualität oder Verbindungsverlusten entschärft.
Mit dem Verwenden des CDMA-Simulators 406 kann schon im Status des Systemplanens ein einfaches Verfahren zum Bestimmen der AMPS-Basisstationen entwickelt werden, die wahrscheinlich Probleme mit Intersystem-Störungen verursachen. Mit Verwendung des gleichen Verfahrens ist ein automatisiertes Verfahren beschrieben, das neue Zellstandorte wählt, um die oben zitierten Probleme zu minimieren oder eliminieren. Das Verfahren macht eine erste Näherung, um zu bestimmen, ob das Gebiet um eine spezielle AMPS-Basisstation herum (nicht gemeinsam mit einer CDMA-Basisstation aufgestellt) mit dem Risiko eines drastischen Anstiegs an Verbindungsabbrüchen im CDMA-System aufgrund von AMPS-Störungen behaftet sein könnte. Dies stellt zudem eine "Sieb-" Technik dar, die beim Aufstellen zusätzlicher CDMA-Basisstationen verwendet werden kann und alle vorhandenen AMPS-Basisstationen in einem speziellen Gebiet berücksichtigt. Nach dem Anwenden des Verfahrens auf ein spezielles Systemdesign können in der Nachbarschaft der fraglichen AMPS-Basisstationen zusätzliche Messungen und zu sätzliche Simulationen durchgeführt werden, um die Auswirkungen der AMPS-Störungen auf das CDMA-System präzise zu charakterisieren.
Das Folgende ist eine Anzahl von Annahmen, die benutzt werden, um die Wechselwirkung zwischen AMPS- und CDMA-Systemen zu vereinfachen und die weiterhin verwendet werden, um generelle Richtlinien für die CDMA-Systemplanung bei vorhandenen oder möglichen AMPS-Störungen abzuleiten. Nimmt man eine Flat-Fading-Ausbreitung (ein einzelner Strahl oder keine Verzögerungsspreizung) und Ein-Weg-Übergabe an, ist das Verhältnis von Bitenergie zu Rauschdichte (Eb/No) für den CDMA-Vorwärtsverbindungskanal einschließlich der AMPS-Störung für eine unveränderte CDMA-Mobilstation 105 durch Gleichung (2) gegeben, und für eine CDMA-Mobilstation 105, die das Stufendämpfungsglied 327 enthält, durch Gleichung (3) gegeben. Eine AMPS-Downlink-IM-Störung wird durch die Gleichung (4) beschrieben. Wenn die CDMA-Mobilstation 105 sich einem nicht gemeinsam aufgestellten AMPS-Standort nähert, wird der Nenner der Gleichung (2) oder der Gleichung (3) vom AMPS-Störungsterm dominiert und demzufolge (um eine akzeptable Leistung zu erreichen) sollte das Verhältnis zwischen empfangenen AMPS- und CDMA-Signalen an der CDMA-Mobilstation 105 folgende Gleichung erfüllen: 3SA (dBm) – SC (dBm) < 21 – Kavg – Eb/Noth + 2IP3 + 2α (dB) (EQ 5)wobei S_C die empfangene Leistung des Verkehrskanals der bedienenden CDMA-Basisstation ist, d. h., SC (dBm) = Pt (dBm) – XCDMA (dB) + GCDMA (dB) (EQ 6)
In Gleichung (6) ist Pt die übertragene Leistung des Verkehrskanals von der bedienenden CDMA-Basisstation, beispielsweise der Basisstation 101, an die CDMA-Mobilstation 105. Pt (dBm) = 10log(ϕIor). X_CDMA ist der CDMA-Übertragungsausbreitungsverlust, der geschätzt oder gemessen warden kann und G_CDMA ist die CDMA-Basisantennenverstärkung.
Bezugnehmend auf die Gleichung (5), ist Eb/No_th ein Eb/No-Grenzwert, der benötigt wird, um eine gewisse zulässige Leistung aufrechtzuerhalten. Der Verlauf der zulässigen Leistung ist ein statistischer Verlauf, der von vielen Variablen abhängt. Unter der Annahme einer Frequenzzuweisung mit 7 Zellen, 3 Sektoren und 21 Kanalabständen (wie oben), wurde Kavg mit 24 dB angenähert. Es kann also angenommen werden, dass der Intercept-Point für eine unveränderte Mobilstation 105 bei –8 dBm liegt (dies ist in IS-98 spezifiziert, ebenso erhältlich von der TIA/EIA). Es kann also weiterhin angenommen werden, dass Eb/No_th = 0 dB bei Verbindungsabbruchniveau und 8 dB bei einer Frame-Löschungsrate (FER) von 1% beträgt. Es sei bemerkt, dass diese Werte Näherungen sind, da der tatsächliche Wert von Eb/No_th von der Geschwindigkeit der Mobilstation abhängt. Das Verbindungsabbruchsniveau ist genauer als das 1%-FER-Niveau ist, da ein 0 dB-Grenzwert 100% FER und letztlich einen Verbindungsabbruch bedingt. Demzufolge ist der Verlauf für das "sichere Gebiet" (für ein Verbindungsabbruchsniveau und 20 dB Dämpfung, vom Dämpfungsglied 327 zur Verfügung gestellt) gegeben durch: 3SA (dBm) – SC (dBm) < 21 (EQ 7)
Es wird angenommen, dass jedem CDMA-Verkehrskanal nicht mehr als Pt_,max Watt zur Verfügung gestellt werden. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Wert für Pt_,max gleich 1,5 Watt beträgt, der exakte Wert von Pt_,max ist aber nicht kritisch, wie der Fachmann erkennen wird. Mit diesen Parametern, wenn die obige Ungleichung verletzt wird, besteht möglicherweise das Problem eines Verbindungsabbruchs.
Eine obere Grenze für die Ausbreitungsverluste zwischen der bedienenden CDMA-Basisstation 101 und der CDMA-Mobilstation 105 (und aufgrund der Nähe der nicht gemeinsam aufgestellten AMPS-Basisstation) kann man unter der Verwendung der Gleichung (7) mit Pt = Pt_,max = 32 dBm = 1,5 W und G_CDMA = 16 dB erhalten. XCDMA (dB) < 69 – 3SA (dBm) (EQ 8)
Diese Ausbreitungsverluste können in einem erlaubten Abstand zwischen der AMPS-Basisstation und der nähesten bedienenden CDMA-Basisstation übersetzt werden, indem man im Feld gemessene Ausbreitungsverlustdaten benutzt und (zur Vereinfachung) annimmt, dass sie auf alle Teile des Gebiets innerhalb des Simulationsraums angewendet werden können.
Der Term S_A muss ebenso angenähert werden. Unter der Annahme, dass gemessene Daten verfügbar sind, kann auf Basis der gemessenen Daten ein Bereich für die Ausbreitungsverluste geschätzt werden. Beispielsweise kann der Bereich für minimale Ausbreitungsverluste zwischen 70 dB und ungefähr 95 dB angenommen werden. Es ist wichtig anzumerken, dass der AMPS-Ausbreitungsverlust in der Nähe der AMPS- Basisstation eine sehr steile Funktion des Abstandes und des horizontalen sowie des vertikalen Winkels ist, was derartige Annäherungen gefährlich macht, wenn sie auf eine spezielle Stelle angewendet werden. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass das Planen eines CDMA-Systems nicht auf dem stärksten empfangenen AMPS-Signal einer einzigen Stelle in der Nähe der AMPS-Basisstation basiert. Im Folgenden wird angenommen, dass das empfangene AMPS-Signal –30 dBm beträgt (50 W Übertragungsleistung und 77 dB Ausbreitungsverlust).
Der Term X_CDMA muss ebenfalls angenähert werden und Tabelle 1 zeigt Ausbreitungsverluste in Abhängigkeit vom Abstand, basierend auf tatsächlich gemessenen Ausbreitungsverlustdaten fünf verschiedener CDMA-Basisstationen.
TABELLE 1
Aus Tabelle 1 ist klar, dass die tatsächlichen Ausbreitungsverluste bei einem gegebenen Abstand wesentlich größer oder kleiner als der Durchschnittswert sein können. Um zu bestimmen, wie der Ausbreitungsverlust in einen Abstand abgebildet werden kann, wurde der Abstand zwischen 1 km und 3,5 km in 10 Kästen eingeteilt und für jeden Kasten zusammenfassende Statistiken berechnet. Wiederrum kann man in Tabelle 1 starke Variationen im Ausbreitungsverlust zwischen den Werten für den Durchschnitt, dem Median und das 90. Perzentil erkennen. In der bevorzugten Ausführungsform wurde ein Wert für den Ausbreitungsverlust innerhalb des 90. Perzentils als erste Annäherung gewählt.
An dieser Stelle sollte, wenn eine AMPS-Signalstärke von –30 dBm verwendet wird, gemäß Gleichung (8) die Ungleichung X_CDMA < 159 dB erfüllt sein. Es sei bemerkt, dass das 90. Perzentil des Ausbreitungsverlustes stets kleiner als 159 dB bei Abständen kleiner als 2,5 Kilometern (km) ist. Es sei weiterhin vermerkt, dass das 90. Perzentil des Ausbreitungsverlustes stets größer als 159 bei Abständen größer als 2,75 km ist. Mit anderen Worten, wenn der Abstand zwischen einer CDMA-Basisstation und einer AMPS-Basisstation kleiner als 2,5 km beträgt, ist es wahrscheinlicher, dass die Ungleichung gemäß (8) erfüllt ist, und eine schlechte Qualität oder ein Verbindungsverlust sind unwahrscheinlich. Ist andererseits der Abstand zwischen einer CDMA-Basisstation und einer AMPS-Basisstation größer als 2,75 km, dann ist die durch (8) gegebene Ungleichung verletzt. Aufstellungsorte, an denen der Abstand zwischen einer CDMA-Basisstation und einer AMPS-Basisstation zwischen 2,5 und 2,75 km liegt, sind fragwürdig.
Auf Grundlage der obigen Annäherungen wurde ein Verfahren zum Planen eines CDMA-Systems bei einem Vorhandensein von AMPS-Basisstationen entwickelt. Das Verfahren, das Planen eines CDMA-Systems durchzuführen, fängt mit dem Schritt 503 an und fährt bis zum Schritt 506 fort, an dem die Aufstellungsortinformationen aller AMPS- und CDMA-Basisstationen im Simulationsraum erhalten wurden. Das System bestimmt dann einen ersten Radius R1 und einen zweiten Radius R2 aus allen CDMA-Basisstationen, jeweils mit den Schritten 509 und 512. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der erste Radius R1 2,5 km, während der zweite Radius R2 2,75 km beträgt.
Es ist wichtig festzuhalten, dass Tabelle 1 geändert werden kann, sowie verschiedene Zellbereiche geplant werden. Sogar verschiedene Teile eines speziellen Bereichs benötigen unter Umständen den Gebrauch verschiedener Tabellen, um Unterschiede in den Ausbreitungsverlustcharakteristiken zu berücksichtigen. Beispielsweise kann ein Servicegebiet aus sowohl hügeligem als auch flachem Gelände bestehen.
Mit dem Wissen um die Aufstellungsorte aller AMPS-Basisstationen, dem ersten Radius R1 und dem zweiten Radius R2, führt der CDMA-Systemsimulator 406 dann bei Schritt 515 einen Test durch, um zu bestimmen, ob AMPS-Basisstationen innerhalb des ersten Radius R1 liegen. Wenn es AMPS-Basisstationen gibt, die dieses Kriterium erfüllen, wird diesen AMPS-Basisstationen bei Schritt 518 die niedrigste Priorität zugewiesen, da sie einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Betrieb des CDMA-Systems haben. Der Einfluss auf den Betrieb des CDMA-Systems ist vernachlässigbar, da sogar bei Vorhandensein einer AMPS-Störung, die CDMA-Mobilstation 105 nahe genug an der bedienenden CDMA-Basisstation 101 ist, um seine zugewiesene CDMA-Kommunikation zu hören.
Ist der Test bei Schritt 515 negativ, wird trotzdem bei Schritt 521 ein weiterer Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob Basisstationen außerhalb des ersten Radius R1 und innerhalb des zweiten Radius R2 liegen. Wenn es AMPS-Basisstationen gibt, die dieses Kriterium erfüllen, wird diesen AMPS-Basisstationen bei Schritt 524 eine mittlere Priorität zugeordnet, da sie einen nominellen/fragwürdigen Einfluss auf den Betrieb des CDMA-Systems haben werden. Ist der Test bei Schritt 521 negativ, dann sind jene AMPS- Basisstationen außerhalb des zweiten Radius R2. Den verbleibenden AMPS-Basisstationen, die dieses Kriterium erfüllen, wird die höchste Priorität zugeordnet, da ihre Störung den Betrieb des CDMA-Systems signifikant mindern wird. Dies gilt, da, wie oben erwähnt, eine CDMA-Mobilstation 105 gegenüber der CDMA-Kommunikation sowohl aufgrund der AMPS-Störung als auch aufgrund des großen Abstandes von der bedienenden CDMA-Basisstation 105 taub sein wird. Wenn die CDMA-Mobilstation taub gegenüber der CDMA-Kommunikation ist, ist die Qualität schlecht oder schlimmer, die Verbindung wird insgesamt abgebrochen.
Mit der Identifizierung und Priorisierung der AMPS-Basisstationen, die die meiste Störung verursachen werden, wird der CDMA-Systemsimulator 406 die bestehenden AMPS-Basisstationen mit der höchsten Priorität suchen, um zu bestimmen, ob diese hochriskanten AMPS-Basisstationen durch neue CDMA-Basisstationen eliminiert/ersetzt werden können. Wenn des Weiteren neue CDMA-Basisstationen hinzugefügt werden sollen, so dass sie mit den AMPS-Basisstationen koexistieren, können die neuen CDMA-Basisstationen so platziert werden, dass ein Kreis mit dem Radius R1 um die neue Basisstation so viele AMPS-Basisstationen mit hoher Priorität einschließt wie möglich. Diese Platzierung wird zu einer Neu-Priorisierung derjenigen AMPS-Basisstationen mit hohem Risiko auf ein niedriges Risiko im neuen CDMA-Systemplan führen, was wiederum die Auswirkung der AMPS-Störungen auf den Betrieb des CDMA-Systems gemäß der Erfindung abschwächen wird.
Es ist wichtig festzuhalten, dass, obwohl die obige Diskussion um die Simulierung des CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation zentriert ist, um dessen Leistung bei Vorhandensein einer AMPS-Downlinkstörung zu optimieren, die gleichen Prinzipien auf die Steuerung des eigentlichen CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation angewendet werden können. Beispielsweise sind die Parameter Pilot-Ec/Io, Eb/No der Mobilstation, FER der Mobilstation und die optimale für den Server benötigte Vorwärtsleistung unter anderem nicht nur für die Simulation des Betriebs des CDMA-Systems zur drahtlosen Kommunikation bei Vorhandensein einer AMPS-Störung nützlich, sondern können in den S/C 113 in Echtzeit eingegeben werden, um eine Echtzeitsimulation auf Systemebene durchzuführen, die dazu benutzt werden kann, um vorherzusagen, wann und wo Systemsteuerung angewendet werden muss. Ein derartiges Steuerungsschema gemäß der Erfindung überwindet viele Probleme, die mit den momentan CDMA-Systemen zur drahtlosen Kommunikationn eingebauten Kontrollschemata verbunden sind.
Zusätzlich können unter Umständen schnelle Wechsel in der Systemkontrolle oder Parametrisierung nötig sein, für die die normale Signalverarbeitung/die normalen Steuerungstechniken und die Benachrichtigung durch das System zur drahtlosen Kommunikation zu langsam im Erkennen oder Steuern sind. Ein schneller Überblick über jene Kontrollschemata, die momentan in CDMA-Systemen zur drahtlosen Kommunikation eingebaut sind, ist an dieser Stelle hilfreich. Bezugnehmend auf 6, wenn die CDMA-Mobilstation 105 in das durch die punktierte Linie 603 dargestellte Gebiet eintritt, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass eine Störung von der AMPS-Basisstation 107 seine CDMA-Kommunikation von einer der CDMA-Basisstationen 101–103 verschlechtert (oder sogar beendet). Die Gründe dafür sind obenstehend gut dokumentiert. Das momentane Steuerungsschema, um das Problem der CDMA-Kommunikationsverschlechterung/-beendigung zu verringern, besteht darin, den Betrag an AMPS-Störung, den die CDMA-Mobilstation 105 erfährt, zu überwachen (an der CDMA-Mobilstation 105), und das Dämpfungsglied 327 zu aktivieren, wenn der Betrag an AMPS-Störung einen Grenzwert überschreitet. Nachdem dieses Steuerungsschema reagierend ist, wird die Aktivierung des Dämpfungsglieds 327 nicht schnell genug sein, um den Benutzer der CDMA-Mobilstation 105 vor Einbußen durch die schnelle Störungs-"Böe" von der AMPS-Basisstation 107 zu bewahren, bevor das Dämpfungsglied 327 aktiviert ist. Deshalb wird die CDMA-Mobilstation 105 dennoch in die von der AMPS-Basisstation 107 verursachten Störungen und das damit verbundene Problem der Verschlechterung/Beendigung geraten.
In seinem Modus der Echtzeitsimulation des Systems zur drahtlosen Kommunikation verhält sich die vorliegende Erfindung wie ein vorhersagender "Filter", der schwierige Ereignisse voraussieht, bevor sie stattfinden, der Parameter anpasst und Steuerungsnachrichten sendet, um eine schlechte Verbindungsqualität zu vermeiden. Sollte in einem dieser Fälle das vorausgesehene Problem tatsächlich nicht auftreten, würde die von der Echtzeitsimulation angeforderte Aktion aufgehoben werden. Die unnötige Aktion würde vielleicht einen momentanen Verlust an Systemressourcen verursachen, der in den meisten Fällen keine praktischen schädlichen Auswirkungen auf den Betrieb des Systems als Ganzes haben wird, aber sie kann signifikant das Vorkommen von durch den Kunden wahrgenommene Qualitätsverschlechterungen reduzieren.
In einem CDMA-System vom Typ IS-95 oder in jedem anderen Funksystem, in dem Verbindungen durch eine Art Signal- Rausch-Verhältnis (im Gegensatz zur alleinigen Signalstärke) bestimmt werden, werden Fluktuationen in Zellverbindungen durch Fluktuationen in Verkehrsverteilungen auftreten. Dies tritt auf, da das von den Verkehrskanalverbindungen aller Mobilstationen im System erzeugte Rauschen Fluktuationen im Rauschterm verursacht, egal welcher Signal-Rausch-Wert verwendet wird. Auf diese Art und Weise werden sogar die idealen Verbindungen zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation eine Funktion der Zeit sein. Auch wenn sich die Mobilstation nicht bewegt, kann sich ihr Satz an Kommunikationsverbindungen und optimalen Parametern verändern (manchmal radikal), so dass sie zu einem Zeitpunkt gute und zu einem nächsten schlechte Verbindungen aufweisen kann, ohne sich zu bewegen. Deshalb betrachtet die vorliegende Erfindung die Simulierung dieser Veränderungen eingehend, sieht diese voraus, bevor sie auftreten (und bevor die Mobilstation und die Basisstation sie messen könnten) und unternimmt Korrekturmaßnahmen, um mögliche Probleme durch entsprechende Steuerungs- oder Parametrisierungsmaßnahmen zu lindern.
Ist eine Echtzeitsimulation für eine CDMA-Systemsteuerung gemäß der Erfindung eingebaut, wird das Problem der CDMA-Kommunikationsverschlechterung/-beendigung, das die CDMA-Mobilstation 107 erfährt und das mit der schnellen AMPS-Störungs-"Böe" verbunden ist, beseitigt. Die Ursachen werden am besten unter Bezugnahme auf 6 erklärt. Wie in 6 abgebildet, sind CDMA-Basisstationen 101–103 mit der AMPS-Basisstation 107 abgebildet, begrenzt von einem Simulationsraum, wobei x von 0 bis x_S und y von 0 bis y_S läuft. Wie der Fachmann erkennen wird, können die Terme x_S und y_S eine beliebige Anzahl an Einheiten aus der Referenz sein und demzufolge eine beliebige Anzahl an CDMA- und AMPS-Basisstationen enthalten. Die Anzahl an Basisstationen in 6 ist auf ein Minimum reduziert, um die Erklärung zu vereinfachen.
Man rufe sich in Erinnerung, dass vom AMPS-Störungssimulator 403 der geographische Standort der AMPS-Basisstation 107 innerhalb des Simulationsraums dem S/C 113 innerhalb des CBSC 104 bekannt ist. Wären mehr AMPS-Basisstationen im vom 0,xS und 0,y_S begrenzten Simulationsraum enthalten, dann wären die geographischen Standorte dieser AMPS-Basisstationen selbstverständlich ebenfalls dem S/C 113 bekannt. Weiterhin sind dem S/C 113 die geographischen Standorte der CDMA-Basisstationen 101–103 bekannt.
Man rufe sich weiterhin in Erinnerung, dass bestimmte Informationen bezüglich der AMPS-Basisstation 107, dargestellt durch "amps_sim_space" in 4 und bezüglich des AMPS-Simulationsraums, nämlich die nominellen AMPS-Signalstärken sowie andere Störungsparameter (wie etwa die Frequenzen, die möglicherweise an der AMPS-Basis in Gebrauch sind), ebenfalls in der Simulation verwendet werden. Jeder der von "amps_sim_space" dargestellten Informationen ist sofort an der momentan dem System zugeordneten AMPS-Basisstation 107 verfügbar und wird von der AMPS-Basisstation 107 über den Schalter 106, das PSTN 120 und der MSC 115 an den S/C 113 wietergeleitet. Für den Fall, dass der Mitbewerber nicht kooperativ ist, müssten diese Informationen über dessen System geschätzt werden. In gleicher Weise sind die auf die CDMA-Basisstationen 101–103 bezogenen Parameter einschließlich den Pilotleistungen, aus denen Ec/Io im Gebiet berechnet werden kann, den Verkehrskanalleistungen für alle Verkehrskanäle, den festgelegten Ausbreitungsverlusten für alle Zellen, des Zählers für empfangene Pilotmessungs-Berichtsmitteilungen ("PMRM = pilot measurement report messages"), des Zählers zur Anzeige des momentanen Fehlerniveaus im Mobilteil, ebenfalls sofort in den CDMA-Basisstationen 101–103 verfügbar und werden direkt an den S/C 113 über die CDMA-Basisstationen 101–103 übertragen. Nachdem diese Parameter tatsächliche Systemparameter darstellen, die während des Betriebs des Systems erzeugt werden, kann der S/C 113 deshalb den Echtzeit CDMA-Systembetrieb einschließlich der Auswirkungen von AMPS-Downlink-Störungen vorhersagen. Führt demzufolge der S/C 113 eine Echtzeitsimulation des in 6 abgebildeten Simulationsraums durch, sind die Auswirkungen der von der AMPS-Basisstation erzeugten Störung auf das CDMA-System zur drahtlosen Kommunikation (welches die CDMA-Basisstationen 101–103 und die CDMA-Mobilstation 105 umfasst) bekannt.
Beispielsweise könnte eine Auswirkung, die nach der Echtzeitsimulation bekannt ist, die Auswirkung der AMPS-Basisstation 107 auf die CDMA-Basisstationen 101–103 sein. Auf Grundlage der Echtzeitsimulation würde der S/C 113 anzeigen, dass das durch die punktierte Linie 603 dargestellte Gebiet ein Gebiet wäre, in dem die CDMA-Mobilstation 105 Störungen erfahren würde. Nachdem die Standorte der AMPS-Basisstation 107 und der CDMA-Basisstationen 101–103 bekannt sind, würde die Echtzeitsimulation Standortinformationen für das durch die punktierte Linie 603 dargestellte Gebiet erzeugen. Mit anderen Worten, dem S/C 113 wäre geographisch bekannt, wo die CDMA-Mobilstation 105 Störungen erfahren würde und kann für Abhilfe sorgen, bevor eine Verschlechterung der Verbindungsqualität oder ein vollständiger Verbindungsabbruch eintreten.
Während sich die CDMA-Mobilstation 105 durch den Simulationsraum bewegt, wird ihr Standort ständig von den CDMA-Basisstationen 101–103 überwacht. Es gibt viele verschiedene Verfahren, um den Standort der CDMA-Mobilstation 105 zu bestimmen. In der bevorzugten Ausführungsform ist die gut bekannte Technik der Triangulation implementiert. In diesem Verfahren nähme jede der CDMA-Basisstationen 101–103 Signalstärken- und Signalrichtungsmessungen vor, und würde basierend auf den von jeder der drei CDMA-Basisstationen 101–103 durchgeführten Messungen eine Schätzung des geographischen Standorts der CDMA-Mobilstation 105 innerhalb des Simulationsraums bestimmen. In einer alternativen Ausführungsform ist ein in die CDMA-Mobilstation 105 befindlicher Empfänger für das globale Positionierungssystem (GPS) implementiert. In dieser Ausführungsform meldet die CDMA-Mobilstation 105 ihren Standort an einen oder an alle CDMA-Basisstationen 101–103. Nachdem das GPS innerhalb von Gebäuden, unterirdischen Parkplätzen, etc. nur beschränkt funktionsfähig ist, könnte eine Kombination beider gut bekannten Techniken in noch einer dritten Ausführungsform verwendet sein.
Die geographische Standortinformation der CDMA-Mobilstation 105 wird ständig in den S/C 113 eingegeben. Unter Ausnutzung dieser geographischen Standortinformation weist der S/C 113, wenn er bestimmt, dass die CDMA-Mobilstation 105 sich in Richtung des durch die punktierte Linie 603 dargestellten geographischen Standorts zubewegt (und demzufolge in Richtung eines Gebiets mit AMPS-Störungen), die CDMA-Mobilstation 105 an, über die bedienende CDMA-Basisstation (beispielsweise die CDMA-Basisstation 101) das Dämpfungsglied 327 zu aktivieren. Wenn die CDMA-Mobilstation 105 dann in das durch die punktierte Linie 603 dargestellte Gebiet mit AMPS-Störungen eintritt, ist das Dämpfungsglied 327 bereits aktiviert und die CDMA-Mobilstation 105 wird demzufolge nicht unter der schnellen Böe der AMPS-Störung leiden. Durch eine vorausgehende Simulierung, ob die CDMA-Mobilstation 105 in Störungen kommen wird, und durch Steuern der CDMA-Mobilstation 105 derart, dass die AMPS-Störung vermieden wird, bevor sie auftritt, wird das Problem der CDMA-Kommunikationsverschlechterung/-beendigung, das die CDMA-Mobilstation 105 erfährt und das mit der schnellen AMPS-Störungs-"Böe" verbunden ist, gemäß der Erfindung beseitigt.
Es sollte offensichtlich sein, dass die Echzeitsimulation für Systemsteuerungen gemäß der Erfindung in viele Szenarien implementiert werden kann, in denen momentan ein unzulängliches Steuerungsschema verwendet wird. Ein anderes derartiges Szenario ist das der weichen Übergabe. Kurz gesagt, eine weiche Übergabe ist die Etablierung einer Kommunikation mit einer zweiten (oder n-ten) CDMA-Basisstation (beispielsweise mit der CDMA-Basisstation 102), bevor die Kommunikation mit der bedienenden CDMA-Basisstation beendet wird. Das momentane Steuerschema für eine weiche Übergabe besteht darin, dass die CDMA-Mobilstation 105 von umgebenden CDMA-Basisstationen 101–103 gesendete Pilotsignale misst und, wenn ein Pilotsignal für eine spezielle CDMA-Basisstation 101–103 einen festgelegten Grenzwert überschreitet, tritt die CDMA-Mobilstation 105 in eine weiche Übergabe mit dieser speziellen CDMA-Basisstation 101–103. Demzufolge verwendet das momentane Steuerungsschema lediglich das "reagierende" Grenzwertverfahren und berücksich tigt keine Variationen im Gesamt-CDMA-System, die in Echtzeit stattfinden können.
In dieser Situation stellt der S/C 113 eine Echtzeitsystemsimulation für die Systemsteuerung gemäß der Erfindung zur Verfügung, indem er unter anderem die empfangene Pilotqualität in dem Gebiet, in das das Mobilteil eintritt und die Charakteristiken der von den CDMA-Basisstationen 101–103 übertragenen Pilotsignale simuliert und analysiert. Die Ausbreitungsverlustcharakteristiken werden im Voraus gemessen und sind den CDMA-Basisstationen 101–103 bekannt und die berechneten Pilotqualitäten werden dem S/C 113 berichtet. Auf Grundlage der Analyse kann eine weiche Übergabe im CDMA-System gemäß der Erfindung gesteuert werden. Beispielsweise würde auf Grundlage der Analyse der Pilotqualitätcharakteristiken der S/C 113 anzeigen, dass eine CDMA-Mobilstation 105 unter einer Störung einer anderen Basis leidet (oder bald leiden wird), und würde demzufolge die CDMA-Mobilstation 105 "zwingen", in eine weiche Übergabe mit der CDMA-Basisstation einzutreten, um eine schlechte Verbindungsqualität zu vermeiden. Wird diese vorherige Festlegung nicht ausgeführt, verursacht die andere Basisstation eine Vorwärtsverbindungsstörung sehr ähnlich der oben erwähnten AMPS-Störung und unterbricht die Kommunikation. Die bestehende Steuerungsstruktur würde dann versagen, da die Downlink-Mitteilung, die die Verbindung an die störende Zelle anweist, nicht richtig von der Mobilstation entschlüsselt werden würde und verloren gehen würde. Die vorliegende Erfindung sieht diesen Verlust voraus und bewirkt, dass die Mitteilung (an die störende Basisstation zu verbinden) vor diesem Zustand gesendet wird. Diese Festlegung wird bei manchen Kombinationen aus Mobilstationsstand orten und der Analyse der Pilotqualitäten der Basisstationen im System getroffen.
Eine Echtzeitsimulation einer Systemsteuerung unter Verwendung des S/C 113 kann auch in ein Kommunikationssystem implementiert werden, in dem eine Antennenauswahl oder -steuerung zur Steuerung oder Störungsminderung eingesetzt wird. Man rufe sich in Erinnerung, dass die Ausbreitungsverluste zwischen den aufgestellten Antennen und dem physikalischen Gelände, beides innerhalb und außerhalb von Gebäuden, im Voraus bekannt sind. Analog zur Situation der weichen Übergabe kann es unter bestimmten Störungsumständen vorteilhaft sein, eine andere Antenne für Kommunikationen zur/von der Mobilstation 105 zu wählen.
Beispielsweise ist, Bezug nehmend auf 7, die Antenne 703 mit einem engen Strahl, die den Sektor 706 bedient, so orientiert, dass sie einen großen Anteil der Störung, in diesem Beispiel der AMPS-Basisstation 107, empfängt. Eine andere Antenne, beispielsweise die Antenne 709, die den Sektor 712 bedient, ist unter einem anderen Winkel orientiert, "sieht" aber die Mobilstation 105 mit der gleichen Antennenverstärkung, da sich die Mobilstation 105 zwischen den Sektoren 706 und 712 befindet. Nachdem die Antenne 709 in eine andere Richtung orientiert ist als die Antenne 703, wird der Anteil an Störung, den die Antenne 709 erfährt, signifikant geringer sein als der, den die Antenne 703 erfährt. In diesem Szenario wird der S/C 113 mit Standortinformationen in Bezug darauf, wo die Sektoren 706 und 712 überlappen, versehen. Mit diesen Informationen und dem Standort der Mobilstation 105 ist der S/C 113 in der Lage, vorauszusehen, dass diese Störungssituation auftritt und erzwingt eine "intrazelluläre" Übergabe der Kommunikation von der Antenne 703, die den Sektor 706 bedient, an die Antenne 709, die den Sektor 712 bedient. Unter Verwendung dieser Technik der Echtzeit-Systemsimulation zur Systemsteuerung wird das oben erwähnte Störungsproblem vermieden, bevor die Kommunikationsverbindung sich verschlechtert.
Der Echtzeitsimulator zur Systemkontrolle kann in Systeme zur drahtlosen Kommunikation implementiert werden, die Mobilstationsmessungen zur Systemsteuerung aufweisen. Beispielsweise ist in Systemen zur drahtlosen Kommunikation mit einem Leistungssteuerungssystem, das von Messungs- und Mitteilungs-Informationen, die von der Mobilstation (wie etwa CDMA) weitergegeben werden, abhängt, der Vorgang des Sammelns und Weiterleitens gemessener Informationen zu langsam, um einen Parameterwechsel beeinflussen zu können, wenn ein sehr schneller Wechsel im Leistungspegel benötigt wird. In diesem Szenario würde die Echtzeit-Systemsimulation für die Systemsteuerung gemäß der Erfindung den Bedarf an einem erhöhten/erniedrigtem Leistungspegel schneller als das konventionelle Verfahren vorhersagen, und die die Mobilstation bedienende Basisstation anweisen, ihren Leistungspegel zu erhöhen/erniedrigen, bevor ein Bedarf tatsächlich aufkommt, und demzufolge bevor irgendein Problem bezüglich des Leistungspegel auftritt.
Es gibt weitere Anwendungen für die Echtzeit-Systemsimulation für die Systemsteuerung. Eine weitere derartige Anwendung ist ein System, das tatsächlich ein Verbund aus verschiedenen Kommunikationsverbindungsdesigns ist, beispielsweise ein IS-95 (CDMA) System zur drahtlosen Kommunikation, ein TDMA-System zur drahtlosen Kommunikation (beispielsweise DECT- oder GSM-kompatible TDMA-Systeme) und ein analoges System zur drahtlosen Kommunikation. In diesem Szenario sieht der Echtzeit-Systemsimulator für die Systemsteuerung die Notwendigkeit voraus, von einer Systemart zu einer anderen zu wechseln. Wenn beispielsweise ein S/C 113 an all diese Arten von Systemen gekoppelt ist und bei der Überwachung all dieser Systeme feststellt, dass die Ressourcen des bedienenden Systems nicht ausreichen, die erwartete Qualität des Dienstes bereitzustellen, würde der S/C 113 die anderen (verbleibenden) Systeme hinsichtlich der zu erwartenden Verbindungsqualität für die spezielle Mobilstation simulieren. Probleme, die durch das Umschalten der Systeme überwunden werden könnten, wären unter anderem ein Mangel an der Systemabdeckung aufgrund einer schlechten Straßenabdeckung, eine schlechte Abdeckung aufgrund des Eintretens in ein Gebäude oder einfach eine schlechte Abdeckung aufgrund der Art des Systems, das in einer speziellen Umgebung installiert ist. Der Wechsel von einem System zu einem anderen durch den S/C 113 wird abgeschlossen, bevor die Kommunikation vom momentan die Mobilstation bedienenden System, verloren geht.
Der Fachmann wird erkennen, dass die Echtzeit-Systemsimulation für eine Systemsteuerung gemäß der Erfindung vorteilhaft in ein "mehrstufiges" ("multi-tier") System implementiert werden, oder in Systeme, die verschiedene Stufen an Diensten zur Verfügung stellen. Ein derartiges Beispiel eines mehrstufigen Systems wäre ein Personen-Kommunikationssystem ("PCS = personal communication system"), integriert mit einem zellulären Kommunikationssystem. In diesem Beispiel sagt der S/C 113 voraus, wenn es soweit ist, die Steuerung und die Kommunikation einer Mobilstation von einer Ebene (beispielsweise PCS) an eine an dere (beispielsweise zelluläre) zu wechseln. Ein geeigneter Grund zur Veranlassung eines Wechsels, wie in der Herangehensweise mit verschiedenen Systemen, liegt dann vor, wenn die Ressourcen einer bedienenden Ebene keinen zulässigen Dienst mehr zur Verfügung stellen können. Zu diesem Zeitpunkt könnte der S/C 113 die bedienende Ebene anweisen, Steuerungsanweisungen an die Mobilstation zu senden, um die Mobilstation an eine andere Ebene des Systems gemäß der Erfindung zu übermitteln.
Während die Verbindung im Speziellen gezeigt und beschrieben wurde unter Bezugnahme auf eine spezielle Ausführungsform, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen in Form und Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung gemäß der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Störungsminderung in einem System zur drahtlosen Kommunikation (100), wobei das System zur drahtlosen Kommunikation (100) eine Mobilstation (105) umfasst, die auf eine beliebige aus einer Vielzahl von Basisstationen (101–103) anspricht, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: individuelles Bestimmen, dass die Mobilstation (105) in eine Störung geraten wird; und individuelles Steuern der Mobilstation (105) derart, dass die Mobilstation (105) die Störung vermeidet, bevor die Störung auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1, in dem der Schritt des Bestimmens weiterhin ein Simulieren umfasst, wo, basierend auf einem geographischen Ort, die Mobilstation (105) in die Störung geraten wird.
Verfahren nach Anspruch 2, in dem der Schritt des Simulierens weiterhin ein Simulieren umfasst, wo, basierend auf einem geographischen Ort, eine CDMA-Mobilstation in ei ne Störung durch ein analoges System zur drahtlosen Kommunikation geraten wird.
Verfahren nach Anspruch 3, in dem der Schritt des Steuerns weiterhin ein Übertragen einer Nachricht an eine CDMA-Mobilstation umfasst, um ein empfängereingangsseitiges Dämpfungsglied in der CDMA-Mobilstation zu aktivieren, bevor die Störung durch das analoge System zur drahtlosen Kommunikation stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 3, in dem der Schritt des Steuerns weiterhin ein Übertragen einer Nachricht an eine CDMA-Mobilstation umfasst, um die CDMA-Mobilstation in eine weiche Übergabe zu zwingen, bevor die Störung durch das analoge System zur drahtlosen Kommunikation stattfindet.
Vorrichtung zur Störungsminderung in einem System zur drahtlosen Kommunikation (100), wobei das System zur drahtlosen Kommunikation (100) eine Mobilstation (105) umfasst, die auf eine beliebige aus einer Vielzahl von Basisstationen (101–103) anspricht, und wobei die Vorrichtung durch Folgendes gekennzeichnet ist: Mittel zum individuellen Bestimmen, dass die Mobilstation (105) in eine Störung geraten wird; und Mittel zum individuellen Steuern der Mobilstation (105) derart, dass die Mobilstation (105) die Störung vermeidet, bevor die Störung auftritt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, in der die Mittel zur Bestimmung weiterhin ein Mittel zum Simulieren umfassen, wo, basierend auf einem geographischen Ort, die Mobilstation (105) in eine Störung geraten wird.