DE60124015T2

DE60124015T2 - Funkkommunikationssystem

Info

Publication number: DE60124015T2
Application number: DE60124015T
Authority: DE
Inventors: P. Matthew BAKER; J. Timothy MOULSLEY; Bernard Hunt
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-01-13
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2021-12-15
Also published as: CN1309181C; BR0109203A; JP2004518330A; US8428636B2; ATE343257T1; EP1354426A1; ES2274852T3; EP1354426B1; US20020094834A1; JP4104980B2; WO2002056499A1; TW520587B; MXPA02008857A; CN1428023A; DE60124015D1

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Funkkommunikationssystem und bezieht sich weiterhin auf eine Primärstation und eine Sekundärstation zur Verwendung in einem derartigen System und auf ein Verfahren zum betreiben eines derartigen Systems. Während die vorliegende Beschreibung ein System mit bestimmtem Hinweis auf das "Universal Telecommunication System" (UMTS) beschreibt, dürfte es einleuchten, dass derartige Techniken auch in anderen Mobilfunksystemen anwendbar sind.
Stand der Technik
Es gibt eine wachsende Nachfrage im Bereich der mobilen Kommunikation nach einem System mit der Fähigkeit, auf Anfrage mit einer angemessenen Rate große Datenblöcke zu der Mobilstation (MS) herunter zu laden. Derartige Daten könnten beispielsweise Web-Seiten vom Internet sein, möglicherweise mit Videoclips oder dergleichen. Typischerweise wird eine bestimmte Mobilstation derartige Daten nur mit Unterbrechungen anfordern, so dass fester Bandbreite zugeordnete Kopplungen nicht angemessen sind. Um diese Anforderung in UMTS zu erfüllen, wird ein "High-Speed Downlink Packet Access" (HSDPA) Schema entwickelt, das eine Übertragung von Paketdaten zu einer Mobilstation bis zu 4 Mbps ermöglicht.
Bei bekannten Funkkommunikationssystemen kommuniziert eine Mobilstation im Allgemeinen zu jeder beliebigen Zeit mit einer einzigen Basisstation (BS). Im Laufe eines Anrufs kann die Mobilstation wünschen, mit einer anderen Basisstation zu Kommunizieren, beispielsweise wenn die Qualität der Kommunikationsverbindung schlechter wird, je nachdem die Mobilstation sich weiter von der Basisstation entfernt, oder wenn das relative Verkehrsangebot verschiedener Zellen eine Nachregelung erfordert. Der Prozess des Übergangs von der einen Basisstation zu einer anderen ist bekannt als "Handover".
In einem System, das entsprechend den aktuellen UMTS-Spezifikationen funktioniert, behält die Mobilstation eine Liste mit Basisstationen als den "aktiven Satz", mit dem Funkverbindungen angemessener Qualität beibehalten werden können. Wenn die Mobilstation sich in der zugeordneten Kanalmode befindet, und wenn es viele Basisstationen in dem aktiven Satz gibt, befindet sich die Mobilstation in der "weichen Handover"- Mode mit den Basisstationen in dem aktiven Satz. In dieser Mode werden Übertragungen mit Anbindung nach oben von allen Basisstationen in dem aktiven Satz empfangen und alle Basisstationen in dem aktiven Satz übertragen im Wesentlichen dieselbe Information mit Anbindung nach unten zu der Mobilstation (Typischerweise werden die Daten und die meiste Steuerinformation dieselben sein, aber Leistungssteuerbefehle könnten verschieden sein). Ein Nachteil der Annäherung mit diesem "weichen Handover" ist, dass die Übertragungsleistungen der Anbindung nach oben und der Anbindung nach unten nicht für jede einzelne Funkverbindung optimiert werden kann, da nur ein einziger Satz mit Leistungssteuerbefehlen in der Anbindung nach oben übertragen wird, während die Leistungssteuerbefehle, die über die Anbindung nach unten von verschiedenen Basisstationen übertragen werden, zu strittigen Anforderungen für die Übertragungsleistung der Anbindung nach oben führen können.
Der normale Prozedur des weichen Handovers ist besonders geeignet für Echtzeitdienste, wie Sprechverbindungen, wobei eine kontinuierliche Verbindung beibehalten werden muss. Für Paketdatenverbindungen aber kann es vorteilhaft sein, die optimale Basisstation für die Übertragung jedes Datenpakets zu einer Mobilstation zu selektieren, damit eine dynamische Änderung der Funkverbindung und der Verkehrsumstände ermöglicht wird. Eine bessere Systemdurchführung kann erreicht werden, wenn die Selektion der optimalen Basisstation unmittelbar vor der Übertragung jedes Pakets gemacht wird, durch Minimierung der Anzahl empfangener Pakete in einem verstümmelten Zustand und auch durch Minimierung der gesamten übertragenen Leistung je Paket.
Zusätzlich zu oder anstelle von der Wahl der optimalen Basisstation sollen andere Kennzeichen der Verbindung zur Übertragung des Datenpakets eingestellt werden. In einem UMTS System können diese Kennzeichen ein geeignetes Modulations- und Codierungsschema (MCS) umfassen, sowie einen geeigneten Übertragungsleistungspegel. Es ist ebenfalls erwünscht, die Signalisierung zu minimieren, die zum Schaffen derartiger Möglichkeiten erforderlich ist.
EP-A-1067816 beschreibt ein Kommunikationssystem mit Handover, in dem ein Sendekanal mit Anbindung nach unten von jeder Station einer Anzahl fester Stationen übertragen wird, und wobei der Übertragungsleistungspegel jedes dieser gesendeten Kanäle derart gesteuert wird, dass er die Zellenbelastung in der entsprechenden festen Station reflektiert. Jedes mobile Terminal misst den von jeder der festen Stationen empfange nen Leistungspegel und ermittelt, welche die am meisten geeigneten festen Stationen zum Kommunizieren mit der Anbindung nach oben sind. Auf diese Weise ist die Downlink übertragene Leistung für alle mobile Terminals dieselbe und kann nicht für jedes einzelne mobile Terminal optimiert werden. EP-A-1067816 beschreibt nicht die Leistungssteuerung der Anbindung nach oben.
EP-A-897225 beschreibt ein Kommunikationssystem mit Handover, in dem eine Mobilstation die Übertragungsleistung abhängig von den kombinierten Werten von Steuerbits regelt, die von einer Vielzahl von Basisstationen übertragen worden sind. Auf diese Weise ist die Uplink Übertragungsleistung für jede Station der vielen Basisstationen gleich und kann nicht für jede einzelne Basisstation optimiert werden. EP-A-897225 beschreibt nicht eine Leistungssteuerung der Anbindung nach unten.
EP-A-079318 beschreibt ein Kommunikationssystem mit Handover, wobei eine Mobilstation Leistungssteuerbefehle von einer Vielzahl von Basisstationen empfangen kann und in Reaktion auf die Befehle die Übertragungsleistung steuert zum Minimieren des Übertragungsleistungspegels. Eine Mobilstation, die von verschiedenen Basisstationen strittige Steuerbefehle empfängt, wird die Übertragungsleistung reduzieren. Auf diese Weise ist die mobile Übertragungsleistung für alle Basisstationen gleich. Weiterhin misst die Mobilstation die Framefehlerrate für das empfangene Signal und überträgt einen Framefehlerratenbericht zu allen Basisstationen. Alle Basisstationen empfangen denselben Framefehlerratenbericht und benutzen diesen zum Selektieren des Übertragungsleistungspegels für Leistungsteuerbefehle. Die Basisstationen selektieren alle denselben Übertragungsleistungspegel, was die Selektion eines angestiegenen Pegels umfasst, wenn ein Befehl "Reduzieren" übertragen wird. In einer Ausführungsform berichtet die Mobilstation die empfangenen Leistungspegel von Pilotsignalen, die von jeder Basisstation übertragen werden, und die Steigerung in dem Pegel ist bedingt durch die Übertragungsleistung derjenigen Basisstation, die nicht bereits den höchsten Pegel der empfangenen Pilotpegel hat. Auf diese Weise wird der Übertragungsleistungspegel nicht unabhängig von jeder Verbindung zwischen der Mobilstation und der Basisstation optimiert, entweder für die Uplink oder für die Downlink.
Beschreibung der Erfindung
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen besseren Datendurchfluss in einem derartigen System zu ermöglichen.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Mobilstation zur Verwendung in einem Funkkommunikationssystem mit physikalischen Steuerkanälen geschaffen, vorgesehen zur bidirektionalen Übertragung von Sätzen von Steuerinformation zwischen der Mobilstation und einer Vielzahl fester Stationen, und mit wenigstens einem Datenkanal zwischen einer oder mehreren festen Stationen, selektiert aus den vielen festen Stationen, und der Mobilstation zur Übertragung von Daten von der oder von jeder selektierten festen Station zu der Mobilstation, wobei die Mobilstation durch Leistungssteuermittel in Form einer geschlossenen Schleife gekennzeichnet ist, um zwischen der Mobilstation und jeder Station der vielen festen Stationen zu arbeiten bzw. parallel geschaltete geschlossene Leistungssteuerschleifen zur individuellen Einstellung der Leistung einiger oder aller physikalischen Steuerkanäle, oder Teile davon, auf der ein Satz mit Steuerinformation abgebildet wird, auf unabhängige Spuränderungen in den betreffenden Funkkanälen.
Durch Ermöglichung einer schnellen Selektion der optimalen Basisstation zu jedem beliebigen Zeitpunkt, sind eine Anzahl Vorteile geschaffen. Insbesondere wird die Verzögerung vor der Übertragung jedes Pakets reduziert, während eine genaue Leistungssteuerung am Anfang jedes Pakets gewährleistet wird, sogar wenn die übertragende Basisstation geändert wurde.
Weiterhin wird die Wahl des MCS begleitet von zusätzlicher Information, erhalten durch Betreibung einer Anzahl paralleler Leistungssteuerschleifen. Durch eine schnelle Selektion der optimalen Basisstation und/oder durch eine verbesserte Wahl des MCS wird der gesamte Systemdurchfluss verbessert, wobei eine minimale zusätzliche Signalisierung erforderlich ist.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Funkkommunikationssystem mit einer Mobilstation nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung und mit einer Vielzahl festerer Stationen geschaffen.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Funkkommunikationssystems mit physikalischen Steuerkanälen, vorgesehen zur bidirektionalen Übertragung von Sätzen mit Steuerinformation zwischen einer Mobilstation und einer Anzahl fester Stationen, und mit wenigstens einem Datenkanal zwischen einer festen Station oder mehreren festen Stationen, selektiert aus der Anzahl fester Stationen, und der Mobilstation zur Übertragung von Daten von der oder jeder selektierten festen Station zur Mobilstation, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren zwischen der Mobilstation und jeder festen Station der vielen festen Stationen bzw. den parallel geschalteten geschlossenen Leistungssteuerschleifen zur individuellen Einstellung der Leistung einiger oder aller physikalischen Steuerkanäle, oder Teile davon, arbeitet, auf denen ein Satz mit Steuerinformation abgebildet wird, um auf unabhängige Art und Weise Änderungen in den betreffenden Funkkanälen zu folgen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, die in dem Stand der Technik nicht vorhanden ist, dass durch Betreibung einer Anzahl paralleler geschlossener Steuerschleifen die schnelle Selektion geeigneter Stellen und/oder die schnelle Wahl von MCS für Datenübertragung ermöglicht wird und eine verbesserte Wirkung eines Datenübertragungssystems ermöglicht werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Funkkommunikationssystems,
2 ein Blockschaltbild eines Funkkommunikationssystems mit einer Mobilstation in dem Prozess eines weichen Handovers,
3 eine Darstellung einer bekannten UMTS Uplink Schlitzstruktur,
4 eine Darstellung einer UMTS Uplink Schlitzstruktur nach der vorliegenden Erfindung, und
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Übertragen von Daten nach der vorliegenden Erfindung.
In der Zeichnung sind zum Bezeichnen entsprechender Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet worden.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 umfasst ein Funkkommunikationssystem eine Primärstation (BS) 100 und eine Anzahl Sekundärstationen (MS) 110. Die Basisstation 100 umfasst einen Mikrocontroller (μC) 102, Transceivermittel (Tx/Rx) 104, die mit Antennenmitteln 106 verbunden sind, Leistungssteuermittel (PC) 107 zum Ändern des übertragenen Leistungspegels, und Verbindungsmittel 108 zur Verbindung mit dem PSTN oder einem anderen geeigneten Netzwerk. Jede Mobilstation 110 umfasst einen Mikrocontroller (μC) 112, Transceivermittel (Tx/Rx) 114, die mit Antennenmitteln 116 verbunden sind, und Leistungssteuermittel (PC) 118 zur Änderung des übertragenen Leistungspegels. Kommunikation von der Basisstation 100 zu der Mobilstation 110 erfolgt über einen Downlink Kanal 122, während Kommunikation von der Mobilstation 110 zu der Basisstation 100 über einen Uplink Kanal 124 erfolgt.
In vielen Funkkommunikationssystemen wird Leistungssteuerung normalerweise auf eine Art und Weise einer geschlossenen Schleife betrieben. Zur Uplink Leistungssteuerung in einem UMTS System ermittelt die Basisstation 100 die erforderlichen Änderungen in der Leistung der Übertragungen von einer Mobilstation 110 und signalisiert diese Änderungen zu der Mobilstation 110 mit Hilfe von "Transmit Power Control" (TPC) Befehlen. Zur Minimierung von Overheads instruiert ein TPC Befehl typischerweise die Mobilstation 110 ihre Leistung zu steigern oder zu verringern, und zwar entsprechend der Änderung in der Leistung, und zwar um einen Schritt vorbestimmter Größe. In einigen Systemen aber kann ein TPC Befehl auch die anzuwendende Schrittgröße ermitteln. Auf gleiche Weise ermittelt die Mobilstation 110 für die Downlink Leistungssteuerung die erforderlichen Änderungen und signalisiert diese unter Anwendung von TPC Befehlen zu der Basisstation 100.
In einem System nach der vorliegenden Erfindung kann eine Leistungssteuerung mit einer geschlossenen Schleife auch zum Wählen von Parametern, wie des am meisten geeigneten MCS, benutzt werden, da der von der Mobilstation 110 beantragte Leistungspegel für einen physikalischen Downlink Kanal eine Angabe vorherrschender Funkverbindungsbedingungen schafft. Folglich gibt es kein Bedürfnis nach einer separaten Uplink Nachricht, die von der Mobilstation 110 zu der Basisstation 100 übertragen werden soll um Funkverbindungsbedingungen anzugeben.
Eine Mobilstation 110 in einem weichen Handover Prozess ist in 2 dargestellt, wobei die Mobilstation 110 drei Zweiweg-Kommunikationskanäle 226a, 226b, 226c hat, die je einen Uplink und einen Downlink Kanal aufweisen, mit drei betreffenden Basisstationen 100a, 100b, 100c. In einem bestimmten Zeitschlitz empfängt die Mobilsta tion 110 TPC Befehle von jeder der Basisstationen 100a, 100b, 100c über die Downlink Kanäle und überträgt TPC Befehle zu jeder der Basisstationen über die Uplink Kanäle. In einem herkömmlichen UMTS-System überträgt jede Mobilstation 110 nur einen einzigen Satz mit Uplink Befehlen zu allen Basisstationen 100a, 100b, 100c in dem aktiven Satz. Folglich werden, obschon es eine Form von Leistungssteuerschleife gibt, die Leistungen der Uplink Kanäle nicht einzeln gesteuert.
In einem System nach der vorliegenden Erfindung sind zwischen einer Mobilstation 110 und einer Anzahl Basisstationen 100a, 100b, 100c parallele Leistungssteuerschleifen aufgebaut um einen schnellen Basisstation-Selektionsprozess zu schaffen. Derartige Leistungssteuerschleifen könnten zwischen der Mobilstation 110 und einigen oder allen Basisstationen 100aa, 100b, 100c in dem aktiven Satz beibehalten werden. Derartige Leistungssteuerschleifen würden verwendet zur Steuerung der Leistung wenigstens einiger oder aller Downlink Übertragungen zu der Mobilstation 110, und weiterhin könnten derartige Leistungssteuerschleifen auch zur Steuerung der Leistung der betreffenden Uplink Übertragungen verwendet werden. Diese Basisstationen würden wahrscheinlich als diejenigen in dem aktiven Satz gewählt werden, welche die Funkverbindungen mit der besten Qualität hatten. Die geschlossenen Leistungssteuerschleifen mit diesen Basisstationen würden imstande sein, eine sehr schnelle Selektion zu machen um zu entscheiden, welche Basisstation 100a, 100b, 100c ein Paket zu der Mobilstation 110 übertragen soll.
Als ein Beispiel könnte als Basisstation zur Übertragung eines Pakets die Basisstation mit der niedrigsten Übertragungsleistung in den leistungsgesteuerten physikalischen Steuerkanälen gewählt werden. Die Selektion könnte entweder durch die Mobilstation 110 (durch Übertragung einer Basisstation-Selektionsnachricht zu dem Netzwerk), oder durch das Netzwerk gemacht werden. Die Leistungssteuerung mit Hilfe der geschlossenen Schleife gewährleistet, dass die Übertragungsleistung über den Downlink Kanal bereits auf einem geeigneten Pegel für die Funkverbindungsbedingungen ist, und sie könnte verwendet werden als Hilfe Basis-Elektrode der Vorhersage des meist geeigneten MCS und/oder anderer Parameter.
Die Wirkung vieler paralleler geschlossener Leistungssteuerschleifen erfordert die Übertragung der betreffenden vielen Sätze mit Steuerinformation in der Uplink sowie in der Downlink. Als Minimum würde, wenn derartige parallele geschlossene Leistungssteuerschleifen nur zur Steuerung der Leistung der Downlink Übertragung verwendet werden, jeder Satz mit Uplink Steuerinformation einen oder mehrere TPC Befehle enthalten, hergeleitet von dem entsprechenden Downlink Satz mit Steuerinformation und jeder Satz mit Downlink Steuerinformation würde einen oder mehrere Sätze mit Pilotinformation enthalten, von denen die TPC-Befehle in dem entsprechenden Uplink Satz mit Steuerinformation mit Hilfe einer Technik, wie Signal-zu-Interferenzschätzung (SIR) hergeleitet werden könnten. Wenn weiterhin derartige parallele geschlossene Leistungssteuerschleifen zur Steuerung der Leistung von Uplink Übertragungen verwendet werden, würde jeder Satz mit Uplink Steuerinformation weiterhin einen Satz oder mehrere Sätze mit Pilotinformation enthalten, aus denen die TPC-Befehle in dem entsprechenden Downlink Satz mit Steuerinformation hergeleitet werden könnten, und jeder Satz mit Downlink Steuerinformation würde weiterhin einen oder mehrere TPC Befehle enthalten, hergeleitet von dem entsprechenden Uplink Satz mit Steuerinformation.
Zunächst wird die Uplink betrachtet. Die Mobilstation 110 soll eine Anzahl Sätze mit Uplink Steuerinformation, einschließlich TPC-Befehle übertragen. In den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen wird dies entweder durch Abbildung jedes Satzes mit Steuerinformation auf einen einzelnen Uplink physikalischen Steuerkanal oder durch Zeitmultiplex aller Sätze mit Steuerinformation zu einem einzigen physikalischen Steuerkanal oder aber durch eine Kombination der zwei Techniken. Andere Techniken könnten auch angewandt werden, beispielsweise Codierungskombinationen von TPC Befehlen und die Verwendung von Modulationsschemen höherer Ordnung.
Die erste Technik betrifft die Übertragung separater physikalischer Uplink Steuerkanäle zu jeder der Basisstationen 100a, 100b, 100c, die gewählt worden sind sich an dem schnellten Selektionsprozess zu beteiligen. In einer UMTS Implementierung würden diese einzelnen physikalischen Uplink Steuerkanäle alle den gleichen Verschlüsselungscode verwenden (zum Identifizieren der Mobilstation 110). Der physikalische Uplink Steuerkanal für jede Basisstation 100a, 100b, 100c könnte mit Hilfe eines der nachfolgenden verfahren oder mit Hilfe der beiden genannten Verfahren unterschieden werden: beispielsweise:

– Code Multiplexierung, wobei jeder physikalische Steuerkanal einen anderen orthogonalen Kanalisierungscode verwendet. In den aktuellen UMTS Spezifikationen ist nur ein einziger physikalischer Uplink Steuerkanal von jeder Mobilstation 110 erlaubt und er benutzt einen vorbestimmten Kanalisierungscode mit einem Spreizfaktor von 256 von einem OVSF ("Or thogonal Variable Spreading Factor") Codebaum. Die zusätzlichen physikalischen Steuerkanäle könnten jeden der 63 anderen Kanalisierungscodes aus demselben Satz verwenden, während sie nach wie vor orthogonal sind gegenüber allen möglichen Kanalisierungscodes, die für Uplink Datenkanäle verwendet werden.
– I/Q Multiplexierung, In den heutigen UMTS Spezifikationen wird die Uplink Steuerinformation in einem physikalischen Kanal codiert, der den Q-Anteil (Quadraturphase) des Trägers verwendet, zusammen mit bis zu 3 Datenkanälen und bis zu 3 Datenkanäle werden in den I-Anteil (phasengleich) codiert (vor der komplexen Verschlüsselung). Wenn nur 2 Uplink Sätze mit Steuerinformation erforderlich wären, und keine Uplink Daten gleichzeitig übertragen werden, könnten die Sätze mit Steuerinformation I/Q gemultiplext werden (vor der komplexen Verschlüsselung), wobei derselbe Kanalisierungscode verwendet wird, wodurch auf diese Weise der Bedarf an Mehrcodeübertragung für die Steuerkanäle vermieden wird. Es wäre auch möglich, zwei Sätze mit Steuerinformation zu übertragen, und zwar über je einen des I- und des Q-Anteils, während ein reduzierter Betrag an Daten mit der Verwendung von Mehrcodeübertragung übertragen wird.

Auf vorteilhafte Weise könnte die Zeit von Uplink Übertragungen derart gewählt werden, dass gewährleistet wird, dass es keinen Bedarf an Mehrcodeübertragung gab. Es könnte beispielsweise derart geregelt werden, dass ein Kanal der physikalischen Uplink Steuerkanäle vorübergehend abgeschaltet wird, wenn bestimmte Uplink Daten übertragen werden sollen.
Steuerkanaltaktgebung, d.h. intermittierende Übertragung eines physikalischen Steuerkanals könnte im Zusammenhang mit den oben genannten Verfahren als ein Mittel zum Reduzieren des Leistungsverbrauchs und Uplink Interferenzpegel angewandt werden.
Die zweite Technik ist Zeitmultiplexierung der Sätze mit Steuerinformation für verschiedene Basisstationen, wobei ein modifizierter Typ eines physikalischen Uplink Steuerkanals verwendet wird. In diesem Fall wäre nur ein einziger physikalischer Uplink Steuerkanal erforderlich, wobei nur ein einziger Kanalisierungscode verwendet wird. 3 zeigt die Struktur eines Frames 300 eines physikalischen UMTS Uplink Steuerkanals. Das Frame 300 hat eine Länge von 10 Mobilstation und umfasst 15 Schlitze S₀ bis S₁₄. Jeder Schlitz hat eine Länge von 2560 Chips und umfasst 10 Bits an Steuerdaten. Wenn nun der i. Schlitz S_i betrachtet wird, enthält dieser ein Pilot-Feld (P) 304, ein "Transport Format Combination Indicator" (TFCI) Feld 306, ein "FeedBack Information" (FBI) Feld 308 und ein TPC Feld 310, wobei jedes Feld eine vorbestimmte Anzahl Bits hat.
Zeitmultiplexierung der TPC Befehle und der Pilotfelder könnte dann mit Hilfe eines der nachfolgenden Verfahren oder durch die beiden Verfahren erreicht werden:

– Modifikation der Felder in dem physikalischen Uplink Steuerkanal um zu ermöglichen, dass viele Sätze mit TPC Befehlen und Pilotinformation mit der üblichen 1500 Hz Schlitzrate übertragen werden. Die TFGI könnte einmal übertragen werden bei der höchsten Leistung, erforderlich zur Kommunikation mit allen relevanten Basisstationen 100a, 100b, 100c. Dies könnte bedeuten, eine Reduzierung des Betrags an Pilotinformation, die jeder Basisstation zugeführt worden ist.

4 zeigt ein Frame 300 mit einer modifizierten Feldstruktur nach der vorliegenden Erfindung zur Verwendung mit zwei Basisstationen. Es sind zwei Pilotfelder P₁ 404 und P₂ 405 vorgesehen, zusammen mit zwei Leistungsregelungsfeldern TPC₁ 409 und TPC₂ 410. Das TPCI Feld 306 wird durch die Feldstruktur nach 3 nicht geändert, während das FBI Feld 308 fallengelassen wurde (weil es kein Bedürfnis nach genauer Senderdiversitätsinformation gab wenn nur Steuerinformation übertragen wird). Es dürfte einleuchten, dass es eine Anzahl andere Möglichkeiten gibt, die Feldstruktur zu modifizieren um die Anforderungen der vorliegenden Erfindung zu erfüllen.

– Reduzierung der Leistungssteuerungsrate für jede Zelle. So vermeidet beispielsweise die Halbierung der Leistungssteuerrate in einem Szenario, wo zwei Basisstationen sich an dem Schnellselektionsprozess beteiligen, den Bedarf an Modifikation der Framefeldstruktur. Jede Basisstation reagiert nur auf jeden anderen TPC Befehl, und benutzt auf gleiche Weise nur jedes andere Pilotfelds zur SIR-Schätzung. Die TPC Rate könnte noch weiter reduziert werden (beispielsweise in langsam ändernden Funkverbindungen mit einer niedrigen Dopplerfrequenz) durch "Abschaltung" des physikalischen Steuerkanals.

Nun wird der Downlink näher betrachtet. Jede Basisstation 100a, 100b, 100c, die sich an dem Schnellselektionsprozess beteiligt, soll Pilotinformation zu der Mobilstation 110 übertragen, damit die geschlossene Leistungssteuerschleife für den Downlink beibehalten wird. Wenn die Uplinks ebenfalls von der geschlossenen Schleifenleistungssteuerung gesteuert werden, sollen die Basisstationen auch TPC Befehle zu der Mobilstation 110 übertragen. Dies entspricht dem normalen weichen Handover Prozess, ausgenommen, dass jede Basisstation 100a, 100b, 100c die Downlink TPC Befehle auf Basis der SIR der betreffenden Teile des betreffenden physikalischen Uplink Steuerkanals berechnet. Etwaige Verfahren für den Downlink umfassen die Anwendung verschiedener Verschlüsselungscodes oder Zeitmultiplex von Übertragungen.
Verschiedene Verschlüsselungscodes könnten angewandt werden um die Sätze mit Steuerinformation von den verschiedenen Basisstationen 100a, 100b, 100c zu unterscheiden. Dies würde die Mobilstation 110 in den Stand setzten, die Downlink Pilotinformation von jeder Basisstation einzeln zu behandeln, zum Erzeugen der verschiedenen Uplink TPC Befehle, erforderlich für die verschiedenen Basisstationen entsprechend den betreffenden Downlink SIRen. Dies würde auch die Mobilstation 110 in den Stand setzen, TPC Befehle von den verschiedenen Basisstationen zu unterscheiden.
Statt einer Kombination von TPC Befehlen, empfangen von den verschiedenen Basisstationen, wie in dem normalen weichen Handover Prozess, beispielsweise wie in der ebenfalls eingereichten nicht veröffentlichten UK Patentanmeldung 0022633.2 beschrieben, (Aktenzeichen der Anmelderin PHGB000121), würde die Mobilstation 110 die Leistung jedes physikalischen Uplink Steuerkanals regeln (oder jedes Teils eines physikalischen Uplink Steuerkanals im Falle von Zeitmultiplex-Sätzen von Uplink Steuerinformation) einzeln entsprechend den TPC Befehlen, die von der betreffenden Basisstation 100a, 100b, 100c empfangen wurden.
Auf alternative Weise könnten die Downlink Sätze mit Steuerinformation von den jeweiligen Basisstationen 100a, 100b, 100c auf dieselbe Art und Weise zu dem Uplink wie oben beschrieben im Zeitmultiplex übertragen werden. In dem Fall kann es bevorzugt werden, "Multiplexing" mit "Gating" zu kombinieren, dies um Synchronisationsprobleme zwischen Basisstationen zu vermeiden, wobei in dem Fall die Downlink Pilotinformationsrate und/oder die TPC Befehlsrate auf gleiche Weise reduziert werden könnte.
In Ausführungsformen eines Systems nach der vorliegenden Erfindung könnten bestimmte Begrenzungen auf die Uplink Übertragungsleistungen von der Mobilstation 110 zu den jeweiligen Basisstationen 100a, 100b, 100c angewandt werden. So könnte beispielsweise das Übertragungsleistungsverhältnis zwischen den Übertragungen zu verschiedenen Basisstationen auf beispielsweise 6 dB begrenzt werden, wodurch die Erzeugung wesentlicher Interferenz in einer einzigen Zelle vermieden wird, weil eine Basisstation in einer anderen Zelle mehr Leistung erfordert, während dennoch ein ausrechender dynamischer Bereich geschaffen wird um eine entsprechende Uplink Fehlerrate für TPC Be fehle beizubehalten. Eine derartige Begrenzung verbessert auch das EMC Verhalten durch Vermeidung plötzlicher und regelmäßiger Änderungen in der Leistung, und vereinfacht Implementierung einer Mobilstation 110 durch Vermeidung der Notwendigkeit, dass sie imstande sein muss, regelmäßige große Änderungen in der Leistung genau zu implementieren.
Auf alternative Weise könnte in dem Fall, dass eine Mobilstation 110 die maximale Übertragungsleistung erreicht (entsprechend der Leistungsklasse oder wie durch das Netzwerk signalisiert), das Hauptziel sein, die einwandfreie Uplink Übertragungsleistung für die Basisstation 100a, 100b, 100c mit der besten Downlink SIR beizubehalten. Die Uplink Übertragungsleistung zu den anderen Basisstationen könnte reduziert werden um dies zu erreichen. Wenn dies dazu führt, dass das Leistungsverhältnis zwischen den Übertragungen zu verschiedenen Basisstationen größer wird als eine vorbestimmte Grenze, beispielsweise die oben vorgeschlagene 6 dB Grenze, könnten die Übertragungen zu einer Basisstation oder zu mehreren Basisstationen anders als diejenige mit der besten Downlink SIR beendet werden, oder auf alternative Art und Weise könnte die Übertragungsleistung der Übertragungen zu allen Basisstationen herunter skaliert werden.
In praktischen Implementierungen würde die Anzahl paralleler geschlossener Leistungssteuerschleifen wahrscheinlich auf 2 oder 3 begrenzt um die Komplexität der Implementierung zu vermeiden, wodurch die Vorteile der Schnellselektionstechnik eliminiert werden.
Ein Flussdiagramm, das ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zum Übertragen von Daten über eine Basisstation oder mehrere Basisstationen 100a, 100b, 100c illustriert, ist in 5 dargestellt. Das Verfahren startet in dem Schritt 502, wenn es dort Daten zur Übertragung zu einer Mobilstation 110 gibt. Der Schritt 504 ist ein test um zu ermitteln, ob Daten zur Übertragung zurückbleiben. Sollte dies der Fall sein, so wird die Bildablenkspulensystem 100a, 100b, 100c mit den besten gesamten Merkmalen aus denjenigen, die für die Mobilstation 110 zur Schnellselektion verfügbar sind, in dem Schritt 506 selektiert und es wird in dem Schritt 508 ein Datenpaket zu der Mobilstation 110 übertragen. Der Prozess Daten zu testen, eine Basisstation zu selektieren und ein Datenpaket zu übertragen fährt fort, bis es keine Daten mehr gibt, die übertragen werden sollen, wenn der Test 504 für mehr Daten scheitert und der Prozess in dem Schritt 510 endet.
In der Praxis kann der Betrag an Daten, die übertragen werden müssen bevor die Selektion der Basisstation wieder durchgeführt wird, mehr als ein einziges Paket sein, und zwar je nach den Overheads der Änderung der übertragenden Basisstation.
In einer weiteren Ausführungsform könnte die Wirkung von vielen Leistungsregelschleifen angewandt werden um die Selektion des am meisten geeigneten MCS für Paketübertragung von einer Basisstation 100 zu einer Mobilstation 110 zu ermöglichen, wenn die Steuerkanäle in weichem Handover sind. Dies kann unabhängig von dem angewandten Verfahren um zu entscheiden, welche Basisstation 100a, 100b, 100c das Downlink Paket senden soll, gemacht werden. Es ist bereits bekannt, dass MCS Selektion auf einer Schätzung der wahrscheinlichen SIR basiert werden kann, die in der Mobilstation 110 erhalten werden würde. Es ist weiterhin bekannt, dass ein Wert für diese geschätzte SIR von der Mobilstation zu der Basisstation in der Form eines Messberichtes (oder von anderen Messungen wie Signalstärke eines Pilotkanals hergeleitet) übertragen werden kann.
Wenn aber derartige Messberichte unter Anwendung einer Signalisierung einer höheren Schicht gesendet werden, gibt es wahrscheinlich ein wesentliches Intervall zwischen denselben. Dies kann zu wesentlichen Fehlern in der MCS Selektion in zeitvariablen Kanälen führen. Es ist ebenfalls bekannt, dass die Wirkung geschlossener Schleifenleistungssteuerung bei der Downlink Übertragung angewandt werden kann um Korrekturen auf eine vorher gemachten SIR Schätzung durchzuführen, da Änderungen in übertragener Leistung durchaus mit Änderungen in dem Downlink Streckenverlust und folglich mit der erzielbaren SIR in der Mobilstation 110 korreliert werden können. In einem weichen Handover aber sind die Änderungen in Downlink übertragener Leistung von jeder Basisstation 100a, 100b, 100c wahrscheinlich nicht genügend mit Änderungen in den betreffenden Downlink Streckenverlust korreliert. Deswegen werden in einem weichen Handover die Verwendung vieler Leistungssteuerungsschleifen für Downlink Steuerkanäle es ermöglichen, dass der Leistungspegel des Downlink Kanals von jeder Basisstation in dem aktiven Satz (oder Subsatz des aktiven Satzes) unabhängig Änderungen in den betreffenden Funkkanälen folgt. Dies bedeutet, dass unter der Bedingung geeigneter Messberichte, die in der Mobilstation 110 erzielbare SIR für jede Basisstation in dem aktiven Satz (oder Subsatz des aktiven Satzes) geschätzt werden kann. Das geeignete MCS zur Paketübertragung kann dann selektiert werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Datenkanal zu der Mobilstation 110 von jeweils einer Basisstation gleichzeitig übertragen. Unter bestimmten Umständen kann es aber vorteilhaft sein, dass Datenkanäle gleichzeitig von mehr als nur einer Basisstation übertragen werden. So können beispielsweise in einer Situation, in der drei Basisstation 100a, 100b, 100c unter geschlossener Schleifenleistungssteuerung sind, wenn zwei der Basisstationen eine gleich gute Verbindungsqualität schaffen, das Datenpaket oder die Datenpakete gleichzeitig von diesen zwei Basisstationen übertragen werden (auf eine gleiche Weise wie Übertragungen während des weichen Handovers).
In einer Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsformen könnte es mehr als nur eine Datenverbindung zwischen einer Primärstation und einer Sekundärstation geben. So könnte beispielsweise die vorliegende Erfindung auf Funkverbindungen mit verschiedenen Frequenzen, oder von verschiedenen Antennen ausgesendet, angewandt werden, was eine einzelne Leistungssteuerung erfordert, wenn sie zwischen demselben Paar von Stationen sind.
In einem System, in dem eine Basisstation 100 eine Anzahl Antennen 106, oder Antennenstrahlen hat, sollen über der Selektion einer bevorzugten Basisstation 100 für Paketübertragung stehende Bezugszeichen eine Selektion einer bevorzugten Subsatzes von Antennen oder Antennenstrahlen aus denen enthalten, die von einer oder von mehreren Primärstationen geschaffen werden. In einem System, das MIMO-Techniken ("Multi-Input Multi-Output") anwendet, soll eine Selektion einer bevorzugten Basisstation 100 auch bedeuten, dass sie eine Selektion einer optimalen Funkstrecke oder einen Satz von Strecken zwischen einer Primärstation 100 und einer Sekundärstation 110 umfasst.

Text in der Zeichnung

5

502: Start
504: Daten?
506: Selektion der Basisstation
508: Textdatenpaket
510: Ende

Claims

Mobilstation (110) zur Verwendung in einem Funkkommunikationssystem mit physikalischen Steuerkanälen, vorgesehen zur bidirektionalen Übertragung von Sätzen mit Steuerinformation zwischen der Mobilstation (110) und einer Anzahl fester Stationen (100), und mit wenigstens einem Datenkanal zwischen einer festen Station oder mehreren festen Stationen, selektiert aus der Anzahl fester Stationen (100), und der Mobilstation (110) zur Übertragung von Daten von der oder von jeder selektierten festen Station (100) zu der Mobilstation (110), wobei die Mobilstation (110) gekennzeichnet ist durch Leistungssteuermittel (118) in Form einer geschlossen Schleife für den Betrieb zwischen der Mobilstation (110) und jeder festen Station der vielen festen Stationen (100) bzw. parallel geschaltete geschlossene Leistungssteuerschleifen zur individuellen Regelung der Leistung einiger oder aller physikalischen Steuerkanäle, oder Teile davon, auf der ein Satz mit Steuerinformation abgebildet wird, auf unabhängige Spuränderungen in den betreffenden Funkkanälen.
Mobilstation (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (112) zur Ermittlung davon vorgesehen sind, welche der festen Stationen die selektierte Station oder die selektierten Stationen enthalten, und zwar in Reaktion auf eine Änderung von Funkkopplungsumständen.
Mobilstation (110) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (114) vorgesehen sind zur Übertragung jedes Satzes mit Steuerinformation über einen einzelnen physikalischen Kanal.
Mobilstation (110) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (114) vorgesehen sind um die physikalischen Kanäle durch Verwendung verschiedener Kanalisierungscodes zu unterscheiden.
Mobilstation (110) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (114) vorgesehen sind um zwei der physikalischen Kanäle durch Übertragung zu unterscheiden, und zwar einen ersten physikalischen Kanal, der die phasenrichtige Komponente des Trägers benutzt, und einen zweiten physikalischen Kanal, der die Quadraturphasenkomponente des Trägers benutzt.
Mobilstation (110) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (112) vorgesehen sind zum Unterbrechen der Übertragung eines physikalischen Steuerkanals, wenn Datenübertragung erforderlich ist.
Mobilstation (110) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (114) vorgesehen sind zum Übertragen jedes Satzes mit Steuerinformation in Zeitmultiplex über einen einzigen physikalischen Kanal.
Mobilstation (110) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (114) vorgesehen sind um das Zeitmultiplex durch Reduktion der Übertragungsrate von Leistungssteuerbefehlen zu erzielen.
Mobilstation (110) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion der Rate im Verhältnis steht zu einer Zahl größer als die Anzahl fester Stationen, mit denen Sätze mit Steuerinformation ausgetauscht werden, oder im Verhältnis zu einer Zahl entsprechend dieser Anzahl steht.
Mobilstation (110) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (114) vorgesehen sind zum Erzielen des Zeitmultiplexes durch Einschließung einzelner Leistungssteuerfelder in Bezug auf jede feste Station (100), mit der Sätze mit Steuerinformation in einem einzigen physikalischen Steuerkanal ausgetauscht werden.
Funkkommunikationssystem mit einer Mobilstation (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und mit einer Anzahl fester Stationen (100).
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (104) vorgesehen sind zum Codieren jedes physikalischen Steuerkanals mit einem betreffenden Ver schlüsselungscode, der von jeder Station der Anzahl fester Stationen oder von einem Teil davon, übertragen worden ist, auf der ein Satz mit Steuerinformation abgebildet wird, um die assoziierte feste Station (100) identifizieren zu können.
System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (107) vorgesehen sind, die auf Anträge von der Mobilstation (110) reagieren, und zwar zum Selektieren der festen Station (100), die mit dem oder jedem Datenkanal verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (107) vorgesehen sind zum Bilden einer Anzahl Kommunikationsverbindungen zwischen einer festen Station (100) und der Mobilstation (110) um zu ermitteln, welche der festen Stationen (100) selektierte feste Stationen enthalten, und um zu ermitteln, welche der Kommunikationsverbindungen selektiert sind.
Verfahren zum Betreiben eines Funkkommunikationssystems mit physikalischen Steuerkanälen, vorgesehen zur bidirektionalen Übertragung von Sätzen mit Steuerinformation zwischen einer Mobilstation (110) und einer Anzahl fester Stationen (100), und mit wenigstens einem Datenkanal zwischen einer oder mehreren festen Stationen, selektiert aus der Anzahl fester Stationen (100), und der Mobilstation (110) zur Übertragung von Daten von der oder jeder selektierten festen Station zur Mobilstation (110)), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es zwischen der Mobilstation (110) und jeder festen Station der vielen festen Stationen (100) bzw. den parallel geschalteten geschlossenen Leistungssteuerschleifen zur individuellen Regelung der Leistung einiger oder aller physikalischen Steuerkanäle, oder Teile davon, arbeitet, auf denen ein Satz mit Steuerinformation abgebildet wird, um auf unabhängige Art und Weise Änderungen in den betreffenden Funkkanälen zu folgen.