DE60307904T2 - Verfahren und system zur leistungssteuerung während der initialisierungsperiode des verkehrskanals in einem cdma netzwerk - Google Patents
Verfahren und system zur leistungssteuerung während der initialisierungsperiode des verkehrskanals in einem cdma netzwerk Download PDFInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Leistungssteuerung der Vorwärtsverbindung in CDMA-Funknetzen, insbesondere bezieht sie sich auf Leistungssteuerung der Vorwärtsverbindung während der Initialisierungsperiode des Verkehrskanals.
- Im Allgemeinen erhalten Mobilgeräte in den gegenwärtigen CDMA-Funknetzen Zugang zu den Funknetzen durch Zugangskanäle in der Rückwärtsverbindung, und das Funknetz gewährt einem Mobilgerät Zugang durch die Paging-Kanäle. Mobilgerät und Basisstation benutzen dann einen Verkehrskanal, um Sprach- und/oder Datenverkehr zu senden und zu empfangen.
- Wenn das Mobilgerät zuerst den Verkehrskanal benutzt, dann starten sowohl das Mobilgerät als auch die Basisstation in der Regel mit Präambeln, um die Akquisition und Synchronisation herzustellen. Die Anfangssendeleistung für die Präambel vom Mobilgerät basiert auf einer Leistungssteuerung ohne Rückkopplung und dem Leistungspegel der letzten erfolgreichen Zugriffssondierung (access probe). Umgekehrt basiert der Pegel der Anfangssendeleistung für die Basisstation im Allgemeinen auf heuristischem Wissen und ist in der Regel auf einen vorbestimmten Wert festgesetzt.
-
US 6,292,471 offenbart ein Verfahren zur Steuerung der Anfangsleistung, mit der Signale an und von mobilen Teilnehmergeräten und einer festen Basisstation gesendet werden sollten. -
US 6,173,162 beschreibt Verfahren zur Steuerung der Leistungspegel gesendeter Signale in Fernmeldesystemen. Eine schnelle Leistungssteuerschleife überwacht einen Referenzkanal und stellt die Sendeleistung gemäß einem Zielwert für das Signal-Rausch-Verhältnis ein. Eine Vielzahl von langsamen Leistungssteuerschleifen stellt den Zielwert für das Signal-Rausch-Verhältnis ein und stellt auch Sendeleistungs-Korrekturwerte zur Verfügung, die mit jedem physikalischen Kanal assoziiert sind, um die Sendeleistungen gemäß den variierenden Qualitätsanforderungen zwischen Funkträgern anzupassen. - Durch die Verwendung eines vorbestimmten Werts für die Präambelsendung von der Basisstation kann eins von zwei Problemen entstehen. Wenn der Leistungspegel zu niedrig ist, kann es dem Mobilgerät misslingen, die von der Basisstation gesendeten Präambeln zu akquirieren. Eine zu niedrige Leistung kann beispielsweise durch Schwund oder umgebungsbedingte Schwankungen verursacht werden; Schmalbandstörung (z. B. AMPS), die sich in Nachbarkanälen in der Vorwärtsverbindung oder in Nachbarzelle/Nachbarsektoren bemerkbar macht; oder eine unsymmetrische HF-Verbindung in einigen Gebieten, die nicht völlig durch Netzplanung und Optimierung optimiert werden können. Der zu niedrige Leistungspegel führt zu Netzzugangsausfall und führt zu einer Anzeige des Mobilgeräts, dass der Anruf nicht erfolgreich aufgebaut werden kann.
- Um die obigen Probleme zu entschärfen, stellt die Basisstation den Pegel der Anfangssendeleistung des Verkehrskanals in der Regel relativ hoch ein. Das führt zu dem zweiten Problem: dem Verlust an Netzkapazität. Wegen der hohen Leistungspegel können weniger Anrufe vom Netz übertragen werden, was zu einer suboptimalen Netznutzung führt.
- Vom vorliegenden Verfahren und System sollen die obigen Probleme dadurch gelöst werden, dass das Mobilgerät der Basisstation das empfangene Signal-Rausch-Verhältnis eines von der Basisstation gesendeten Signals meldet. Auf der Basis des Werts dieses empfangenen Signal-Rausch-Verhältnisses kann die Basisstation die Leistung der Präambel im Verkehrskanal einstellen, wodurch sichergestellt wird, dass der Leistungspegel auf Pro-Benutzer-Basis optimal ist.
- In einer vorteilhaften Ausführungsart wird das Signal-Rausch-Verhältnis einer bekannten Signalkomponente gemessen, wobei die gemessene Signalkomponente vorzugsweise das Pilotsignal von der Basisstation ist und das Signal-Rausch-Verhältnis vorzugsweise als das Verhältnis Ec/Io des Pilotkanals angegeben wird, d. h. das Verhältnis Energie pro Chip zur Störungsdichte.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung der Sendeleistung einer Vorwärtsverbindung zwischen einer Basisstation und einem Mobilgerät in einem Kommunikationsnetz bereitgestellt, wie in Anspruch 1 bekannt gegeben wird, und es wird ein entsprechendes System bereitgestellt, wie in Anspruch 17 bekannt gegeben wird.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die vorliegende Erfindung lässt sich besser durch Zeichnungen veranschaulichen, von denen:
-
1 eine schematische Ansicht des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist; und -
2 eine schematische Ansicht des Systems der vorliegenden Erfindung ist. - BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Es wird jetzt auf
1 Bezug genommen. Während der Initialisierungsperiode des Verkehrskanals senden sich eine Basisstation10 und ein Mobilgerät30 ein bekanntes sequenzielles Muster beispielsweise von Nullen in einem Verkehrskanal als eine Präambel zwecks Akquisition und Synchronisation. Die Sendeleistung der Präambel von der Basisstation10 an das Mobilgerät30 muss ausreichend hoch sein, um sicherzustellen, dass das Mobilgerät das Signal empfängt und korrekt akquirieren kann, darf aber nicht zu hoch sein, da sonst die Netzkapazität gemindert wird. - Die Basisstation
10 sendet ein erstes Signal12 an ein Mobilgerät30 innerhalb ihres Sendebereichs. Die Basisstation10 kennt die Sendeleistung13 dieses ersten Signals12 . Sobald dieses erste Signal gesendet ist, wartet die Basisstation im Warteschritt15 auf den Empfang eines zweiten Signals. - Wenn das Mobilgerät
30 auf das Funknetz zugreift, empfängt es das erste Signal12 von der Basisstation10 im Empfangsschritt16 . In der vorliegenden Erfindung berechnet dann das Mobilgerät30 das Signal-Rausch-Verhältnis14 einer gegebenen Signalkomponente dieses empfangenen ersten Signals12 im Messschritt17 und sendet diese Information20 an die Basisstation10 . Die Signalkomponente kann irgendeine Komponente sein, deren Pegel der Basisstation10 bekannt ist, und in einer vorteilhaften Ausführungsart ist die Signalkomponente der Pilotkanal. Die berechnete Information20 ist das Signal-Rausch-Verhältnis oder Signal-Interferenz-Verhältnis oder irgendeine andere Quantität, die zu diesem Verhältnis proportional ist, z. B. die Energie pro Chip zur Störungsdichte, d. h. das Verhältnis Ec/Io des Pilotkanals. Diese Information kann auch im Format einer logarithmischen Skale dargestellt werden, beispielsweise in dB, oder in einem dazu proportionalen Format. - Die Meldung für das Signal-Rausch-Verhältnis kann vom Mobilgerät
30 an die Basisstation10 durch ein zweites Signal18 gesendet werden, das eine Rückkanalnachricht ist, die durch den Empfangschritt19 für das zweite Signal an der Basisstation10 empfangen wird. Vorzugsweise wird die Meldung jedoch durch Zugangskanal-Signalisierungsnachrichten gesendet, um der Basisstation10 das empfangene Signal-Rausch-Verhältnis zur Verfügung zu stellen, bevor Verkehrskanalnachrichten gesendet werden. - Sobald die Basisstation
10 die Meldung von der Mobilstation30 erhält, führt sie einen Einstellschritt22 aus, um gemäß dem gemeldeten Signal-Rausch-Verhältnis20 am Mobilgerät30 ihre Anfangssendeleistung der Vorwärtsverbindungspräambel einzustellen. Auf diese Weise wird die Sendeleistung der Präambel für den gegenwärtigen Netzzustand optimiert, wobei zum Netzzustand Störung, Schwund oder unsymmetrische HF-Verbindungen, besonders für das gewünschte Mobilgerät, gehören. - In der vorteilhaften Ausführungsart, in der das gemessene Signal-Rausch-Verhältnis auf der Basis des Verhältnisses Ec/Io des Pilotkanals gemessen wird, kann die Sendeleistung der Vorwärtsverbindungspräambel nach der folgenden Formel eingestellt werden:
initial_preamble_wr = pilot_pwr + (desired_preamble_Eclo – pilot_Eclo) + delta
wo:
initial_preamble_pwr der Sendeleistungswert für den angezielten Empfänger in dBm ist (oder in dB relativ zu einem gegebenen Bezugswert);
pilot_pwr die von der Basisstation gesendete Pilotleistung in dBm ist (oder in dB relativ zu einem gegebenen Bezugswert);
desired_preamble_Eclo der am Mobilgerät ersichtliche Präambel-Ec/Io-Sollwert in dB ist, der nach Netzleistungskriterien optimiert ist (beispielsweise ist er der kleinstmögliche Ec/Io-Wert, bei dem Empfänger im Netz die Präambel mit ausreichend hoher Wahrscheinlichkeit erfolgreich akquirieren können);
pilot_Eclo der Pilot_Ec/Io-Wert in dB ist, den das Mobilgerät geschätzt hat und während des Netzzugangs an die Basisstation gemeldet hat; und
delta ein Korrekturparameter in dB ist, dessen Wert vom Betreiber des Funknetzes gewählt werden kann, um initial_preamble_pwr gemäß dem Netz-Optimierungsverfahren des Betreibers zu optimieren, einschließlich der Berücksichtigung des Schätzfehlers von pilot_Eclo und eventueller Veränderungen des Kanalzustands, da das Mobilgerät pilot_Eclo meldet, wo in den meisten Fällen ein Nullwert benutzt werden kann, und der Wert in der Regel im Bereich von 0 bis 6 dB liegt. - Als Alternative können initial_preamble_pwr und pilot_pwr in der obigen Formel als Verstärkungen in dB interpretiert werden, die im Sender der Basisstation
10 dazu benutzt werden, um entsprechende Signalkomponenten zu steuern, d. h. die Präambel und den Pilot. - Die Anwendung der obigen Formel ermöglicht so der Basisstation
10 , die Präambelleistung im Verkehrskanal auf der Basis der Daten über ein Signal12 einzustellen, das von einem Mobilgerät30 empfangen wurde, wodurch sichergestellt wird, dass der Leistungspegel optimal ist und die Notwendigkeit heuristischer Einstellungen für den Leistungspegel entfällt. - In einer alternativen Ausführungsart kann desired_preamble_Eclo durch desired_preamble_Eclo_by_mobile ersetzt werden, d. h. durch den vom Mobilgerät
30 bevorzugten Präambel-Ec/Io-Wert. Der Grund für die Benutzung des Alternativwerts ist die Tatsache, dass verschiedene Hersteller oder sogar verschiedene vom selben Hersteller produzierte Geräte verschiedene Signalverarbeitungsalgorithmen verwenden, und die Fähigkeit, diese Signale zu akquirieren, für verschiedene Arten von Mobilgeräten30 verschieden sein kann. Es ist deshalb erstrebenswert, dass das einzelne Mobilgerät30 seinen Präambel-Ec/Io-Sollwert meldet. In dieser Ausführungsart wird desired_preamble_Eclo_by_mobile vorzugsweise durch dasselbe Signal18 gemeldet, das pilot_Eclo meldet. - Sobald die Basisstation
10 desired_preamble_Eclo_by_mobile empfängt, kann sie entweder diesen Wert oder den vorbestimmten Wert desired_preamble_Eclo in der obigen Formel benutzen. Die Auswahl kann mit Hilfe der folgenden Formel getroffen werden:
wenn desired_preamble_Eclo_by_mobile > desired_preamble_Eclo,
dann desired_preamble_Eclo_by_mobile benutzen,
sonst desired_preamble_Eclo benutzen - Die obige Funktion hat ein Bias, um die Geschwindigkeit der erfolgreichen Signalakquisition zu verbessern. Eine eingebaute Kontrolle ist auch möglich, wobei, wenn der Wert desired_preamble_Eclo_by_mobile zu hoch ist, um akzeptiert zu werden, er als unzulässiger Wert behandelt wird und an seiner Stelle ein maximal annehmbarer Wert von der Basisstation benutzt wird.
- Es wird jetzt auf
2 Bezug genommen. Ein System zur Implementierung des Obengenannten enthält ein Mobilgerät30 , das dazu angepasst ist, eine Signalkomponente wie den Pilotkanal an einem Signalempfänger32 zu empfangen und das Signal-Rausch-Verhältnis14 dieser Signalkomponente am Berechnungselement34 für das Signal-Rausch-Verhältnis- zu berechnen. Das Mobilgerät30 kann dann diese Information20 mit Hilfe des Informationssenders36 an eine Basisstation10 senden. - Die Basisstation
10 ist dazu angepasst, die Information20 vom Mobilgerät30 am Informationsempfänger40 zu empfangen und die Sendeleistung der Präambel für Mobilgerät10 am Leistungseinsteller42 auf einen Pegel44 einzustellen, der auf dem empfangenen Signal-Rausch-Verhältnis basiert. Die Präambel wird mit Hilfe des Signalsenders46 in einem Verkehrskanal gesendet, und der Leistungspegel entspricht der Pilotsignalleistung, die auf der Basis der obigen Formel eingestellt wurde. - Obwohl sich die vorliegende Erfindung mit der Präambelleistungssteuerung in einem CDMA-Netz befasst, wird Fachleuten bewusst sein, dass das vorliegende Verfahren und System in anderen Netzarten und für andere Signale als die Präambel benutzt werden können.
- Die oben beschriebenen Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung sind als Veranschaulichungen von vorteilhaften Ausführungsarten gedacht und es ist nicht beabsichtigt, dass sie den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung beschränken. Außerdem ist beabsichtigt, dass verschiedene Modifikationen, die Fachleuten offensichtlich sein dürften, sich im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung befinden. Die einzigen Beschränkungen des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Ansprüchen bekannt gegeben, die hierzu angefügt sind
- Übersetzung der Figuren
Claims (33)
- Verfahren zur Steuerung der Sendeleistung eines Vorwärtsverbindungssignals zwischen einer Basisstation (
10 ) und einem Mobilgerät (30 ) in einem Kommunikationsnetz, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Sendung (12 ) eines ersten Signals von der Basisstation an das Mobilgerät, wobei das erste Signal eine erste Signalsendeleistung hat; Empfang (16 ) des ersten Signals am Mobilgerät; Messung (17 ) eines empfangenen Signal-Rausch-Verhältnisses für das erste Signal am Mobilgerät; Sendung (18 ) eines zweiten Signals vom Mobilgerät an die Basisstation, wobei das zweite Signal Information über das empfangene Signal-Rausch-Verhältnis enthält; wobei das Verfahren wie folgt gekennzeichnet ist: Einstellung (22 ) der Sendeleistung des Vorwärtsverbindungssignals auf der Basis der empfangenen Signal-Rausch-Verhältnis-Information und der ersten Signalsendeleistung, wobei der Einstellschritt außerdem Folgendes umfasst: Schätzung eines Werts der Signalkomponente auf der Basis des empfangenen Signal-Rausch-Verhältnisses; Berechnung der Differenz zwischen einem Sollwert der Signalkomponente und dem geschätzten Wert der Signalkomponente; und Zuordnung der Sendeleistung des Vorwärtsverbindungssignals zu einem Wert, der dadurch erhalten wird, dass die erste Signalsendeleistung durch die im Berechnungsschritt gefundene Differenz korrigiert wird, wodurch, wenn das empfangene Signal-Rausch-Verhältnis über einem Schwellwert liegt, der Einstellschritt die Sendeleistung des Vorwärtsverbindungssignals vermindert, und wenn das empfangene Signal- Rausch-Verhältnis unter dem Schwellwert liegt, der Einstellschritt die Sendeleistung des Vorwärtsverbindungssignals erhöht. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren während einer Verkehrsinitialisierungsperiode zwischen der Basisstation und dem Mobilgerät ausgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Vorwärtsverbindungssignal eine von der Basisstation an das Mobilgerät gesendete Präambel ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Signal ein Pilotsignal ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt der Sendung des zweiten Signals über einen Zugangskanal im Kommunikationsnetz erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Sollwert der Signalkomponente ein Verhältniswert Ec/Io einer voroptimierten Präambelenergie pro Chip zur Störungsdichte ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Sollwert der Signalkomponente auf der Basis des Mobilgeräts bestimmt wird.
- Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Sollwert der Signalkomponente beim Senden des zweiten Signalschritts der Basisstation gemeldet wird.
- Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei der Sollwert der Signalkomponente durch einen Schwellwert begrenzt ist, wodurch, wenn der auf dem Mobilgerät basierende Wert der Komponente den Schwellwert übersteigt, der Sollwert der Signalkomponente auf den Schwellwert eingestellt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Sollwert der Signalkomponente aus einem vorbestimmten Wert an der Basisstation und einem vom Mobilgerät empfangenen Wert ausgewählt wird.
- Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Auswahl darauf basiert, den höheren Wert zwischen dem vorbestimmten Wert an der Basisstation und dem vom Mobilgerät empfangenen Wert auszuwählen.
- Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Auswahl durch einen Schwellwert begrenzt ist, wodurch, wenn der vom Mobilgerät empfangene Wert den Schwellwert übersteigt, der Auswahlschritt den Schwellwert benutzt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Einstellschritt außerdem die Addition eines Korrekturwerts zur Sendeleistung des Vorwärtsverbindungssignals umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Korrektur im Bereich von 0 bis 6 dB liegt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der geschätzte Wert der Signalkomponente ein Verhältniswert Ec/Io einer geschätzten Energie pro Chip zur Störungsdichte des ersten Signals ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Kommunikationsnetz ein CDMA-Netz ist.
- System zur Steuerung der Sendeleistung eines Vorwärtsverbindungssignals in einem Kommunikationsnetz, wobei das System Folgendes umfasst: ein Mobilgerät (
30 ), wobei das Mobilgerät zu Folgendem angepasst ist: Empfang (32 ) eines ersten Signals von einer Basisstation; Berechnung (34 ) eines Signal-Rausch-Verhältnisses des ersten Signals; und Sendung (36 ) der Information über das empfangene Signal-Rausch-Verhältnis an die Basisstation; und die Basisstation (10 ), wobei die Basisstation zu Folgendem angepasst ist: Sendung (46 ) des ersten Signals mit einer ersten Signalsendeleistung; Empfang (40 ) der Information über das empfangene Signal-Rausch-Verhältnis vom Mobilgerät; wobei die Basisstation dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zu Folgendem angepasst ist: Einstellung (42 ) der Sendeleistung des Vorwärtsverbindungssignals auf der Basis der empfangenen Signal-Rausch-Verhältnis-Information und der ersten Signalsendeleistung, wobei die Einstellung Folgendes umfasst: Schätzung eines Werts einer Signalkomponente des ersten Signals auf der Basis der Information über das empfangene Signal-Rausch-Verhältnis; Bestimmung eines Sollwerts für die Signalkomponente; und Einstellung der Sendeleistung des Vorwärtsverbindungssignals durch Addition der Differenz zwischen dem Sollwert der Signalkomponente und dem geschätzten Wert der Signalkomponente zur ersten Signalsendeleistung, wodurch, wenn das Signal-Rausch-Verhältnis über einem Schwellwert liegt, die Basisstation die Sendeleistung des Vorwärtsverbindungssignals vermindert, und wenn das Signal-Rausch-Verhältnis unter dem Schwellwert liegt, die Basisstation die Sendeleistung des Vorwärtsverbindungssignals erhöht. - System nach Anspruch 17, wobei das erste Signal ein Pilotsignal ist.
- System nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, wobei das Mobilgerät dazu angepasst ist, Information über einen Zugangskanal zu senden.
- System nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Vorwärtsverbindungssignal eine Präambel auf einem Verkehrskanal ist, die von der Basisstation an das Mobilgerät gesendet wird.
- System nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Basisstation dazu angeordnet ist, die Sendeleistung während einer Verkehrsinitialisierungsperiode zwischen der Basisstation und dem Mobilgerät einzustellen.
- System nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Berechnung des ersten Signals im Mobilgerät auf einer ersten Signalkomponente durchgeführt ist.
- System nach Anspruch 22, wobei die erste Signalkomponente das Verhältnis Ec/Io der Energie pro Chip zur Störungsdichte des ersten Signals ist.
- System nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei das System dazu angeordnet ist, den Sollwert der Signalkomponente auf der Basis eines Verhältniswerts Ec/Io der voroptimierten Präambelenergie pro Chip zur Störungsdichte zu bestimmen.
- System nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei das System dazu angeordnet ist, den Sollwert der Signalkomponente auf der Basis des Mobilgeräts zu bestimmen.
- System nach Anspruch 25, wobei das Mobilgerät dazu angeordnet ist, den Sollwert der Signalkomponente während der Sendung des Informationsschritts an die Basisstation zu melden.
- System nach Anspruch 25 oder Anspruch 26, wobei das System dazu angeordnet ist, den Sollwert der Signalkomponente durch einen Schwellwert zu begrenzen, wodurch, wenn der auf dem Mobilgerät basierende Wert den Schwellwert übersteigt, der Sollwert der Signalkomponente auf den Schwellwert eingestellt wird.
- System nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei das System dazu angeordnet ist, den Sollwert der Signalkomponente aus einem vorbestimmten Wert an der Basisstation und einem vom Mobilgerät empfangenen Wert auszuwählen.
- System nach Anspruch 28, wobei das System dazu angeordnet ist, einen höheren Wert zwischen dem vorbestimmten Wert an der Basisstation und dem vom Mobilgerät empfangenen Wert auszuwählen.
- System nach Anspruch 29, wobei das System dazu angeordnet ist, zur Auswahl des Werts einen Schwellwert zu benutzen, wodurch, wenn der vom Mobilgerät empfangene Wert den Schwellwert übersteigt, das System den Schwellwert benutzt.
- System nach einem der Ansprüche 17 bis 29, wobei das System dazu angeordnet ist, einen Korrekturparameter zur Sendeleistung des Vorwärtsverbindungssignals zu addieren.
- System nach Anspruch 31, wobei das System dazu angeordnet ist, einen Wert des Korrekturparameters zu addieren, der im Bereich von 0 bis 6 dB liegt.
- System nach einem der Ansprüche 17 bis 32, wobei das Kommunikationsnetz ein CDMA-Netz ist.
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