DE69233552T2

DE69233552T2 - Verfahren und einrichtung zur steuerung der sendeleistung in einem beweglichen fernsprechzellensystem mit kodemultiplex-vielfachzugriff

Info

Publication number: DE69233552T2
Application number: DE1992633552
Authority: DE
Inventors: S. Klein GILHOUSEN; Roberto Padovani; E. Charles WHEATLEY; A. Lindsay WEAVER; D. Robert BLAKENEY
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1992-05-17
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2012-05-18
Also published as: EP2101536A2; HK1136733A1; ES2249758T3; FI935105A0; ES2327094T3; DK0584241T3; NO20010714L; US5265119A; HU215857B; NO315449B1; EP1094644A2; JP3014757B2; HUT66044A; EP0584241A4; EP2101536A3; AU2009192A; EP0584241A1; HK1016422A1; NO315450B1; FI121905B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein zellulares Kommunikationssystem, in dem ein Systembenutzer und andere Benutzer miteinander mittels informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen kommunizieren, die über mehrere Zellstandorte gesendet werden, und auf ein Verfahren zum Steuern der Sendeleistung in einem solchen zellularen Kommunikationssystem.
II. Beschreibung verwandter Techniken
Der Einsatz von Modulationstechniken gemäß dem Code-Multiplex-Vielfachzugriff (code division multiple access (CDMA)) ist eine von mehreren Techniken um Kommunikationen, bei denen eine grosse Anzahl von Systembenutzern gegenwärtig sind, zu ermöglichen. Obwohl andere Techniken, wie zum Beispiel Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (time division multiple access (TDMA)), Frequenzvielfachzugriff (frequency division multiple access (FDMA)) und AM-Modulationsschemata, wie zum Beispiel Amplitude Companded Single Sideband (ACSSB) bekannt sind, hat CDMA wesentliche Vorteile gegenüber diesen anderen Techniken. Der Einsatz von CDMA-Techniken in einem Vielfachzugriffskommunikationssystem wird in dem US-Patent Nr. 4,901,307, betitelt „Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters", offenbart.
Das zuvor erwähnte Patent offenbart eine Vielfachzugriffstechnik, wobei eine grosse Anzahl von Mobiltelefonsystembenutzern mit jeweils einem Transceiver durch Satellitenrepeater oder terrestrische Basisstationen (die auch als Zellstandordstationen bezeichnet werden oder kurz Zellstandorte) kommunizieren, und zwar mittels Codemultiplex-Vielfachzugriffs-Bandspreizkommunikationssignalen. Durch Einsatz von CDMA-Kommunikationen, kann das Frequenzspektrum mehrfach wiederbenutzt wer den, was eine Erhöhung der Systembenutzerkapazität erlaubt. Der Einsatz von CDMA resultiert in einer viel höheren spektralen Effizienz im Vergleich zu der, die mittels anderer Mehrfachszugriffstechniken erreicht werden kann. In einem CDMA-System, kann eine Erhöhung der Systemkapazität durch Steuerung der Senderleistung eines jeden mobilen Benutzers realisiert werden, um so die Interferenz zu anderen Systembenutzern zu reduzieren.
In der Satellitenanwendung der CDMA-Kommunikationstechniken, misst der Transceiver der mobilen Einheit den Leistungspegel eines Signals der von einem Satelliten-Repeater empfangen wird. Der Einsatz dieser Leistungsmessung, zusammen mit dem Wissen über den Sendeleistungspegel des Satellitentransponder-Downlinks und der Empfindlichkeit des Empfängers der mobilen Einheit, kann der Transceiver der mobilen Einheit den Wegverlust des Kanals zwischen der mobilen Einheit und dem Satelliten schätzen. Der Transceiver der mobilen Einheit bestimmt dann die geeignete Senderleistung, die eingesetzt werden soll für Signalübertragungen zwischen der mobilen Einheit und dem Satelliten, unter Berücksichtigung der Wegverlustmessung, der übertragenen Datenrate und der Satellitenempfängerempfindlichkeit.
Die Signale, die von der mobilen Einheit an die Satelliten gesendet werden, werden durch den Satelliten an eine Hub-Steuersystembodenstation weitergegeben. Der Hub misst die empfangene Signalleistung der Signale, die von jedem Transceiver einer aktiven mobilen Einheit gesendet werden. Der Hub bestimmt dann die Abweichung von dem empfangenen Leistungspegel von dem Leistungspegel, der nötig ist um die gewünschte Kommunikationen zu unterhalten bzw. beizubehalten. Bevorzugterweise ist der gewünschte Leistungspegel ein minimaler Leistungspegel, der nötig ist, um qualitativ gute Kommunikationen zu unterhalten, so dass eine Reduktion in der Systeminterferenz resultiert.
Der Hub sendet dann ein Leistungsteuerbefehlsignal an jeden mobilen Benutzer, um so die Sendeleistung der mobilen Einheit anzupassen oder „fein einzustellen". Dieses Befehlssignal wird von der mobilen Einheit dazu eingesetzt, den Sendeleistungspegel zu verändern, und zwar dichter an einen minimalen Pegel heran, der nötig ist die gewünschten Kommunikationen zu unterhalten. Wenn sich die Kanalbedingungen verändern, typischerweise aufgrund von einer Bewegung der mobilen Einheit, passen beide, die Empfängerleistungsmessung der mobilen Einheit und das Leistungssteuerfeedback des Hubs kontinuierlich den Sendeleistungspegel an, um so einen geeigneten Leistungspegel zu halten. Das Leistungssteuerfeedback aus dem Hub ist im Allgemeinen sehr langsam aufgrund der Umlauf- bzw. Round-Trip-Verzögerungen durch den Satelliten, die ungefähr ½ Sekunde Ausbreitungszeit (½ of a second of propagation time) benötigt.
Ein wichtiger Unterschied zwischen Satelliten- und terrestrischen Basisstations-Systemen, sind die relativen Distanzen, die die mobilen Einheiten und die Satelliten oder Basisstationen trennen. Ein weiterer wichtiger Unterschied in den Satelliten bzw. den terrestrischen Systemen ist die Art des Fadings, das in diesen Kanälen auftritt. Daher werden verschiedene Verbesserungen bezüglich des Ansatzes der Systemleistungssteuerung aufgrund dieser Unterschiede für terrestrische Systeme benötigt.
In dem Satellit/Mobileinheit-Kanal, d.h. dem Satellitenkanal, werden die Satelliten-Repeater normalerweise in einer geosynchronen Erdumlaufbahn angeordnet. Insofern haben alle mobilen Einheiten ungefähr den selben Abstand von den Satelliten-Repeatern und daher erfahren alle ungefähr den selben Ausbreitungsverlust. Außerdem hat der Satellitenkanal Ausbreitungsverlustcharakteristiken die ungefähr dem Gesetz der umgekehrten Quadrate folgt, d.h. die Ausbreitungsverluste sind umgekehrt proportional zu dem Quadrat der Distanz zwischen der mobilen Einheit und den eingesetzten Satelliten-Repeatern. Demgemäß ist in dem Satellitenkanal die Schwankung des Wegverlustes aufgrund der Abstandsschwankung typischerweise im Bereich von nur 1–2 dB.
In Kontrast zu den Satellitenkanälen, kann bei dem terrestrischen/Mobileinheit-Kanal, d.h. dem terrestrischen Kanal, der Abstand zwi schen den mobilen Einheiten und den Basisstationen beträchtlich variieren. Zum Beispiel kann eine mobile Einheit sich in einem Abstand von 5 Meilen von der Basisstation befinden, während eine andere mobile Einheit sich nur wenige Fuß weit weg befinden kann. Die Schwankung in dem Abstand kann einen Faktor Hundert zu Eins überschreiten. Der terrestrische Kanal erfährt eine Ausbreitungsverlustcharakteristik wie der Satellitenkanal. In dem terrestrischen Kanal entsprechen die Ausbreitungsverlustcharakteristiken jedoch einem umgekehrten Gesetz der vierten Potenz, (inverse forth power law), d.h. der Wegverlust ist umgekehrt proportional zu der vierten Potenz der Wegdistanz. Demgemäß können Wegverlustschwankungen angetroffen werden, die sich in dem Bereich von über 80 dB in einer Zelle mit einem Radius von 5 Meilen befinden.
Der Satellitenkanal erfährt typischerweise ein Fading, das als Rician charakterisiert wird. Demgemäß besteht das empfangene Signal aus einer direkten Komponente summiert mit einer mehrfachreflektierten Komponente mit einer Rayleigh-Fading-Statistik. Das Leistungsverhältnis zwischen der direkten und der reflektierten Komponente ist typischerweise im Bereich von 6 bis 8 dB, und zwar in Abhängigkeit von den Charakteristiken der Antenne der mobilen Einheit und der Umgebung um die mobile Einheit herum.
Im Gegensatz zu dem Satellitenkanal, erfährt der terrestrische Kanal ein Signal-Fading, das typischerweise aus der Rayleigh-gefadeten Komponenten ohne eine direkte Komponente besteht. Somit stellt ein terrestrischer Kanal eine schwerwiegendere Fading- bzw. Schwund-Umgebung dar als der Satellitenkanal, indem Rician-Fading die dominante Fading-Charakteristik ist.
Die Rayleigh-Fading-Charakteristiken in dem terrestrischen Kanalsignal werden dadurch bewirkt, dass das Signal an vielen verschiedenen Elementen der physischen Umgebung reflektiert wird. Im Ergebnis, kommt ein Signal fast simultan bei dem Empfänger einer mobilen Einheit aus vielen Richtungen mit verschiedenen Übertragungsverzögerungen an. Bei den UHF-Frequenzbändern, die typischerweise für Mobilfunkkommunikationen einge setzt werden, inklusive der für zellulare Mobiltelefonsysteme, können signifikante Phasenunterschiede in Signalen, die sich entlang verschiedener Wege ausbreiten, auftreten. Die Möglichkeit einer destruktiven Addierung der Signale kann sich ergeben, wobei gelegentlich starke Auslöschungen (bzw. Fades) auftreten.
Das terrestrische Kanalfading ist eine sehr starke Funktion der physikalischen Position der mobilen Einheit. Eine kleine Veränderung in der Position der mobilen Einheit verändert die physikalischen Verzögerungen aller Signalausbreitungswege, was weiterhin in verschiedenen Phasen für jeden Weg resultiert. Daher kann die Bewegung der mobilen Einheit durch die Umgebung in sehr schnellen Fading-Prozessen resultieren. Zum Beispiel kann in dem zellularen 850-MHz-Funkfrequenzband das Fading typischerweise schneller als eine Auslöschung (Fade pro Sekunde pro Meile pro Stunde) der Fahrzeuggeschwindigkeit auftreten. Ein Fading dieser Größe kann sehr störend sein für Signale in den terrestrischen Kanälen, was in einer schlechten Kommunikationsqualität resultiert. Zusätzliche Senderleistung kann jedoch eingesetzt werden, um das Problem des Fadings zu überwinden.
Das terrestrische zellulare Mobiltelefonsystem benötigt typischerweise einen vollen Duplexkanal, der vorgesehen wird, um ein Telefongespräch in beiden Richtungen zu ermöglichen, das simultan aktiv ist, so wie es in einem herkömmlichen verdrahteten Telefonsystem vorgesehen ist. Der Voll-Duplex-Funkkanal wird normalerweise dadurch vorgesehen, dass ein Frequenzband für die ausgehende Verbindung eingesetzt wird, d.h. für die Übertragungen von dem Sender der Basisstation zu den Empfängern der mobilen Einheiten. Ein anderes Frequenzband wird eingesetzt für die eingehende Verbindung, d.h. für Übertragungen von dem Sender der mobilen Einheiten zu Basisstationsempfängern. Demgemäß erlaubt die Frequenzbandtrennung es dem Sender und Empfänger einer mobilen Einheit simultan aktiv zu sein ohne Feedback oder Interferenz aus dem Sender in den Empfänger hinein.
Der Einsatz von getrennten Frequenzbändern hat wichtige Bedeutungen bezüglich der Leistungssteuerung der Sender von Basisstation und mobiler Einheit. Der Einsatz von verschiedenen Frequenzbändern bewirkt, dass das Mehrweg-Fading ein unabhängiger Prozess ist für die eingehenden und ausgehenden Kanäle. Eine mobile Einheit kann nicht einfach den Wegverlust des ausgehenden Kanals messen und annehmen dass derselbe Wegverlust auf dem eingehenden Kanal gegenwärtig ist. Eine Technik zum Steuern der Senderleistung in der terrestrischen Umgebung ist in dem Patent US-A-5,056,109, betitelt „METHOD AND APPERATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM", offenbart. Dieses Dokument beschreibt ein Leistungssteuerungssystem für ein zellulares Mobiltelefonsystem, in dem Systembenutzer Informationssignale untereinander über zumindest einen Zellstandort unter Verwendung von Spreizspektrumsignalen des Codemultiplex-Vielfachzugriffs kommunizieren. Das Leistungssteuerungssystem steuert die Übertragungs- bzw. Signalleistung für jedes zellulare Mobiltelefon in dem zellularen Mobiltelefonsystem, wobei jedes zellulare Mobiltelefon eine Antenne, einen Sender und einen Empfänger aufweist und jeder Zellstandort ebenfalls, eine Antenne, einen Sender und einen Empfänger besitzt. Die von dem Zellstandort gesendete Signalleistung wird gemäß Empfang an der Mobileinheit gemessen. Die Senderleistung wird an der Mobileinheit in entgegen gesetzter Art und Weise bezüglich Anstiegen und Abfällen in der empfangenen Signalleistung angepasst. Ein Leistungssteuerungs-Feedback-Schema kann auch eingesetzt werden. An dem Zellstandort, der mit der Mobileinheit kommuniziert, wird die durch die Mobileinheit gesendete Leistung gemäß Empfang an dem Zellstandort gemessen. Ein Befehlssignal wird an dem Zellstandort generiert und an die Mobileinheit zur weiteren Anpassung der Sendeleistung der Mobileinheit entsprechend zu Abweichungen in der durch den Zellstandort empfangenen Signalleistung gesendet. Das Feeback-Schema wird verwendet um die Sendeleistung der Mobileinheit weiter anzupassen, so dass diese an dem Zellstandort mit einem gewünschten Pegel ankommt.
Weiterhin, ist das Mobiltelefon bei dem terrestrisch zellularen Mobiltelefon in der Lage, Kommunikation durch mehrere Basisstationen durchzuführen, wie es in der US-Patentschrift Nr. 5,101,501, betitelt „METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A SOFT HANDOFF IN COMMUNICATIONS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", offenbart ist. Bei Kommunikationen mit mehreren Basisstationen, umfassen die mobile Einheit und die Basisstationen ein Mehrfachempfängerschema wie es in dem eben erwähnten Patent offenbart ist und detaillierter in der US-Patentschrift Nr. 5,109,390, betitelt „DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" offenbart ist.
In der Zellvielseitigkeits- bzw. -Diversity-Umgebung, in welcher das Mobiltelefon mit anderen Benutzern durch mehrere Basisstationen kommuniziert, muss die Senderleistung der Mobiltelefone ebenfalls gesteuert werden, um so schädliche Interferenzen mit anderen Kommunikationen in allen Zellen zu verhindern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem terrestrischen zellularen CDMA-Mobiltelefonsystem ist es wünschenswert, dass die Senderleistung der mobilen Einheiten gesteuert wird, so dass bei dem Basisstationsempfänger eine nominal empfangene Signalleistung von jedem Sender der mobilen Einheiten, die in der Zelle betrieben werden, produziert wird. Sollten alle Sender der mobilen Einheiten innerhalb eines Abdeckungsgebiets der Basisstation eine demgemäß gesteuerte Senderleistung haben, würde die gesamte Signalleistung, die an der Basisstation empfangen wird, gleich der nominal empfangenen Leistung des von den mobilen Einheiten gesendeten Signals multipliziert mit der Anzahl der mobilen Einheiten, die innerhalb der Zelle senden, sein. Hierzu wird die Rauschleistung addiert, die an der Basisstation von anderen mobilen Einheiten in benachbarten Zellen empfangen wird.
Die jeweiligen CDMA-Empfänger der Basisstation funktionieren durch Konvertieren eines Breitband-CDMA-Signals von einem der entsprechenden Sender der mobilen Einheiten in ein engbandiges digitales informationstragendes Signal. Zur gleichen Zeit verbleiben andere empfangene CDMA-Signale, die nicht ausgewählt werden, als Breitbandrauschsignale. Die Bit-Fehlerratenleistung (bit error rate performance) des Basisstationsempfängers wird somit durch das Verhältnis der Leistung des gewünschten Signals zu den unerwünschten Signalen, die an der Basisstation empfangen werden bestimmt, d.h. der empfangenen Signalleistung in dem gewünschten Signal, das von dem Sender der ausgewählten mobilen Einheit gesendet wird im Verhältnis zu der Leistung der empfangenen Signalleistung in unerwünschten Signalen, die von Sendern von anderen mobilen Einheiten gesendet werden. Die Bandbreitenreduktionsverarbeitung (bandwidth reduction processing), ein Korrelationsverfahren, das in einem im Allgemeinen als „Verarbeitungsverstärkung bzw. -gewinn" (processing gain) bezeichnet wird, resultiert, steigert das Signal-zu-Rausch-Interferenz-Verhältnis von einem negativen Wert zu einem positiven Wert, was einen Betrieb innerhalb einer akzeptablen Bit-Fehlerrate ermöglicht.
In einem terrestrischen zellularen CDMA-Mobiltelefonsystem ist es sehr wünschenswert die Kapazität bezüglich der Anzahl der gleichzeitigen Telefonanrufe, die in einer gegebenen Systembandbreite gehandhabt werden können, zu maximieren. Die Systemkapazität kann maximiert werden, wenn die Senderleistung einer jeden mobilen Einheit gesteuert wird, so dass das gesendete Signal bei dem Empfänger der Basisstation mit einem minimalen Signal-zu-Rausch-Interferenz-Verhältnis ankommt, welches eine akzeptable Datenrückgewinnung erlaubt. Wenn das Signal, das durch eine mobile Einheit gesendet wird, bei dem Empfänger der Basisstation mit einem Leistungspegel ankommt, der zu niedrig ist, würde die Bit-Fehlerrate zu hoch sein um eine qualitativ hochwertige Kommunikation zu erlauben. Auf der anderen Seite, wenn das Signal, das von der mobilen Einheit gesendet wird, bei dem Empfänger der Basisstation mit einem Leistungspegel, der zu hoch ist, empfangen wird, würde die Kommunikation mit dieser bestimmten mobilen Einheit akzeptabel sein, dieses Hochleistungssignal stellt jedoch Interferenz für andere gesendete Signale von mobilen Einheiten, die sich den selben Kanal, d.h. Bandbreite teilen, dar. Diese Interferenz kann sich negativ auf die Kommunikation mit anderen mobilen Einheiten auswirken, wenn nicht die gesamte Anzahl von kommunizierenden mobilen Einheiten reduziert wird.
Der Wegverlust von Signalen in dem UHF-Frequenzband des zellularen Mobiltelefonkanals kann durch zwei getrennte Phänomene charakterisiert werden: durchschnittlicher Wegverlust und Fading. Der durchschnittliche Wegverlust kann statistisch durch eine Log-Normalverteilung beschrieben werden, dessen Mittelwert umgekehrt proportional zur vierten Potenz des Wegabstandes ist, und dessen Standardabweichung ungefähr gleich 8 dB ist. Das zweite Phänomen ist ein Fading-Prozess, der durch Mehrwegeausbreitung der Signale bewirkt wird, was durch eine Rayleigh-Verteilung charakterisiert ist. Der durchschnittliche Wegverlust, welcher eine Log-Normalverteilung ist, kann für beide, das eingehende und das ausgehende Frequenzband, als gleich angesehen werden, wie für die herkömmlichen zellularen mobilen Telefonsysteme. Wie jedoch zuvor erwähnt, ist das Rayleigh-Fading ein unabhängiges Phänomen für die eingehenden und ausgehenden bzw. abgehenden Verbindungsfrequenzbänder. Die Log-Normalverteilung des durchschnittlichen Wegverlusts ist eine relativ langsam variierende Funktion der Position. Im Gegensatz dazu variiert die Rayleigh-Verteilung als eine Funktion der Position relativ schnell.
In einem zellularen CDMA-Mobiltelefonsystem senden alle Basisstationen bzw. Zellstandorte in einer Region ein „Pilotsignal" derselben Frequenz und mit demselben Code. Der Einsatz eines Pilotsignals in CDMA-Systemen ist bekannt. In dieser speziellen Anwendung, wird das Pilotsignal von den mobilen Einheiten für eine anfängliche Synchronisation mit dem Empfänger der mobilen Einheit eingesetzt. Das Pilotsignal wird außerdem als eine Phasen- und Frequenzreferenz und als eine Zeitreferenz für die Demodulation der digitalen Sprachsignale, die von der Basisstation gesendet werden, eingesetzt.
Die Erfindung zielt darauf ab ein neues und verbessertes Verfahren und Vorrichtung vorzusehen um die Senderleistung in dem terrestrischen Kanal in einer Zell-Diversity-Umgebung zu steuern um so das nachteilige Fading bzw. den Schwund zu überwinden ohne unnötige Systeminterferenz zu bewirken, die nachteilig die Gesamtsystemkapazität beeinflussen kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein zellulares Kommunikationssystem, gemäß Anspruch 5 vorgesehen, in dem ein Systembenutzer und ein andere Benutzer miteinander kommunizieren, und zwar mittels von informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen, die über mehrere Zellstandorte gesendet bzw. übertragen werden, wobei in dem System: der Systembenutzer einen Sender zum Senden von informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen zu den Zellstandorten, einen Empfänger zum Empfangen von informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen von den Zellstandorten und Anpassungsmittel zum Anpassen der Leistung der infromationstragenden spreizspektrummodulierten Signale, die von dem Systembenutzer gesendet werden, aufweist, wobei jeder Zellstandort Folgendes aufweist: einen Sender zum Senden von infromationstragenden spreizspektrummodulierten Signalen zu dem Systembenutzer, einen Empfänger zum Empfangen der informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen von dem Systembenutzer, Mittel zum Messen der Signalleistung in den informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen empfangen durch den Zellstandort, und Leistungssteuerungsmittel, ansprechend auf die Mittel zum Messen der Leistung, zum Senden an den Systembenutzer mittels der informationstragenden spreizspektrummodulierten Signale eines Befehls für den Systembenutzer um die Leistung in den informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen, die von dem Systembenutzer gesendet werden, anzupassen bzw. einzustellen, und wobei die Anpassungsmittel ansprechend sind auf eine Vielzahl von empfangenen Befehlen von dem Zellstandort zum Anpassen der Leistung der informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signale, die von dem Systembenutzer gesendet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1, zur Steuerung der Sendeleistung in einem zellularen Kommunikationssystem vorgesehen in dem ein Systembenutzer und ein anderer Benutzer miteinander kommunizieren, und zwar mittels informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen, die über mehrere Zellstandorte gesendet bzw. übertragen werden, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Senden von informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen von dem Systembenutzer zu den Zellstandorten; Empfangen, an den Zellstandorten, der informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signale von dem Systembenutzer; Messen von Leistung in den informationstragenden, spreispektrummodulierten Signalen, die von jedem der Zellstandorte empfangen werden; Senden von informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen von jedem der Zellstandorte zu dem Systembenutzer, wobei die Signale von jedem Standort einen jeweiligen Befehl enthalten für den Systembenutzer, die Leistung in den informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen, die von dem Benutzer gesendet werden, anzupassen; und ansprechend auf eine Vielzahl von empfangenen Befehlen von den Zellstandorten, Anpassen der Leistung der informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signale, die von dem Systembenutzer gesendet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Mobileinheit, gemäß Anspruch 7, vorgesehen zur Verwendung in einem zellularen Kommunikationssystem, in dem eine Mobileinheit und ein weiterer Systembenutzer miteinander kommunizieren, und zwar mittels informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen, die über mehrere bzw. eine Vielzahl von Zellstandorten gesendet werden, wobei die Mobileinheit Folgendes aufweist: einen Sender zum Senden von informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen zu den Zellstandorten; einen Empfänger zum Empfangen der informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signale von der Vielzahl von Zellstandorten, wobei jedes Signal einen Befehl enthält für die Mobileinheit, die Leistung der informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signale, die von der Mobileinheit gesendet werden, anzupassen, und Anpassungsmittel zum Anpassen der Leistung der informationstragenden, spreizspektrum modulierten Signale, die von der Mobileinheit gesendet werden, wobei die Anpassungsmittel ansprechend sind auf eine Vielzahl von Befehlen von den Zellstandorten um die Leistung der informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signale, die von der Mobileinheit gesendet werden, anzupassen.
Bei der Ausübung der Erfindung schätzt jede mobile Einheit den Wegverlust in Signalen, die von der Basisstation zu der mobilen Einheit gesendet werden. Um diese Signalwegverlustschätzung durchzuführen, wird der Leistungspegel der zellstandortgesendeten Signale, wie sie an der Mobileinheit empfangen werden, gemessen. Die Mobileinheit misst somit die Signalleistung, wie sie von dem Zellstandort, mit dem die Mobileinheit kommuniziert, empfangen wird. Die Mobileinheit misst außerdem die Leistungspegelsumme von allen gesendeten Signalen der Basisstationen bzw. Zellstandorte, wie sie bei der mobilen Einheit empfangen werden. Diese Summierungsmessung des Leistungspegels, wie sie im größeren Detail später hierin beschrieben wird, ist nötig um Fälle zu behandeln, in denen eine mobile Einheit bzw. Mobileinheit temporär einen besseren Pfad zu einer weiter entfernten Basisstation erhalten mag als zu der normalerweise bevorzugten am nächsten liegenden Basisstation.
Die Wegverlustschätzung der aus- bzw. abgehenden Verbindung kann mittels eines nicht-linearen Filters gefiltert werden. Der Zweck der Nicht-Linearität in dem Schätzungsprozess ist es eine schnelle Antwort auf eine plötzliche Verbesserung in dem Kanal zu erlauben, während nur eine viel langsamere Antwort auf plötzliche Verschlechterungen in dem Kanal erlaubt wird. Die Mobileinheit reduziert somit ansprechend auf eine plötzliche Verbesserung in dem Kanal plötzlich die Sendeleistung des Senders der Mobileinheit.
Sollte sich der Kanal für eine Mobileinheit plötzlich verbessern, so wird sich das Signal, wie es bei dem Zellstandort von dieser Mobileinheit empfangen wird, plötzlich in der Leistung erhöhen. Dieser plötzliche Anstieg in der Leistung bewirkt zusätzliche Interferenz gegenüber allen Signalen, die sich den selben Breitbandkanal teilen. Eine schnelle Antwort auf plötzliche Verbesserungen wird somit die Systeminterferenz reduzieren.
Ein typisches Beispiel für eine plötzliche Verbesserung in dem Kanal tritt auf wenn sich die Mobileinheit durch ein Gebiet bewegt, das durch große Gebäude oder andere Hindernisse abgeschattet ist, und dann aus dem Schatten heraustritt. Die Kanalverbesserung aufgrund der Fahrzeugbewegung kann innerhalb der Größenordnung von einigen Dutzend Millisekunden stattfinden. Wenn die Mobileinheit aus dem Schatten herausfährt, erhöht sich das Signal der abgehenden Verbindung, wie es von der Mobileinheit empfangen wird, plötzlich in der Stärke.
Die Wegverlustschätzung der ausgehenden Verbindung an der mobilen Einheit wird von der mobilen Einheit dafür eingesetzt die Sendeleistung der mobilen Einheit anzupassen bzw. einzustellen. Somit, wird die Sendeleistung der mobilen Einheit um so geringer, um so stärker das empfangene Signal ist. Der Empfang eines starken Signals von der Basisstation zeigt an, dass die mobile Einheit entweder nahe an der Basisstation ist, oder ein ungewöhnlich guter Weg zu der Basisstation existiert. Der Empfang eines starken Signals bedeutet, dass ein relativ geringer Senderleistungspegel der mobilen Einheit benötigt wird (in der nominal empfangenen Leistung an der Basisstation der Mobileinheit).
In dem Fall, wo es eine temporäre, jedoch plötzliche Verschlechterung in dem Kanal gibt, ist es wünschenswert, dass eine viel langsamerer Anstieg in der Sendeleistung der Mobileinheit zugelassen wird. Dieser langsamere Anstieg in der Senderleistung der Mobileinheit ist wünschenswert, um zu verhindern, dass ein unnötig schneller Anstieg der Sendeleistung der Mobileinheit verboten wird, der Interferenz zu allen anderen Mobileinheiten erhöht. Somit wird eine temporäre Verschlechterung in einem Kanal für eine Mobileinheit toleriert um eine Verschlechterung aller Kanäle der Mobileinheiten zu verhindern.
Für den Fall einer plötzlichen Verschlechterung des Kanals, hindert der nicht-lineare Filter die Leistung des Senders der Mobileinheit daran mit einer hohen Geschwindigkeit bzw. Rate ansprechend auf einen plötzlichen Abfall in der Signalleistung, empfangen an der Mobileinheit, erhöht zu werden. Die Rate des Anstiegs der Sendeleistung des Senders der Mobileinheit muss im Allgemeinen auf die Rate eines „Closed-Loop"-Leistungsanpassungsbefehls, der von dem Zellstandort gesendet wird, begrenzt sein (kann die Sendeleistung des Senders der Mobileinheit reduzieren). Die Verwendung der durch den bzw. die Zellstandorte generierten Leistungsanpassungssteuerbefehle hindert die Leistung des Senders der Mobileinheit daran auf einen Pegel erhöht zu werden, der signifikant höher ist als der Pegel, der für Kommunikationen benötigt wird, insbesondere wenn eine plötzliche Kanalverschlechterung nur in dem abgehenden Verbindungspfad bzw. -weg und nicht in dem ankommenden Verbindungspfad auftritt.
Es sei angemerkt, dass es nicht wünschenswert ist einfach nur eine langsame Antwort hinsichtlich der Leistungssteuerung des Senders der Mobileinheit zu verwenden um zu versuchen das schnelle Rayleigh-Fading von dem langsameren Fading aufgrund des Abstandes und des Terrains zu separieren. Eine langsame Antwort in der Leistungssteuerung des Senders der Mobileinheit ist unerwünscht aufgrund der Möglichkeit von plötzlichen Verbesserungen und Fades bzw. Schwunden, die die abgehenden und ankommenden Kanäle gleichermaßen beeinflussen. Wenn die Antwort auf eine plötzliche Verbesserung durch einen Filter verlangsamt werden würde, würde es häufig passieren, dass die Senderleistung der Mobileinheit ein erhebliches Übermaß aufweist und Interferenz gegenüber allen anderen Mobilbenutzern bewirkt. Somit verwendet die vorliegenden Erfindung einen nicht-linearen Ansatz mit zwei Zeitkonstanten (two-time constant, non-linear approach) für die Schätzung des Wegverlustes.
Zusätzlich zur Messung der empfangen Signalstärke in der mobilen Einheit, ist es außerdem wünschenswert für den Prozess einer mobilen Einheit Folgendes zu wissen: die Senderleistung der Basisstation und Antennenverstär kung (EIRP), das G/T (Empfangsantennenverstärkung bzw. -gewinn G geteilt durch den Rauschpegel des Empfängers T) der Basisstation, die Antennenverstärkung der mobilen Einheit, und die Anzahl von Anrufen, die bei dieser Basisstation aktiv sind. Diese Information erlaubt es, dem Prozessor einer mobilen Einheit den Referenzleistungspegel für die lokale Leistungseinstellfunktion genau zu berechnen. Diese Berechnung wird durchgeführt durch Berechnung des Basisstation-zu-Mobilverbindungs-Leistungsbudget, wobei nach dem Wegverlust aufgelöst wird. Die Wegverlustschätzung wird dann in der Gleichung für das Mobil-Basisstationsverbindungs-Budget eingesetzt, um nach der Senderleistung der mobilen Einheit, die benötigt wird, um einen gewünschten Signalpegel zu erzeugen, aufzulösen. Diese Möglichkeit erlaubt es dem System Basisstationen mit verschiedenen EIRP-Pegeln zu haben, die der Größe der Zellen entsprechen. Zum Beispiel braucht eine Zelle mit einem kleinen Radius nicht mit einem Leistungspegel zu senden, der so hoch ist wie in einer Zelle mit einem großen Radius. Wenn die mobile Einheit jedoch einen bestimmten Abstand von einer Zelle mit geringer Leistung hat, würde sie ein schwächeres Signal empfangen als von einer Zelle mit hoher Leistung. Die mobile Einheit würde mit einer höheren Sendeleistung antworten, als für die kurze Distanz nötig wäre. Daher besteht der Wunsch, dass jede Basisstation Information bezüglich ihrer Charakteristiken für die Leistungssteuerung sendet.
Die Basisstation sendet Informationen, wie zum Beispiel das Basisstations-EIRP, G/T und die Anzahl der aktiven Anrufe, über einen Basisstations-Setup-Kanal. Die mobile Einheit empfängt diese Information, wenn sie zum ersten Mal eine Systemsynchronisation erhält, und fährt fort diesen Kanal zu überwachen, wenn sie in Wartestellung bzw. Idle ist bezüglich Funkrufen (pages) von Anrufen, die aus dem öffentlichen Telefonschaltnetzwerk stammen und an die mobile Einheit gerichtet sind. Die Antennenverstärkung der mobilen Einheit wird in einem Speicher in der mobilen Einheit zum Zeitpunkt, zu dem die mobile Einheit in dem Fahrzeug installiert wird, gespeichert.
Wie bereits zuvor erwähnt, wird die Senderleistung der mobilen Einheit auch durch ein Signal von einer oder mehreren Basisstationen gesteuert. Jeder Basisstationsempfänger misst die Stärke des Signals, wie es bei der Basisstation empfangen wird, von jeder mobilen Einheit mit der die Basisstation in Kommunikation ist. Die gemessene Signalstärke wird mit einem gewünschten Signalstärkepegel für die spezielle mobile Einheit verglichen. Ein Leistungsanpassungsbefehl wird erzeugt und an die mobile Einheit in den Daten der abgehenden Verbindung, oder dem Sprachkanal gesendet, und zwar adressiert an die mobile Einheit. Ansprechend auf den Basisstationsleistungsanpassungsbefehl, erhöht oder senkt die mobile Einheit die Senderleistung der mobilen Einheit um einen vorbestimmten Betrag, um nominal 1 dB. In der Zellvielseitigkeitssituation, werden Leistungsanpassungsbefehle von beiden Basisstationen geliefert. Die mobile Einheit reagiert auf diese mehreren Leistungssteuerbefehle, geliefert von der Basisstation, um so Senderleistungspegel der mobilen Einheit zu vermeiden, die nachteilig mit anderen Kommunikationen von mobilen Einheiten mit den Basisstationen interferieren könnten, und dennoch eine ausreichende Leistung zur Unterhaltung von Kommunikation zwischen der mobilen Einheit und der zumindest einen Basisstation zu liefern.
Der Leistungsanpassungsbefehl wird durch den Basisstationssender mit einer relativ hohen Rate, typischerweise in dem Bereich von ungefähr 1 Befehl pro Millisekunde gesendet. Die Übertragungsrate der Leistungsanpassungsbefehle muss hoch genug sein, um ein Erfassen bzw. ein Folgen von Rayleigh-Fading auf dem ankommenden Verbindungsweg zu erlauben. Für den ausgehenden Verbindungsweg ist es wünschenswert, dass das Rayleigh-Fading, welches auf dem ankommenden bzw. eingehenden Verbindungswegsignal aufgeprägt ist, erfasst wird. Ein Befehl pro 1,25 Millisekunden wäre adäquat um den Fading-Prozess für Fahrzeuggeschwindigkeiten im Bereich von 25 bis 50 Meilen pro Stunde für Mobilkommunikationen im 850-MHz-Band zu erfassen. Es ist wichtig dass die Latenz bzw. die Reaktionszeit beim Bestimmen des Leistungsanpassungsbefehls und der Übertragung dessen minimiert wird, so dass die Kanalbedingungen sich nicht signifikant verändern bevor die mobile Einheit das Signal empfängt und darauf reagiert.
Zusammenfassend, um der Unabhängigkeit der zwei Rayleigh-Fadingwege (eingehend und abgehend) Rechnung zu tragen, wird die Senderleistung der mobilen Einheit durch Leistungsanpassungsbefehle von der Basisstation gesteuert. Jeder Basisstationsempfänger misst die empfangene Signalstärke von jeder mobilen Einheit. Die gemessene Signalstärke wird mit der gewünschten Signalstärke für die mobile Einheit verglichen und ein Leistungsanpassungsbefehl wird erzeugt. Der Leistungsanpassungsbefehl wird an die mobile Einheit in den abgehenden Daten oder Sprachkanal, adressiert an die mobile Einheit, gesendet. Dieser Leistungsanpassungsbefehl wird kombiniert mit der Einwegschätzung der mobilen Einheit um einen abschließenden Wert für die Senderleistung der mobilen Einheit zu erhalten.
Das Leistungsanpassungsbefehlssignal wird in einem Ausführungsbeispiel durch Überschreiben von einem oder mehreren Benutzerdatenbits in jeder Millisekunde gesendet. Das Modulationssystem, das in den CDMA-Systemen eingesetzt wird, ist in der Lage Korrekturcodierung für Benutzerdatenbits vorzusehen. Das Überschreiben durch die Leistungsanpassungsbefehle wird als ein Kanalbitfehler oder Löschung angesehen, und durch die Fehlerkorrektur beim Decodieren in dem Empfänger der mobilen Einheit korrigiert. Fehlerkorrekturcodierung auf den Leistungsanpassungsbefehlbits kann in vielen Fällen nicht wünschenswert sein, aufgrund der resultierenden erhöhten Reaktionszeit beim Empfang und Ansprechen auf den Leistungsanpassungsbefehl. Es wird auch überlegt, dass ein Zeitmultiplex zur Übertragung der Leistungsanpassungsbefehlbits eingesetzt wird ohne Benutzerdatenkanalsymbole zu überschreiben.
Der Basisstationscontroller oder -prozessor kann dafür eingesetzt werden, die gewünschte Signalstärke zu bestimmen, wie sie bei der Basisstation empfangen wird, für Signale, die von jeder mobilen Einheit gesendet werden. Die gewünschten Werte für die Signalstärkenpegel werden an jeden der Basisstati onsempfänger geliefert. Der gewünschte Signalstärkenwert wird eingesetzt für einen Vergleich mit einem gemessenen Signalstärkewert zum Erzeugen des Leistungsanpassungsbefehls. Ein Systemcontroller wird eingesetzt um jedem Basisstationsprozessor zu befehlen, welcher Wert für die gewünschte Signalstärke eingesetzt wird. Der nominale Leistungspegel kann hoch oder herunter angepasst werden, um Variationen in den durchschnittlichen Bedingungen der Zelle aufzunehmen. Zum Beispiel kann es einer Basisstation die an einem ungewöhnlich lauten Ort oder einer geographischen Region positioniert ist, erlaubt werden, einen höheren als den normalen eingehenden Leistungspegel einzusetzen. Solch ein höherer Leistungspegel für einen In-Zell-Betrieb resultiert in einem höheren Interferenzpegel für unmittelbare Nachbarn dieser Zelle. Diese Interferenz kann dadurch kompensiert werden, dass es benachbarten Zellen erlaubt wird, die eingehende Verbindungsleistung ein wenig zu erhöhen. Solch eine Erhöhung in der Eingangsleistung in benachbarten Zellen würde geringer sein, als der Anstieg der mobilen Benutzer, die in der Zelle mit der hohen Rauschumgebung kommunizieren. Es ist weiterhin zu verstehen, dass der Basisstationsprozessor die durchschnittliche Bit-Fehlerrate überwacht. Diese Daten können von dem Systemcontroller eingesetzt werden, um dem Basisstationsprozessor zu befehlen einen geeigneten Eingangsverbindungsleistungspegel zu setzen, um eine akzeptable Kommunikationsqualität zu sichern.
Es ist außerdem wünschenswert Mittel vorzusehen zum Steuern der relativen Leistung, die in jedem Datensignal, dass durch die Basisstation gesendet wird, verwendet wird, ansprechend auf Steuerinformation, die von jeder mobilen Einheit gesendet wird. Der primäre Grund für das Vorsehen einer solchen Steuerung ist das Berücksichtigen der Tatsache, dass an bestimmten Orten die ausgehende Kanalverbindung von der Basisstation zu der mobilen Einheit ungewöhnlich benachteiligt sein kann. Wenn die Leistung, die an das Handy bzw. die mobile Einheit gesendet wird nicht erhöht wird, kann die Qualität unakzeptabel werden. Ein Beispiel für solch einen Ort ist ein Punkt, wo der Wegverlust zu einer oder zwei benachbarten Zellen fast der selbe ist wie der Wegverlust zu der Basisstation, die mit der mobilen Einheit kommuniziert. An solch einem Ort, würde die gesamte Interferenz sich um das Dreifache erhöhen im Vergleich zu der Interferenz, die die mobile Einheit an einem Punkt relativ nahe an ihrer Basisstation sehen würde. Zusätzlich würde die Interferenz, die von diesen benachbarten Basisstationen kommt, nicht in Einklang mit dem gewünschten Signal faden, wie es der Fall wäre für Interferenz die von der gewünschten Basisstation kommt. Diese Situation würde 3 bis 4 dB zusätzliche Signalleistung benötigen um eine adäquate Performance zu erreichen.
In einer weiteren Situation kann die mobile Einheit dort positioniert sein, wo mehrere starke Mehrwegsignale ankommen, was in einer größeren als normalen Interferenz resultiert. In solch einer Situation könnte eine Erhöhung der Leistung des gewünschten Signals relativ zu der Interferenz eine akzeptable Performanz erlauben. Zu anderen Zeiten könnte die mobile Einheit sich dort befinden, wo das Signal-zu-Interferenz-Verhältnis ungewöhnlich gut ist. In solch einem Fall könnte die Basisstation das gewünschte Signal mittels einer geringeren als der normalen Senderleistung senden, was die Interferenz zu anderen Signalen die von dem System gesendet werden reduziert.
Vorteilhafterweise, wird eine Signal-zu-Interferenz-Messungsmöglichkeit innerhalb des Empfängers der mobilen Einheit bzw. der Mobileinheit vorgesehen. Diese Messung wird ausgeführt durch Vergleichen der Leistung des gewünschten Signals mit der gesamten Interferenz- und Rauschleistung. Wenn das gemessene Verhältnis geringer ist als ein vorbestimmter Wert, sendet die mobile Einheit eine Anfrage an die Basisstation nach zusätzlicher Leistung in Basisstationsübertragungen. Wenn das Verhältnis den vorbestimmten Wert überschreitet, sendet die mobile Einheit eine Anfrage für eine Reduktion in der Leistung.
Die Basisstation empfängt die Leistungsanpassungsanfragen von jeder mobilen Einheit und reagiert durch Anpassen der Leistung, die jedem entsprechenden basisstationsgesendeten Signal zugeordnet ist, um einen vorbestimmten Betrag. Die Anpassung würde normalerweise klein sein, typischer weise im Bereich von 0,5 bis 1 dB, oder rund 12% mehr oder weniger. Entsprechenderweise werden die anderen basisstationsgesendeten Signale um einen Faktor des Anstiegs dividiert durch n reduziert, wobei n die Anzahl der anderen Kanaleinheiten, die mit einem mobilen Telefon kommunizieren, ist. Typischerweise kann die Senkung der Leistung im Bereich von 0,05 dB liegen. Die Veränderungsrate der Leistung kann etwas langsamer sein als die, die für die eingehende Verbindung von der mobilen Einheit zu der Basisstation verwendet wird, vielleicht einmal pro Sekunde. Der dynamische Bereich der Anpassung würde außerdem auf 4 dB geringer als nominal und bis ungefähr 6 dB größer als nominal beschränkt sein. Es ist zu verstehen, dass die Leistungsanstiegs- und Senkungspegel nur beispielhaft sind, und dass andere Pegel leicht in Abhängigkeit von Systemparametern gewählt werden können.
Die Basisstation muss außerdem die Leistungsansprüche bedenken, die an sie durch alle mobilen Einheiten gemacht werden, wenn sie entscheidet, ob sie den Anfragen der einzelnen mobilen Einheiten nachkommt. Zum Beispiel, wenn die Basisstation ihre Kapazität ausgeschöpft hat, können Anfragen für zusätzliche Leistung nur bis 6% oder weniger zugestimmt werden, anstelle der normalen 12%. In diesem Bereich, würde eine Anfrage nach einer Reduktion der Leistung mit der normalen 12%-Veränderung zugestimmt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weitere Merkmale der Erfindung sind insbesondere in den Ansprüchen angeführt und werden zusammen mit ihren Vorteilen offensichtlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen, wobei die Zeichnung Folgendes zeigen:
1 ist eine schematische Übersicht eines beispielhaften mobilen zellularen Telefonsystems;
2A–2D illustrieren, in einer Serie von Graphen, die bei einer mobilen Einheit empfangene Signalstärke und Sendeleistung der mobilen Einheit als eine Funktion des Abstandes;
3 ist ein Blockdiagramm einer Basisstation mit speziellem Bezug zu Leistungssteuerungsmerkmalen;
4 ist ein Blockdiagramm der mobilen Einheit mit speziellem Bezug zu den Leistungssteuerungsmerkmalen;
5 ist ein Blockdiagramm, das im genaueren Detail die Leistungssteuerungsmerkmale der mobilen Einheit der 4 zeigt;
6 ist ein Blockdiagramm, das im genaueren Detail die Leistungssteuerungsmerkmale der Basisstation der 3 darstellt; und
7 ist ein Blockdiagramm einer Basisstations-/Systemcontroller-Konfiguration für die Leistungssteuerung des Basisstationssenders.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein beispielhaftes terrestrisches zellulares mobiles Telefonsystem, in welchem die vorliegende Erfindung ausgeführt ist, wird in der 1 dargestellt. Das System, dargestellt in der 1, setzt CDMA-Modulationstechniken für Kommunikationen zwischen dem mobilen Systembenutzer und den Basisstationen ein. Zellulare Systeme in größeren Städten können Hunderte von Basisstationen, die Hunderttausende von mobilen Telefonen versorgen, besitzen. Der Einsatz von CDMA-Techniken ermöglicht auf einfache Weise einen Anstieg der Benutzer- bzw. Teilnehmerkapazität in Systemen dieser Größe im Vergleich zu herkömmlichen zellularen FM-Modulationsystemen.
In der 1 umfassen der Systemcontroller und Schalter 10 typischerweise geeignete Interface- und Verarbeitungshardware zum Vorsehen von Systemsteuerinformationen an die Basisstationen. Controller 10 steuert das Routen bzw. Lenken von Telefongesprächen von dem öffentlich geschalteten Telefonnetzwerk (public switched telephone network) (PSTN) zu den bestimmten bzw. zugehörigen mobilen Einheiten. Der Controller 10 bzw. Steuerelement steuert außerdem das Lenken der Anrufe von den mobilen Einheiten über die zumindest eine Basisstation zu dem PSTN. Controller 10 kann Anrufe zwischen den mobilen Benutzern über die zugehörigen Basisstationen lenken, da solche mobilen Einheiten typischerweise nicht direkt miteinander kommunizieren.
Der Controller 10 kann durch verschiedene Mittel an die Basisstationen gekoppelt sein, zum Beispiel durch zugewiesene Telefonleitungen, optische Faserverbindungen oder durch Funkfrequenzkommunikationen. In der 1 sind zwei Basisstationen 12 und 14 beispielhaft zusammen mit zwei beispielhaften mobilen Einheiten 16 und 18, die zellulare Telefone aufweisen, dargestellt. Die Pfeile 20a bis 20b und 22a bis 22b definieren jeweils die möglichen Kommunikationsverbindungen zwischen der Basisstation 12 und den mobilen Einheiten 16 und 18. Ähnlich, definieren Pfeile 24a bis 24b und Pfeile 26a bis 26b jeweils die möglichen Kommunikationsverbindungen zwischen Basisstation 14 und mobilen Einheiten 18 und 16. Die Basisstationen 12 und 14 senden normalerweise mit der gleichen Leistung.
Die Basisstationen 12 und 14 sind typischerweise terrestrische Basisstationen, die Zellversorgungsgebiete definieren. Es ist jedoch zu verstehen, dass erdumkreisende Relais-Satelliten eingesetzt werden können, um eine umfassendere zellulare Abdeckung vorzusehen, insbesondere für abgelegene Gebiete. In dem Satellitenfall, werden Signale zwischen den mobilen Einheiten und den terrestrischen Basisstationen gelenkt. Wie in dem nur terrestrischen Fall, sieht der Satellitenfall ebenfalls die Möglichkeit vor, Kommunikationen zwischen einer mobilen Einheit und einer oder mehreren Basisstationen über mehrere Transponder auf demselben Satelliten oder durch verschiedene Satelliten vorzusehen.
Die mobile Einheit 16 misst die gesamte empfangene Leistung bzw. Gesamtempfangsleistung in Pilotsignalen, die von den Basisstationen 12 und 14 über die Wege 20a und 26a gesendet werden. Ähnlich misst die mobile Einheit 18 die gesamte empfangene Leistung in Pilotsignalen, wie sie von den Basisstationen 12 und 14 über die Wege 22a und 24a gesendet werden. In jeder der mobilen Einheiten 16 und 18, wird Pilotsignalleistung in dem Empfänger dort gemessen, wo das Signal ein Breitbandsignal ist. Demgemäß wird die Leistungsmessung vor der Korrelation des empfangenen Signals mit einem pseudostatistischen (pseudonoise) (PN) Spektrumsspreizsignal durchgeführt.
Wenn die mobile Einheit 16 näher an der Basisstation 12 ist, wird die empfangene Signalleistung durch den Signalausbreitungsweg 20a dominiert. Wenn die mobile Einheit 16 näher zu der Basisstation 14 ist, wird die empfangene Leistung der Signalausbreitung auf Weg 26a dominiert. Ähnlich, wenn die mobile Einheit 18 näher an der Basisstation 14 ist, wird die empfangene Leistung durch das Signal auf dem Weg 24a dominiert werden. Wenn die mobile Einheit 18 näher an der Basisstation 12 ist, wird die empfangene Leistung durch das Signal, das sich entlang des Weges 22a ausbreitet, dominiert.
Jede der mobilen Einheiten 16, 18 setzt die resultierende Messung, zusammen mit dem Wissen der Basisstationssenderleistung und der Antennenverstärkung der mobilen Einheit ein, um den Wegverlust zu der nächsten Basisstation zu schätzen. Der geschätzte Wegverlust, zusammen mit dem Wissen über die Antennenverstärkung der mobilen Einheit und der Basisstation G/T wird eingesetzt, um die nominale Senderleistung zu bestimmen, die benötigt wird, um das gewünschte Träger-zu-Rausch-Verhältnis in dem Basisstationsempfänger zu erhalten. Das Wissen der mobilen Einheiten über die Basisstationsparameter kann entweder im Speicher fixiert sein, oder kann in Basisstationsinformationsrundfunksignalen, Setup-Kanal gesendet werden, um andere als die Nominalbedingungen für eine bestimmte Basisstation zu übertragen.
Als Ergebnis dieser Bestimmung dieser nominalen Sendeleistung der mobilen Einheit, in Abwesenheit von Rayleigh-Fading und unter der Annahme von perfekten Messungen, werden die Signale gesendet von der mobilen Einheit bei der nächsten Basisstation bzw. der am nächsten liegenden Basisstation genau mit dem gewünschten Träger-zu-Rausch-Verhältnis ankommen. Somit wird die gewünschte Performance mit dem geringsten Betrag der Senderleistung der mobilen Einheit erreicht. Die Minimierung der Senderleistung der mobilen Einheit ist in einem CDMA-System wichtig, da jede mobile Einheit Interferenz für jede andere mobile Einheit in dem System bewirkt. Durch Minimierung der Senderleistung der mobilen Einheit wird die Systeminterferenz auf einem Minimum gehalten, wodurch zusätzlichen mobilen Benutzern ermöglicht wird, das Frequenzband zu teilen. Demgemäß wird die Systemkapazität und die Spektraleffizienz maximiert.
Die 2A beschreibt die Wirkung von (beiden) Rayleigh-Fading als eine Funktion des Abstandes auf die Stärke des von der Basisstation gesendeten Signals, wie es bei der mobilen Einheit empfangen wird. Der durchschnittliche Wegverlust, angezeigt durch die Kurve 30, wird primär durch die vierte Potenz des Abstandes zwischen der Basisstation und der mobilen Einheit und durch die Form des dazwischen liegenden Terrains bestimmt. Wenn sich der Abstand zwischen der mobilen Einheit und der Basisstation erhöht, sinkt die bei der mobilen Einheit empfangene Signalleistung bei einem Signal, das mit konstanter Leistung von der Basisstation gesendet wird. Der durchschnittliche Wegverlust ist derselbe für beide Richtungen der Verbindung, und zeigt typischerweise eine Log-Normalverteilung um den durchschnittlichen Wegverlust.
Zusätzlich zu dem sich langsam verändernden Log-Normal-durchschnittlichen Wegverlust, wird das schnelle Hoch- und Runterfahren um den durchschnittlichen Wegverlust durch die Anwesenheit von Multiwegsignalausbreitungen bewirkt. Die Signale von diesen Mehrfachwegen kommen mit einer zufälligen Phase und Amplitude an, und resultieren in dem charakteristischen Rayleigh-Fading. Die Kurve 32, wie sie in der 2A dargestellt wird, stellt die Variationen in dem Signalwegverlust als ein Ergebnis von Rayleigh-Fading dar. Das Rayleigh-Fading ist typischerweise unabhängig von den zwei Richtungen der Basisstation/Mobileeinheits-Kommunikationsverbindungen, d.h. ausgehenden und eingehenden Kanälen. Zum Beispiel ist der eingehende Kanal nicht notwendigerweise gefadet wenn der ausgehende Kanal zur selben Zeit gefadet ist.
Die 2B beschreibt die Senderleistung der mobilen Einheit angepasst, um der Signalstärke des Verbindungsweges der 2A zu entsprechen. In der 2B stellt die Kurve 34 die gewünschte durchschnittliche Senderleistung dar, entsprechend zu dem durchschnittlichen Wegverlust der Kurve 30 der 2A. Ähnlich entspricht Kurve 36 der Senderleistung der mobilen Einheit ansprechend auf das Rayleigh-Fading, wie in der Kurve 32 in der 2A dargestellt ist. Wenn das Rayleigh-gefadete Signal, Kurve 32 der 2A, in der Signalstärke sinkt, resultiert dies in schnellen Anstiegen in der Senderleistung. Diese schnellen Ausschläge bzw. Abweichungen der Senderleistung können in schädlichen Effekten bezüglich der Gesamtsystemperformance resultieren. Daher sieht die vorliegende Erfindung die Verwendung eines optionalen nicht-linearen Filters zur Steuerung hinsichtlich nach oben gerichteter Abweichungen, oder Anstiegen, in der Senderleistung vor. Weiterhin verwendet die vorliegende Erfindung ebenfalls „Closed-Loop"-Leistungsanpassungsfeedback von der Basisstation, um die Senderleistung der mobilen Einheit anzupassen.
2C stellt die Senderleistung der Mobileinheit entsprechend zu 2A dar, ohne dabei das "Closed-Loop"-Leistungsanpassungsfeedback der Basisstation zu berücksichtigen. In der 2C entspricht die gewünschte durchschnittliche Senderleistung, wie sie durch die Kurve 34' dargestellt ist, der empfangenen Signalstärke der Mobileinheit von Kurve 30 der 2A. Die Kurve 38 stellt die Senderleistung dar, unter Verwendung des optionalen nicht-linearen Filters in der Leistungssteuerung der vorliegenden Erfindung.
Die schnellen, nach oben gerichteten Abweichungen in der Senderleistung, wie sie durch die gestrichelten Linien der 2C angedeutet sind, und die den nach oben gerichteten Abweichungen der Kurve 36 der 2B entsprechen, werden wesentlich reduziert. In der Kurve 38 werden die nach oben gerichteten Abweichungen wesentlich reduziert durch Einstellen der Anstiegsrate in der Senderleistung auf einen festgelegten Wert. Die resultierende Variation in der Senderleistung relativ zu der gewünschten Senderleistung ist in beidem, dem dynamischen Bereich und der Rate der Veränderung, begrenzt. Diese Begrenzung erlaubt es dem "Closed-Loop"-Leistungsanpassungs-Feedback-Prozess einfacher implementiert zu werden und mit einer viel niedrigeren Steuerungsdatenrate wirksam zu sein. Der Senderleistung, wie sie durch Kurve 38 angezeigt ist, wird es erlaubt, mit einer viel größeren Rate bzw. Geschwindigkeit zu sinken, als anzusteigen.
Wenn sich der Abstand zwischen den Punkten, die mit D₁–D₂ markiert sind erhöht, sinkt die Senderleistung relativ schnell, entsprechend zu einer plötzlichen Verbesserung in dem Kanal. Zwischen den Abstandspunkten, die D₂–D₃ markiert sind, verschlechtert sich der Kanal mit einem entsprechenden Anstieg in der Senderleistung. Die Veränderung in der Verschlechterung ist nicht so signifikant, so dass der nicht-lineare Filter die Anstiegsrate in der Senderleistung maximal ratenbeschränkt.
Wenn sich der Abstand wie bei Abstandspunkten, die mit D₃–D₄ markiert sind, erhöht, verschlechtert sich der Kanal viel schneller als dass der nicht-lineare Filter einen Anstieg in der Senderleistung zulässt. Während dieser Periode bzw. Zeitdauer erhöht sich die Senderleistung mit der maximalen Rate, die durch den nicht-linearen Filter zugelassen wird. Während der Abstandsveränderung, die durch Markierungen D₄–D₅ angezeigt ist, beginnt sich der Kanal zu verbessern. Während sich die Qualität des Kanals verbessert, fährt die Senderleistung jedoch fort mit der maximalen Rate erhöht zu werden bis die Senderleistung ausreichend ist den gewünschten Pegel, wie er bei D₅ markiert ist, zu erreichen.
Bei bestimmten Bedingungen kann es wünschenswert sein, die nach oben gerichteten Abweichungen in der Senderleistung zu eliminieren, was unnötige Systeminterferenz bewirken kann. Sollte ein besserer Weg zu einer anderen Basisstation auftreten, was in unnötiger Interferenz in dem System resultieren würde, können qualitativ hochwertige Kommunikationen in dem System beibehalten werden durch Begrenzen der Anstiegsrate in der Senderleistung.
Die 2D ist eine graphische Darstellung der Signalleistungsstärke empfangen bei der Basisstation bezüglich der Übertragung von der mobilen Einheit, wenn sie sich von der Basisstation entfernt. Die Kurve 40 zeigt die gewünschte durchschnittliche empfangene Signalleistung bei der Basisstation für ein Signal, das von der mobilen Einheit gesendet wird, an. Es ist wünschenswert, dass die durchschnittlich empfangene Signalleistung auf einem konstanten Pegel liegt, dass jedoch einem Minimum, das nötig ist, um eine qualitativ gute Kommunikationsverbindung mit der mobilen Einheit zu sichern, entspricht. Korrekturen werden an der mobilen Einheit ausgeführt, um bezüglich des Rayleigh-Fadings in dem von der Basisstation gesendeten Signal zu korrigieren.
Das von der mobilen Einheit gesendete Signal erfährt Rayleigh-Fading, bevor es an dem Empfänger der Basisstation ankommt. Das an der Basisstation empfangene Signal ist daher ein Signal mit einem empfangenen Leistungspegel, der einen konstanten Durchschnitt besitzt, jedoch mit dem auf dem eingehenden Kanal aufgeprägten Rayleigh-Fading. Die Kurve 42 stellt das Rayleigh-Fading, das auf dem Eingangssignal auftritt, dar. In dem terrestrischen Kanal wird ein Hochgeschwindigkeits-Leistungssteuerungsprozess eingesetzt, um für Rayleigh-Fading kompensieren. In der Satelliten-Repeater-Situation wird die Geschwindigkeit, mit der die „Open-Loop"-Leistungssteuerung betrieben wird, verlangsamt.
Zusätzlich, gibt es die Möglichkeit, dass die mobile Einheit an einem Ort zur Ruhe kommt, wo die ausgehende Verbindung nicht gefadet bzw. mit Schwund versehen ist, jedoch die eingehende Verbindung schwer gefadet ist. Solch eine Bedingung würde die Kommunikation stören, wenn nicht ein zusätzlicher Mechanismus eingesetzt wird, um für das Rayleigh-Fading auf dem eingehenden Kanal zu kompensieren. Der „Closed-Loop"-Leistungsanpassungsbefehlsprozess, der bei der Basisstation eingesetzt wird, ist solch ein Mechanismus zum Anpassen der Senderleistung der mobilen Einheit, so dass ein Rayleigh-Fading auf dem Eingangskanal kompensiert wird. In der 2C stellt die Kurve 44 die gesendete Signalleistung der mo bilen Einheit dar, wie sie bei der Basisstation empfangen wird, wenn der durchschnittliche Wegverlust und das Rayleigh-Fading auf beiden, den Eingangs- und den Ausgangskanälen, kompensiert wird. Wie in der 2D zu sehen ist, folgt die Kurve 44 eng in der Kurve 40, ausgenommen bei Punkten mit schwerem Fading, wo der Fading-Prozess durch die „Closed-Loop"-Steuerung minimiert wird.
In der 3 wird eine Antenne 52 vorgesehen, zum Empfangen von mehreren von mobilen Einheiten gesendeten Signalen, die dann an einen Analogempfänger 54 zur Verstärkung, Frequenzherunterkonvertierung (down conversion) und IF- bzw. ZF-Verarbeitung des empfangenen HF-Signals geliefert wird. Die Signale, die von dem Empfänger 54 ausgegeben werden, werden an eine Vielzahl von Empfängermodulen oder Kanaleinheiten geliefert zum Extrahieren von Informationssignalen, die an einen Benutzer gerichtet sind, Erzeugung von Leistungsanpassungsbefehlen, und Modulation von Benutzereingabeinformationssignalen für die Übertragung. Ein solches Modul, das für die Kommunikation mit einer bestimmten mobilen Einheit eingesetzt wird, wie zum Beispiel mobiler Einheit N, ist das Modul 50N. Somit wird die Ausgabe des Empfängers 54 an eine Vielzahl von diesen Modulen inklusive dem Modul 50N geliefert.
Das Modul 50N umfasst einen digitalen Datenempfänger 56, eine benutzerdigitale Basisbandschaltung 58, Empfangsleistungsmessungsschaltung 60 und einen Sendemodulator 62. Der digitale Datenempfänger 56 empfängt die Breitband-Spreizspektrumssignale zum Korrelieren und Entspreizen des durch die mobile Einheit N gesendeten Signals zu einem Engbandsignal für den Transfer zu einem beabsichtigten Empfänger, der mit der mobilen Einheit N kommuniziert. Der digitale Datenempfänger 56 liefert die engbandigen Digitalsignale an die digitale Benutzerbasisbandschaltung 58. Der digitale Datenempfänger 56 liefert außerdem das engbandige Signal an die Empfangsleistungsmessschaltung 60.
Die Empfangsleistungsmessschaltung 60 misst den Leistungspegel in dem empfangenen Signal der mobilen Einheit N. Die Empfangsleistungsmessschaltung 60 erzeugt ansprechend auf den gemessenen Leistungspegel einen Leistungsanpassungsbefehl, der in den Sendemodulator 62 eingegeben wird für eine Übertragung zu der mobilen Einheit N. Wie zuvor diskutiert, werden die Datenbits in dem Leistungsanpassungsbefehl von der mobilen Einheit N dafür eingesetzt, die Sendeleistung der mobilen Einheit anzupassen.
Wenn die Empfangsleistungsmessung größer ist als der voreingestellte Pegel, geliefert durch einen Basisstationsprozessor (nicht gezeigt), wird ein geeigneter Leistungsanpassungsbefehl erzeugt. Sollte die Empfangsleistungsmessung geringer sein als der voreingestellte Pegel, werden Leistungsanpassungsbefehldatenbits erzeugt, die anzeigen, dass ein Anstieg in der Senderleistung der mobilen Einheit nötig ist. Ähnlich werden Leistungsanpassungsbefehle erzeugt, wenn die Empfangsmessung größer ist als der voreingestellte Pegel, so dass die Senderleistung der mobilen Einheit reduziert wird. Der Leistungsanpassungsbefehl wird eingesetzt um einen nominalen Empfangsleistungspegel bei der Basisstation zu erhalten bzw. zu bewahren.
Die Signalausgabe von dem digitalen Datenempfänger 56 wird an eine Benutzer-Digital-Basisbandschaltung 58 geliefert, wo sie umgesetzt wird (interfaced) für eine Kopplung an den beabsichtigten Empfänger über den Systemcontroller und -schalter. Ähnlich empfängt die Basisbandschaltung 58 Benutzerinformationssignale, die für die mobile Einheit N gedacht sind und liefert diese an den Sendemodulator 62.
Der Sendemodulator 62 bandspreizmoduliert die benutzeradressierbaren Informationssignale für eine Übertragung an die mobile Einheit N. Der Sendemodulator 62 empfängt außerdem die Leistungsanpassungsbefehlsdatenbits von der Empfangsleistungsmessschaltung 60. Die Leistungsanpassungsbefehlsdatenbits werden auch bandspreizmoduliert durch den Sendemodulator 62 für die Übertragung zu der mobilen Einheit N. Der Sendemodulator 62 liefert die bandspreizmodulierte Signal über die Sendeleistungssteuerungsschal tung 63 an den Summierer 64, wo es mit Bandspreizsignalen von anderen Modulsendemodulatoren, die sich ebenfalls in der Basisstation befinden, kombiniert wird.
Die kombinierten Bandspreizsignale werden in einen Summierer 66 eingegeben, wo sie mit einem Pilotsignal, das von einem Pilotsignalgenerator 68 geliefert wird, kombiniert werden. Diese kombinierten Signale werden dann an eine Schaltung (nicht dargestellt) geliefert, für eine Frequenzhochkonvertierung von dem IF-Frequenzband zu dem HF-Frequenzband, und werden verstärkt. Die HF-Signale werden dann zur Übertragung an die Antenne 52 geliefert. Obwohl nicht so dargestellt, kann die Sendeleistungssteuerungsschaltung sich zwischen dem Summierer 66 und der Antenne 52 befinden. Diese Schaltung ist, unter Steuerung des Basisstationsprozessors, ansprechend auf durch die mobile Einheit übertragene Leistungsanpassungsbefehlssignale, die bei dem Basisstationsempfänger demoduliert und an den Basisstationssteuerprozessor für eine Kopplung an die Schaltung geliefert werden.
In der 4, umfasst die mobile Einheit, wie zum Beispiel die mobile Einheit N, eine Antennen 70 zum Sammeln von durch die Basisstation gesendeten Signalen und Abstrahlen von durch die mobile Einheit erzeugten CDMA-Signalen. Typischerweise umfasst die Antenne 70 zwei separate Antennen, wobei eine für die Übertragung und eine für den Empfang eingesetzt werden. Die mobile Einheit N empfängt das Pilotsignal, die Setup-Kanalsignale und die an die mobile Einheit N adressierten Signale mittels der Antennen 70, des Analogempfängers 72 und des digitalen Datenempfängersystems 74. Der Empfänger 72 verstärkt und konvertiert die Frequenzen der empfangenen HF-/CDMA-Signale auf IF herunter, und filtert die IF-Signale. Die IF-Signale werden an einen digitalen Datenempfänger 74 zur digitalen Verarbeitung ausgegeben. Der Empfänger 72 umfasst außerdem Schaltungen zum Ausführen einer Analogmessung der kombinierten Leistung der empfangenen Signale. Diese Leistungsmessung wird eingesetzt, um ein Feedbacksignal, das an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 zur Steuerung der Sendeleistung geliefert wird, zu erzeugen.
Das digitale Datenempfängersystem 74 umfasst mehrere digitale Datenempfänger. Ein digitaler Datenempfänger, Empfänger 74a, wird dafür eingesetzt nach Pilotsignalen, die von jeder Basisstation gesendet werden, zu suchen. Diese Pilotsignale können Vielweg- bzw. Mehrwegsignale derselben Basisstation, Pilotsignale die von verschiedenen Basisstationen gesendet werden, oder eine Kombination von beiden sein. Die verschiedenen basisstationsgesendeten Pilotsignale haben alle denselben Spreizcode, haben jedoch einen verschiedenen Code-Phasen-Versatz für die Identifizierung der bestimmten Basisstation. Der Empfänger 74a liefert an dem Steuerprozessor 78 Signale, die anzeigend sind für die stärksten Pilotsignale unabhängig davon, ob sie Vielwegsignale einer einzelnen Basisstation oder von verschiedenen Basisstationen sind. Der Steuerprozessor 78 benutzt die Information, die von dem Empfänger 74a geliefert wird zum Aufbauen und Aufrechterhalten der Kommunikation mit der Basisstation oder den Basisstationen.
Das digitale Datenempfängersystem 74 umfasst weiterhin digitale Datenempfänger 74b und 74c. Obwohl nur zwei Empfänger dargestellt sind, können zusätzliche Empfänger vorgesehen werden. Empfänger 74b und 74c werden zum Entspreizen und Korrelieren der empfangenen Signale verwendet, die an die mobile Einheit N von einer Basisstation oder von mehreren Basisstationen adressiert sind, für Kommunikation im Zellvielseitigkeitsmodus. Empfänger 74b und 74c sind für die Verarbeitung von verschiedenen Mehrwegesignalen von derselben Basisstation, oder Signalen von verschiedenen Basisstationen, wenn dies im Zellvielseitigkeitsmodus geschieht, zugewiesen. Unter der Steuerung des Steuerprozessors 78, verarbeiten die Empfänger 74b und 74c das zugewiesene Signal, das an den mobilen Benutzer gerichtet ist. Typischerweise sind Empfänger 74b und 74c der Verarbeitung des Bandspreizdigitalbenutzerdatensignals zugewiesen, das den stärksten Pilotsignalen, identifiziert durch Empfänger 74a, entspricht.
Die Empfänger 74b und 74c liefern demodulierte Benutzerdaten, wie zum Beispiel digitalisierte codierte Sprache, an den Vielseitigkeits bzw. Diversitykom binierer und die Decoderschaltung 75. Die Schaltung 75 kombiniert die verschiedenen Signale von den Empfängern 74b und 74 kohärent unabhängig davon, ob sie Mehrwegesignale oder Zellvielseitigkeitssignale sind, um so ein einzelnes Benutzerdatensignal vorzusehen. Schaltung 75 führt außerdem das Decodieren und die Fehlerkorrektur der Benutzerdaten aus. Die Signalausgabe von der Schaltung 75 wird an eine digitale Basisbandschaltung 82 für das Umsetzen bzw. Liefern an den Benutzer vorgesehen. Die Basisbandschaltung 82 umfasst Schnittstellenhardware zum Koppeln des Empfängers 74 und Sendemodulators 82 an das Benutzerhandgerät (nicht gezeigt).
Die Empfänger 74b und 74c separieren außerdem die digitalen Benutzerdaten von den Leistungsanpassungsbefehlen, die von der Basisstation(en) erzeugt werden und in den Benutzerdatensignalen übertragen werden. Die extrahierten Leistungsanpassungsbefehlsdatenbits werden an den Steuerprozessor 78 geschickt. Der Prozessor 78 analysiert die Leistungsanpassungsbefehle, um so Steuerung der Senderleistung der mobilen Einheit vorzusehen.
In der Einzelzellsituation, in der entweder ein oder mehrere (Mehrweg-) Signale, die Signale darstellen, die den Empfängern 74b und/oder 74c zum Verarbeiten zugewiesen sind, wird erkannt, dass die Leistungsanpassungsbefehle nur von einer einzelnen Basisstation herrühren. In diesem Fall ist der Prozessor 78 ansprechend auf die Leistungsanpassungsbefehlsdatenbits und erzeugt einen Sendeleistungssteuerbefehl, der an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 80 geliefert wird. Wenn die Leistungsanpassungsbefehle anzeigen, dass zusätzliche Senderleistung der mobilen Einheit benötigt wird, liefert der Prozessor 78 ein Signal, das an die Leistungssteuerungsschaltung 76 gesendet wird, um die Senderleistung zu erhöhen. Ähnlich, wenn die Leistungsanpassungsbefehle anzeigen, dass weniger Senderleistung der mobilen Einheit benötigt wird, liefert Prozessor 78 ein Signal, das an die Leistungssteuerungsschaltung 76 gesendet wird, um die Senderleistung zu senken. In der Zellvielseitigkeitssituation müssen jedoch zusätzliche Faktoren durch den Prozessor 78 in die Überlegungen eingeschlossen werden.
In der Zellvielseitigkeitssituation, kommen die Leistungsanpassungsbefehle von zwei verschiedenen Basisstationen an. Die Sendeleistung der mobilen Einheit, gemessen an diesen verschiedenen Basisstationen, kann verschieden sein, und deshalb muss mit Vorsicht die Senderleistung der mobilen Einheit gesteuert werden, um zu verhindern, dass mit einem Pegel gesendet wird, der sich negativ auf die Kommunikation zwischen den Basisstationen und anderen Benutzern auswirken würde. Da der Basisstationsleistungsanpassungsbefehlserzeugungsprozess unabhängig ist von jeder anderen Basisstation, muss die mobile Einheit auf die empfangenen Befehle in einer Art und Weise ansprechen bzw. reagieren, so dass nicht andere Benutzer davon beeinflusst werden.
In der Zellvielseitigkeitssituation, in der beide Basisstationen Leistungsanpassungsbefehle an die mobile Einheit zur Anfrage nach mehr Leistung liefern, wird der Steuerungsprozessor 78 mit einer logischen UND-Funktion betrieben und erzeugt ein Leistungssteuerungssignal an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 anzeigend für einen Anstieg in der Senderleistung. In diesem Beispiel entspricht eine Leistungsanstiegsanfrage einer logischen „1", während eine Leistungssenkungsanfrage einer logischen „0" entspricht. Die Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 ist ansprechend auf diese Art von Leistungssteuerungssignal, um so die Sendeleistung zu erhöhen. Diese Situation kann auftreten, wenn der Kommunikationsweg zu beiden Basisstationen aus einem oder mehreren Gründen verschlechtert ist.
In dem Fall, wenn eine Basisstation einen Anstieg in der Senderleistung anfragt, die andere aber eine Senkung anfragt, wird der Prozessor 78 wiederum mit der oben beschriebenen UND-Funktion betrieben, um ein Leistungssteuerungssignal für die Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 zu erzeugen, anzeigend für eine Senkung in der Senderleistung. Die Senderleistungssteuerungsschaltung 76 ist ansprechend auf diese Art von Leistungssteuerungssignal, um so die Senderleistung zu senken. Die Situation kann auftreten, wenn der Kommunikationsweg zu einer Basisstation sich verschlechtert hat, während der Kommunikationsweg zu der anderen Basisstation sich verbessert.
Zusammenfassend wird die Senderleistung der mobilen Einheit nur erhöht, wenn alle Basisstationen, mit denen die mobile Einheit in Kommunikation steht, einen Anstieg der Leistung anfordern, und die Senderleistung wird gesenkt, wenn eine der mehreren dieser Basisstationen eine Senkung der Leistung anfordern. In diesem Schema wird eine mobile Einheit nicht mit einem Leistungspegel senden, der den Systeminterferenzpegel für andere Benutzer unnötig erhöht, aber hält zugleich einen Pegel, der eine Kommunikation mit zumindest einer Basisstation ermöglicht.
Eine weitere Diskussion der Funktion des Empfängersystems 74 in Kommunikation mit mehreren Basisstationen wird außerdem in der vorher erwähnten US-Patentschrift 5,109,390 beschrieben. Die Funktion wird weiterhin beispielhaft in der zuvor erwähnten US-Patentschrift 5,101,501 ausgeführt.
Der Prozessor 78 liefert außerdem einen Pegel-Setz-Befehl an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 für den Einsatz im Setzen des Sendeleistungspegels (bezüglich zu der Breitbandleistungsmessung von dem Analogempfänger 72). Details bezüglich der Interaktion des Empfängers 72, der Senderleistungssteuerungsschaltung 76 und 80, und des Prozessors 78 werden im größeren Detail in Bezug auf die 5 beschrieben.
Daten, die gesendet werden, werden durch die Basisbandschaltung 82 geliefert, wo sie codiert und an den Sendemodulator 84 geliefert werden. Die Daten werden bandspreizmoduliert durch den Sendemodulator 84 gemäß einem zugewiesenen Spreizcode. Die Bandspreizsignale werden von dem Sendemodulator 84 an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 80 ausgegeben. Die Signalleistung wird gemäß dem Sendeleistungssteuerungsbefehl, der von dem Steuerungsprozessor 78 vorgesehen wird, angepasst. Das leistungsangepasste Signal wird von der Senderleistungssteuerungsschaltung 80 an die Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 geliefert, wo das Signal gemäß dem Analogmessungssteuerungssignal angepasst wird. Obwohl als zwei separate Einheiten zum Steuern der Sendeleistung dargestellt, könnte der Leistungs pegel durch einen einzelnen variablen Verstärker (variable gain amplifier) angepasst werden, bei dem zwei Eingabesteuerungssignale kombiniert werden bevor sie an den Verstärker mit variabler Verstärkung angewendet werden bzw. angelegt werden. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die zwei Steuerungsfunktionen jedoch als separate Elemente gezeigt.
In dem Betrieb der Leistungssteuerungsschaltung, dargestellt in 4, misst der Empfänger 72 die kombinierte Breitbandsignalleistung für alle Signale, die von allen Basisstationen empfangen werden. Diese Leistungspegelmessungsergebnisse werden für die Steuerung des Leistungspegels, wie er durch die Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 gesetzt wird, gesteuert. Sendeleistungssteuerungsschaltung 76 beinhaltet Schaltungen, in der die Anstiegsrate der Senderleistung durch einen optionalen Nicht-Linearen-Filter, wie zuvor diskutiert, beschränkt wird. Die Anstiegsrate wird so gesetzt, dass sie nicht schneller als die Rate ist, mit der die Sendeleistungssteuerungsschaltung 80 die Leistung ansprechend auf eine Serie von nach unten gerichteten Befehlen von der Basisstation, wie sie von Empfänger 74 und Prozessor 78 verarbeitet werden, herrunterdrehen kann.
Die 5 beschreibt im weiteren Detail die Leistungssteuerungsaspekte der mobilen Einheit N, wie sie Bezug nehmend auf die 4 diskutiert wurden. In 5 werden die empfangenen HF-Signale von der Antenne an den Frequenzherabkonvertierer 90 geliefert, wo die empfangenen HF-Signale auf eine IF-Frequenz konvertiert werden. Die IF-Frequenzsignale werden an einen Bandpassfilter 92 gekoppelt, wo bandexterne Frequenzkomponenten aus den Signalen entfernt werden.
Die gefilterten Signale werden von dem Filter 92 ausgegeben an einen variablen IF-Verstärker 94, wo die Signale verstärkt werden. Die verstärkten Signale werden von dem Verstärker 94 ausgegeben an digitalen (A/D) Wandler (nicht dargestellt) für digitale Signalverarbeitungsoperationen bezüglich der Signale. Die Ausgabe des Verstärkers 94 wird außerdem an die Detektorschaltung zur automatischen Verstärkungssteuerung (automatic gain control) (AGC) gekoppelt.
Die AGC-Detektorschaltung 96 generiert ein Verstärkungssteuerungssignal, das an einen Verstärkungssteuerungseingang des Verstärkers 94 gekoppelt wird. Dieses Verstärkungssteuerungssignal wird verwendet, um die Verstärkung des Verstärkers 94 zu steuern, und zwar so, dass ein konstanter durchschnittlicher Leistungspegel als Ausgabe vom Verstärker 94 an den A/D-Wandler beibehalten wird.
Die AGC-Detektorschaltung 96 liefert außerdem eine Ausgabe an einen Eingang des Vergleichers 98. Der andere Eingang des Vergleichers 98 wird mit einem Pegel-Setz-Signal von dem Prozessor der Mobileinheit (nicht dargestellt) beliefert. Dieses Pegel-Setz-Signal ist anzeigend für einen gewünschten Senderreferenzleistungspegel. Diese Eingabesignale werden durch Vergleicher 98 mit dem Vergleichssignal, das an eine optionale nicht-lineare Filterschaltung 100 vorgesehen wird, verglichen. Dieses Vergleichssignal entspricht einer Abweichung in der Empfangsleistungsmessung von einem gewünschten Leistungspegel des Senders der Mobileinheit.
Filter 100 kann als eine einfache Widerstand-Diode-Kondensatorschaltung konfiguriert sein. Z.B. ist der Eingang bzw. die Eingangsgröße an die Schaltung ein gemeinsamer Anschlusspunkt (common node), der von zwei Widerständen geteilt wird. Das andere Ende eines jeden Widerstandes ist mit einer jeweiligen Diode gekoppelt. Die Dioden sind in ihrer Verbindung zu den Widerständen entgegengesetzt und das andere Ende einer jeden Diode ist an einem gemeinsamen Anschlusspunkt als Ausgabe bzw. Ausgang des Filters zusammengekoppelt. Ein Kondensator ist zwischen dem gemeinsamen Diodenanschlusspunkt und dem Bezugspotential (ground) gekoppelt. Die Filterschaltung ist konstruiert um die Rate des Leistungsanstiegs auf weniger als 1 dB pro Millisekunde zu begrenzen. Die Rate des Leistungsabfalls ist typischerweise auf das Zehnfache der Rate des Leistungsanstiegs eingestellt, d.h. 10 dB pro Millisekunde. Die Ausgabe des Filters 100 wird als eine Leis tungspegelsteuersignaleingabe an den Verstärkungssteuerungseingang des IF- bzw. ZF-Verstärkers 102 mit variabler Verstärkung vorgesehen.
Die AGC-Detektorschaltung 96, Vergleicher 98 und Filter 100 schätzen die empfangene Signalleistung der Mobileinheit und die Leistungskorrektur, die für den Sender der Mobileinheit nötig ist. Diese Korrektur wird verwendet um einen gewünschten Senderleistungspegel unter Bedingungen beizubehalten, wo Schwund auf dem abgehenden Kanal ebenfalls auf dem ankommenden Kanal vorliegt.
Die Sendemodulatorschaltung 84 der 4 liefert ein Niedrigleistungs-IF-Frequenz-Spreizspektrumsignal an einen Eingang des variablen IF-Verstärkers 104. Der Verstärker 104 wird durch ein Leistungspegelsteuersignal des Prozessor 78 (4) verstärkungsgesteuert. Dieses Leistungspegelsteuersignal wird von dem „Closed-Loop"-Leistungsanpassungsbefehlssignal hergeleitet, welches durch die Basisstation gesendet wurde und durch die mobile Einheit, wie bezüglich der 4 diskutiert, verarbeitet wird.
Das Leistungsanpassungsbefehlssignal besteht aus einer Sequenz von Leistungshoch- und Leistungsrunterbefehlen, die in dem Prozessor der mobilen Einheit angesammelt werden. Der Steuerprozessor der mobilen Einheit beginnt mit einem auf einen Nominalwert gesetzten Verstärkungssteuerpegel. Jeder Leistungshochbefehl erhöht den Wert des Verstärkungssteuerbefehls entsprechend einem resultierenden ungefähren 1-dB-Anstieg in der Verstärkung des Verstärkers. Jeder Leistungsrunterbefehl senkt den Wert des Verstärkungssteuerbefehls, entsprechend einer resultierenden ungefähren 1-dB-Senkung in der Verstärkung des Verstärkers. Der Verstärkungssteuerbefehl wird durch einen Digital-zu-Analog-(A/D)-Wandler (nicht gezeigt) in analoge Form konvertiert, bevor er als das Leistungspegelsteuersignal an den Verstärker 104 angelegt wird.
Der Referenzleistungspegel der mobilen Einheit kann in dem Speicher des Steuerprozessors gespeichert werden. Alternativ kann der Referenzleistungspegel der mobilen Einheit in einem Signal enthalten sein, das zu der mobilen Einheit geschickt wird. Diese Signalbefehlsdaten werden durch den digitalen Datenempfänger separiert und durch den Steuerprozessor für das Festlegen des Pegels interpretiert. Das Signal, wie es von dem Steuerprozessor vorgesehen wird, wird durch einen Digital-zu-Analog-(D/A)-Wandler (nicht dargestellt) vor der Eingabe in den Vergleicher 98 konvertiert.
Die Ausgabe des Verstärkers 104 wird als Eingabe an den Verstärker 102 geliefert. Der Verstärker 102, wie zuvor erwähnt, ist ebenfalls ein variabler IF-Verstärker, bei dem die Verstärkung gemäß der Verstärkungssteuerungssignalausgabe des Filters 100 bestimmt wird. Das Signal für die Übertragung wird somit gemäß der Verstärkungseinstellung durch das Leistungspegelsteuersignal verstärkt. Die verstärkte Signalausgabe des Verstärkers 102 wird weiter verstärkt und frequenzübersetzt auf HF-Frequenzen für die Übertragung. Das HF-Signal wird dann an die Antenne für die Übertragung gegeben.
Die 6 stellt im weiteren Detail das Leistungsteuerungsschema der Basisstation, wie es in der 3 dargestellt ist, dar. In der 6 wird ein von der mobilen Einheit gesendetes Signal an der Basisstation empfangen. Das empfangene Signal wird durch den Analogempfänger (und) der Basisstation, der der mobilen Einheit N entspricht, bei der Basisstation verarbeitet.
In dem digitalen Datenempfänger, Empfänger 56 der 3, wird das empfangene Analogsignal von der analogen zur digitalen Form durch einen A/D-Wandler 110 umgewandelt. Die digitale Signalausgabe des A/D-Wandlers wird an einen pseudostatistischen Rausch-(pseudorandom noise)-(PN)-Korrelierer 112 geliefert, wo das Signal einem Korrelationsprozess mit einem PN-Signal, geliefert von einem PN-Generator 114, unterzogen wird. Die Ausgabe des PN-Korrelierers 112 wird an einen schnellen Hadamard-Transformier-Digitalfilter 114 geliefert, wo das Signal gefiltert wird. Die Ausgabe des Filters 114 wird an eine Benutzerdatendecodierschaltung 116 gelie fert, die Benutzerdaten an die benutzerdigitale Basisbandschaltung liefert. Der Decoder 116 liefert die größten Transformfiltersymbole an eine Leistungsmittlungsschaltung 118. Die Leistungsmittlungsschaltung bzw. -element 118 mittelt die größten Transformierausgaben über ein Ein-Millisekunden-Intervall unter Benutzung von bekannten digitalen Techniken.
Ein Signal anzeigend für jeden durchschnittlichen Leistungspegel wird von dem Leistungsmittler 118 an einen Vergleicher 120 ausgegeben. Der Vergleicher 120 empfängt außerdem ein Leistungspegeleinstellsignal, anzeigend für den gewünschten Empfangsleistungspegel. Dieser gewünschte Empfangsleistungspegel wird durch den Steuerprozessor der Basisstation gesetzt. Der Vergleicher 120 vergleicht die zwei Eingabesignale und liefert ein Ausgabesignal, anzeigend für die Abweichung des durchschnittlichen Leistungspegels von dem gewünschten Leistungspegel. Das Signal wird ausgegeben bzw. geliefert an den Leistungshoch/Leistungsrunterbefehlsgenerator 122. Der Generator 122 erzeugt ansprechend auf den Vergleich entweder einen Leistungshoch- oder einen Leistungsrunterbefehl. Der Leistungsbefehlsgenerator 122 liefert die Leistungssteuerungsbefehle an den Basisstationssendemodulator für die Übertragung und Steuerung der Senderleistung der mobilen Einheit N.
Wenn die Empfangsleistung an der Basisstation höher ist als die, die von der mobilen Einheit N gewünscht wird, wird ein Leistungsrunterbefehl erzeugt und an die mobile Einheit N gesendet. Wenn der Empfangsleistungspegel an der Basisstation jedoch zu niedrig ist, dann wird ein Leistungshochbefehl erzeugt und gesendet. Die Hoch/Runter-Befehle werden mit einer hohen Rate, normalerweise 800 Befehle pro Sekunde, in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, gesendet. Bei einem Bit pro Sekunde ist der Overhead der Leistungsbefehle unerheblich bzw. unbedeutend im Vergleich zu der Bitrate eines hochqualitativen digitalen Sprachsignals.
Das Leistungsanpassungsbefehls-Feedback kompensiert die Veränderungen in dem eingehenden Kanal, die unabhängig sind von dem ausgehenden Kanal. Diese unabhängigen Eingangskanalveränderungen werden nicht in dem ausgehenden Signalkanal gemessen. Daher reflektieren die Wegverlustschät zungen basierend auf dem ausgehenden Kanal und die entsprechende Senderleistungsanpassung nicht die Veränderungen in dem eingehenden Kanal, somit wird Leistungsanpassungsbefehls-Feedback eingesetzt, um Veränderungen in der Senderleistung der mobilen Einheit basierend auf den Eingangskanalwegverlusten, die nicht in dem ausgehenden Kanal existieren, zu kompensieren.
Beim Einsatz eines „Closed-Loop"-Steuerungsprozessors ist es sehr wünschenswert, dass der Befehl bei der mobilen Einheit ankommt, bevor sich die Bedingungen signifikant verändern. Die vorliegende Erfindung liefert eine neue und einzigartige Leistungssteuerungsschaltung bei der Basisstation zur Minimierung von Verzögerung und Reaktionszeit und Latenz der Messung und Übertragung. Die Leistungssteuerungsschaltung bei der mobilen Einheit, Analogsteuerung und digitale Befehlsansprechung sehen einen beträchtlich verbesserten Leistungssteuerungsprozess in dem zellularen mobilen Telefonsystem vor.
Wie zuvor erwähnt, ist es außerdem wünschenswert, die Basisstationsübertragungsleistung ansprechend auf Anfragen der mobilen Einheiten zu steuern. Die 7 stellt die typische Basisstationskonfiguration dar, in der mehrere Module 50a–50z umfasst sind. Module 50a bis 50z sind jeweils identisch in der Konstruktion mit dem Modul 50N der 3. In 7 wird zum Zwecke der Darstellung angenommen, dass die mobile Einheit N in Kommunikation mit dem Modul 50N ist.
Jedes der Module 50a–50z ist an den Systemcontroller 10 gekoppelt, wie zuvor in Bezug auf 1 diskutiert wurde. Durch die Verbindung zu dem Systemcontroller 10 demoduliert jedes Modul 50a–50z die Leistungsanfrage der mobilen Einheiten und leitet diese an den Systemcontroller 10 weiter. Der Systemcontroller 10 kann ansprechend auf eine Anfrage einer mobilen Einheit zur Erhöhung der Modulsenderleistung alle Senderleistung für einige oder alle anderen Modulsender um einen kleinen Betrag reduzieren. Der Systemcontroller 10 würde einen Leistungssteuerungsbefehl an eine Basisstation typi scherweise an den Basisstationssteuerprozessor senden. Der Basisstationssteuerungsprozessor würde ansprechend darauf die Senderleistung der anderen Basisstationsmodule senken. Die Reduktion in der Leistung der anderen Module würde einen Anstieg in der Leistung des Moduls, das den anfragenden mobilen Benutzer versorgt, um n-Mal dem Betrag ermöglichen, wobei n die Anzahl der Module ist, die die Senderleistung reduzieren. Mittels dieser Technik gibt es keine Veränderung in der gesamten Senderleistung der Basisstationsmodule, d.h. keine Veränderung in der Summe der individuellen Modulsenderleistung.
Wiederum Bezug nehmend auf die 3 sendet Modul 50N mit einem nominalen Leistungspegel, wie oben beschrieben wurde. Der Leistungspegel wird durch einen Befehl von dem Basisstationssteuerprozessor eingestellt, wobei dieser Befehl bei dem Basisstationssteuerprozessor durch einen Befehl von dem Systemcontroller modifiziert wird. Der Befehl, der in die Sendeleistungssteuerungsschaltung 63 eingegeben wird, wird typischerweise zum Senken der Senderleistung eingesetzt. Die Sendeleistungssteuerungsschaltung 63 kann als ein variabler Verstärker, wie oben in Bezug auf die 5 diskutiert wurde, konfiguriert sein.
Bezug nehmend auf die 4 wird die Qualität der empfangenen Datensignale bei der mobilen Einheit in der Form von Datenrahmenfehlern gemessen. Von dieser Messung wird das Niveau der Zulänglichkeit der Signalleistung bestimmt, wobei exzessive Rahmenfehler ein Anzeichen für nicht ausreichende Signalleistung sind. Rahmenfehlinformation kann von der bekannten Fehlerkorrekturschaltung erzeugt werden, zum Beispiel durch die Normalisierungsrate eines Viterbi-Decoders oder durch Cyclic Redundancy Check/Code (CRC), oder eine Kombination davon. Verschiedene andere Techniken, die auch auf dem Fachgebiet bekannt sind, können für die indirekte oder direkte Signalleistungsmessung eingesetzt werden. Andere Techniken umfassen Recodierung der Daten und Vergleichen dieser mit den original übertragenen Daten für eine Anzeige der Fehler. Es ist weiterhin zu verstehen, dass die Leistung des Datensignals selbst gemessen und als Hinweis bzw. Anzeige der Verbindungsqualität eingesetzt werden kann.
Die Rahmenfehlerinformation wird an den Prozessor 78 geliefert. Der Prozessor 78 erzeugt ansprechend auf eine Rahmenfehlerrate, die einen vorbestimmten Schwellenpegel über eine bestimmte Anzahl von Rahmen hinweg, wie zum Beispiel 5 Rahmen, überschreitet, eine Leistungsanstiegsanfragenachricht, die an den Sendemodulator 84 ausgegeben wird. Der Sendemodulator 84 moduliert die Leistungsanfragenachricht für eine Übertragung zu der Basisstation.
Es sei angemerkt, dass das Systemsteuerelement durch die Zellstandortmodule eine Leistungspegelmessung an den Mobileinheiten erbitten kann. Jede Mobileinheit kommuniziert ihre Leistungspegelmessung an das Systemsteuerelement bzw. Systemcontroller. Ansprechend hierauf kann das Systemsteuerelement die Sendeleistung für die verschiedenen Basisstandortmodule zur Systemoptimierung anpassen.
Angesichts der Tatsache, dass die Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass das in Frage stehende Ausführungsbeispiel nur beispielhaft ist und das Modifikationen und Variationen, die sich Leuten mit geeignetem Wissen und Fähigkeiten offenbaren, ausgeführt werden können ohne dabei die Erfindung, wie sie in den angefügten Ansprüchen dargelegt ist, zu verlassen.

Claims

Ein Verfahren zum Steuern der Übertragungs- bzw. Sendesignalleistung einer Mobileinheit (16, 18) in einem zellularen Kommunikationssystem, in dem Mobileinheiten (16, 18) miteinander kommunizieren können, und zwar mittels von informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen, die über mehrere Basisstationen bzw. Zellstandorte (12, 14) übertragen werden, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Messen von Signalleistung in informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen, die von der Mobileinheit empfangen werden; Variieren der Sendesignalleistung eines jeden entsprechenden Mobileinheitssenders in entgegengesetzter Entsprechung zu den Variationen entsprechend den Signalleistungsmessungen bezüglich eines ersten vorbestimmten Leistungspegels; Messen der Signalleistung in informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen empfangen bei einem jeden der mehreren Zellstandorte, und zwar wie sie von der Mobileinheit übertragen werden; Generieren von Leistungsanpassungsbefehlen entsprechend der Abweichung in der jeweiligen zellstandortgemessenen Leistung von einem zweiten vorbestimmten Leistungspegel, wobei die Leistungsanpassungsbefehle anzeigend sind für eine Anfrage nach einem Anstieg in der Sendesignalleistung des Senders einer Mobileinheit, wenn die jeweilige zellstandortgemessene Leistung unter dem zweiten vorbestimmten Leistungspegel liegt und anzeigend ist für eine Anfrage nach einer Absenkung der Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit, wenn die jeweilige zellstandortgemessene Leistung über dem zweiten vorbestimmten Leistungspegel liegt; Senden von jedem der Zellstandorte des jeweiligen Leistungsanpassungsbefehls zu der Mobileinheit; Empfangen an der Mobileinheit, der Leistungsanpassungsbefehle entsprechend hierzu; und bei der Mobileinheit, Ansprechen auf die empfangenen Leistungsanpassungsbefehle, wobei die Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit gesenkt wird, wenn einer oder mehrere der empfangenen Leistungsanpassungsbefehle anzeigend ist für ein Absenken der Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit, und wobei die Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit erhöht wird, wenn alle empfangenen Leistungsanpassungsbefehle anzeigend sind für eine Erhöhung der Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ansprechens Folgendes aufweist: Anwenden einer logischen UND-Operation auf die empfangenen, hierzu entsprechenden Anpassungsbefehle.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Generierens von Leistungsanpassungsbefehlen die folgenden Schritte aufweist: Generieren eines Leistung-Hoch-Befehls ansprechend auf ein Absinken in einer entsprechenden Zellstandortleistungsmessung von dem zweiten vorbestimmten Leistungspegel; und Generieren eines Leistungs-Runter-Befehls ansprechend auf einen Anstieg in einer entsprechenden Zellstandortleistungsmessung von dem zweiten vorbestimmten Leistungspegel.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gemessene Signalleistung in dem Schritt des Messens der Signalleistung einer Summe von allen gleichzeitig empfangenen informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes entspricht.
Ein zellulares Kommunikationssystem, in dem Mobileinheiten (16, 18) miteinander kommunizieren, und zwar mittels von informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen, die über mehrere Basisstati onen bzw. Zellstandorte (12, 14) gesendet bzw. übertragen werden, wobei in dem System: jeder Zellstandort (12, 14) Folgendes aufweist: einen Empfänger (54, 56) zum Empfangen der informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signale von der Mobileinheit (16, 18), Mittel (16) zum Messen der Signalleistung in den informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen empfangen durch den Zellstandort (12, 14), Leistungssteuerungsmittel (10) ansprechend auf die Mittel (60) zum Generieren eines Leistungsanpassungsbefehls anzeigend für eine Anfrage nach einer Erhöhung in der Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit, wenn die zellstandortgemessene Leistung unter einem ersten vorbestimmten Leistungspegel liegt und anzeigend für eine Anfrage nach einem Absenken der Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit, wenn die zellstandortgemessene Leistung über dem ersten vorbestimmten Leistungspegel liegt und ein Sender (62) zum Senden des Leistungsanpassungsbefehls zu der Mobileinheit (16, 18); und die Mobileinheit (16, 18) Folgendes aufweist: einen Sender (84) zum Senden von informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen zu den Zellstandorten (12, 14), einen Empfänger (72, 74) zum Empfangen von informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen von den Zellstandorten (12, 14) und zum Messen der Signalleistung in informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen empfangen bei der Mobileinheit, ein erstes Anpassungsmittel (76) zum Variieren der Sendesignalleistung des entsprechenden Mobileinheitssenders in entgegengesetzter Entsprechung zu Variationen in entsprechender Leistungsmessung des durch die Mobileinheit gesendeten Signals bezüglich eines zweiten vorbestimmten Leistungspegels, und ein zweites Anpassungsmittel (80) zum Ansprechen auf die empfangenen Leistungsanpassungsbefehle zum Senken der Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit (84), wenn einer oder mehrere der empfangenen Leistungsanpassungsbefehle anzeigend ist für ein Absenken der Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit (84) und zum Erhöhen der Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit (84), wenn alle empfangenen Leistungsanpassungsbefehle anzeigend für ein Erhöhen der Sendesignalleistung des Senders (84) der Mobileinheit sind.
Zellulares Kommunikationssystem nach Anspruch 5, wobei die Anpassungsmittel (80) angeordnet sind, um eine logische UND-Operation auf die empfangenen hierzu entsprechenden Leistungsanpassungsbefehle anzuwenden.
Ein Verfahren zum Steuern von Sendesignalleistung einer Mobileinheit, die zellstandortgemessener Leistung von Signalen, empfangen von der Mobileinheit entspricht, und zwar in einem zellularen Kommunikationssystem, in dem Mobileinheiten (16, 18) miteinander kommunizieren, und zwar mittels von informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen, die über mehrere Basisstationen bzw. Zellstandorte (12, 14) übertragen werden, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Messen einer Signalleistung in den informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen, die durch die Mobileinheit empfangen werden; Variieren der Übertragungssignalleistung eines jeden entsprechenden Mobileinheitssenders in entgegengesetzter Entsprechung zu Variationen in entsprechenden erwähnten Signalleistungsmessungen bezüglich eines ersten vorbestimmten Leistungspegels; Empfangen an der Mobileinheit der informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signale von den Zellstandorten, wobei jedes Signal von jedem erwähnten jeweiligen Zellstandort einen Leistungsanpassungsbefehl entsprechend einer Abweichung in jeweiliger zellstandortgemessener Leistungsmessung des durch die Mobileinheit gesendeten Signals von einem zweiten vorbestimmten Leistungspegel entspricht, wobei der Leistungsanpassungsbefehl anzeigend ist für eine Anfrage nach einer Erhöhung in der Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit, wenn die jeweilige zellstandortgemessene Leistung unter dem zweiten vorbestimmten Leistungspegel liegt, und anzeigend ist für eine Anfrage nach einer Absenkung in der Sendesignalleistung der Mobileinheit, wenn die jeweilige zellstandortgemessene Leistung über dem zweiten vorbestimmten Leistungspegel liegt, bei einer Mobileinheit, ansprechend auf die empfangenen Leistungsanpassungsbefehle, wobei die Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit gesenkt wird, wenn eine oder mehrere der empfangenen Leistungsanpassungsbefehle anzeigend ist für ein Absenken in der Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit, und die Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit erhöht wird, wenn alle empfangenen Leistungsanpassungsbefehle anzeigend sind für eine Erhöhung in der Sendesignalleistung des Senders der Mobileinheit.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Ansprechens Folgendes aufweist: Anwenden einer logischen UND-Operation auf die empfangenen Leistungsanpassungsbefehle, die hierzu entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die gemessene Signalleistung in dem Schritt des Messens der Signalleistung einer Summe von allen gleichzeitig empfangenen, informationstragenden, spreizspektrummodulierten Signalen innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes entspricht.