DE69738405T2

DE69738405T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung von Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung in einer zellularen Umgebung

Info

Publication number: DE69738405T2
Application number: DE69738405T
Authority: DE
Inventors: Ephraim Zehavi
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2017-10-28
Also published as: CA2269223A1; ES2293465T3; CA2269223C; EP1633154A2; JP4950330B2; CN100420168C; NO992039D0; BRPI9715349A8; JP4673356B2; JP2012070423A; US8891663B2; JP2008086043A; US20050053030A1; UA57041C2; HK1087879A1; JP4130476B2; BRPI9715349A2; EP1865741A3; ATE381867T1; IL129306A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein neuartiges und verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum Vorsehen von Daten mit hoher Geschwindigkeit in einer drahtlosen zellularen Kommunikationsumgebung.
II. Beschreibung der verwandten Technik
Mit dem Fortschreiten der drahtlosen Kommunikationstechnologie ist der Zuwachs der Nachfrage nach Hochgeschwindigkeitsdatendiensten in einer drahtlosen Umgebung dramatisch angestiegen. Die Verwendung von Codemultiplex-Vielfachzugriffs-(CDMA)-Modulation (CDMA = code division multiple access) ist eine von mehreren Techniken für das Vorsehen von digitaler drahtloser Übertragung bzw. Sendung, die für die Sendung digitaler Daten gut geeignet ist. Andere Verfahren der digitalen drahtlosen Übertragung weisen Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (TDMA = time division multiple access) und Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (FDMA = frequency division multiple access) auf.
Die Spreizspektrummodulationstechnik von CDMA hat jedoch signifikante Vorteile gegenüber anderen digitalen Modulationstechniken. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Mehrfachzugriffs-Kommunikationssystem ist offenbart in dem US-Patent Nr. 4,901,307 betitelt "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", das dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zugewiesen ist, und durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Mehrfachzugriffskommunikationssystem ist weiter offenbart in US-Patent Nr. 5,103,459 betitelt "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", das dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zugewiesen ist und durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Das Verfahren für das Vorsehen von digitalen drahtlosen Kommunikationen unter Verwendung von CDMA-Modulation wurde durch die Tele communications Industry Association (TIA) in TIA/EIA/IS-95-A Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System (nachfolgend IS-95) standardisiert.
Die aktuellen drahtlosen Kommunikationssysteme können nur relativ geringe Übertragungs- bzw. Senderaten unterstützen. Zusätzlich wurden die meisten aktuellen drahtlosen Kommunikationssysteme nicht optimiert für die Übertragung von digitalen Daten, sondern vielmehr wurden sie optimiert für die Übertragung von Sprachinformation. Daher gibt es in der Branche einen Bedarf nach einem Verfahren für das Vorsehen von Hochgeschwindigkeitsdigitaldaten in einer drahtlosen Umgebung.
Weiter wird hingewiesen auf das Dokument WO-A-95/28814 , das ein Verfahren für das Anpassen der Luftschnittstelle in einem Funkkommunikationssystem zu Mobileinheiten offenbart, um so bidirektionalen Digitalsignalaustausch zwischen mindestens einer Mobileinheit und mindestens einer Basisstation vorzusehen, wobei das System mindestens zwei Codiermodi vorsieht, wobei jeder Modus einer vorbestimmten Quellcodierung und Kanalcodierung für das Senden eines nützlichen Signals für jede Senderichtung entspricht, wobei jede Quellcodierung einer gegebenen nützlichen Flussrate entspricht, und jede Kanalcodierung einem gegebenen Codierungsgewinn entspricht, und daher damit einer gegeben Gesamtflussrate für eine gegebene Quellcodierung; während einer Kommunikation zwischen einer Mobileinheit und einer Basisstation werden zwei unterschiedliche Analysen der Übertragungs- bzw. Sendequalität durchgeführt, jeweils für jede Übertragungs- bzw. Senderichtung, und für jede der Übertragungsrichtungen wird einer der Codiermodi ausgewählt als eine Funktion der entsprechenden Analyse der Übertragungsqualität.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Kommunizieren von Daten nach Ansprüchen 1 und 5, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine Mobilstation nach Ansprüchen 7 und 9, und ein Verfahren und Vorrichtung für eine Basisstation nach Ansprüchen 13 und 16 vorgesehen. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein neuartiges und verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum Senden bzw. Übertragen von digitalen Daten in einer zellularen Umgebung gemäß der Merkmale der Ansprüche 1 und 18. In der vorliegenden Erfindung werden alle Sendungen von einer Basisstation bei einem festen Leistungspegel gesendet und die Sendungen an jede Teilnehmerstation in einer Zelle werden in sich nicht überlappenden Bursts gesendet. Somit werden, wenn eine Basisstation sendet, ihre Sendungen an eine Teilnehmerstation innerhalb der Zelle gerichtet, was gestattet, dass der gesamte Betrag der verfügbaren Leistung verwendet wird, um Daten an diese Teilnehmerstation zu senden, was die verfügbare Datenrate zur Teilnehmerstation maximiert.
Aus Gründen der Klarheit sollte bemerkt sein, dass hierin auf zwei getrennte aber miteinander in Beziehung stehende Raten Bezug genommen wird. Eine ist die Informationsrate, welche die Rate benutzergenerierter Informationsbits bezeichnet. Die zweite ist die Senderate, welche die Rate der Bits ist, die über die Luft übertragen werden.
Wenn Sendungen bei einem festgelegten Leistungspegel stattfinden, variiert der Betrag an Information, der zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation gesendet werden kann mit den Verbindungsbudgetfaktoren, welche in der Technik wohl bekannt sind. Der signifikanteste Verbindungsbudgetfaktor in einem drahtlosen Kommunikationssystem ist der Pfadverlust zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation. Der Pfadverlust ist eine starke Funktion der Entfernung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation.
In der vorliegenden Erfindung werden die Sendungen zwischen jeder Teilnehmerstation bei einem festgelegten Sendeleistungspegel vorgenommen. Die Informationsrate der gesendeten Signale unterscheidet sich jedoch, abhängig von der Distanz bzw. Entfernung zwischen der Teilnehmerstation und der Basisstation. Im ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Informationsrate der Sendungen zu einer Teilnehmerstation bestimmt durch Auswählen einer Codierrate für das gesendete Signal, während die Senderate konstant gehalten wird. Im zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Informationsrate der Sendungen zu einer Teilnehmerstation bestimmt durch Auswählen eines Modulationsformats für das gesendete Signal, was direkt die Senderate der Sendung an eine Teilnehmerstation verändert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der unten dargelegten detaillierten Beschreibung, wenn diese in Zusammenhang mit den Zeichnungen gesehen wird, in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend Entsprechendes identifizieren und wobei:
1 eine Darstellung eines typischen Zelldiagramms für ein geographisches Gebiet ist;
2 eine Darstellung der Beziehungen zwischen dem Basisstationscontroller bzw. dem Basisstationssteuerelement, den Basisstationen und den Teilnehmerstationen ist;
3 eine Darstellung eines beispielhaften Timing-Diagramms und Rahmenformats der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Blockdiagramm ist, das eine Zelle in der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ein Blockdiagramm ist, das die Basisstation der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ein Blockdiagramm ist, das die Teilnehmerstation der vorliegenden Erfindung darstellt; und
7 eine Darstellung einer Zelle ist, die in eine große Anzahl von schmalen Sektoren aufgeteilt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In der folgenden Beschreibung wird das gleiche Bezugszeichen verwendet, um sowohl die Zelle oder den Bereich, der von einer Basisstation mit Dienst versorgt wird zu beschreiben als auch die Basisstation selbst. In der vorliegenden Erfindung werden zwei angrenzende bzw. benachbarte Zellen daran gehindert, gleichzeitig zu senden. Somit werden in 1, wenn die Basisstation 1 sendet, dann die Basisstationen 2A–2F daran gehindert zu senden. Das Rauschen (N₀), das eine Basisstation erfährt, die in einer zellularen Umgebung sendet, wird durch Gleichung (1) unten beschrieben: N0 = Nb + Nm + Nt + Nr, (1)wobei N_b das Rauschen von Basisstationen in angrenzenden Zellen ist, N_m die Interferenz zwischen Mehrwegereflektionen ist, und N_t das thermische Rauschen im System ist und N_r allen anderen Quellen von Rauschen Rechnung trägt.
Der Rauschwert (N₀) beschränkt den Informationsbetrag, der in einem leistungsbeschränkten Drahtloskommunikationssystem gesendet werden kann. Die vorliegende Erfindung eliminiert das Rauschen aus angrenzenden Zellen, N_b, durch Verhindern, dass zwei beliebige angrenzende Zellen gleichzeitig senden. Zusätzlich kann, da eine Basisstation an nur eine Teilnehmerstation gleichzeitig sendet, ihre gesamte verfügbare Energie für Sendungen an die Teilnehmerstation verwendet werden. Das Reduzieren des Gesamtrauschens (N₀) und das Erhöhen der Leistung, die für das Senden an eine gegebene Teilnehmerstation zur Verfügung steht, erhöht in großem Umfang die verfügbare Informationsrate für Sendungen an die Teilnehmerstation.
Bezug nehmend auf 2 steuert der Basisstationscontroller bzw. das Basisstationssteuerelement (BSC) 4 den Betrieb einer großen Anzahl von Basisstationen innerhalb einer geographischen Region. In der vorliegenden Erfindung koordiniert BSC 4 die Sendungen durch die Basisstationen 1, 2A–2F und 3A–3L, so dass keine zwei angrenzenden Zellen gleichzeitig senden. In der vorliegenden Erfindung sendet BSC 4 ein Signal an eine ausgewählte Basisstation der Basisstationen 1, 2A–2F und 3A–3L, das die ausgewählte Basisstation anweist, für ein vorbestimmtes Zeitintervall zu senden.
In einer bevorzugten Implementierung werden die Zellen in Sätze von nicht angrenzenden Zellen gruppiert, wobei jede der Zellen innerhalb diesem Satz gleichzeitig senden kann. Beispielsweise kann ein erster Satz von nicht angrenzenden Zellen aus den Zellen 2A, 2C, 2E, 3C, 3K und 3G bestehen. Ein zweiter Satz von nicht angrenzenden Zellen kann aus den Zellen 26, 2D, 2F, 3A, 3E und 3I bestehen. In dieser bevorzugten Implementierung wählt BSC 4 den Untersatz von nicht angrenzenden Zellen, welche senden können und beliebige oder alle der Zellen innerhalb dieses Satzes von nicht angrenzenden Zellen können während dieses Rahmenzyklus senden.
Bezug nehmend auf das Timing- bzw. Zeitablaufdiagramm der 3 sendet BSC 4 eine Sende- bzw. Übertragungsnachricht an Basisstation 1 zu Zeitpunkt 0. In der bevorzugten Implementierung sendet BSC 4 eine Nachricht an alle Basisstationen des Satzes von nicht angrenzenden Basisstationen, der Basisstation 1 aufweist. Ansprechend auf diese Nachricht sendet Basisstation 1 während des Zeitintervalls von 0 bis T. Zum Zeitpunkt T sendet BSC 4 eine Sendenachricht an Basisstation 2A, die Basisstation 2A anweist, während des Zeitintervalls zwischen Zeit T und Zeit 2T zu senden. Dieser Prozess wird wiederholt für jede Basisstation der Basisstationen 2B–2F, wie in 3 gezeigt. Zum Zeitpunkt 7T sendet BSC 4 eine Nachricht an Basisstation 1, welche während des Zeitintervalls zwischen Zeitpunkten 7T und 8T sendet.
Es sei bemerkt, dass wenn eine der Basisstationen 2A–2F sendet, es für einen Untersatz der Basisstationen 2A–2F möglich ist, zu senden, so lange keine zwei Basisstationen eine gemeinsame Zellgrenze teilen. Wenn beispielsweise Basisstation 2A sendet, dann können die Zellen 1, 2B, 3F, 3E, 3D und 2F nicht senden, weil sie an Zelle 2A angrenzen. Die Zellen 2C–2F können während dieser Periode jedoch senden, weil sie nicht an Zelle 2A angrenzen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Zeitintervalle für die Sendung die gleichen, um so die Managementkomplexität der Koordinierung der Sendungen der Basisstationen in dem System zu reduzieren. Es sei bemerkt, dass die Verwendung variierender Zeitintervalle als eine Möglichkeit bedacht wird.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das in 3 dargestellt ist, folgt der Sendezyklus der Zellen einem einfachen deterministischen Muster. Es sei bemerkt, dass es in einem einfachen deterministischen Sendezyklus nicht nötig ist, dass die Basisstation unter der Steuerung von BSC 4 arbeitet, weil jede Basisstation zu vorbestimmten Zeiten senden kann ohne die Steuerung durch BSC 4. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Sendezyklus nicht durch ein einfaches deterministisches Muster bestimmt, wie dasjenige, das in 3 dargestellt ist.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wählt BSC 4 eine Basisstation oder einen Satz von nicht angrenzenden Basisstationen, welche gemäß dem Informationsbetrag senden soll bzw. sollen, der für die Sendung in der Basisstation oder dem Satz von nicht angrenzenden Basisstationen in Warteposition ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel überwacht BSC 4 den Betrag an Nachrichten, der sich in einer Warteschlange befindet, die von jeder Basisstation oder jedem Satz von nicht angrenzenden Basisstationen unterhalten wird, und wählt die Basisstation, um basierend auf dem Datenbetrag in der Warteschlange zu senden.
Innerhalb jeder Zelle kann es eine Vielzahl von Teilnehmerstationen geben, wobei alle die Notwendigkeit aufweisen, dass von der Basisstation die diese Zelle mit Dienst versieht, Daten an sie gesendet werden. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel bezeichnet die Basisstation die Identität der Teilnehmerstation an die sie sendet mittels eines Headers. Mit Bezug zu 3 sendet die Basisstation im ersten Zeitintervall (Zeitpunkt 0 bis T) an eine ausgewählte Teilnehmerstation. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel besitzt jeder Rahmen eine Dauer von 2 ms. Die gesendeten Daten werden mit einem Header versehen, der die ausgewählte Teilnehmerstation identifiziert.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist jede Zelle in schmale Sektoren bzw. Abschnitte aufgeteilt, wobei an jeden Sektor unabhängig vom Senden zu irgendeinem anderen Sektor in der Zelle gesendet werden kann. Dies kann erreicht werden mittels hochdirektionalen Antennen, deren Konstruktion in der Technik wohl bekannt ist. 7 stellt eine Zelle 600 dar, die von der Basisstation 510 mit Dienst versorgt wird, die in Sektoren 500A–500O aufgeteilt ist. In diesem Ausführungsbei spiel sendet jede Zelle des Kommunikationssystems, das auf ähnliche Weise sektorisiert ist, an einen zufälligen Sektor oder einen Untersatz von Sektoren darin. Die Wahrscheinlichkeit sich überlappender simultaner Sendungen von angrenzenden Sektoren ist gering, so lange jede Zelle in eine ausreichend große Anzahl von Sektoren aufgeteilt ist.
Es soll mit Bezug zu 3 bemerkt sein, dass alle Vorwärtsverbindungssendungen mit der gleichen Energie E₀ vorgesehen werden, welche typischerweise die maximale Sendeenergie wäre, die durch staatliche Regelungen gestattet ist. Gleichung (2) unten stellt eine allgemeine Verbindungsbudgetanalyse dar, welche die Beziehungen zwischen Parametern in einem drahtlosen Kommunikationssystem mit festgelegter Leistung (E₀) beschreibt: E0 = R(bits/s)(dB) + (Eb/No)req(dB) + Ls(dB) + Lo(dB), (2)wobei E₀ die festgelegte Sendeenergie der Basisstation ist, R die Senderate bzw. Senderate ist, (Eb/No)req das benötigte Signal-zu-Rausch-Verhältnis für eine gegebene Fehlerrate darstellt, L_s der Pfadverlust in Decibel ist und L_o die anderen Verluste in Decibel darstellt. Der Pfadverlust, L_s, hängt stark von der Distanz zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation ab. In der vorliegenden Erfindung wird entweder die Senderate R oder das benötigte Signal-zu-Rausch-Verhältnis (Eb/No)_req variiert abhängig von der Distanz zwischen der Teilnehmerstation und der Basisstation.
Mit Bezug zu 4 befinden sich drei Teilnehmerstationen 6A, 6B und 6C innerhalb der Zellgrenze 10 und werden somit von der Basisstation 1 mit Dienst versehen. Die Entfernungen zu den Teilnehmerstationen 6A, 6B und 6C sind r1, r2 bzw. r3. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann eine effektive Entfernung verwendet werden, wobei die effektive Entfernung eine Metrik ist, die gemäß dem Pfadverlust zwischen der Basisstation und der empfangenden Teilnehmerstation ausgewählt ist. Es wird dem Fachmann klar sein, dass die effektive Entfernung mit der physischen Entfernung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation in Beziehung steht, aber nicht dieselbe ist. Die effektive Entfernung ist sowohl eine Funktion der physischen Entfernung als auch des Verlaufs des Ausbreitungs- bzw. Fortpflanzungspfads.
Bezug nehmend auf Gleichung (2) ist ersichtlich, dass die Effekte von Differenzen im Pfadverlust (L_s) kompensiert werden können durch Verändern des Wertes von (Eb/No)_req, wenn alles andere konstant gehalten wird. Der Wert (Eb/No)_req hängt von den Fehlerdetektions- und -korrekturtechniken ab, die eingesetzt werden, um die gesendeten Daten zu schützen. Die Codierrate bezieht sich auf das Verhältnis der Anzahl der binären Symbole, die vom Codierer ausgegeben werden zur Anzahl von Bits, die in den Codierer eingegeben werden. Im Allgemeinen gilt: je höher die Codierrate des Übertragungs- bzw. Sendesystems, desto größer ist der Schutz für die gesendeten Daten und umso geringer ist das benötigte Signal-zu-Rausch-Verhältnis des Signals (Eb/No)_req. Somit wird, in einem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Codierrate für Sendungen an Teilnehmerstationen basierend auf der Entfernung zwischen der Teilnehmerstation und der Basisstation ausgewählt. Da Kommunikationssysteme in ihrer Bandbreite beschränkt sind, führt eine höhere eingesetzte Codierrate zu einem geringeren Datendurchsatz des Systems.
Aus Gleichung (2) ist ersichtlich, dass die Effekte der Differenzen im Pfadverlust (L_s) auch kompensiert werden können durch Ändern des Wertes der Senderate R. Die Senderate R wird gegeben durch die Gleichung: R = Rs·log2M, (3)wobei R_s die Anzahl der gesendeten Symbole ist und M die Anzahl der Symbole in der Modulationskonstellation ist. Somit wird, wenn die Entfernung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation groß ist, die Senderate R reduziert. In der vorliegenden Erfindung wird die Senderate variiert durch Verändern des Modulationsformats zu einem Format mit mehr oder weniger Symbolen inder Modulationskonstellation. Hingegen wird, wenn die Entfernung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation gering ist, die Senderate R erhöht. In dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Symbolrate eingestellt durch Auswählen eines Modulationsformats. Die Informationsrate ist die Rate, bei der die tatsächlichen Bits uncodierter Benutzerinformation gesendet werden.
Unter der Annahme, dass die physische Entfernung und die effektive Entfernung in engem Bezug zueinander stehen, wird die Basisstation 1 mit einer geringeren Informationsrate an die Teilnehmerstation 6A senden als an die Teilnehmerstation 6B, da die effektive Entfernung zur Teilnehmerstation 6A größer ist als die effektive Entfernung zur Teilnehmerstation 6B.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sendet jede Teilnehmerstation eine Nachricht, die der Basisstation, die die Zelle mit Dienst versieht und in welcher sie sich befindet, ihren Standort anzeigt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel können Verfahren der Positionierung, die in der Technik wohl bekannt sind, von der Kommunikationsstation verwendet werden, um den Standort der Teilnehmerstation zu schätzen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel verwendet die Basisstation eine effektive Entfernung, welche bestimmt wird gemäß einer Messung des Pfadverlusts zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation. Die Messung des Pfadverlusts kann durchgeführt werden durch Senden eines Signals mit einer bekannten Leistung von der Basisstation und durch Messen der empfangenen Leistung bei der Teilnehmerstation. Auf ähnliche Weise kann die Messung des Pfadverlusts durchgeführt werden durch Senden eines Signals mit einer bekannten Leistung von der Teilnehmerstation und durch Messen der empfangenen Leistung bei der Basisstation. Es soll bemerkt sein, dass die Verweise auf die Entfernung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation auf gleiche Weise für die physische Entfernung und die effektive Entfernung basierend auf dem gemessenen Pfadverlust gelten.
In der vorliegenden Erfindung werden die anfängliche Codierrate oder das Modulationsformat ausgewählt und anfänglich während der Diensteinrichtungsprozedur vorgesehen. Dann wird die Entfernung verfolgt. Wenn während des Dienstes eine ausreichende Veränderung der Entfernung erfolgt, wird eine neue Codierrate oder ein neues Modulationsformat ausgewählt gemäß der neuen Entfernung.
In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel wählt die Basisstation eine Codierrate gemäß der Distanz zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation. Die Basisstation sendet eine Anzeige der ausgewählten Codierrate an die empfangende Teilnehmerstation. Die empfangende Teilnehmerstation wählt gemäß der ausgewählten Codierrate ein Decodierformat, das geeignet ist für die Verwendung mit der ausgewählten Codierrate.
Im zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel wählt die Basisstation ein Modulationsformat aus basierend auf der Entfernung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation. Die Basisstation sendet dann eine Anzeige des ausgewählten Modulationsformats an die empfangende Teilnehmerstation. Die empfangende Teilnehmerstation richtet den Demodulator gemäß dem ausgewählten Modulationsformat ein und zwar auf für den Empfang des Signals geeignete Weise, das gemäß dem ausgewählten Modulationsformat moduliert ist.
Ein Blockdiagramm des beispielhaften Ausführungsbeispiels der Basisstation 1 ist in 5 dargestellt. Ein Blockdiagramm des beispielhaften Ausführungsbeispiels der Teilnehmerstation 6A ist in 6 dargestellt.
In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Codierrate für die Sendungen an eine Teilnehmerstation gemäß der Entfernung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation ausgewählt. Somit wird die Informationsrate variiert, wobei die Senderate R festgehalten wird durch Auswählen einer Codierrate einer Vielzahl von Codierraten. Als erstes registriert sich eine Teilnehmerstation 6A bei der Basisstation 1. Im Registrierungsprozess weist die Mobilstation 6A Basisstation 1 auf ihre Existenz hin und führt in der Technik wohl bekannte grundlegende Systemsetupaufgaben durch. Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtungsregistrierung ist im Detail beschrieben in US-Patent Nr. 5,289,527 , betitelt "MOBILE COMMUNICATION DEVICE REGISTRATION METHOD", das dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zugewiesen ist und durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel generiert der Signalgenerierer 218 der Teilnehmerstation 6A eine Nachricht, die ihren Standort anzeigt und sieht die Nachricht an das Sendeuntersystem 216 vor. Das Sendeunter- bzw. -subsystem 216 codiert, moduliert, konvertiert hoch und verstärkt die Nachricht und sieht die Nachricht durch einen Duplexer 201 vor für die Sendung durch Antennen 200. Die Standortnachricht wird durch Antenne 120 empfangen und an ein Empfängeruntersystem 118 vorgesehen. Das Empfängeruntersystem 118 verstärkt, konvertiert herunter, demoduliert und decodiert die empfangene Standortnachricht und sieht sie an das Sendesteuerelement bzw. den Sendecontroller 104 vor.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sendet die Mobilstation 6A während des Registrierungsprozesses eine Nachricht, die ihren Standort anzeigt an die Basisstation 1. Zusätzlich verfolgt die Teilnehmerstation 6A in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ihre eigene Bewegung, und, wenn sich die Entfernung um mindestens einen gewissen Betrag verändert, sendet die Teilnehmerstation 6A eine Anzeige ihres neuen Standorts. Wie oben beschrieben können alternative Verfahren für das Bestimmen des Standorts der Teilnehmerstation oder Verfahren basierend auf dem gemessenen Pfadverlust eingesetzt werden. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Standortinformation an das Übertragungs- bzw. Sendesteuerelement 104 der Basisstation 1 vorgesehen, welche die Entfernung zwischen der Basisstation 1 und der Teilnehmerstation 6A berechnet.
Das Sendesteuerelement 104 wählt eine Codierrate gemäß der Entfernung zwischen der Teilnehmerstation 6A und der Basisstation 1. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Entfernungen zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation 6A in diskrete Werte quantisiert, wie in 4 dargestellt. Mit Bezug zu 4 würden alle Teilnehmerstationen, die zwischen der Basisstation 1 und dem Kreis 7A angeordnet sind, Information bei einer ersten Codierrate empfangen. Alle Teilnehmerstationen die zwischen dem Kreis 7A und dem Kreis 7B angeordnet sind würden Information bei einer zweiten Codierrate empfangen. Alle Teilnehmerstationen die zwischen Kreis 7B und Kreis 7C angeordnet sind würden Information bei einer dritten Codierrate empfangen. Beispielsweise kann, mit Bezug zu 4, die Basisstation 1 einen Rate-1/2-Code verwenden, wenn sie an die Teilnehmerstation 6B sendet, die sich in Nähe der Basisstation 1 befindet. Basis station 1 kann jedoch einen Rate-1/8-Code verwenden, wenn sie an die Teilnehmerstation 6A sendet, welche sich von Basisstation 1 weit entfernt befindet.
Wenn die Entfernung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation groß ist, wird eine höhere Codierrate ausgewählt werden. Wenn die Entfernung zwischen der Basisstation und der Teilnehmerstation jedoch klein ist, wird eine geringere Codierrate ausgewählt werden. Fehlerkorrektur- und -detektionsverfahren, die bei der Teilnehmerstation 6A eingesetzt werden, werden für eine gegebene Fehlerrate ein geringeres benötigtes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (Eb/No)_req gestatten. Umso niedriger die Rate der Codierung ist, umso größer ist die Anzahl der Fehler, die korrigiert werden kann und umso niedriger ist das benötigte Signal-zu-Rausch-Verhältnis (Eb/No)_req.
In dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel wählt das Sendesteuerelement 104 wie oben beschrieben die Codierrate aus und sendet eine Anzeige der ausgewählten Rate an die Teilnehmerstation 6A. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Nachricht, die die Codierrate anzeigt während des Registrierungsprozesses über einen Paging-Kanal gesendet. Paging-Kanäle werden in drahtlosen Kommunikationssystemen für das Senden kurzer Nachrichten von einer Basisstation zu einer Teilnehmerstation verwendet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gestattet das Kommunikationssystem der Basisstation 1, die Codierrate durch nachfolgende Nachrichten, die über den Verkehrskanal gesendet werden, zu verändern. Ein Grund zum Vorsehen einer Veränderung der Codierrate ist es, Änderungen des Standorts der Teilnehmerstation 6A zu berücksichtigen.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Nachricht, die die ausgewählte Codierrate anzeigt, durch das Sendesteuerelement 104 an Codierer 106 vorgesehen, der die Nachricht codiert. Die codierten Symbole von Codierer 106 werden an den Verschachteler bzw. Interleaver 108 vorgesehen, der die Symbole neu anordnet gemäß dem vorbestimmten Neuanordnungsformat. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden die verschachtelten Symbole an einen Scrambler bzw. Verwürfeler 110 vorgesehen, der die verschachtelten Signale gemäß einem CDMA-Spreizformat scrambled bzw. verwürfelt, wie in den zuvor erwähnten US-Patenten Nrn. 4,901,307 und 5,103,459 beschrieben.
Das gespreizte gescrambelte Signal wird an den Modulator 112 vorgesehen, der das Signal gemäß einem vorbestimmten Modulationsformat moduliert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist das Modulationsformat für den Paging-Kanal Quadraturphasenumtastungs- bzw. Quadrature-Phase-Shift-Keyed-(QPSK)-Modulation. Das modulierte Signal wird an den Sender 114 vorgesehen, wo es hochkonvertiert und verstärkt und durch Antenne 116 gesendet wird.
Die gesendete Nachricht, die die Codierrate anzeigt, wird durch Antenne 200 empfangen und an den Empfänger (RCVR) 202 vorgesehen. Der Empfänger 202 konvertiert das empfangene Signal herunter und verstärkt es und sieht das empfangene Signal an einen Demodulator 204 vor. Der Demodulator 204 demoduliert das empfangene Signal. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist das Demodulationsformat für den Paging-Kanal ein QPSK-Demodulationsformat. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird das demodulierte Signal an einen Equalizer 205 vorgesehen. Der Equalizer 205 ist ein Kanal-Equalizer, der die Effekte der Ausbreitungsumgebung reduziert, wie beispielsweise Mehrwege-Effekte. Kanal-Equalizer sind in der Technik wohl bekannt. Die Konstruktion und Implementierung eines Kanal-Equalizers ist offenbart in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/509,722, betitelt "Adaptive Despreader", eingereicht am 31. Juli 1995, welche dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zueigen ist, und die hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Das ausgeglichene (equalized) Signal wird an den Descrambler bzw. Entwürfeler 206 vorgesehen, der das Signal gemäß einem CDMA-Entspreizformat entwürfelt bzw. descrambled, wie im Detail beschrieben in den zuvor erwähnten US-Patenten Nm. 4,901,307 und 5,103,459 . Die entspreizten Symbole werden an einen Entschachteler bzw. De-Interleaver 208 vorgesehen und entsprechend einem vorbestimmten Entschachtelungsformat neu angeordnet. Die neu angeordneten bzw. neu geordneten Symbole werden an den Decodierer 210 vorgesehen, der die Nachricht, die die ausgewählte Codierrate anzeigt decodiert und die decodierte Nachricht an einen Steuerprozessor 212 vorsieht.
Ansprechend auf die decodierte Nachricht sieht der Steuerprozessor 212 ein Signal an den Decodierer 210 vor, das ein Decodierformat anzeigt, das verwendet wird für Hochgeschwindigkeitsdatensendungen. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Decodierer 210 dazu in der Lage, ein empfangenes Signal gemäß einer Vielzahl von Trellis-Decodierformaten zu decodieren, wobei jedes Decodierformat einem entsprechenden unterschiedlichen Codierformat entspricht.
Mit Bezug zu 5 werden Daten, die an die Teilnehmerstationen in Zelle 1 (Teilnehmerstationen 6A, 6B und 6C) gesendet werden sollen, an eine Warteschlange 100 vorgesehen. Die Daten werden in der Warteschlange 100 entsprechend der Teilnehmerstation gespeichert, an die sie gesendet werden sollen. Die Daten für Teilnehmerstation 6A werden in einem Speicher 102A gespeichert, die Daten für Teilnehmerstation 6B werden in einem Speicher 102B gespeichert, die Daten für Teilnehmerstation 6C werden in einem Speicher 102C gespeichert, und so weiter. Die verschiedenen Speicherelemente (102A–102N) dienen nur darstellenden Zwecken, es wird klar sein, dass die Warteschlange typischerweise aus einer einzelnen Speichervorrichtung besteht und die dargestellten getrennten Speichervorrichtungen beziehen sich einfach auf die Speicherorte innerhalb der Vorrichtung.
Beim ersten Zeitintervall (t = 0) in 3 sendet BSC 4 eine Nachricht an das Sendesteuerelement 104, das die Basisstation 1 anweist zu senden. Ansprechend darauf wählt das Sendesteuerelement 104 eine empfangende Teilnehmerstation im Abdeckungsbereich und die Zeitdauer, die die Daten in der Warteschlange verbracht haben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel basiert die Auswahl der empfangenden Teilnehmerstation auf der Menge an Daten, die aufgereiht sind bzw. in der Warteschlange befindlich sind für die Sendung an die Teilnehmerstationen im Abdeckungsbereich. Das Sendesteuerelement 104 sieht selektiv ein Signal an eines der Speicherelemente 102A–102N vor basierend auf seiner Auswahl der empfangenden Teilnehmerstation. Zusätzlich sieht das Sendesteuerelement 104 entsprechend der ausgewählten empfangenden Teilnehmerstation ein Signal an den Codierer 106 vor, das die Codierrate anzeigt, die für die Sendungen an die ausgewählte Teilnehmerstation verwendet werden sollen.
Das Sendesteuerelement 104 sieht eine Header-Nachricht an den Codierer 106 vor, die die empfangende Teilnehmerstation identifiziert. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel codiert Codierer 106 die Header-Nachricht unter Verwendung eines Codierformats, das verwendet werden soll, um die Header für Sendungen an alle Teilnehmerstationen zu codieren. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Header-Information getrennt vom Rest der Daten codiert, so dass eine Teilnehmerstation nicht die sehr große Menge an Daten decodieren muss, die während des Sendeintervalls gesendet wird, wenn sie nicht für diese Teilnehmerstation gedacht ist.
Das Sendesteuerelement 104 sieht dann ein Signal an das Speicherelement 102A vor, das es anweist, Daten vorzusehen und das die maximale Menge an Daten spezifiziert, die an die empfangende Teilnehmerstation 6A während des vorbestimmten Zeitintervalls gesendet werden können. Das vorbestimmte Maximum ist das Maximum an Information, das an die Teilnehmerstation 6A gesendet werden kann innerhalb des Zeitintervalls T bei der ausgewählten Codierrate (R_enc) für die festgelegte Senderate R, wie in Gleichung (4) unten gezeigt ist. Max Daten = (R·T)/Rens (4)
Ansprechend auf das Signal vom Sendesteuerelement 104 sieht das Speicherelement 102A einen Betrag an Daten an den Codierer 106 vor, der geringer ist oder gleich ist zu Max Daten.
Der Codierer 106 codiert die Daten unter Verwendung des ausgewählten Codierformats und kombiniert die codierten Symbole der Header-Nachricht mit den codierten Symbolen der Daten. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Codierer 106 in der Lage, die Daten mit einer Vielzahl von Faltungscodierraten zu codieren. Beispielsweise kann der Codierer 106 in der Lage sein, die Daten unter Verwendung eines Rate-1/2-, -1/3-, -1/4- und -1/5-Faltungscodierformats zu codieren. Die Codierraten können variiert werden auf nahezu jede Rate durch Verwendung einer Kombination von Codierern die typischerweise verwendet werden und durch Datenpunktierung. Der Codierer 106 sieht die codierten Symbole an den Verschachteler 108 vor.
Der Verschachteler 108 ordnet die Symbole neu an gemäß einem vorbestimmten Neuanordnungsformat und sieht die neu angeordeten Symbole an den Verwürfeler 110 vor. Der Verwürfeler 110 verwürfelt die Symbole gemäß einem vorbestimmten CDMA-Spreizformat und sieht die gespreizten Symbole an den Modulator 112 vor. Es sei bemerkt, dass, da nur an eine Teilnehmerstation 6A gesendet wird, die Verwendung des Verwürfelers 110 für den Zweck der Verwürfelung der Daten aus Sicherheitsgründen geschieht und um die Immunität bzw. Unempfindlichkeit der Signale gegenüber Engbandrauschen zu erhöhen, und nicht für den Zweck von Mehrfachzugriffskommunikationen.
Der Modulator 112 moduliert die Spreizsymbole gemäß einem vorbestimmten Modulationsformat. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Modulator 112 ein 16-wertiger QAM-Modulator. Der Modulator 112 sieht modulierte Symbole an einen Sender (TMTR = transmitter) 114 vor. Der Sender 114 konvertiert das Signal hoch und verstärkt es und sendet das Signal durch die Antenne 116.
Das gesendete Signal wird von der Teilnehmerstation 6A bei Antenne 200 empfangen. Das empfangene Signal wird an einen Empfänger (RCVR = receiver) 202 geliefert. Der Empfänger 202 konvertiert das empfangene Signal herab und verstärkt es. Das empfangene Signal wird an einen Demodulator 204 vorgesehen, der das Signal gemäß einem vorbestimmten Demodulationsformat demoduliert. Das demodulierte Signal wird an einen Equalizer 205 geliefert, der ein Kanalequalizer ist, wie oben beschrieben wurde. Das kanalausgeglichene (channel equalized) Signal wird an den Entwürfeler 206 vorgesehen, der das Signal gemäß einem vorbestimmten CDMA-Entspreizformat wie oben beschrieben entspreizt. Der Entschachteler 208 ordnet die entspreizten Symbole neu an und liefert sie an den Decodierer 210.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel decodiert der Decodierer 210 zuerst die Header-Nachricht, die in den neu angeordneten Symbolen enthalten ist. Die Header-Nachricht wird an Header-Prüfmittel 214 vorgesehen, die verifizieren, dass die Information, die gesendet wird, für die Teilnehmerstation 6A bestimmt ist. Wenn die Daten für die Teilnehmerstation 6A bestimmt sind, dann wird der Rest der Daten decodiert. Wenn der Header anzeigt, dass die Daten für den Benutzer der Teilnehmerstation 6A bestimmt sind, sendet die Header-Prüfung 214 ein Signal an den Decodierer 210, das anzeigt, dass die verbleibende Information decodiert werden sollte. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird alle Information decodiert und dann wird der Header nach dem Decodierprozess geprüft.
Der Decodierer 210 decodiert die Symbole gemäß dem ausgewählten Decodierformat von Steuerprozessor 212. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel decodiert der Decodierer 210 die neu angeordneten Symbole gemäß einem Format einer Vielzahl von Trellis-Decodierformaten, das ausgewählt ist basierend auf der ausgewählten Codierrate. Die decodierten Symbole werden dann an den Benutzer der Teilnehmerstation 6A vorgesehen.
Im zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel wählt das Sendesteuerelement 104 das Modulationsformat gemäß der Distanz zwischen der Basisstation und der Mobilstation aus. Die Basisstation 1 sendet eine Anzeige des ausgewählten Modulationsformats an die Teilnehmerstation. Das Modulationsformat hat direkt Einfluss auf die Senderate R. Mit Bezug zu Gleichung (2) sind in diesem Fall alle Parameter festgelegt außer dem Pfadverlust, L_s, und der Senderate R. Höhere Senderaten (R) werden unter Verwendung eines Modulationsformats gesendet, das einen größeren Satz von Modulationssymbolen enthält. Beispielsweise kann 28-wertige Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM) für die Sendung an die Teilnehmerstation nahe der Basisstation verwendet werden. Hingegen würde 16-wertige QAM-Modulation für die Sendung an Teilnehmerstationen, die weiter von der Basisstation entfernt sind, verwendet werden.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sendet die Teilnehmerstation 6A eine Nachricht, die der Basisstation 1 ihren Standort anzeigt. Ansprechend darauf wählt die Basisstation 1 ein Modulationsformat. Wie bezüglich des vorherigen Ausführungsbeispiels beschrieben, werden die Entfernungen, die von dem Sendesteuerelement 104 berechnet werden, quantisiert. Das Modulationsformat wird gemäß den quantisierten Entfernungen ausgewählt. Bezug nehmend auf 4 würden alle Teilnehmerstationen, die zwischen der Basisstation 1 und dem Kreis 7A angeordnet sind, unter Verwendung eines ersten Modulationsformats Information empfangen. Alle Teilnehmerstationen, die zwischen Kreis 7A und dem Kreis 7B angeordnet sind, würden unter Verwendung eines zweiten Modulationsformats Information empfangen. Alle Teilnehmerstationen, die zwischen Kreis 7B und dem Kreis 7C angeordnet sind, würden unter Verwendung eines dritten Modulationsformats Information empfangen. Beispielsweise kann, mit Bezug zu 4, Basisstation 1 ein QPSK-Modulationsformat verwenden, wenn sie an die Teilnehmerstation 6B sendet, die sich in der Nähe der Basisstation 1 befindet. Hingegen kann Basisstation 1 eine 64-wertige Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM) verwenden, wenn sie an die Teilnehmerstation 6A sendet, die sich weit entfernt von der Basisstation 1 befindet. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die Nachricht, die das ausgewählte Modulationsformat anzeigt, während des Registrierungsprozesses über einen Paging-Kanal gesendet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wiederum gestattet das Kommunikationssystem der Basisstation 1 das Modulationsformat zu ändern durch nachfolgende Nachrichten, die auf dem Paging-Kanal gesendet werden.
Das gesendete Signal, das das Modulationsformat anzeigt, wird von der Teilnehmerstation 6A empfangen wie oben beschrieben und an den Steuerprozessor 212 vorgesehen. Der Steuerprozessor 212 sieht ein Signal an den Demodulator 204 vor, das das Demodulationsformat anzeigt, das verwendet werden wird. Der Demodulator 204 des zweiten Ausführungsbeispiels ist in der Lage, ein empfangenes Signal gemäß einer Vielzahl von Demodulationsformaten zu demodulieren. Ansprechend auf das Signal vom Steuerprozessor 212 wird ein geeignetes Demodulationsformat ausgewählt.
Mit Bezug zu 5 werden Daten, die an die Teilnehmerstationen in Zelle 1 (Teilnehmerstationen 6A, 6B und 6C) gesendet werden sollen, an eine Warteschlange 100 vorgesehen. Beim ersten Zeitintervall (t = 0) sendet BSC 4 eine Nachricht an das Sendesteuerelement 104, die die Basisstation 1 anweist zu senden. Ansprechend auf das Signal wählt das Sendesteuerelement 104 wie oben beschrieben eine empfangende Teilnehmerstation aus. Das Sendesteuerelement 104 sieht selektiv ein Signal an eines der Speicherelemente 102A–102N vor basierend auf seiner Auswahl der Teilnehmerstation. Zusätzlich sieht das Sendesteuerelement 104 gemäß der ausgewählten Teilnehmerstation ein Signal vor, das dem Modulator 112 das ausgewählte Modulationsformat anzeigt.
Das Sendesteuerelement 104 sieht an Codierer 106 eine Header-Nachricht vor, die die Teilnehmerstation identifiziert, an die die Daten gesendet werden. Der Codierer 106 codiert die Header-Nachricht wie oben beschrieben. Das Sendesteuerelement 104 sieht dann ein Signal an das Speicherelement 102A vor, das es anweist, Daten vorzusehen und das den maximalen Datenbetrag spezifiziert, der an die empfangende Teilnehmerstation 6A während des vorbestimmten Zeitintervalls gesendet werden kann. Das vorbestimmte Maximum ist das Maximum an Information, das an die Teilnehmerstation 6A innerhalb des Zeitintervalls T bei der ausgewählten Rate gesendet werden kann, wie in Gleichung (5) unten gezeigt. Max Daten = M·RS·T (5)wobei M die Anzahl von Modulationssymbolen ist, die in dem ausgewählten Modulationsformat verwendet wird, und R_S die Symbolrate ist. Ansprechend auf das Signal vom Sendesteuerelement 104 sieht das Speicherelement 102A einen Betrag an Daten an den Codierer 106 vor, der geringer ist als oder gleich ist zu Max Daten.
Im zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel codiert der Codierer 106 die Daten mit einer festgelegten Codierrate und kombiniert die codierten Symbole der Header-Nachricht mit den codierten Datensymbolen. Der Codierer 106 sieht die codierten Symbole an den Verschachteler 108 vor. Der Verschachteler 108 ordnet die Symbole entsprechend einem vorbestimmten Neuanordnungsformat neu an und sieht die neu angeordneten Symbole an einen Verwürfeler 110 vor. Der Verwürfeler 110 verwürfelt die Symbole gemäß einem vorbestimmten CDMA-Spreizformat und sieht die verwürfelten Symbole an den Modulator 112 vor.
Der Modulator 112 moduliert die verwürfelten Symbole gemäß dem ausgewählten Modulationsformat. Im beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Modulator 112 in der Lage, die verwürfelten Symbole in Modulationssymbole entsprechend einer Vielzahl von Modulationsformaten abzubilden. Der Modulator 112 sieht die modu lierten Symbole an Sender (TMTR) 114 vor. Der Sender 114 konvertiert das Signal hoch, verstärkt es und sendet das Signal durch die Antenne 116.
Das gesendete Signal wird von der Teilnehmerstation 6A bei Antenne 200 empfangen. Das empfangene Signal wird an den Empfänger (RCVR) 202 vorgesehen. Der Empfänger 202 konvertiert das empfangene Signal herab und verstärkt es. Das empfangene Signal wird an den Demodulator 204 vorgesehen, der das Signal gemäß dem ausgewählten Demodulationsformat demoduliert. Das demodulierte Signal wird an den Equalizer 205 vorgesehen, der das empfangene Signal wie oben beschrieben kanalausgleicht. Das ausgeglichene Signal wird an den Entwürfeler 206 vorgesehen, der das Signal entsprechend einem vorbestimmten CDMA-Entspreizformat entwürfelt. Der Entschachteler 208 ordnet die entwürfelten Symbole neu an und sieht sie an den Decodierer 210 vor.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel decodiert der Decodierer 210 zuerst die Header-Nachricht, die in den neuangeordneten Symbolen enthalten ist. Die Header-Nachricht wird dann an die Header-Prüfmittel 214 vorgesehen, die verifizieren, dass die Information, die gesendet wird, für die Teilnehmerstation 6A bestimmt ist. Wenn die Daten für die Teilnehmerstation 6A bestimmt sind, dann wird der Rest der Daten decodiert.
Wenn der Header anzeigt, dass die Daten für den Benutzer der Teilnehmerstation 6A bestimmt sind, dann sendet die Header-Prüfung 214 ein Signal an den Decodierer 210, das anzeigt, dass die verbleibende Information decodiert werden sollte. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird alle Information decodiert und der Header wird geprüft, nachdem der Decodierprozess abgeschlossen ist. Der Decodierer 210 decodiert die Symbole. Die decodierten Symbole werden dann and den Benutzer der Teilnehmerstation 6A vorgesehen.
Es sei bemerkt, dass Systeme vorstellbar sind, die gleichzeitig sowohl das Variieren der Codierrate verwenden als auch das Variieren des Modulationsformats.
Die vorhergehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele wird vorgesehen, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung herzu stellen oder zu verwenden. Die verschiedenen Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann leicht ersichtlich sein, und die allgemeinen Prinzipien, die hierin definiert sind, können ohne die Anwendung erfinderischer Tätigkeit auf andere Ausführungsbeispiele angewandt werden. Daher ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die hierin gezeigten Ausführungsbeispiele zu beschränken, sondern ihr soll der weiteste Umfang zugewiesen werden, der mit den Prinzipien und neuartigen Merkmalen, die hierin offenbart sind, übereinstimmt.

Claims

Ein Verfahren zum Kommunizieren von Daten zwischen einer Basisstation (1) und einer Mobilstation (6a), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Maximieren einer zur Verfügung stehenden Datenrate für eine Datenübertragung von der Basisstation (1) zu der Mobilstation (6a) durch: Zuweisen eines vollen Betrags der zur Verfügung stehenden Leistung für die Datenübertragung von der Basisstation (1) zu der Mobilstation (6a), Auswählen einer Codierrate für eine jede von Voll-Leistungspegel-Übertragungen von Digitaldaten von der Basisstation (1) zu jeder Mobilstation (6a) einer Vielzahl von Mobilstationen in dem Kommunikationssystem; Auswählen eines Datenbetrags für eine jede von Voll-Leistungspegel-Übertragungen von der Basisstation (1) zu jeder der Vielzahl von Mobilstationen; Auswählen eines Modulationsformats für eine jede von Voll-Leistungspegel-Übertragungen von der Basisstation (1) zu jeder der Vielzahl von Mobilstationen; Codieren und Modulieren des ausgewählten Datenbetrags gemäß einer ausgewählten Codierdatenrate und dem ausgewählten Modulationsformat für eine jede der Vielzahl von Mobilstationen; Senden von der Basisstation (1) der codierten und modulierten Daten zu einer jeden der Vielzahl von Mobilstationen in nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts mit dem Voll-Leistungspegel, wobei die nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts über vordefinierte und festgelegte Zeitdauerrahmen stattfinden, wobei mindestens eines der folgenden basiert wird auf einem Verbindungs-Budget für eine jede der Vielzahl von Mobilstationen: Die ausgewählte Codierrate, das ausgewählte Modulationsformat und der ausgewählte Datenbetrag für eine jede der Voll-Leistungspegel-Übertragungen von der Basisstation (1) zu jeder der Vielzahl von Mobilstationen, wobei das Verbindungs-Budget einen Parameter beinhaltet, der anzeigt, dass die Übertragung auf den Voll-Leistungspegel gesetzt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verbindungs-Budget für eine jede der Vielzahl von Mobilstationen auf einer effektiven Distanz bzw. Abstand (R1) basiert wird, und zwar gemessen durch einen effektiven Übertragungspfad-Verlust zwischen der Basisstation (1) und jeder der Vielzahl von Mobilstationen.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Basisstation (1) eine einer Vielzahl von Basisstationen ist, und wobei die Schritte, die in Anspruch 1 wiedergegeben sind, von jeder Basisstation (1) der Vielzahl von Basisstationen ausgeführt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren weiterhin nach dem Schritt des Sendens Folgendes aufweist: Empfangen und Decodieren der Übertragung, um die Digitaldaten, basierend auf der ausgewählten Codierrate, dem ausgewählten Datenbetrag und dem ausgewählten Modulationsformat abzurufen.
Eine Vorrichtung zum Kommunizieren von Daten zwischen einer Basisstation (1) und einer Mobilstation (6a), wobei die Vorrichtung Mittel aufweist zum Maximieren einer zur Verfügung stehenden Datenrate für eine Übertragung von Daten von der Basisstation (1) zu der Mobilstation (6a), wobei die Mittel Folgendes aufweisen: Ein Steuerelement (104) zum Zuordnen eines vollen Betrags der zur Verfügung stehenden Leistung für die Datenübertragung von der Basisstation (1) zu der Mobilstation (6a) zum Auswählen einer Codierrate für eine jede von Voll-Leistungspegel-Übertragung von Digitaldaten von der Basisstation (1) zu jeder Mobilstation einer Vielzahl von Mobilstationen in dem Kommunikationssystem, zum Auswählen eines Datenbetrags für eine jede der Voll-Leistungspegel-Übertragungen von der Basisstation (1) zu jeder der Vielzahl von Mobilstationen und zum Auswählen eines Modulationsformats für eine jede der Voll-Leistungspegel-Übertragungen von der Basisstation (1) zu jeder der Vielzahl von Mobilstationen; Mittel (106, 112) zum Codieren und Modulieren des ausgewählten Datenbetrages gemäß der ausgewählten Codierdatenrate und dem ausgewählten Modulationsformat für die Mobilstation (6a); und ein Sender (114), und zwar bei der Basisstation (1), zum Senden von codierten und modulierten Daten zu einer jeder der Vielzahl von Mobilstationen in nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts mit dem Voll-Leistungspegel, wobei die nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts über vordefinierte Zeitrahmen mit festgelegter Dauer stattfinden, wobei mindestens eines der folgenden basiert wird auf einem Verbindungs-Budget für eine jede der Vielzahl von Mobilstationen: Die ausgewählte Codierrate, das ausgewählte Modulationsformat und den ausgewählten Datenbetrag für eine jede der Vielzahl von Voll-Leistungspegel-Übertragungen von der Basisstation (1) zu jeder der Vielzahl von Mobilstationen, wobei das Verbindungs-Budget einen Parameter beinhaltet, der anzeigt, dass die Übertragung auf den Voll-Leistungspegel gesetzt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das Verbindungs-Budget für eine jede der Vielzahl von Mobilstationen basiert wird auf einen effektiven Abstand (R1), gemessen durch einen effektiven Übertragungspfad-Verlust zwischen der Basisstation 1 und jeder der Vielzahl von Mobilstationen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Basisstation eine einer Vielzahl von Basisstationen ist und wobei das Steuerelement (104) angepasst ist zum Auswählen der Codierrate für eine jede der Voll-Leistungspegel-Übertragungen von Digitaldaten von jeder Basisstation (1) der Vielzahl von Basisstationen zu jeder Mobilstation der Vielzahl von Mobilstationen in dem Kommunikationssystem, zum Auswählen des Datenbetrags für jede der Voll-Leistungspegel-Übertragungen von Digitaldaten von jeder Basisstation (1) zu jeder der Vielzahl von Mobilstationen und zum Auswählen des Modulationsformats für jede der Voll-Leistungspegel-Übertragungen von Digitaldaten von jeder Basisstation (1) der Vielzahl von Basisstationen zu jeder der Vielzahl von Mobilstationen und wobei der Sender (114) angepasst ist zum Senden von codierten und modulierten Daten von der erwähnten jeden der Vielzahl von Basisstationen zu jeder Mobilstation der Vielzahl von Mobilstationen in nicht-überlappenden Übertra gungs-Bursts mit dem Voll-Leistungspegel, wobei die nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts über vordefinierte Zeitrahmen mit festgelegter Dauer stattfinden, wobei mindestens eines der folgenden basiert wird auf einem Verbindungs-Budget für jede der Vielzahl von Mobilstationen: die ausgewählte Codierrate, das ausgewählte Modulationsformat und der ausgewählte Datenbetrag für jede der Voll-Leistungspegel-Übertragungen von der Basisstation (1) zu jeder Mobilstation der Vielzahl von Mobilstationen, wobei das Verbindungs-Budget einen Parameter beinhaltet, der anzeigt, dass die Übertragung auf den Voll-Leistungspegel gesetzt ist.
Die Vorrichtung gemäß Ansprüchen 5 bis 7, die weiterhin einen Empfänger (204) aufweist zum Empfangen und Decodieren der Übertragung, um die Digitaldaten abzurufen, und zwar basierend auf der ausgewählten Codierrate, dem ausgewählten Datenbetrag und dem ausgewählten Modulationsformat.
Ein Verfahren für eine Mobilstation (6a) zum Kommunizieren von Daten mit einer maximierten zur Verfügung stehenden Datenrate für eine Übertragung von Daten von einer Basisstation (1) zu der Mobilstation (6a), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Empfangen eines Signals, das Digitaldaten trägt bei der Mobilstation (6a) von der Basisstation (1) in nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts, wobei das Signal mit einem Leistungspegel gesendet wird, das den vollen Betrag der zur Verfügung stehenden Leistung bei der Basisstation entspricht, und zwar mit einer ausgewählten Codierrate, für einen ausgewählten Datenbetrag und mit einem ausgewählten Modulationsformat, wobei die nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts über vordefinierte Zeitrahmen mit festgelegter Dauer stattfinden; Decodieren des empfangenen Signals um die Digitaldaten, basierend auf der ausgewählten Codierrate, dem ausgewählten Datenbetrag und dem ausgewählten Modulationsformat wieder zu erlangen, wobei mindestens eines der folgenden basiert wird auf einem Verbindungs-Budget für die Mobilstation (6a): die ausgewählte Codierrate, das ausgewählte Modulationsformat und der ausgewählte Datenbetrag für das Empfangen bei der Mobilstation (6a) von der Basisstation (1).
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Verbindungs-Budget für die Mobilstation (6a) basiert wird auf einem effektiven Abstand (R1), und zwar gemessen durch einen effektiven Übertragungspfad-Verlust zwischen der Basisstation (1) und der Mobilstation (6a).
Eine Vorrichtung für eine Mobilstation (6a), die Folgendes aufweist: Einen Empfänger (202) zum Empfangen eines Signals, das Digitaldaten trägt, bei der Mobilstation (6a) von einer Basisstation (1), wobei das Signal mit einem Leistungspegel gesendet wird, das dem Vollbetrag der zur Verfügung stehenden Leistung bei der Basisstation entspricht, und zwar in nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts mit dem Voll-Leistungspegel, bei einer ausgewählten Codierrate für einen ausgewählten Datenbetrag und mit einem ausgewählten Modulationsformat, wobei die nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts über vordefinierte Zeitrahmen mit festgelegter Dauer stattfinden; Ein Decodierer (210) zum Decodieren des empfangenen Signals, um Digitaldaten, basierend auf der ausgewählten Codierrate, dem ausgewählten Datenbetrag und dem ausgewählten Modulationsformat wieder zu erlangen, wobei mindestens eines der folgenden basiert wird auf einem Verbindungs-Budget für der Mobilstation (6a): die ausgewählte Codierrate, das ausgewählte Modulationsformat und der ausgewählte Datenbetrag für das Empfangen bei der Mobilstation (6a) von der Basisstation (1), wobei das Verbindungs-Budget einen Parameter beinhaltet, der anzeigt, dass die Übertragung auf den vollen vorbestimmten Leistungspegel gesetzt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das Verbindungs-Budget für die Mobilstation (6a) basiert ist auf einem effektiven Abstand (R1), und zwar gemessen durch einen effektiven Übertragungspfad-Verlust zwischen der Basisstation (1) und der Mobilstation (6a).
Ein Verfahren für eine Basisstation (1) zum Kommunizieren von Daten zwischen der Basisstation (1) und einer Mobilstation (6a), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Maximieren einer zur Verfügung stehenden Datenrate für eine Übertragung von Daten von der Basisstation (1) zu der Mobilstation (6a) durch: Zuordnen eines vollen Betrags von zur Verfügung stehender Leistung für die Datenübertragung von der Basisstation (1) zu der Mobilstation (6a), Empfangen von Kommunikation von der Mobilstation (6a) inklusive von Information, die in Beziehung steht zu einer ausgewählten Codierrate, einem Datenbetrag und einem Modulationsformat für die Voll-Leistungspegel-Übertragung von Digitaldaten von der Basisstation (1) zu der Mobilstation; Codieren und Modulieren des ausgewählten Datenbetrags gemäß der ausgewählten Codierrate und dem ausgewählten Modulationsformat für die Übertragung zu der Mobilstation, wobei die Voll-Leistungspegel-Übertragung über nicht-überlappende Übertragungs-Bursts stattfindet, wobei die nicht-überlappenden Übertragungs-Burst über vordefinierte Zeitrahmen mit festgelegter Dauer stattfinden, wobei mindestens eines der folgenden basiert wird auf einem Verbindungs-Budget für die Mobilstation: die ausgewählte Codierrate, das ausgewählte Modulationsformat und der ausgewählte Datenbetrag für die Voll-Leistungspegel-Übertragung, wobei das Verbindungs-Budget einen Parameter beinhaltet, der anzeigt, dass die Übertragung auf den Voll-Leistungspegel gesetzt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 13, das weiterhin Folgendes aufweist: Senden, von der Basisstation (1) der codierten und modulierten Daten zu der Mobilstation (6a) in nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts mit dem Voll-Leistungspegel über die vordefinierten Zeitrahmen mit festgelegter Dauer.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Verbindungs-Budget für die Mobilstation (6a) basiert wird auf einem effektiven Abstand (R1), und zwar gemessen durch einen effektiven Übertragungspfad-Verlust zwischen der Basisstation (1) und der Mobilstation (6a).
Eine Vorrichtung für eine Basisstation (1) zum Kommunizieren von Daten zwischen der Basisstation (1) und einer Mobilstation (6a), wobei die Vorrichtung Mittel aufweist zum Maximieren einer zur Verfügung stehenden Datenra te für eine Übertragung von Daten von der Basisstation (1) zu der Mobilstation (6a), wobei die Mittel Folgendes aufweisen: Mittel zum Zuordnen eines vollen Betrags von zur Verfügung stehenden Leistung für die Datenübertragung von der Basisstation (1) zu der Mobilstation (6a), einen Empfänger (118) zum Empfangen von Kommunikation von der Mobilstation (6a) inklusive Information in Beziehung stehend zu einer ausgewählten Codierrate, einem Datenbetrag und einem Modulationsformat für eine Voll-Leistungspegel-Übertragung von Digitaldaten von der Basisstation (1) zu der Mobilstation (6a); ein Codierer (106) zum Codieren und Modulieren des ausgewählten Datenbetrags gemäß der ausgewählten Codierdatenrate und dem ausgewählten Modulationsformat für die Übertragung zu der Mobilstation (6a), wobei die Voll-Leistungspegel-Übertragung über nicht-überlappende Übertragungs-Bursts geschieht, wobei die nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts über vordefinierte Zeitrahmen mit festgelegter Dauer stattfinden, wobei mindestens eines der folgenden auf einem Verbindungs-Budget für die Mobilstation (6a) basiert: die ausgewählten Codierrate, das ausgewählte Modulationsformat und der ausgewählte Datenbetrag für die Voll-Leistungspegel-Übertragung, wobei das Verbindungs-Budget einen Parameter beinhaltet, der anzeigt, dass die Übertragung auf den Voll-Leistungspegel gesetzt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, die weiterhin Folgendes aufweist: Einen Sender (114) zum Senden von der Basisstation (1), von codierten und modulierten Daten zu der Mobilstation (6a) in nicht-überlappenden Übertragungs-Bursts mit dem Voll-Leistungspegel über die vordefinierten Zeitrahmen mit festgelegter Dauer.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei das Verbindungs-Budget für die Mobilstation (6a) basiert wird auf einem effektiven Abstand (R1), und zwar gemessen durch einen effektiven Übertragungspfad-Verlust zwischen der Basisstation (1) und der Mobilstation (6a).