NO325908B1 - Optimal utnyttelse av et kommunikasjonssystems tilgjengelige kapasitet - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

I. Teknisk område

Denne oppfinnelse gjelder kommunikasjonssystemer, særlig hvordan man skal gjøre et slikt systems tilgjengelige kapasitet størst mulig, hvor signaler som går til og fra en rekke brukere samtidig overføres via en felleskanal.

II. Den kjente teknikk

Telekommunikasjonstrafikk kan oppdeles i flere klasser, og et klassifiserings-skjema deler trafikken opp etter overføringshastighet og prioritet. I et slikt skjema kan for eksempel trafikken inndeles i trafikk ved konstant overføringshastighet ("bitrate" - CBR), trafikkvariabel eller -varierende hastighet (VBR) og trafikk med overføringshastighet som bestemmes av tilgjengeligheten (ABR). CBR-trafikk har således en og samme overførings-hastighet uavhengig av hvilke krav det stilles til de data som skal overføres i et digitalisert telekommunikasjonssystem, og denne type trafikk er den mest kostbare når det gjelder tilgjengelig tjeneste. VBR-trafikk lar en bruker bestemme den overføringshastighet som skal brukes for hvert tilfelle, mens ABR-trafikk er trafikk med lavest prioritet og blir sendt med den i øyeblikket tilgjengelige overføringshastighet. Følgelig kan slik trafikk gjøres ganske rimelig.

Et eksempel på trafikk som best overføres innenfor CBR-tjeneste er konvensjonell kretsomkoplet trafikk med fast overføringshastighet. Eksempler på signaler med varierende behov og egnet for VBR-tjeneste er tale- og Internett-videotjenester. Trafikk av type CBR og VBR er vanligvis sanntidstrafikk og med en relativt høy kvalitet på tjenestebehovet. Tjenestekvaliteten vil være en indikasjon på den pålitelighet data mottas vellykket på, så vel som den tidsforsinkelse som er involvert ved mottakingen. ABR-trafikk har lavere prioritet og gir ikke særdeles stor sannsynlighet for at trafikken blir overført innenfor et bestemt kortere tidsintervall. Trafikk som er egnet for ABR-tjeneste innbefatter datafiloverføring og overføring av elektronisk post. Er trafikktettheten ikke for stor og forsinkelsen derfor ikke vesentlig vil de aller fleste www-overføringer bruke slik ABR-tjeneste.

Foroverkanalkapasiteten i et kommunikasjonssystem med en rekke dekningsområder så som i et mobiltelefonnett (dvs. antallet brukere og hver brukers tilgjengelige over-føringshastighet) vil delvis være bestemt av kapasiteten av den kraftforsterker som brukes for å forsterke signalene som sendes ut fra et slikt systems basestasjoner. Har man for eksempel et kommunikasjonssystem av kategori CDMA (kodedelt multippelaksess) vil hver enkelt av de trafikkstrømmer som inngår være tilordnet en bestemt kodekanal. Detaljer i slike systemer kan finnes i vårt US patent 4 901 307 med tittel "Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite Or Terrestrial Repeaters". Hver eneste kanal i et slikt CDMA-system blir modulert over et frekvensbånd (som er det samme for hver kodekanal) og kombineres slik at det dannes en CDMA-kanal. Den effekt som trengs i hver kodekanal vil være avhengig av overføringshastigheten for den trafikk som sendes i denne kanal, antennevinningen i den aktuelle retning på mottakerstasjonen (så som en mobil radiostasjon) og en senderstasjon (så som en basestasjon), overføringstapene (dvs. hvor mye signalet dempes under veis fra sender til mottaker) mellom basestasjonen og mottakerstasjonen som informasjonen skal til, støynivået på mottakersiden og hvilken ytelse det bestemte modulasjonsskjema har. Støynivået innbefatter termisk støy, støy eller forstyrrelser fra andre dekningsområder fra hvilke det kommer signaler som mottakerstasjonen ikke egentlig mottar, og støy fra ikke-ortogonale signalkomponenter fra det dekningsområde som signalene til stasjonen kommer fra. CDMA-kanalen blir underlagt signalforsterkning i en kraftforsterker i basestasjonen. Basestasjonen må sende ut signalene ved en tilstrekkelig sendereffekt slik at en aktuell mottakende mobil radiostasjon kan ta imot disse signaler som skal til den ved et minimum av feil. Basestasjonen bruker forskjellige prosedyrer i dette henseende slik at den totale sendereffekt som trengs i CDMA-kanalen ikke overstiger den effekt kraftforsterkeren kan tilføre uten uønsket forvrengning.

Kapasiteten i en dekningsområderegulert kommunikasjonssystems foroverkanal vil også være begrenset av interferens fra brukerens eget dekningsområde (fra ikke-ortogonale komponenter dersom den bølgeform signalene sendes ved blir sendt ortogonalt som i standarden TIA/EIA-95) og ved interferens fra signaler som kommer fra andre dekningsområder i kommunikasjonsnettet. Dette gir en begrensning uansett hvilken sendereffekt basestasjonen bruker, og i en slik situasjon vil en økning av sendereffekten over visse begrensninger bare gi marginal økning av systemkapasiteten.

Den maksimale utgangseffekt en basestasjon skal bruke blir bestemt av en rekke konstruksjonsparametre som er relatert til stasjonens kraftforsterker, og to relevante slike parametre er avgitt effekt i form av varme og uønsket utstråling. Det siste er utstråling av sendereffekt utenfor den aktuelle båndbredde for de ønskede sendte signaler. En større del av slike uønskede utstrålinger vil skyldes intermodulasjon i kraftforsterkeren selv på grunn av ulinearitet. Intermodulasjon er således en form for forvrengning og vil øke når kraftforsterkeren drives nærmere sin maksimale utgangsverdi. Det vil som oftest være restriksjoner, i USA for eksempel bestemt av FCC, som begrenser slik uønsket utstråling, og dessuten kan industristandarder også fastlegge grenser for å unngå interferens med eget eller annet system.

For å kunne holde slike uønskede utstrålinger under de fastlagte eller ønskede grenser velger man en kraftforsterker hvis maksimale utgangseffekt er slik at det er meget lite sannsynlig at de uønskede utstrålinger vil overskride grensen. Når den ønskede sendereffekt overskrider maksimalverdien vil en basestasjon kunne begrense utgangseffekten for å holde de uønskede utstrålinger innenfor de foreskrevne grenser, men kravene til kraftforsterkeren vil videre være bestemt av antallet trafikklinjer eller -strømmer som samtidig fører trafikk. Hver slik trafikkstrøm kan starte og slutte på et vilkårlig tidspunkt, og det er derfor vanskelig å fastlegge hvilken sendereffekt en basestasjon skal ha ved et gitt tidspunkt.

En viktig parameter i et kommunikasjonssystem er signal/støyforholdet. I et digitalt system vil det ønskede forhold være lik produktet av overføringshastigheten (i bit per sekund) og den nødvendige energi per digitalsiffer eller bit, delt på den totale spektrale støytetthet. Feilhyppigheten i et kommunikasjonssystem uttrykkes ofte som en sifferfeiltakt i bit per sekund eller som en rammefeiltakt, idet en ramme her står for en overført digital in-formasjonssekvens. Feilhyppigheten er en funksjon som avtar når signal/støyforholdet øker, og dersom forholdet blir for lavt vil sannsynligheten for at feil oppstår bli tilsvarende stor. Man tilstreber derfor naturligvis at signal/støyforholdet på mottakersiden ligger ved eller over et ønsket nivå for en tilsvarende ønsket liten feilhyppighet.

Følgelig vil det i et system så som et CDMA-system hvor flere brukere samtidig sender via en felles kanal vanligvis være en begrensning for antallet samtidige VBR- og CBR-brukere med trafikk. Denne grense velges for å opprettholde liten sannsynlighet for å overskride den maksimale utgangseffekt på sendersiden. Når man velger begrensninger for antallet brukere må VBR-tjenestens egenskap når det gjelder varierende overføringshastig-het samt den dynamiske effektregulering i foroverkanalen tas i betraktning.

De særegenheter som er gjennomgått ovenfor er relatert til foroverkanalen i et system, men helt tilsvarende vil gjelde for signaltrafikk i motsatt vei, i det man kaller returkanalen.

Det skal også vises til WO 98/35514 som beskriver en måte for planlegging av høyhastighetsdataoverføring i en foroverlink fra en basestasjonen til mobile radiostasjoner i et kommunikasjonssystem. Videre skal det vises ti US 5 581 757 som beskriver en fremgangsmåte for overføring av digitale data md variabel hastighet i et kommunikasjonssystem.

I følge oppfinnelsen, løses de overnevnte problemer ved en fremgangsmåte angitt i krav 1 og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet; og et apparat angitt i krav 20 og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet.

Kort gjennomgåelse av oppfinnelsen

En fremgangsmåte for å gjøre bruken av den tilgjengelige kapasitet i et kommunikasjonssystem optimal eller maksimal (et system så som et CDMA-system), nemlig et system som bruker en felles frekvenskanal for samtidig sending av signaler som går til og fra et stort antall brukere, skal her kalles oppfinnelsen og vil bli nærmere beskrevet nedenfor. I samsvar med en slik fremgangsmåte har man i et radiokommunikasjonssystem med mobile enheter eller radiostasjoner og hvor man har en foroverkanal ut til disse, mulighet for å håndtere et stort antall trafikkanaler eller -strømmer som fører til de enkelte brukere og hvor trafikken overføres via minst én felleskanal fra en senderstasjon (så som en basestasjon) og til mottakende radiostasjoner (så som mobiltelefoner). Foroverkanalen er underlagt en maksimaleffektgrense. Et første utgangseffektnivå tilordnet samtidig sending av et første

I

sett trafikkstrømmer fra basestasjonen til de mobile radiostasjoner eller mobiltelefoner via foroverkanalen bestemmes først. Deretter bestemmes dette første utgangseffektnivå i forhold til et maksimalnivå som kan kalles et effekttak. Minst én tidsramme i foroverkanalen og med en gitt tilgjengelig kapasitet for overføring av en del av i det minste én ytterligere trafikkstrøm blir deretter fastlagt. Med tilgjengelig kapasitet menes at den sendereffekt som trengs for å overføre signaler i foroverkanalen er mindre enn den sendereffekt eller det sendereffektnivå som trengs for samme foroverkanal og hvor det da ikke er uønsket forvrengning. Det første sett trafikkstrømmer og andelen av den minst ene ytterligere trafikkstrøm vil derved overføres samtidig i løpet av denne minst ene ramme i foroverkanalen. Den ytterligere trafikkstrøm kan eventuelt sendes diskontinuerlig i foroverkanalen og gis lavere prioritet enn det første sett trafikkstrømmer. Med diskontinuerlig overføring eller transmisjon mener man sending via rammer som ikke ligger direkte etter hverandre i tid (f.eks. vil rammer som ikke inkluderer den diskontinuerlige strøm sendes mellom rammer som inkluderer denne).

I samsvar med en foretrukket utførelse vil enhver tilgjengelige kapasitet i foroverkanalen allokeres til et andre sett trafikkstrømmer hvor hvert "medlem" av dette sett blir overført diskontinuerlig i foroverkanalen ved å bruke en eller flere rammer. I en slik ut-førelse tilordnes en andre utgangseffekt til samtidig sending av gruppen av rammer fra det andre sett trafikkstrømmer i foroverkanalen, og summen av den første utgangseffekt (dvs. utgangseffektnivået som er tilordnet sendingen av det første settet trafikkstrømmer i foroverkanalen) og den andre utgangseffekt vil da ikke være større enn <*>

I en særlig foretrukket utførelse vil summen av den første og den andre utgangseffekt opprettholdes ved et konstant nivå (fortrinnsvis lik taket for maksimaleffekten) over en rekke tidsrammer. Når oppfinnelsen brukes i forbindelse med et hurtig effektreguler-ingssystem for foroverkanalen vil effektallokeringen som trengs for å utøve oppfinnelsen fortrinnsvis utføres i en effektreguleringssentral ("power manager") som har plass i en sender/mottaker i en basestasjon. Alternativt og i tilfeller hvor systemet omfatter en basestasjonssentral som betjener flere basestasjonssender/mottakere vil effektallokeringen kunne utføres i en planleggingsstasjon som har plass i basestasjonens sentral og deretter bli sendt til den riktige sender/mottaker i basestasjonen.

I samsvar med et ytterligere aspekt av oppfinnelsen og i tilfeller hvor den tilgjengelige trafikkapasitet i foroverkanalen foreligger for en gruppe på en eller flere rammer og allokert til et andre sett trafikkstrømmer vil minst én slik ramme i det andre sett innledningsvis sendes via foroverkanalen og med en første symbolenergi som er utilstrekkelig for korrekt demodulasjon i en mobil radiostasjon eller mobiltelefon som trafikken er tiltenkt. I denne utførelse vil minst én ramme i det andre sett trafikkstrømmer innledningsvis sendes med den første symbolenergi som en omsending og ved et senere tidspunkt med en ytterligere symbolenergi som også imidlertid kan være utilstrekkelig i seg selv for korrekt demodulasjon i denne mobile radiostasjon som signalene eller trafikken skal til. Omsendingen av den minst ene ramme utføres en eller flere ganger inntil summen av den symbolenergi som mottas er stor nok til å tillate korrekt demodulasjon i denne mottakende stasjon.

I tilfeller hvor en ramme innledningsvis sendes med en første symbolenergi som er utilstrekkelig for korrekt demodulasjon i en mottakende mobil radiostasjon kan denne stasjon fastslå at den mottatte ramme er mottatt ukorrekt og informere basestasjonen ved bruk av en forhåndsbestemt overføringsprotokoll. Denne protokoll kan enten være en positiv eller negativ bekreftelsesprotokoll. Med andre ord innebærer dette at den mobile radiostasjon enten kan sende en bekreftelse når den korrekt kan demodulere informasjonen eller alternativt kan den sende en negativ bekreftelse hver gang den ikke er i stand til korrekt demodulasjon av denne informasjon. Siden basestasjonen kan estimere symbolenergien for den informasjon som mottas i den mobile radiostasjon kan denne radiostasjon, eventuelt, men ikke nødvendigvis sende energiinformasjon tilbake til basestasjonen når den ene eller andre protokoll brukes. Følgelig vil den eksplisitte transmisjon av ytterligere energiinformasjon fra den mobile radiostasjon til basestasjonen for å kunne velge ut det riktige sendereffektnivå for omsending av rammen til denne mobile radiostasjon være en valgbar mulighet i og med den foreliggende oppfinnelse.

I samsvar med nok et aspekt av oppfinnelsen omfatter det første sett trafikk-strømmer minst én trafikkstrøm med konstant overføringshastighet og minst én trafikkstrøm med varierbar eller variabel overføringshastighet, samt tidsavsnitt eller rammer i den første og andre trafikkstrøm forskjøvet i tid i forhold til hverandre. Gruppen av rammer i det andre sett trafikkstrømmer kan eventuelt omfatte meldinger med forskjellig lengde, og i tillegg kan alle de aktuelle trafikkstrømmer ha forskjellig rammelengde.

Det aspekt av oppfinnelsen, som innledningsvis sørger for overføring av trafikkinformasjon fra en basestasjon og med symbolenergi som er utilstrekkelig for korrekt demodulasjon av signalene til en mobil radiostasjon som skal motta informasjonen, vil derved senere bli omsendt, i og med at det da blir samme trafikkinformasjon som sendes fra basestasjonen, men med ytterligere symbolenergi som i seg selv ikke er tilstrekkelig for korrekt demodulasjon ii den aktuelle mobile radiostasjon, og den ytterligere informasjon kan da generelt sendes både i foroverkanalen eller i en returkanal for å få såkalt tidsdiversitet eller overføringsfordeling. Dette aspekt av oppfinnelsen kan med andre ord brukes til å overføre enhver trafikkstrøm og ikke bare en av de nærmere spesifiserte trafikkstrømmer gitt ovenfor.

Kort gjennomgåelse av tegningene

De enkelte trekk ved oppfinnelsen og fordeler med denne vil fremkomme bedre av den detaljbeskrivelsen som er satt opp nedenfor, og beskrivelsen finner sin støtte i tegningene hvor samme henvisningstall kan gå igjen fra figur til figur for samme element, idet: Fig. 1 grafisk viser fremstillingen av trafikken i en foroverkanal i et områdeopp-bygget kommunikasjonssystem, for en periode som dekker flere tidsrammer med tilgjengelig kapasitet, fig. 2 viser det samme hvor foroverkanalen er allokert til ABR-trafikk, fig. 3 viser samme hvor tidsforskyvninger er lagt inn for overføringen av signaler, fig. 4 viser samme hvor det er lagt inn en forhåndsplanlegging for trafikkoverføringen, fig. 5 viser tids-aspektet fra en planlegging i samsvar med en bekreftelsesprotokoll mellom en basestasjon og en mobil radiostasjon i et kommunikasjonssystem som er egnet for bruk av oppfinnelsen, fig. 6 viser tilsvarende for negativ bekreftelse via en slik protokoll, fig. 7 viser det samme i et noe annet tidsaspekt, fig. 8 viser et blokkskjema over et kommunikasjonssystem hvor det inngår en basestasjonssentral med en planlegger for å allokere sendereffekten i en foroverkanal hvor det løper forskjellige trafikkstrømmer, og fig. 9 viser et tilsvarende blokkskjema hvor det i sender/mottakerne i basestasjonene er lagt inn en effektstyrer for å fordele sendereffekten for de trafikkstrømmer som overføres i trafikkanalen, helt i samsvar med oppfinnelsen.

Detaljbeskrivelse av oppfinnelsen

Fig. 1 viser altså grafisk en oversikt 10 over trafikken i en foroverkanal i et kommunikasjonssystem som er bygget opp med en rekke separate dekningsområder (eller "celler"). Oversikten 10 dekker en tidsperiode som innbefatter en rekke tidsavsnitt eller rammer 18A-F. Disse rammer kan for eksempel ha en varighet på 20 millisekunder. Oversikten 10 over trafikken og som altså representerer totaltrafikken i systemet, illustrerer bruken av et slikt kommunikasjonssystem for å overføre trafikk i en foroverkanal, nemlig trafikk som omfatter i alt tre trafikkstrømmer 14A-C av typen CBR-trafikk, nemlig trafikk som over-føres ved konstant overføringshastighet. Disse trafikkstrømmer 14A-C blir overført i samtlige av rammene 18A-F. I tillegg er det vist tre ytterligere trafikkstrømmer 14D-F av typen VBR-trafikk, nemlig med varierende overføringshastighet, i samme oversikt 10. Disse tra-fikkstrømmer 14D-F alternerer mellom på- og av-tilstanden og har altså forskjellig over-føringshastighet i løpet av hver ramme 18A-F.

Samtlige trafikkstrømmer 14A-F sendes samtidig via en felles overføringskanal og ved for eksempel bruk av CDMA-modulasjon. I den foroverkanal som er illustrert i oversikten 10 er rammen 18C den mest trafikkbelastede siden kravet til utgangseffekt i basestasjonens senderdel er størst i løpet av denne ramme, idet dette er vist som horisontale streker høyest opp mot topplinjen på tegningen, idet denne topplinje representerer den maksimale utgangseffekt på sendersiden. Nærmere bestemt trengs i rammen 18C mer sendereffekt enn i de øvrige rammer 18A, B, D-F, på grunn av kravene til VBR-trafikk-strømmene 14D-F. Rammen 18E er den minst belastede siden de to trafikkstrømmer 14E og 14F krever liten sendereffekt i løpet av denne ramme, fordi informasjonen der overføres med ganske liten overføringshastighet. De ikke-utfylte områder 22 i oversikten 10 antyder ubrukt sendereffekt og derved ledig kapasitet i det aktuelle kommunikasjonssystem.

Fig. 2 viser på tilsvarende måte grafisk hvordan trafikken i foroverkanalen for et slikt kommunikasjonssystem arter seg over en periode som dekker rammene 18A-F.

Oversikten viser bruken av systemet for å sende trafikk, og den sendte trafikk innbefatter de tre omtalte CBR-trafikkstrømmer 14A-C og de tre VBR-trafikkstrømmer 14D-F. Den totale mengde trafikkstrømmer sendes som tidligere gjennomgått og vist på fig. 1, men i tillegg viser fig. 2 hvordan også ABR-trafikkstrømmer 20A, B foregår. Det skal bemerkes at tra-fikkstrømmen 20A har prioritet over den tilsvarende ABR-trafikkstrøm 20B. Begge disse trafikkstrømmer 20 sendes samtidig i samme kanal som trafikkstrømmene 14A-F og ved for eksempel bruk av CDMA-modulasjon.

ABR-trafikkstrømmene 20A, B bruker all den ledige sendereffekt i basestasjonen, på fig. 1 vist som de ledige områder 22, og i dette tilfelle som er vist på fig. 2 laster basestasjonen inn CBR- og VBR-trafikk i foroverkanalen i samtlige rammer 18A-F og bestemmer deretter hvilken av disse rammer som har tilleggskapasitet som kan stilles til rådighet for sending av ABR-trafikk. Denne bestemmelse utføres ved sammenlikning av den effekt som trengs for sendingen av CBR- og VBR-trafikken i hver av rammene, med den maksimale sendereffekt som et øvre tak. Basestasjonen setter da opp et skjema for sendingen av eventuell ABR-trafikk for å kunne utnytte den tilgjengelige sendereffekt som ellers ville stått ubrukt. Sendingen av slik ABR-trafikk har altså lavere prioritet og vil bare foregå i ledige tidsavsnitt. Denne planlegging kan muliggjøres som det eksempel som er vist på fig. 2 siden rammelengdene for alle tre trafikktyper er den samme. Det er klart at de to første trafikk-kategorier naturligvis også kan brukes til å fylle ut de ledige kapasitets-områder på tilsvarende måte som her ABR-trafikken brukes, i den utstrekning tjeneste-kvalitetskravene for de to første typer trafikk kan møtes.

Basestasjonen kan ha forskjellig trafikkpolitikk for å fastlegge hvordan ABR-trafikkstrømmer best kan utnytte ledig kapasitet i systemet og utnytte tilgjengelig sendereffekt for foroverkanalen, effekt som ellers ville vært unyttet. Etter for eksempel å ha bestemt den sendereffekt som ville trenges for å sende de enkelte ABR-trafikkstrømmer som ligger og venter for sending i en buffermekanisme kan basestasjonen på enkel måte velge en av disse, med et effektkrav som akkurat tilsvarer den tilgjengelige kapasitet i nettet. Alternativt kan den dele opp den tilgjengelige kapasitet i et likt forhold mellom de enkelte ABR-strømmer som ligger og venter for sending. ABR-strømmene kan dessuten sendes diskontinuerlig, ved at de overføres i rammer som ikke tidsmessig støter inntil hverandre (slik det allerede er beskrevet innledningsvis).

Som forklart i nærmere detalj nedenfor ved planleggingen av ABR-trafikk-strømmene for overføring kan basestasjonen eventuelt sende en gitt slik ABR-strøm med full sendereffekt (det vil si ved det sendereffektnivå som det i basestasjonen antas å være behov for ved korrekt demodulasjon for den overførte informasjon til den mobile radiostasjon) eller alternativt kan basestasjonen med hensikt sende ABR-trafikkinformasjon innledningsvis ved mindre enn denne maksimale sendereffekt som trengs for den korrekte demodulasjon og deretter, ved et sendere tidspunkt omsende samme trafikkinformasjon igjen ved mindre enn full sendereffekt. Stasjonen som mottar multippeloverføringene med samme trafikkinformasjon vil deretter kombinere (eller summere) alle eller begge over-føringer på symbol/symbol-basis i et bufferlager eller liknende for korrekt å kunne demodulere den aktuelle trafikkinformasjon. I en bestemt utførelse vil basestasjonen allokere effekt blant et antall forskjellige trafikkstrømmer slik at ingen av den innledningsvis sendes med tilstrekkelig effekt for korrekt demodulasjon i mottakeren, og ved å gjøre dette og deretter omsende samme informasjon senere kan basestasjonen oppnå tidsfordeling eller -diversitet i forbindelse med ABR-overføringene. Har man svekkings-forhold (fading) vil dette senke det totale behov med hensyn til forholdet Eb/N0 som kan kalles nytte/støyforholdet. Andre parametere som basestasjonen kan innregulere i forbindelse med allokering av den ellers ubrukte sendereffekt er overføringshastigheten og kodetakten for den overførte strøm.

En fordel med komplett utfylling av foroverkanalen på den måte som er beskrevet ovenfor er at den totale effekt Ior som brukes ved sendingen fra en bestemt basestasjon i foroverkanalen, er konstant. Konsistens ved innlastingen i foroverkanalen vil kunne for-enkle effektreguleringen vesentlig, men det vil ikke være nødvendig å bruke all den tilgjengelige kapasitet til foroverkanalen. Selv om videre all denne kapasitet utnyttes vil det ikke være nødvendig å fylle ut de resterende effektrom, det vil si utnytte den ledige effekt, til utelukkende ABR-trafikkstrømmer, og hvis det for eksempel foreligger tilstrekkelig effekt til å tillate ytterligere CBR- eller VBR-trafikkstrømmer for overføring via foroverkanalen vil man som et eksempel kunne bruke den tilgjengelige effektkapasitet til å overføre slik trafikk.

Fig. 3 viser en grafisk oversikt 50 over totaltrafikken i foroverkanalen i et tilsvarende områdeoppdelt kommunikasjonssystem eller -nett, over en periode som dekker rammene 18A-F. Oversikten 50 illustrerer bruken av et slikt system for å overføre trafikk som innbefatter tre CBR-trafikkstrømmer 14A-C og tre VBR-trafikkstrømmer 14D-F. De første sendes som tidligere beskrevet for oversikten 10 og oversikten på fig. 2.1 oversikten 50 er imidlertid rammene for VBR-trafikkstrømmene 14D-F tidsforskjøvet i forhold til rammene 18A-F, og denne forskyvning reduserer såkalt spissprosessering (dvs. den mengde informasjon som må behandles samtidig), spissreturbruk ("backhaul usage", nemlig mengden informasjon som må overføres til andre intrastrukturkomponenter, så som basestasjons-sender/mottakere (BTS) og -sentraler (BSC)), og forsinkelse innenfor et slikt kommunikasjonssystem. Rammeforskyvninger av denne type tør være velkjent innenfor teknikken.

I tillegg sørger de tidsforskyvninger som er illustrert på fig. 3 for at den totale påkrevde sendereffekt for rammene 18A-F kan endres i vesentlig grad. I radiotelefonisys-temer i kategori CDMA og som arbeider i samsvar med standarden TIA/EIA/IS-95 med tittel "Mobile Station - Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", fra juli 1993, idet innholdet i denne standard også her tas med som referansemateriale og vil bli kalt IS-95-standarden, gis i alt seksten mulige tidsforskyvninger innenfor en ramme 18A-F. Sendereffektnivået kan derfor variere opp til seksten ganger innenfor hver ramme. Når sendereffektnivået gjør dette vil en viss statistisk midling av belastningen finne sted, siden antallet trafikkstrømmer er såvidt stort. Likevel har man en viss vesentlig variabilitet i sendereffektnivået, og dette kan gjøre allokeringen av riktig effekt for ABR-trafikkstrømmene 20A og B meget vanskelig. Det finnes imidlertid meget raske effektreguleringsmåter, og disse kan typisk arbeide ved reguleringstidspunkter så ofte som 800 ganger per sekund per trafikkstrøm og vil derfor kunne øke eller redusere den ønskede sendereffekt for hver av disse strømmer hvert 1,25. ms. Et system for slik hurtig effektregulering i en foroverkanal er allerede beskrevet i vår tidligere patentsøknad USSN 08/842,993 med tittel "Method and Apparatus for forward Link Power Control".

Rammene 18A-F i oversiktene 10 og 50 samt i oversikten vist på fig. 2 har alle samme varighet. I en foretrukket utførelse er denne varighet 20 ms. I tillegg kan rammer med annen varighet brukes, for eksempel med 5 ms innimellom rammer med 20 ms lengde, og lengre rammer med varighet 40 ms kan også komme innimellom standardrammene.

Fig. 4 viser en grafisk oversikt 70 for trafikken i foroverkanalen tilhørende et kommunikasjonssystem som tidligere, for en periode som dekker rammene 18A-F. Det illustreres en planleggingspolitikk som sørger for å holde utgangseffekten fra basestasjonen ved konstant nivå. Som for systemet vist på fig. 2 planlegges innlagte ABR-trafikkstrømmer 20A, 20B for å kunne utnytte den tilgjengelige sendereffekt (dvs. blokkene 22 vist på fig. 3), idet denne sendereffekt ellers ville vært ubrukt. Sendereffekten for strømmene 20A og B kan reguleres dynamisk for å holde utgangseffekten konstant, og følgelig kan basestasjonen redusere effekten dersom kanalkapasiteten ikke er tilstrekkelig. Sendereffekten kan reguleres midt i en 20 ms ramme, og som et resultat av dette kan sendereffektnivået for trafikk-strømmene 20A og B være lavere enn det som trengs for en tilfredsstillende mottaking, når slik regulering utføres. Tilsvarende kan sendereffekten økes hvis det er tilgjengelig kapasitet. Den varierende planleggingspolitikk som er gjennomgått i forbindelse med fig. 2 kan også brukes for situasjonen illustrert på fig. 4.

Når det gjelder den fremgangsmåte som er omtalt ovenfor og hvor basestasjonen først sender ABR-trafikkinformasjon med mindre enn tilstrekkelig sendereffekt for den korrekte demodulasjon vil det være klart at en vellykket overføring av et informasjonssiffer i et slikt kommunikasjonssystem krever en minsteenergi per siffer/støyspektraltetthet: Eb/N0. Sannsynligheten for en sifferfeil vil være en avtakende funksjon av dette forhold. En ramme består av flere digitalsifre og får derfor rammestørrelse i dimensjonen bit. En ramme er feilbeheftet dersom et av disse sifre er feilaktig. I et ukodet kommunikasjonssystem vil et tilstrekkelig stort slikt nytteforhold Eb/N0 være påkrevet for hvert eneste siffer for at betingelsen for at rammen ikke skal være feilbeheftet er oppfylt, men i kodede systemer og systemer hvor det er utført innfelling behøver dette krav ikke gjelde for hvert eneste siffer, i stedet kan slike systemer typisk kreve et minste gjennomsnittlig nytteforhold. Det gjennom-snittlige energinivå som i virkeligheten kreves i slike systemer vil kunne være avhengig av tiden midlingen foretas over, spesielt av kodingen og innfellingen og den energimengde som mottas ved de forskjellige tidspunkter.

Koding og innfelling er typisk brukt for å motvirke svekkingsvirkningene som ofte finner sted ved overføringen via kommunikasjonskanaler. I kommunikasjonssystemer som er forenlige med standarden IS-95 utføres disse virkemidler over 20 ms rammer, og i systemer av denne type vil derfor den totale energi som mottas i hver enkelt ramme være en viktig størrelse. Av denne grunn er det viktig for forståelsen av relevansen av de grafiske representasjoner som her vises og oppfinnelsens system og fremgangsmåte, at en mer detaljert beskrivelse av transmisjonsenergi- og feiloverføringen/hyppigheten formidles.

Den totale energi som mottas i hver enkelt ramme kan settes opp som Et/N0, og hvis man har antallet N kodede symboler per ramme, hvert med samme nytteforhold Es/N0 vil man for totalenergien få:

Et = NEs/N0

hvor Es er energien for et enkelt symbol.

Lar man uttrykket (Es/N0)rid være det mottatte nytteforhold for det i-te symbol i den k-te ramme vil tilsvarende uttrykket (Et/N0)rk stå for den mottatte energi i den k-te ramme. Følgelig kan energi/spektralstøytetthetsforholdet ved mottakingen i løpet av den k-te ramme uttrykkes som:

(Et/NoXkKE^oXki

Sannsynligheten for at den k-te ramme er korrekt mottatt (dvs. at denne ramme mottas med tilstrekkelig energi til å tillate korrekt demodulasjon i en tiltenkt mottaker) vil være proporsjonal med størrelsen (Et/No)*- Følgelig vil det være slik at dersom denne størr-else overskrider en forhåndsbestemt verdi vil man ha stor sannsynlighet for at denne ramme mottas riktig. Det forhold Eg/No som gjelder ved mottakingen i den mobile radiostasjon kan utledes fra forholdet PrC/N0/R, hvor Pr er den effekt man har ved mottakingen, C er kode-overføringshastigheten eller -takten og R er overføringshastigheten totalt. Alternativt kan forholdet Es/N0 bestemmes ut fra en av de mange teknikker som er kjent for fagfolk innenfor feltet, og har man et system som passer til standarden IS-95 vil Es være energien per symbol som mottas i en kodekanal, mens Pr er effekten ved mottakingen via kodekanalen.

Når sendereffekten for en ABR-trafikkstrøm tillates å variere må enten over-føringshastigheten eller forholdet Es/N0 på mottakersiden variere. En rask endring av sendereffekten i en slik strøm vil være ønsket for å kunne opprettholde en stor gjennomsnittlig sendereffekt ut fra basestasjonen. Det er imidlertid vanskelig å overføre den nye overføringshastighet som et signal på pålitelig måte til den mobile radiostasjon. For et system av kategori IS-95 vil utgangseffektnivået kunnet endres hvert 1,25. ms som tidligere beskrevet, og følgelig kan mottakersidens EJN0 bringes til å variere, og følgelig vil også forholdet (Et/No)* variere. Basestasjonen vil sløse bort eller la være å bruke tilgjengelig effekt dersom den sender ved et effektnivå som er tilstrekkelig til å gjøre (Et/No)* stort nok til å gi meget liten feilhyppighet, eller alternativt kan basestasjonen sende ved et sendereffektnivå som er for lavt og derved bidra til at feilsannsynligheten i rammen blir for stor.

En basestasjon kan estimere det mottatte forhold (Et/N0)rk i en mobil radiostasjon ut fra den sendereffekt som brukes for sending i kodekanalen. Denne estimering kan utføres ved å summere de kodesymbolenergier som sendes i kanalen, og siden forholdet er en god indikasjon på sannsynligheten for korrekt rammemottaking kan det i basestasjonen fastslås om det er sendt med stor nok energi til å få ønsket sannsynlighet for korrekt mottaking. Er ikke energinivået høyt nok kan basestasjonen øke sendereffekten under de senere deler av rammen for å kompensere for og nærme seg den ønskede situasjon. Hvis likeledes basestasjonen sender ved større energinivå enn nødvendig i den tidligere del av en ramme kan energien reduseres senere i rammen, slik at spart energi kan overføres til de resterende kodekanaler. Det er ikke påkrevet i basestasjonen å utføre en reell beregning av forholdet (Et/N0)rk, men i stedet kan det beregnes en normalisert symbolenergiverdi for utsendelsen. Basestasjonen kan beregne den nødvendige normaliserte slike energi på sendersiden per ramme ved å bruke en av de allerede nevnte kjente fremgangsmåter.

Som beskrevet nedenfor kan oppfinnelsen brukes uten den eksplisitte transmisjon av tilleggsenergiinformasjon fra den mobile radiostasjon til basestasjonen. Særlig kan den mobile stasjon bestemme om den mottatte ramme er mottatt riktig eller ikke og utføre en bekreftelsesprotokoll overfor basestasjonen, idet denne protokoll enten kan bekrefte eller avkrefte overføringen. Dette betyr at den mobile stasjon enten kan sende en bekreftelse når den korrekt kan demodulere informasjonen eller en avkreftelse eller negativ bekreftelse hver gang den ikke er i stand til å gjøre dette. To typiske bekreftelsesprotokoller som kan brukes i samsvar med oppfinnelsen er gjennomgått nedenfor, og det vises da til fig. 5 og 6. Brukes en effektregulering i ettertid kan basestasjonen sette opp et estimat for symbolenergien av den informasjon som mottas i den mobile radiostasjon, og deretter kan denne, men behøver det nødvendigvis ikke, sende energiinformasjon tilbake til basestasjonen når en av disse protokoller brukes. Følgelig er det et valg for sendingen av slik energiinformasjon tilbake til basestasjonen, i henhold til oppfinnelsen.

Det å dynamisk kunne variere sendereffekten kan påvirke demodulasjonsprosessen i mottakerdelen i den mobile radiostasjon på uheldig måte, idet det i denne mottakerdel skjer en optimaliseringsprosessering ved veining av den akkumulerte symbolamplitude ved hjelp av signal/støyforholdet for hvert symbol. En slike veieprosess er allerede beskrevet i vår tidligere patentsøknad USSN 08/969,319 med tittel "Method and Apparatas for Time efficient Retransmission using Symbol Accumulation", og innholdet i denne patentsøknad tas her med som referansemateriale så snart det blir tilgjengelig, sannsynligvis først i den tilsvarende videreføring som en norsk patentsøknad. I de fleste IS-95-implementeringer bruker man under verningen et felles pilotsignal siden kodekanaleffekten er konstant over en ramme og nytteforholdet Ec/Io for pilotsignalet er en skalert verdi av signal/støyforholdet. Med en spesielt rask forovereffektregulering (som beskrevet i USSN 08/842,993 nevnt ovenfor) kan effekten varieres i en ramme slik at en kodekanals effekt ikke vil være i konstant proporsjon til det felles pilotsignal. Effektvairasjoner innenfor en ramme er ikke noe problem, siden den mobile radiostasjon kan utvikle en passende veining etter behov. Når imidlertid basestasjonen reduserer senderenergien i en kodekanal for å bruke denne energi i en eller flere andre kodekanaler kan verningen være svært forskjellig og den mobile radiostasjon behøver da ikke være gitt informasjon om at effekten basestasjonen bruker er den ene eller den andre. Den veining som brukes overfor ABR-strømmen 14F vist i oversikten 50, i slutten av den første ramme kan for eksempel være langt større enn den som brukes ved slutten av den tredje ramme. Det er klart at en stor effektmengde overføres for strømmen i dette tilfelle, ved slutten av den første ramme, mens liten effekt overføres ved slutten av den tredje ramme. For en presis veining i slike situasjoner kan mobiltelefonen eller generelt den mobile radiostasjon ute i kommunikasjonsnettet sette opp et estimat for energi og støy i de mottatte symboler og legge til den ønskede veining i form av en multiplikasjon.

I stedet for å bruke den felles pilotkanal for veiningen som beskrevet i avsnittet ovenfor er det også mulig å utvikle veiningen ved å bruke en særskilt pilotkanal. En slik kanal kan være dedikert og har et pilotsignal som er rettet mot en bestemt mobil radiostasjon. Effekten ved signaloverføringen vil være en del av den effekt som overføres til denne bestemte radiostasjon, men med en dedikert pilotsignaloverføring kan man eventuelt innregulere pilotsignalnivået i proporsjon til datakanalens sendereffekt. En ulempe med en slik løsning er at den gir en økning av variansen for faseestimatoren og derved reduserer ytelsesnivået. Videre vil løsningen med en slik veining være vanskelig å få til å virke dersom man har tjenester som ikke er relatert til ABR-trafikk, til den mobile radiostasjon, og slike ikke-ABR-tjenester vil kreve et høyt pilotsignalnivå for å gi en god ytelse. I slike tilfeller holdes derfor dette nivå høyt, og man kan på en måte si at man da sløser med effekten og utelukker bruken av en særskilt pilotsignalkanal for oppsettingen av en passende veining.

Under de forhold som er nevnt ovenfor kan det være slik at den mobile radiostasjon ikke mottar ABR-trafikkstrømmen ved tilstrekkelig effekt til å kunne modulere denne strøm med tilstrekkelig få feil (dvs. å demodulere trafikkstrømmen korrekt). Stasjonen kan bruke en kombinasjon av en kontroll av de såkalte CRC-sifre for syklisk redundans, ved å utprøve den omkodede symbolfeilhyppighet og kontrollere den totale energi på mottakersiden for å finne om rammen er betydelig feilbeheftet eller ikke. Andre teknikker er kjent innenfor faget og kan også brukes.

I samsvar med oppfinnelsen og når en ramme er funnet å være feilbeheftet vil den mobile radiostasjon lagre de mottatte kodesymboler for hver av rammene i et bufferlager. I en særlig utførelse beregner stasjonen da forholdet QVNoX ut fra den energi som mottas i rammen, og størrelsen av den ytterligere verdi av dette forhold, påkrevet for rammen som skal demoduleres med den ønskede feilhyppighet, kan deretter estimeres. Stasjonen sender derved en negativ bekreftelse til basestasjonen og kan innbefatte et estimat for hvor mye ytterligere (Et/N0)rk som trengs. Totalkravet til forholdet (Et/N0)k kan estimeres ved hjelp av denne effektreguleringsmetode og basert på den ytre sløyfes effekt som trengs (eller terskelen) for fundamental- eller DCCH-kanalen. Patentsøknaden USSN 08/842,993 (referert til ovenfor) beskriver en fremgangsmåte for å anslå denne størrelse ut fra kravet til effekt i den ytre sløyfe. Alternativt kan man ha en separat reguleringsmåte for den ytre sløyfe, for den aktuelle kanal. Det vil være klart at dersom rammen mottas ukorrekt (dvs. med et uønsket antall feil) vil forholdet nevnt ovenfor være utilstrekkelig, og det optimale effektnivå kan da bestemmes av betingelsesstatistikk som tar hensyn til faktumet at tidligere forsøk ble mottatt ukorrekt. I stedet for å sende den ytterligere størrelse (Et/N0)rk etter behov kan den mobile radiostasjon sende denne størrelse slik den ble mottatt i basestasjonen, og stasjonen kan også legge inn et estimat for denne størrelse, forventet til å møte behovet for korrekt demodulasjon av den informasjon som sendes til basestasjonen.

Fig. 5 viser grafisk en oversikt 90 over en planleggingstidslinje for en bekreftelsesprotokoll mellom en basestasjon og en mobil radiostasjon i et kommunikasjonssystem som kan utnytte oppfinnelsens fremgangsmåte. Protokollen og oversikten 90 kan brukes i en effektreguleringsmetode som er skissert ovenfor.

En foretrukket utførelse av fremgangsmåten og oversikten 90 kan implementeres i et tredjegenerasjons system i kategori IS-95. I et slikt system kan en ytterligere kanal (F-SCH) brukes til overføringen av ABR-trafikkstrømmer i foroverkanalen. Denne ytterligere kanal er typisk en planlagt kanal, selv om den også kan være en kanal for fast eller varierbar overføringshastighet. Størrelsene F-DCCH og R-DCCH benevner i dette tilfelle henholdsvis forover- og returkanalen. Når tilleggskanalen F-SCH brukes for overføring av slike trafikkstrømmer i foroverkanalen og i samsvar med oppfinnelsen vil feilhyppigheten i DCCH-kanalene typisk være lavere enn i den ytterligere kanal F-SCH. I bekreftelsesprotokollen for oversikten 90 sender basestasjonen planen i meldinger 94 for mediumaksesskontroll (MAC) til den mobile radiostasjon, og slike meldinger er både angitt med 94 og 98. Planen informerer den mobile radiostasjon om flere aspekter ved transmisjonen, idet disse aspekter kan omfatte antallet rammer som skal sendes, over-føringshastigheten, tidspunktet for sending og rammenummeret, uten at dette egentlig er begrensende faktorer. I en særlig utførelse av oppfinnelsen gir meldingen 94 bare over-føringshastigheten som skal brukes, til den mobile radiostasjon. I denne utførelse søker denne stasjon hele tiden å få mottatt signaler i kanalen F-SCH.

Basestasjonen indikerer at to radiooverføringsprotokoller (RLP)-rammer 102, 106 må sendes til den mobile radiostasjon, idet RLP viser til protokollen for det øvre lag i kommunikasjonssystemet. En RLP som tilsvarer den som er beskrevet i TIA-standarden IS-707 kan brukes, selv om mange forskjellige rammeprotokoller for det øvre lag også kan tas i bruk. I det som her følger antas en RLP-ramme å kartlegge på riktig måte og helt nøyaktig en fysisk lagramme, selv om det ikke er nødvendig som en del av oppfinnelsen. Sekvensnumrene for RLP-rammene 102 og 106 er henholdsvis k og k+1, og disse rammer sendes i sin fysiske ramme i+1 henholdsvis i+2. Når den mobile radiostasjon på riktig måte mottar sendingen i RLP-rammen k+1 (106) bekrefter den denne ramme ved å bruke meldingen 112. Siden basestasjonen ikke mottar noen bekreftelse i RLP-rammen k (102) vil denne stasjon sende en ny foroverkanaltildeling i MAC-meldingen 98 for å indikere at rammen k er planlagt til omsending i løpet av den fysiske ramme i+5 (110). I den mobile radiostasjon læres ut fra meldingen 98 at det må skje en kombinasjon av det signal som mottas i løpet av rammen i+5 (110) og det signal som mottas i løpet av rammen i+1 (102). Etter at den fysiske ramme i+1 er sendt om igjen i løpet av rammen i+5 kombinerer stasjonen den mottatte energi i hvert symbol i den omsendte fysiske ramme i+5 med den mottatte energi i den opprinnelige sending i løpet av rammen i+1 (lagret i bufferlageret som beskrevet ovenfor) og dekoder denne kombinerte energi i rammene som her beskrevet.

Deretter bekrefter den mobile radiostasjon RLP-rammen k ifra rammen i+6 ved å bruke bekreftelsesmeldingen 114. Med en slik bekreftelsesbasert måte vil energimangelen ikke overføres til basestasjonen. I ytterligere utførelser vil videre denne energimangel over-føres til basestasjonen med bekreftelsen av RLP-rammen k+2. Følgelig vil denne bekreftelse alltid innebære estimatet for hvor mye i tillegg av (Et/N0)k som trengs fra den første ramme som var feilbeheftet. Fremgangsmåten arbeider imidlertid ikke særlig bra dersom den siste ramme i en rammesekvens ikke mottas korrekt av den mobile radiostasjon.

Når basestasjonen fastslår at det ikke er kommet inn noen bekreftelse fra den mobile radiostasjon og da bestemmer at det skal sendes om igjen en melding, vil basestasjonen fastlegge hvilket nivå denne melding skal sendes ved. Stasjonen kan velge et nivå ut fra tilbakeført informasjon når det gjelder den påkrevde energi som trengs ved mottakingen i den mobile radiostasjon. Alternativt kan basestasjonen anslå den energimengde som den mobile radiostasjon har tatt imot signaler ved og bruke denne anslåtte verdi til å bestemme effektnivået for omsendingen. Det effektnivå som velges da vil i en bestemt ut-førelse som tilsvarer minsteeffekten som trengs for korrekt demodulasjon når symbolenergien av den opprinnelige melding og de omsendte meldinger kombineres i mottakerbuffer-lageret, idet basestasjonen da danner et estimat over den energimengde som den mobile stasjon har hatt til rådighet ved mottakingen, ut fra informasjon fra forovereffekt-reguleringen, overføringshastigheten, utbredelsesforholdene, den sendereffekt som allerede ble brukt for å overføre rammen, og overføringstapene. Den aktuelle informasjon som ble brukt ved å komme frem til dette estimat kan innbefatte disse eller andre parametre som er tilgjengelige i basestasjonen. Alternativt kan denne stasjon rett og slett sende ved en fast sendereffekt (et fast nivå i forhold til nivået ved forovereffektregulering), til den mobile radiostasjon, og dette faste nivå kan allerede være forhåndsbestemt i basestasjonen.

I stedet for den eksplisitte måte hvor basestasjonen sender meldingen 98 til den mobile radiostasjon eller mobiltelefonen for å gi identifikasjon av en omsendt ramme kan mobiltelefonen alternativt og implisitt fastlegge rammens identitet med en bra sikkerhet, ut fra de overførte data. For eksempel kan man bruke den euklidske avstand for å finne om rammen i+5 passer til de data som ble mottatt i de tidligere rammer og som ikke behøver å være bekreftet, så som rammen i+1. En slik eksplisitt omsending av meldingen 98 behøves derfor ikke for oppfinnelsens del, men i den alternative utførelse vil mobiltelefonen sammenlikne de mottatte symboler fra den aktuelle ramme, med symboler fra samtlige tidligere rammer, idet disse ligger lagret i stasjonens eller mobiltelefonens bufferlager. Dersom denne mobiltelefon fastslår at den omsendte ramme tilsvarer en ramme som allerede er i bufferlageret vil den kombinere energiene for hvert symbol og søke å dekode rammen.

I en alternativ utførelse av protokollen vist på fig. 5 er meldingen 94 ikke påkrevd, men den vil brukes i utførelsen beskrevet ovenfor for å gi en indikasjon overfor den mobile radiostasjon om at rammene 102 og 106 skal sendes om igjen. I denne utførelse kan stasjonen alternativt implisitt bestemme om den aktuelle ramme er en ny ramme eller en omsendt en, med god sikkerhet, ut fra de sendte data og ved hjelp av en analyse som bygger på den euklidske avstand, beskrevet ovenfor.

Fig. 6 viser grafisk en oversikt 120 som illustrerer en plantidslinje for en negativbe-kreftelsesprotokoll mellom en basestasjon og en mobil radiostasjon, heretter kalt mobiltelefon, og egnet for implementering av oppfinnelsens system. Protokollen for å gi negativ bekreftelse, i oversikten 120, kan brukes i en effektreguleringsmåte som den ovenfor.

I protokollen tilhørende oversikten informerer basestasjonen mobiltelefonen RLP-rammene 102 og 106 som skal sendes om igjen, og de fysiske lagrammer som skal sendes ved hjelp av MAC-meldingen 94. Basestasjonen sender deretter rammene 102 og 106 til mobiltelefonen, men hvis denne ikke mottar RLP-rammen 102 på riktig måte sender den en negativ bekreftelse 116 til basestasjonen som på sin side sender meldingen 98 som tidligere beskrevet, slik at informasjonen fra rammen 102 omsendes som ramme 110.

En av ulempene med en slik protokoll som er basert på negativ bekreftelse er at basestasjonen ikke er i stand til å kunne aktiveres til å sende om igjen rammen 102 dersom denne negative bekreftelse ikke mottas fra mobiltelefonen. For ABR-trafikk vil sannsynligheten for at en ramme som sendes via foroverkanalen og er feilbeheftet være mye større enn den tilsvarende sannsynlighet for at den negative bekreftelse som sendes i returkanalen har feil. Dette skyldes den sendereffekt som trengs for å sende en ramme med mange sifre i foroverkanalen vil være betydelig høyere enn den sendereffekt som trengs for å sende en bekreftelse i returkanalen. Protokollen kan bruke en MAC-melding 98 for å antyde om at rammen sendes om igjen. Meldingen 98 kan være tilsvarende den melding som brukes for den positive bekreftelse via protokollen vist på fig. 5. NegativbekreftelsesprotokoUer kan også bruke en implisitt metode for å fastlegge identiteten av en omsendt ramme, tilsvarende det som er beskrevet for bekreftelsesprotokollen vist på fig. 5.

Flere alternative utførelser av denne negativprotokoll er også mulige, og i en av dem informerer basestasjonen ikke mobiltelefonen om rammene i den opprinnelige sending og heller ikke om tidsintervallene hvor disse rammer kan være sendt. Mobiltelefonen demodulerer samtlige fysiske rammer, og hvis den på riktig måte mottar RLP-rammen k+1 sender den en negativ bekreftelse for de manglende rammer (som også omfatter den k-te ramme) via kanalen R-DCCH. En ulempe med en slik protokoll er at mobiltelefonen ikke da er informert om tidspunktet for å frigi det lager som brukes til å lagre symbolenergiene fra de enkelte rammer. Imidlertid kan denne ulempe overvinnes på flere måter, og en av dem er å avsette en fast lagerkapasitet og la mobiltelefonen vrake de eldste mottatte sym-bolenergier for de fysiske rammer når ytterligere lagerplass trengs.

Alternativt kan stasjonen eller mobiltelefonen frigi lagerplass som gjelder en fysisk lagerramme som ble mottatt tidligere enn et fastlagt tidspunkt.

Nok en ulempe det er på plass å nevne her er at mobiltelefonen heller ikke behøver ha informasjon om når den skal sende en negativbekreftelse direkte ut, for rammer som er mottatt med feil. Denne ulempe skyldes det faktum at bare få rammer kan mottas korrekt i en første sending. Ulempen kan overvinnes dersom basestasjonen av og til sender en andre utført melding til mobiltelefonen via kanalen F-DCCH, og denne melding gir informasjon til mobiltelefonen om at basestasjonen har sendt en hel sekvens med rammer, slik at mobiltelefonen kan fastlegge hvilke av disse som skulle vært mottatt. Deretter kan mobiltelefonen sende en negativbekreftelse for de rammer som ikke ble mottatt. Eventuelt slike utførte meldinger kan kombineres med andre meldinger, slik at det kommer frem meldinger som indikerer at rammer kommer til å bli sendt.

Det har en viss betydning når en ramme opprinnelig sendes med utilstrekkelig energi til å tillate korrekt demodulasjon av den mottaker rammen er tiltenkt, som beskrevet ovenfor, at den blir sendt om igjen og at omsendingen følgelig gir tidsdiversitet. Følgelig vil den totale energi i rammen (innbefattet omsendingene) være lavere, og dette betyr at den kombinerte symbolenergi for både den opprinnelige sending og eventuelle omsendinger av rammen vil være mindre enn den energi det hadde vært behov for for å overføre rammen innledningsvis ved sendereffekt (dvs. ved den sendereffekt som da var tilstrekkelig alene for å kunne tillate korrekt demodulasjon av den tiltenkte mottaker). Dette kan bestemmes ut fra det at den påkrevde Eb/Nt for en forhåndsbestemt sifferfeilhyppighet eller sifferfeiltakt er lavere når denne omsendingsmåte brukes.

Det vil videre være innlysende at den effektregulering som finner sted i foroverkanalen og er av den type som er beskrevet i USSN 08/842,993 nevnt ovenfor vil være av mindre betydning når man har ABR-trafikkstrømmer som utnytter omsendingsløsningen beskrevet ovenfor. Reguleringen vil nemlig være mindre viktig siden omsendingene i seg selv gir en slags effektregulering. I tillegg kan slik hurtigeffektregulering i foroverkanalen arte seg mindre betydningsfull når omsendingen utnyttes, på grunn av at reguleringen søker å holde forholdet Eb/Nt konstant i mobiltelefonen, og derfor kan det være å foretrekke ikke å bruke slik effektregulering for ABR-tjenestene.

I det tilfelle som er beskrevet ovenfor og gjelder foroverkanalen sørger basestasjonen for innregulering av sin sendereffekt for denne kanal når den ikke kan tilføre ytterligere energi til kanalen. Dette kan for eksempel skje når en VBR-bruker eller et sett slike brukere, en strøm av type CBR eller VBR med høyere prioritet eller et sett slike høypriori-tetsstrømmer krever mer overføringsenergi på grunn av forskjellige overføringstap eller bestemte utbredelsesforhold eller når foroverkanalens tap øker mellom den mobile radiostasjon, mobiltelefonen og basestasjonen.

Beskrivelsen ovenfor er rettet mot variasjoner i basestasjonslastingen for transmisjon av foroverkanaltjenester så som CBR- og VBR-strømmer og variasjoner som skyldes effektreguleringen. Det er imidlertid klart at oppfinnelsen også med fordel kan brukes til andre situasjoner som innbefatter transmisjon via returkanalen.

Når det gjelder denne kanal er en viktig parameter nivåhevning for den totale mengde støy utover den termiske støy og referert til en basestasjon (også kalt "rise over thermal"). Denne støyøkning tilsvarer belastningen i returkanalen. Et belastet system vil nemlig søke å opprettholde denne støystigning nær en gitt verdi, og blir hevningen for stor vil områdedekningen reduseres og returkanalen bli mindre stabil. En stor støyhevning gir også mindre endringer i den momentane belastning, hvilket fører til store utsving i utgangseffekten for mobiltelefonen. Et like støypåslag kan imidlertid indikere at returkanalen ikke er særlig kraftig belastet og altså indikerer at man ikke utnytter kapasiteten fullt ut. Det vil lett forstås av den fagkyndige innenfor denne teknikk at andre fremgangsmåter enn måling av tilleggsstøyen også kan brukes for å bestemme hvilken trafikkbelastning returkanalen har.

ABR-trafikkstrømmer kan også allokere tilgjengelig kapasitet i returkanalen for å holde tilleggsstøyen mer konstant. Basestasjonen kan styre returkanaltransmisjonen med en form av regulering for høytakts RLP. Den tredje generasjon av standarden IS-95 har en enkelt effektreguleringsstrøm som styrer pilotsignalet, R-FCH, R-SCH og R-DCCH samtidig. Langsommere signalering brukes i denne standardutførelse for regulering av effektallokeringen mellom kanalene, og typisk vil R-SCH kreve mesteparten av effekten ved sending siden denne kanal fører høyhastighets effektreguleringsstrømmer, og når basestasjonen krever en reduksjon av sendereffekten i denne kanal for å kunne regulere belastningen vil effektnivået i samtlige kanaler reduseres. Dette er ikke ønskelig, siden pilotsignalet, R-SCH og R-DCCH kan mottas fra basestasjonen ved et sendereffektnivå som da er i laveste laget.

En separat høyeffektreguleringskanal fra basestasjonen til mobiltelefonen kan brukes for reguleringen i returkanalen i henhold til denne tredje generasjon av standarden IS-95. Effektreguleringstakten for returkanalen kan da være 800 bit/sekund. Selv om samme takt kan brukes for å regulere kanalen R-SCH uavhengig av de øvrige kanaler vil en så stor takt kreve mer sendereffekt fra basestasjonen enn nødvendig. Følgelig kan denne kanals reguleringstakt settes noe lavere, siden kanalen ikke behøver å holdes perfekt under svek-kingssituasjoner. Videre kan reguleringen av denne kanal utføres ved en forskyvning i forhold til hovedreguleringsstrømmen for de øvrige kanaler og pilotsignalet, og en signaler-ingsmelding eller et annet signaleringsskjema kan deretter overføres til mobiltelefonen for å gi denne relative effektregulering plass i stedet for hovedeffektreguleringsstrømmen.

I en alternativ utførelse kan en separat effektregulering med lavere takt brukes til korreksjon av samtlige mobiltelefoner, i forhold til deres egen individuelle effektreguler-ingsstrøm. Dette kan være en binærstrøm som spesifiserer en økning eller en reduksjon i sendereffekten i mobiltelefoner utover den standardregulering de selv har, og det kan også være i form av en trenivåmetode som indikerer økning, reduksjon eller uendret effekt. I tillegg kan eventuelle andre kjente effektreguleringsskjemaer brukes, også for slik separat lavtakts effektregulering.

Den viste og beskrevne fremgangsmåte kan også brukes når en mobiltelefon har tilstrekkelig sendereffekt for å få sendt alle trafikkstrømmene til en bestemt mottaker, nemlig ved et nivå hos denne mottaker hvor den kan få til korrekt demodulasjon, og i et slikt tilfelle kan mobiltelefonen redusere sendereffekten for sendingen i kanalen R-SCH for å kunne opprettholde sendingen i de øvrige kanaler R-FCH og R-DCCH ved ønsket utgangsnivå og tilsvarende ønsket mottakernivå på mottakersiden. En slik fremgangsmåte vil være tilsvarende en fremgangsmåte som brukes i foroverkanalen. Siden basestasjonen vil motta noe effekt fra mobiltelefonen vil den effekt som trengs ved omsendingen være mindre.

Fig. 7 viser grafisk en oversikt 150 som setter opp en plantidslinje med en protokoll for negativ bekreftelse i returkanalen, mellom en basestasjon og en mobiltelefon, begge tilhørende et kommunikasjonsnett som er egnet for bruk med oppfinnelsen. Protokollen kan brukes i en effektreguleringsprosedyre slik som den som er beskrevet ovenfor.

Mesteparten av takt- og bekreftelsesstrukturen i returkanalen arbeider på samme måte som beskrevet ovenfor når det gjelder foroverkanalen. Et unntak er illustrert nedenfor. I returkanalen forespør mobiltelefonen om å få sendt de høytakts ABR-rammer 164 og 168, ved hjelp av en forespørsel 176. Basestasjonen informerer mobiltelefonen om når den kan sende disse rammer ved hjelp av en tildelingsmelding 152, og mobiltelefonen i oversikten 150 trenger da ikke spørre om omsending av en feilbeheftet ramme 164. Basestasjonen vet imidlertid at denne ramme 164 har feil og planlegger en omsending når returkanalen har ledig kapasitet. En negativ bekreftelse i form av en melding 156 sendes også ut fra basestasjonen og kan omfatte en tillatelse for omsending av en returkanaleffektramme 172 og den tidsluke som denne sendes i.

Den alternative utførelse som er beskrevet ovenfor når det gjelder foroverkanalen kan også gjelde returkanalen. I en utførelse kan for eksempel mobiltelefonen ikke behøve å forespørre om sending via MAC-meldingen 176. Basestasjonen behøver heller ikke gi til-gang til kanalen ved hjelp av MAC-meldinger 152. I en annen utførelse trenger basestasjonen ikke eksplisitt å informere mobiltelefonen om å bruke meldingen 176 for rammen, hvor det gjelder omsending av meldingen.

Det vises nå til fig. 8 som illustrerer et blokkskjema med en basestasjonssentral BSC 810 med en planlegger 812 for å allokere foroverkanaleffekt for forskjellige trafikk-strømmer og i samsvar med oppfinnelsen. De enkelte skjemaer for å legge effekt til ABR-transmisjonsstrømmer kan implementeres i programvare ved hjelp av planleggeren 812. Bruken av en slik planlegger som kan modifiseres til å omfatte programvare for å allokere effekt i samsvar med oppfinnelsen, er allerede beskrevet i vår tidligere innleverte US patent-søknad USSN 08/798,951 med tittel "New and improved Method for forward Link Rate Scheduling". I den utførelse som er vist på fig. 8 fastlegger sentralen 800 effektallokeringen for hver av datastrømmene som blir sendt, og denne allokeringsinformasjon sendes deretter til et basestasjonssender/mottakersystem (BTS) 820, 822 som etter tur sender de forskjellige datastrømmer til en eller flere mobile radiostasjoner eller mobiltelefoner 830 i samsvar med de effektallokeringsbestemmelser som utføres i planleggeren 810.

Deretter vises til fig. 9 som illustrerer et blokkskjema over to slike sender/mottakere 820A, 822A tilhørende en basestasjon og omfattende en effektstyrekrets 821 for allokering av effekt for foroverkanalen, for forskjellige trafikkstrømmer og i samsvar med en alternativ utførelse av oppfinnelsen. Den utførelse som er vist på fig. 9 er anvendbar i tilfeller hvor man bruker hurtig forovereffektregulering, siden effektallokeringen i denne utførelse blir bestemt i systemene BTS (i stedet for i sentralen 800), slik at man ikke får noen forsinkelse fra transmisjonen av effekten i foroverkanalen fra systemene til sentralen, og likeledes effektallokeringsinformasjonen fra denne sentral 800 og til systemene 820, 822. I den ut-førelse som er vist på fig. 9 vil de enkelte oppsettinger for å allokere effekt til ABR-trans-misjonsstrømmene kunne implementeres i programvare ved å bruke effektstyrekretser så som kretsen 821. Hver slik krets vil i så fall fastlegge effektallokeringen for samtlige datastrømmer som sendes via systemene BTS, og disse systemer sender deretter de forskjellige datastrømmer til en eller flere mobiltelefoner 830 i samsvar med de effektallokeringsbestemmelser som utføres av effektstyrekretsen 821.1 en annen utførelse kan planleggeren 810 i sentralen fastlegge en eller annen generell effektallokeringsplan som kan gå ut på at kretsene 821 i systemene BTS utfører denne plan. Dette har fordelen med at styrekretsene 821 kan håndtere korte fluktuasjoner uten å møte forsinkelsene mellom BTS og BSC, slik at det blir sørget for en konsistent planoversikt for samtlige datastrømmer.

Oppsummert vil de forskjellige planer være mulige under sendingene av rammer 18A-18F. En rammeplan vil da være et sett regler for å bestemme hvilke av en rekke signaler som venter, som skal sendes og i nærmeste øyeblikk settes inn i en ramme. I en slik plan kan en basestasjon sende trafikkstrømmer som antas å mottas ved tilstrekkelig nivå av en mottakende mobiltelefon eller liknende, eller en annen plan kan brukes hvor foroverkanalen gis tilstrekkelig signalnivå for korrekt demodulasjon av mobiltelefonen som skal ta imot signalene, allerede ved den første overføring. I en annen alternativ løsning kan basestasjonen gi tilstrekkelig effekt til flere overførte signalstrømmer slik at ingen av dem sendes med nok effekt til å få pålitelig dekoding i mottakeren, uten at det minst kreves én omsending, som tidligere beskrevet. Overføringshastigheten og kodetakten for den overførte signalstrøm vil være blant de øvrige parametre som basestasjonen kan innregulere i et slikt tilfelle. Videre er en bestemt utførelse av oppfinnelsen rettet mot det tilfelle hvor en mobiltelefon har utilstrekkelig sendereffekt til å kunne sende samtlige sifferstrømmer. I et slikt tilfelle kan stasjonen eller mobiltelefonen redusere sendereffekten for sendingen via en kanal R-SCH i et forsøk på å få opprettholdt denne signaloverføring samt overføring via kanalene R-DCCH og R-FCH ved den tilstrekkelige sendereffekt. Denne måte tilsvarer den som brukes for foroverkanalen. Siden basestasjonen mottar noe effekt trengs mindre effekt under omsendingene. Det er helt åpenbart at alle disse måter som her er gjennomgått kan brukes når det skal settes opp en forbindelse eller ved ethvert tidspunkt i løpet av en transmisjon etter oppsettingen.

Claims (21)

1. Fremgangsmåte for overføring av informasjon fra en basestasjon (820, 822) til mobile radiostasjoner (830) i et kommunikasjonssystem, omfattende: identifisering av i det minste en del av en tidsramme i en foroverlink, med kapasitet for overføring av i det minste en del av i det minste en tidligere ikke planlagt trafikkstrøm i tillegg til andre eventuelle trafikkstrømmer som tidligere er planlagt å sendes over foroverkanalen, og samtidig overføring av de tidligere planlagte trafikkstrømmer og delen av den i det minste ene tidligere ikke planlagte trafikkstrøm under den identifiserte del av rammen, idet den samtidige overføring omfatter tildeling av i det minste en del av den tilgjengelige kapasitet i den identifiserte ramme til den i det minste ene tidligere ikke planlagte trafikkstrøm, karakterisert ved at: i det minste en del av en ramme i den i det minste ene tidligere ikke planlagte trafikkstrøm blir med hensikt overført med en første symbolenergi som er utilstrekkelig for korrekt demodulering av en med hensikt valgt mottakerstasjon (830).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en sum av effekten tildelt til de planlagte og ikke planlagte trafikkstrømmer ikke er større enn et maksimale effekttak.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at summen er hovedsakelig lik det maksimale effekttak og at summen blir opprettholdt ved et konstant nivå over flere tidsrammer ved gjentaking av den identifiseringen og samtidig overføring ifølge krav 1.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at omsending på foroverlinken med i det minste én del av den informasjon som tidligere er overført med den første symbolenergimengde, idet den omsendte del blir omsendt med en symbolenergi som alene er utilstrekkelig for korrekt demodulering i den med hensikt valgte mottakerstasjon (830).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at gjentakende overføring av den omsendte del til summen av symbolenergien mottatt er stor nok til å tillate korrekt demodulering av den omsendte del av den med hensikt valgte mottakerstasjon (830).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at basestasjonen (820, 822) bestemmer effektnivået for omsending av den i det minste ene del av informasjonen som tidligere ble overført.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at basestasjonen (820, 822) mottar tilbakemelding vedrørende mengde energi påkrevd for korrekt demodulering fra den med hensikt valgte mottakerstasjon (830) og benytter tilbakemeldingen i det bestemmende trinn.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at basestasjonen (820, 822) anslår mengden energi som den med hensikt valgte mottakerstasjon (830) allerede har mottatt og benytter den anslåtte mengde i det bestemmende trinn.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den med hensikt valgte mottakerstasjon (830) utfører trinnene: beregning av den totale energi mottatt i rammen, anslåing av mengden energi påkrevd for at rammen skal demoduleres med den påkrevde feilrate basert på den beregnede energi, og overfører den anslåtte mengde energi til basestasjonen (820, 822).

10. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at de tidligere planlagte trafikkstrømmer omfatter i det minste én konstant bitratetrafikkstrøm og i det minste en variabel bitratetrafikkstrøm.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at rammene i den konstante bitratetrafikkstrøm og rammene i den i det minste ene tidligere ikke planlagte trafikkstrøm er forskjøvet i tid i forhold til hverandre.

12. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at rammene i den i det minste ene tidligere ikke planlagte trafikkstrømmer omfatter meldinger som har forskjellige lengder.

13. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at en trafikkstrøm fra den i det minste ene tidligere ikke planlagte trafikkstrøm har en forskjellig rammelengde enn en trafikkstrøm fra de tidligere planlagte trafikkstrømmer

14. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at i det minste én tidligere ikke planlagt trafikkstrøm blir overført ikke-kontinuerlig.

15. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at den i det minste ene tidligere ikke planlagte trafikkstrøm har en lavere prioritet enn de tidligere planlagte trafikkstrømmer, ene ramme via foroverkanalen.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at rammene i, i det minste én av de tidligere planlagte trafikkstrømmer og rammer i den i det minste ene tidligere ikke planlagte trafikkstrøm er forskjøvet i tid i forhold til hverandre.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at rammene i, i det minste én av de tidligere planlagte trafikkstrømmer og rammer i den i det minste ene tidligere ikke planlagte trafikkstrøm har forskjellige lengder.

18. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at kommunikasjonssystemet benytter kodedel multippelaksess (CDMA) modulasjon.

19. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at basestasjonen (820, 822) reduserer eller øker sendereffekten for den ene tidligere ikke planlagte trafikkstrøm i løpet av en ramme.

20. Apparat for overføring av informasjon fra en basestasjon (820, 822) til mobile radiostasjoner (830) i et kommunikasjonssystem, idet en foroverlink som omfatter et første sett av en eller flere trafikkstrømmer blir overført på i det minste én kanal fra basestasjonen (820, 822) til de mobile stasjoner (830), idet apparatet omfatter midler for identifisering av i det minste en del av en tidsramme i en foroverlink, med kapasitet for overføring av i det minste en del av i det minste en ytterligere trafikkstrøm i tillegg det første sett av en eller flere trafikkstrømmer, og midler for samtidig overføring av det første sett av en eller flere trafikkstrømmer og delen av den i det minste ene ytterligere trafikkstrøm under den identifiserte del av rammen i foroverlinken, idet midlene for samtidig overføring er anordnet for tildeling av i det minste en del av den tilgjengelige kapasitet i den identifiserte ramme til den i det minste ene tidligere ikke planlagte trafikkstrøm, karakterisert ved at: apparatet er anordnet for med hensikt overføre i det minste en del av en ramme i den i det minste ene ytterligere trafikkstrøm med en første symbolenergi som er utilstrekkelig for korrekt demodulering av en med hensikt valgt mottakerstasjon (830).

21. Apparat ifølge krav 20, karakterisert ved at foroverlinken er underlagt et maksimale effekttak, idet apparatet ytterligere omfatter: midler for å bestemme et utgangseffektnivå tilknyttet samtidig overføring av det første sett av en eller flere trafikkstrømmen fra basestasjonen (820, 822) til de mobile stasjoner (830) på foroverlinken, og midler for å sammenlikne utgangseffektnivåer med det maksimale effekttak, idet apparatet er anordnet for å opprettholde utgangseffektnivået til ikke å være større enn det maksimale effekttak.