RU2299517C1 - Method for controlling subscriber station power in code-division communication system - Google Patents

Abstract

FIELD: communication systems.

SUBSTANCE: proposed method includes dynamic control of subscriber station transmitter considering noise level in vicinity of base station location and information load on base station by estimating quality of communication channel and accounting for network subscriber priority.

EFFECT: enhanced reliability of mobile communication system.

1 cl, 2 dwg

Description

Translated fromRussian

Данное изобретение относится к системам связи, в частности, способам управления мощностью передачи абонентских станций в системе мобильной сотовой связи с кодовым разделением каналов.This invention relates to communication systems, in particular, methods for controlling the transmission power of subscriber stations in a code division multiplexed mobile cellular communication system.

Известны способы управления мощностью передатчика абонентских станций (см. патенты США US №4901307, Н04J 13/00, 1990 г.; US №5056109 Н04L 27/30, 1991 г.).Known methods for controlling the transmitter power of subscriber stations (see US patents US No. 4901307, H04J 13/00, 1990; US No. 5056109 H04L 27/30, 1991).

В известных способах управление мощностью передатчика абонентской станции осуществляется по измеренному уровню мощности сигнала, принятого от базовой станции. Измеряют уровень мощности сигнала на приеме абонентской станции (АС) и с учетом уровня мощности передачи базовой станции (БС) на линии связи базовая станция - абонентская станция и чувствительности приемника абонентской станции, трансивер абонентской станции вычисляет потери на трассе в канале передачи между ним и базовой станцией. Далее трансивер абонентской станции определяет соответствующую мощность передатчика, которая необходима для передачи сигналов между абонентской станцией и базовой станцией на основании измеренных потерь на трассе, скорости передачи данных и чувствительности приемника базовой станции, изменяют мощность передатчика абонентской станции.In the known methods, the power control of the transmitter of the subscriber station is carried out according to the measured power level of the signal received from the base station. Measure the signal power level at the reception of the subscriber station (AC) and taking into account the transmit power level of the base station (BS) on the base station – subscriber station communication link and the sensitivity of the subscriber station receiver, the subscriber station transceiver calculates the path loss in the transmission channel between it and the base station. Next, the subscriber station transceiver determines the appropriate transmitter power, which is necessary for transmitting signals between the subscriber station and the base station based on the measured path loss, data transfer speed and receiver sensitivity of the base station, and the transmitter power of the subscriber station is changed.

Недостатком известных способов управления мощностью передатчика абонентской станции является то, что в них не учитывают использование раздельных диапазонов частот, которое имеет большое значение при управлении мощностью передатчиков абонентских станций. Использование раздельных диапазонов частот является причиной того, что затухание и замирания в приемном и передающем трактах независимы друг от друга. Абонентская станция не может просто измерить величину потерь на трассе в передающем тракте относительно БС (тракт БС-АС) и принять эту же величину в качестве потерь на трассе в приемном тракте относительно БС (тракт AC-БС).A disadvantage of the known methods for controlling the transmitter power of a subscriber station is that they do not take into account the use of separate frequency ranges, which is of great importance in controlling the power of transmitters of a subscriber station. The use of separate frequency ranges is the reason that the attenuation and fading in the receiving and transmitting paths are independent of each other. The subscriber station cannot simply measure the amount of path loss in the transmitting path relative to the BS (BS-AC path) and accept the same value as path loss in the receiving path relative to the BS (AC-BS path).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ управления мощностью передачи в сотовой системе подвижной радиотелефонной связи многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (патент РФ RU №2127951 С1, 6Н04 В 7/26, Н04L 27/30, 1992 г.). В известном способе мощностью передатчика абонентской станции управляют сигналом от базовой станции. При приеме сигнала от каждой абонентской станции, с которой установлена связь, в приемнике базовой станции измеряют мощность этого сигнала. Измеренную мощность сигнала сравнивают с требуемым уровнем мощности сигнала для абонентской станции. Формируют команду регулировки мощности и передают ее данной абонентской станции по каналу передачи данных или по речевому каналу. В соответствии с командой регулировки мощности от базовой станции на абонентской станции увеличивают или уменьшают мощность передатчика на заранее установленную величину, номинально на 1 дБ.Closest to the technical nature of the claimed is a method of controlling the transmission power in a cellular system of mobile radiotelephone communication, multi-station access with code division multiplexing (RF patent RU No. 2127951 C1, 6H04 7/26, H04L 27/30, 1992). In the known method, the transmitter power of a subscriber station is controlled by a signal from a base station. When receiving a signal from each subscriber station with which communication is established, the power of this signal is measured in the receiver of the base station. The measured signal power is compared with the desired signal power level for the subscriber station. A power control command is generated and transmitted to a given subscriber station via a data transmission channel or a voice channel. In accordance with the power adjustment command from the base station at the subscriber station, the transmitter power is increased or decreased by a predetermined value, nominally 1 dB.

Команду на регулировку мощности передают передатчиком базовой станции с относительно высокой скоростью, равной примерно одной команде за миллисекунду. Скорость передачи команды регулировки мощности должна быть настолько высокой, чтобы отслеживать релеевское замирание в приемном тракте канала связи.The power control command is transmitted by the transmitter of the base station at a relatively high speed equal to about one command per millisecond. The transmission speed of the power control command should be so high as to track the Rayleigh fading in the receiving path of the communication channel.

Недостатком прототипа является относительно низкая надежность связи, обусловленная отсутствием учета постоянно изменяющейся сигнально-помеховой обстановки в месте расположения базовой станции, а в ряде случаев увеличением нагрузки на базовую станцию, превосходящую ее пропускную способность.The disadvantage of the prototype is the relatively low reliability of communication, due to the lack of accounting for the constantly changing signal-noise situation at the location of the base station, and in some cases an increase in the load on the base station, exceeding its bandwidth.

Целью изобретения является разработка способа управления мощностью АС сети мобильной связи с кодовым разделением каналов, обеспечивающего повышение надежности мобильной системы связи за счет динамического управления мощностью передатчика АС, учитывающего уровень помех в месте размещения БС и информационную нагрузку на БС, путем оценки качества канала связи и учета приоритета абонентов сети.The aim of the invention is to develop a method for controlling the power of the AC mobile network with code division multiplexing, providing increased reliability of the mobile communication system by dynamically controlling the power of the transmitter AC, taking into account the level of interference in the location of the BS and the information load on the BS, by assessing the quality of the communication channel and accounting priority of network subscribers.

Для достижения сформированной цели в известном способе, заключающемся в том, что предварительно задают параметры канала связи, формируют и передают информационный сигнал от абонентских станций (АС) к базовой станции (БС), сравнивают на БС параметры принятого информационного сигнала с предварительно заданными параметрами канала связи, по результатам сравнения на БС формируют управляющий сигнал на регулировку мощности АС, который передают от БС на АС, где в соответствии с принятым управляющим сигналом регулируют мощность АС, в качестве параметров канала связи предварительно задают минимальное k_min и максимальное k_max значения коэффициента ошибок, минимальный

и максимальный

пороги для количества вызывающих абонентов, присваивают каждой АС уровень приоритета р_i, где i=1, 2, ... - номер уровня приоритета. После формирования на АС информационного сигнала дополнительно формируют тестовый сигнал, объединяют его с информационным и передают объединенный сигнал на БС, где из принятого объединенного сигнала выделяют тестовый сигнал. Формируют на БС проверочный сигнал, который сравнивают с принятым тестовым сигналом, по результатам сравнения вычисляют коэффициент ошибок k_t, где t=1, 2, ... - номер АС, от которой принят тестовый сигнал, сравнивают значение вычисленного коэффициента ошибок k_t с заданными минимальным k_min и максимальным k_max значениями коэффициента ошибок, причем при k_t<k_min формируют управляющий сигнал на уменьшение мощности АС, а при k_t>k_min - на увеличение, причем в процессе работы сети связи на БС измеряют количество вызовов N_выз, которое сравнивают с предварительно заданными минимальным

и максимальным

порогами, при

вызовы от абонентской станции с наименьшим приоритетом не обслуживают, а на эту абонентскую станцию передают сигнал "занято".To achieve the formed goal in the known method, which consists in pre-setting the parameters of the communication channel, generating and transmitting an information signal from subscriber stations (AC) to the base station (BS), compare the parameters of the received information signal with the predetermined parameters of the communication channel to the BS , according to the results of comparison, a control signal is generated at the BS to adjust the power of the speaker, which is transmitted from the BS to the speaker, where, in accordance with the received control signal, the power of the speaker is controlled as parameters of the communication channel pre-set the minimum k_min and maximum k_max values of the error coefficient, the minimum

and maximum

thresholds for the number of callers assign each speaker a priority level p_i , where i = 1, 2, ... is the number of the priority level. After the formation of the information signal at the AC, a test signal is additionally generated, it is combined with the information signal and the combined signal is transmitted to the BS, where the test signal is extracted from the received combined signal. A test signal is generated on the BS, which is compared with the received test signal, the error coefficient k_{t is} calculated from the results of the comparison, where t = 1, 2, ... is the number of the AC from which the test signal is received, and the value of the calculated error coefficient k_{t is} compared the specified minimum k_min and maximum k_max values of the error coefficient, moreover, for k_t <k_min , a control signal is generated to decrease the AC power, and for k_t > k_min - to increase, and during the operation of the communication network on the BS, the number of calls N_Call, which is compared with the PRESET flax given minimum

and maximum

thresholds at

Calls from the subscriber station with the lowest priority are not served, and a busy signal is sent to this subscriber station.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет непрерывного контроля качественных параметров канала связи (коэффициент ошибок в канале связи), учета изменяющейся сигнально-помеховой обстановки (уровня помех) в месте размещения БС, загрузки базовой станции и введения обслуживания по приоритетам предлагаемый способ позволяет повысить надежность мобильной системы связи.Due to the new set of essential features due to the continuous monitoring of the quality parameters of the communication channel (error rate in the communication channel), taking into account the changing signal-noise situation (interference level) at the location of the BS, loading the base station and introducing priority service, the proposed method improves the reliability of mobile communication systems.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности "новизна".The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues that are characterized by a combination of features that are identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates compliance of the claimed device with the patentability condition "novelty".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed object from the prototype showed that they do not follow explicitly from the prior art. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

Заявленный способ поясняется чертежами:The claimed method is illustrated by drawings:

фиг.1 - система сотовой связи;figure 1 - a cellular communication system;

фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие способ управления мощностью передатчика абонентской станции.figure 2 is a timing chart explaining a method of controlling the power of the transmitter of the subscriber station.

Система сотовой связи, показанная на фиг.1, состоит из базовой станции 1, абонентских станций 2_N, где N - номер абонентской станции, и трактов передачи: от абонентской станции к базовой 3 и от базовой станции к абонентской станции 4.The cellular communication system shown in Fig. 1 consists of a base station 1, subscriber stations 2_N , where N is the number of the subscriber station, and transmission paths: from the subscriber station to the base 3 and from the base station to the subscriber station 4.

Способ осуществляется следующим образом. Предварительно задают параметры, характеризующие канал связи. В качестве таких параметров задают максимальный (k_max) и минимальный (k_min) коэффициенты ошибок. Кроме того, для базовой станции задают пороговые значения количества вызывающих абонентов - минимальный

и максимальный

. Каждой абонентской станции присваивают уровень приоритета р_i, где i=1, 2, ... - уровень приоритета. Присвоение приоритетов осуществляет администратор сети связи в соответствии с перечнем предоставляемых абоненту услуг связи, а для ведомственных сетей мобильной связи - в соответствии со служебным положением абонента. База данных с присвоенными абонентам приоритетами находится на базовой станции.The method is as follows. Pre-set parameters characterizing the communication channel. As such parameters, the maximum (k_max ) and minimum (k_min ) error coefficients are set. In addition, threshold values for the number of callers are set for the base station - the minimum

and maximum

. Each subscriber station is assigned a priority level p_i , where i = 1, 2, ... is the priority level. The assignment of priorities is carried out by the administrator of the communication network in accordance with the list of communication services provided to the subscriber, and for departmental mobile communication networks - in accordance with the official position of the subscriber. The database with the priorities assigned to subscribers is located at the base station.

На абонентской станции формируют одновременно информационный (фиг.2а) и тестовый (фиг.2б) сигналы. После чего их объединяют в один общий групповой поток (фиг.2в). Методы объединения известны и описаны, например, в книге В.А.Григорьева, С.В.Григорьева "Зарубежная связь" (СПб.: ВАС, 2004, с.235, 244). Объединенный групповой поток передают от абонентской станции к базовой.At the subscriber station, information (Fig. 2a) and test (Fig. 2b) signals are simultaneously generated. Then they are combined into one common group stream (pigv). The methods of association are known and described, for example, in the book by V. A. Grigoriev, S. V. Grigoriev "Foreign Communication" (St. Petersburg: VAS, 2004, p. 235, 244). The combined group stream is transmitted from the subscriber station to the base.

На базовой станции принимают переданный абонентской станцией групповой сигнал (фиг.2г) и выделяют из него тестовый сигнал (фиг.2д). Методы выделения известны и описаны, например, в книге В.А.Григорьева, С.В.Григорьева "Зарубежная связь" (СПб.: ВАС, 2004, с.235, с.244). На базовой станции формируют проверочный сигнал, идентичный тестовому (фиг.2е). Формирование осуществляется по тем же правилам, что и для тестового сигала на абонентской станции.At the base station, the group signal transmitted by the subscriber station is received (Fig. 2d) and a test signal is extracted from it (Fig. 2d). The methods of isolation are known and described, for example, in the book by V. A. Grigoriev, S. V. Grigoriev "Foreign Communication" (St. Petersburg: VAS, 2004, p. 235, p. 244). At the base station, a test signal is generated that is identical to the test signal (Fig. 2e). Formation is carried out according to the same rules as for a test signal at a subscriber station.

Принятый тестовый сигнал сравнивают со сформированным проверочным и выделяют сигнал ошибки (фиг.2ж). Вычисляют текущий коэффициент ошибок k_t, где t=1, 2, ... - номер абонентской станции, от которой принят тестовый сигнал, для чего считают количество сигналов ошибки в единицу времени (например за 1 с). Сравнивают его с заданными максимальным (k_max) и минимальным (k_min) коэффициентами ошибок.The received test signal is compared with the generated test signal and an error signal is generated (FIG. 2g). The current error coefficient k_{t is} calculated, where t = 1, 2, ... is the number of the subscriber station from which the test signal is received, for which the number of error signals is considered per unit time (for example, for 1 s). Compare it with the specified maximum (k_max ) and minimum (k_min ) error rates.

Если выполняется неравенство k_t<k_min, то на базовой станции формируют управляющий сигнал на уменьшение мощности передатчика абонентской станции. Если же выполняется неравенство k_t>k_min, то на базовой станции формируют управляющий сигнал на увеличение мощности передатчика абонентской станции. Сформированный управляющий сигнал передают от базовой станции к абонентской. На абонентской станции осуществляют прием управляющего сигнала, после чего регулируют мощность передатчика абонентской станции в соответствии с принятой от базовой станции командой.If the inequality k_t <k_min is fulfilled, then a control signal is generated at the base station to reduce the transmitter power of the subscriber station. If the inequality k_t > k_min is fulfilled, then a control signal is generated at the base station to increase the transmitter power of the subscriber station. The generated control signal is transmitted from the base station to the subscriber. At the subscriber station, the control signal is received, and then the transmitter power of the subscriber station is adjusted in accordance with the command received from the base station.

На базовой станции постоянно измеряют количество поступающих вызовов N_выз в единицу времени (информационную нагрузку). Если количество поступающих вызовов больше заранее заданного порогового значения

, т.е выполняется неравенство

то базовая станция приостанавливает обслуживание абонентских станций с наименьшим приоритетом. При этом от базовой станции в направлении на абонентские станции с наименьшим приоритетом передают сигнал "занято". После того, как станет выполняться неравенство

базовая станция вновь начинает обслуживать все абонентские станции. В результате, за счет снятия с базовой станции части информационной нагрузки, поступающей от абонентов с наименьшим приоритетом, повышается надежность обслуживания абонентов с наибольшим приоритетом.At the base station, the number of incoming calls N_call per unit time (information load) is constantly measured. If the number of incoming calls is greater than a predefined threshold

i.e., the inequality

then the base station suspends the maintenance of subscriber stations with the lowest priority. In this case, the busy signal is transmitted from the base station towards the subscriber stations with the lowest priority. After the inequality

the base station starts serving all subscriber stations again. As a result, by removing from the base station a part of the information load coming from subscribers with the lowest priority, the reliability of servicing subscribers with the highest priority is increased.

Claims (1)

Translated fromRussian

Способ управления мощностью абонентских станций сети связи с кодовым разделением каналов, заключающийся в том, что предварительно задают параметры канала связи, формируют и передают информационный сигнал от абонентских станций (АС) к базовой станции (БС), сравнивают на БС параметры принятого информационного сигнала с предварительно заданными параметрами канала связи, по результатам сравнения на БС формируют управляющий сигнал на регулировку мощности АС, который передают от БС на АС, где в соответствии с принятым управляющим сигналом регулируют мощность АС, отличающийся тем, что в качестве параметров канала связи предварительно задают минимальное k_min и максимальное k_max значения коэффициента ошибок, минимальный

и максимальный

пороги для количества вызывающих абонентов, присваивают каждой АС уровень приоритета p_i, где i=1, 2, ... номер уровня приоритета, после формирования на АС информационного сигнала дополнительно формируют тестовый сигнал, объединяют его с информационным и передают объединенный сигнал на БС, где из принятого объединенного сигнала выделяют тестовый сигнал, формируют на БС проверочный сигнал, аналогичный тестовому, который сравнивают с принятым тестовым сигналом, по результатам сравнения вычисляют коэффициент ошибок k_t, где t=1, 2, ... номер АС, от которой принят тестовый сигнал, сравнивают значение вычисленного коэффициента ошибок k_t с заданными минимальным k_min и максимальным k_max значениями коэффициента ошибок, при k_t<k_min формируют управляющий сигнал на уменьшение мощности АС, а при k_t>k_min - на увеличение, причем в процессе работы сети связи на БС измеряют количество вызовов N_выз, которое сравнивают с предварительно заданными минимальным

и максимальным

порогами, при

вызовы от АС с наименьшим приоритетом не обслуживают и передают на нее сигнал "занято".A method of controlling the power of subscriber stations of a communication network with code division multiplexing, which consists in pre-setting the parameters of the communication channel, generating and transmitting an information signal from subscriber stations (AC) to the base station (BS), comparing the parameters of the received information signal to the BS from by the specified parameters of the communication channel, according to the comparison results, a control signal is generated on the BS to adjust the power of the speaker, which is transmitted from the BS to the speaker, where, in accordance with the received control signal, they control the AC power, characterized in that the parameters of the communication channel are pre-set to the minimum k_min and maximum k_max error coefficient values, the minimum

and maximum

the thresholds for the number of callers assign a priority level p_i to each speaker, where i = 1, 2, ... the priority level number, after generating an information signal on the speaker, they additionally generate a test signal, combine it with the information signal and transmit the combined signal to the BS, where a test signal is extracted from the received combined signal, a test signal is generated on the BS similar to the test signal, which is compared with the received test signal, the error coefficient k_{t is} calculated from the comparison results, where t = 1, 2, ... AC number, from to the test signal is received, the value of the calculated error coefficient k_{t is} compared with the specified minimum k_min and maximum k_max values of the error coefficient, for k_t <k_{min a} control signal is generated to reduce the AC power, and when k_t > k_min to increase, moreover, in the process of operation of a communication network on a BS, the number of calls N_{call is} measured, which is compared with a predetermined minimum

and maximum

thresholds at

calls from speakers with the lowest priority do not serve and transmit a busy signal to it.

Images