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DE19913371A1 - Initiale Sendeleistungseinstellung für die Abwärtsrichtung von W-CDMA Funk-Kommunikationssystemen - Google Patents

Initiale Sendeleistungseinstellung für die Abwärtsrichtung von W-CDMA Funk-Kommunikationssystemen

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Publication number
DE19913371A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
base station
transmission power
value
delta
service
Prior art date
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Ceased
Application number
DE1999113371
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English (en)
Inventor
Markus Dillinger
Hans Kroener
Bernhard Raaf
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to PCT/DE2000/000874 priority patent/WO2000057573A1/de
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    • H04W52/00—Power management, e.g. Transmission Power Control [TPC] or power classes
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    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
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    • H04W52/265—TPC being performed according to specific parameters using transmission rate or quality of service QoS [Quality of Service] taking into account the quality of service QoS
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  • Quality & Reliability (AREA)
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Abstract

Beim Verfahren zur Sendeleistungseinstellung in einem Funk-Kommunikationssystem sind Basisstationen und Teilnehmerstationen über eine Funkschnittstelle miteinander verbunden. Eine Teilnehmerstation empfängt Aussendungen einer Basisstation und ermittelt daraus einen Meßwert für die Sendeleistungseinstellung. Erfindungsgemäß verknüpft die Teilnehmerstation einen dienstabhängigen Sendeleistungswert mit dem Meßwert zu einem Regelwert und überträgt diesen Regelwert an die Basisstation, die den Regelwert zur Sendeleistungseinstellung benutzt. Dadurch, daß sofort ein Bezug zu dem gewünschten Dienst hergestellt wird, kann die Basisstation ohne weitere Anfragen die nötige Sendeleistung für die nächsten Aussendungen zur Teilnehmerstation berechnen und einstellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Teilnehmersta­ tion, die zur Sendeleistungseinstellung für eine Basisstation ausgebildet sind. Die Erfindung betrifft insbesondere die initiale Sendeleistungseinstellung der Basisstation für eine Verbindung zur Teilnehmerstation innerhalb eines W-CDMA Funk- Kommunikationssystems.
In Funk-Kommunikationssystemen werden Nachrichten (beispiels­ weise Sprache, Bildinformation oder ändere Daten) als Signale mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funk­ schnittstelle übertragen. Die Funkschnittstelle bezieht sich auf eine Verbindung zwischen einer Basisstation und Teilneh­ merstationen, wobei die Teilnehmerstationen Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequen­ zen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Fre­ quenzband liegen. Für zukünftige Funk-Kommunikationssysteme, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorgesehen.
Die Funk-Kommunikationssysteme der 3. Generation sollen ein als CDMA (Code Division Multiple Access) bekanntes Teilneh­ merseparierungsverfahren nutzen. Ist das genutzte Frequenz­ band breitbandig, so ist die Funkschnittstelle als W-CDMA (wideband CDMA) Funkschnittstelle organisiert. Bei allen Funk-Kommunikationssystemen, aber insbesondere bei solchen mit CDMA-Funkschnittstelle, ist eine Sendeleistungsein­ stellung nötig, um die Interferenz gering zu halten und Fadingeffekte bei der Empfangsleistung auszuregeln. Eine schnelle und genaue Sendeleistungseinstellung ist wünschens­ wert, setzt aber voraus, daß die Sendeleistungsregelung bereits eingeschwungen ist.
Aus ARIB Specification: "Specification of Air-Interface for 3G Mobile System", Vol. 3, vom 14.1.99, S. 94, ist es bekannt, daß nachdem die Teilnehmerstation die Empfangsleistung von Aussendungen der Basisstation innerhalb der aufgebauten Ver­ bindung empfangen hat, eine Sendeleistungsregelung in einer geschlossenen Schleife einsetzt. Abhängig von der Güte der Messung der Empfangsleistung regelt die geschlossene Schleife mehr oder minder schnell auf den Sollwert der Sendeleistung der Basisstation.
Über die initiale Sendeleistung, also bevor die geschlossene Schleife in der Verbindung die Sendeleistung regelt, kann ARIB Specification: "Specification of Air-Interface for 3 G Mobile System", Vol. 3, vom 14.1.99, keine Angaben entnommen werden. Die Probleme, die sich durch eine zu hohe initiale Sendeleistung, unnötige Interferenzen, oder durch eine zu geringe Sendeleistung ergeben, verminderte Übertragungsquali­ tät, wurden vernachlässigt.
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Teilnehmerstation anzugeben, die für die An­ fangsphase einer Verbindung einer verbesserte Sendeleistungs­ einstellung ergeben. Die Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Teilnehmerstation mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiter­ bildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entneh­ men.
Beim Verfahren zur Sendeleistungseinstellung in einem Funk- Kommunikationssystem sind Basisstationen und Teilnehmersta­ tionen über eine Funkschnittstelle miteinander verbunden. Eine Teilnehmerstation empfängt Aussendungen einer Basis­ station und ermittelt daraus einen Meßwert für die Sende­ leistungseinstellung. Erfindungsgemäß verknüpft die Teil­ nehmerstation einen dienstabhängigen Sendeleistungswert mit dem Meßwert zu einem Regelwert und überträgt diesen Regelwert an die Basisstation, die den Regelwert zur Sendeleistungsein­ stellung benutzt. Dadurch daß sofort ein Bezug zu dem gewün­ schten Dienst hergestellt wird, kann die Basisstation ohne weitere Anfragen die nötige Sendeleistung für die nächsten Aussendungen zur Teilnehmerstation berechnen und einstellen.
Besonders schnell ist die Sendeleistungseinstellung, wenn die Übertragung des Regelwertes in einem RACH-Kanal erfolgt. Der RACH-Kanal (Random Access Channel) dient dem Verbindungsauf­ bau und der Übertragung kurzer Paketdaten in Aufwärtsrich­ tung. Damit kann bereits für die erste, die initiale Aus­ sendung einer Verbindung der korrekte Sendeleistungswert ein­ gestellt werden.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sehen vor, daß Meß- und Sendeleistungswerte auf Empfangsleistungen oder auf Signal/Rausch-Verhältnisse bezogen sind. Diese Werte sind in der Teilnehmerstation leicht ermittelbar und geben eine Referenz an, die es erlaubt, die Sendeleistung der Verbindung relativ zur Sendeleistung in einem Organisationskanal, der zuvor von der Teilnehmerstation ausgemessen wurde, korrekt einzustellen.
Ist die Funkschnittstelle nach einem CDMA-Übertragungsver­ fahren organisiert, wodurch eine flexible Kapazitätsvertei­ lung durch Einstellung eines Spreizfaktors möglich ist, so berücksichtigt der Regelwert vorteilhafterweise zusätzlich ein Verhältnis von Spreizfaktoren zwischen den empfangenen, ausgemessenen Aussendungen und dem gewünschten Dienst. Das Verhältnis kann durch eine getrennte Information oder einen vorher signalisierten bzw. festgelegten Spreizfaktor für den Dienst eingestellt werden.
Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist der Regelwert auf eine Differenz der Sendeleistungen oder Sig­ nal/Rauschverhältnisse der Basisstation in einem Organisa­ tionskanal und einem Kanal für den gewünschten Dienst bezo­ gen. In diesem Fall kann die Basisstation aus dem Regelwert und z. B. der vorher genutzten Sendeleistung im Organisations­ kanal die benötigte Sendeleistung selbst schnell berechnen. Alternativ kann die Teilnehmerstation die Berechnung vorneh­ men, wenn die Sendeleistung im Organisationskanal bekannt ist, so daß der Regelwert direkt auf die Sendeleistung der Basisstation für den gewünschten Dienst bezogen ist.
In einer Weiterführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Regelwert auf einen Wert bezogen ist, der den Meßwert mit einem Minimalwert vergleicht. Der Minimalwert ist beispiels­ weise die minimal benötigte Empfangsleistung oder das minimal benötigte Signal/Rausch-Verhältnis für einen Dienst. Durch den Bezug auf einen Minimalwert reduziert sich der Wertbe­ reich des Regelwertes, so daß die Kodierung des Regelwertes mit wenigen Bits möglich ist. Dies bindet weniger Übertra­ gungskapazität.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beilie­ genden Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen
Fig. 1 ein Funk-Kommunikationssystem,
Fig. 2 einen Verfahrensablauf zur Sendeleistungseinstel­ lung einer Basisstation, und
Fig. 3 einen schematischen Aufbau einer Teilnehmerstation.
Das in Fig. 1 dargestellte Mobilfunksystem als Beispiel eines Funk-Kommunikationssystems besteht aus einer Vielzahl von Mo­ bilvermittlungsstellen MSC, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungsstellen MSG mit jeweils zumindest einer Einrichtung RNC zur Steuerung der Basisstationen BS und zum Zuteilen von funktechnischen Ressourcen, d. h. einem Funk­ ressourcenmanager, verbunden. Jede dieser Einrichtungen RNC ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basis­ station BS. Eine solche Basisstation BS kann über eine Funk­ schnittstelle eine Verbindung zu einer Teilnehmerstation, z. B. Mobilstationen MS oder anderweitigen mobilen und statio­ nären Endgeräten, aufbauen. Durch jede Basisstation BS wird zumindest eine Funkzelle gebildet. Die Funkschnittstelle ist nach DE 198 34 210 als eine breitbandige Funkschnittstelle, B = 5 MHz, mit CDMA-Teilnehmerseparierung (Code Division Multi­ ple Access) ausgebildet.
In Figur. 1 sind beispielhaft Verbindungen V1, V2, V3 zur Über­ tragung von Nutzinformationen ni und Signalisierungsinforma­ tionen si als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen Mobilsta­ tionen MS und einer Basisstation BS und ein Organisationska­ nal BCCH als Punkt-zu-Multipunkt-Verbindung von der Basis­ station BS zu den Teilnehmerstationen MS dargestellt.
Ein Operations- und Wartungszentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobilfunksystem bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, in denen die Erfin­ dung zum Einsatz kommen kann, insbesondere für Teilnehmer­ zugangsnetze mit drahtlosem Teilnehmeranschluß.
Gemäß Fig. 2 senden Basisstation BS in dem Organisationskanal BCCH mit konstanter und bekannter Sendeleistung. Die Teilneh­ merstation MS empfängt die Aussendungen der Basisstationen BS und ermittelt jeweils einen Meßwert mw. Für eine Verbindungs­ aufnahme wird die Basisstation BS ausgewählt, zu der die bes­ ten Übertragungsbedingungen vorliegen (z. B. geringste Dämp­ fung oder bestes Signal/Rausch-Verhältnis).
In einer Speichereinrichtung SP, siehe Fig. 3, der Teilnehmer­ station MS ist desweiteren ein dienstabhängiger Sendelei­ stungswert sw gespeichert, der durch die Teilnehmerstation MS mit dem Meßwert mw verknüpft wird. Der dienstabhängiger Sen­ deleistungswert sw ist für einen Sprachdienst oder für be­ stimmte Paketdatendienste unterschiedlich und berücksichtigt individuelle Dienstgüten (Quality of Service).
Es wird aus beiden Werten mw, sw ein Regelwert delta ermit­ telt, der in einem Kanal mit willkürlichen Zugriff RACH, RACH-Kanal (Random Access Channel), zur Basisstation BS über­ tragen wird. Diese Übertragung enthält ferner beispielsweise eine Anforderung zur Ressourcenzuteilung oder kurze Datenpa­ kete einer Paketdatenübertragung.
Die Basisstation BS empfängt den Regelwert delta, ermittelt die von der Teilnehmerstation MS gewünschte Sendeleistung P und stellt diese bereits bei den nächsten Aussendungen zur dieser Teilnehmerstation MS in einem Kanal FACH (Forward Access Channel) der Verbindung ein.
Für die Meß-, Sendeleistungs- und Regelwerte mw, sw, delta sind verschiedene Varianten möglich:
Meßwert mw:
  • - Empfangsleistung RMS,BCCH der Aussendungen der Basissta­ tion BS im BCCH bei der Teilnehmerstation MS
  • - Signal/Rausch-Verhältnis SIRMS,BCCH der Aussendungen der Basisstation BS im BCCH bei der Teilnehmerstation MS
Sendeleistungswert sw:
  • - für den gewünschten Dienst (Service) erforderliche Emp­ fangsleistung RMS,Service der Aussendungen der Basissta­ tion BS bei der Teilnehmerstation MS
  • - für den gewünschten Dienst (Service) erforderliches Sig­ nal/Rausch-Verhältnis SIRMS,Service der Aussendungen der Basisstation BS bei der Teilnehmerstation MS
Die Werte sind über folgende Gleichung miteinander verbunden:
PBS,BCCH ist dabei die Sendeleistung der Basisstation BS im Organisationskanal BCCH und PBS,Service die gewünschte Sen­ deleistung der Basisstation BS für den Dienst (Service).
Damit ergeben sich für den zu übertragenden Regelwert delta unterschiedliche Darstellungsformen, z. B.:
  • 1. delta = PBS,Service
  • 2. delta = Δ
  • 3. delta = SIRMS,BCCH
  • 4. delta = SIR,MSBCCH - SIRMS,BCCHmin
Die endgültige Berechnung der Sendeleistung der Basisstation BS erfolgt bei 2) bis 4) durch die Basisstation BS. Bei 1) ist die Berechnung bereits durch die Teilnehmerstation MS vorgenommen worden.
Wird Bezug auf das Signal/Rausch-Verhältnis SIR genommen, so sind die gewählten Spreizfaktoren SF im Organisationskanal BCCH und in dem Kanal FACH der Verbindung zu beachten. Der Spreizfaktor SFBCCH ist fest und bekannt. Der zu wählende Spreizfaktor SFService für die Übertragung von Basisstation BS zur Teilnehmerstation MS des Dienstes kann entweder fest eingestellt, während der Festlegung des Verbindungskontextes festgelegt oder in der Übertragung der Teilnehmerstation MS an die Basisstation BS im RACH-Kanal signalisiert werden. Bei der Benutzung des Signal/Rausch-Verhältnis SIR wird also ein Korrekturterm
berücksichtigt.
Besondere Vorteile bietet die Variante 4), da hierbei das empfangene Signal/Rauschverhältnis SIRMS,BCCH mit einen Mini­ malwert mwmin verglichen wird, der sich auf ein für den Dienst minimales Signal/Rauschverhältnis SIRMS,BCCH des Organi­ sationskanals BCCH bezieht. Besonders hochratige Datendienste sind in einer Funkzelle nur in geringem Abstand zur Basis­ station BS empfangbar, da sonst die Sendeleistung der Basis­ station BS zu groß sein müßte. Der Minimalwert gibt somit einen dienstabhängigen Schwellwert für die Empfangbarkeit vor. Mit nur wenigen Bits kann die Differenz nach 4) kodiert werden, da der Wertebereich viel geringer ist als bei einer Signalisierung des empfangenen Signal/Rausch-Verhältnisses SIRMS,BCCH.
Ein Beispiel für die Berechnung nach obiger Gleichung ergibt bei gemessenen Signal/Rausch-Verhältnis im BCCH SIRMS,BCCH von -3 dB, einem gewünschten Signal/Rausch-Verhältnis des Dien­ stes SIRMS,Service von 0,7 db (Sprache in Abwärtsrichtung bei Fahrzeuggeschwindigkeiten) und Spreizfaktoren SF = 128 für den Dienst und SF = 256 im BCCH eine Sendeleistung der Basisstation BS, die um 6,7 dB über der Sendeleistung im BCCH liegen soll.
Eine Teilnehmerstation MS nach Fig. 3 nimmt die Aussendungen der Basisstation BS des Organisationskanals BCCH als Emp­ fangssignale über eine Antenneneinrichtung AE auf. Die Emp­ fangssignale werden in einem HF-Teil HF-T verstärkt, gefil­ tert und einer Empfangseinrichtung RXE zugeführt, in der eine Digitalisierung und eine weitere Signalauswertung erfolgt.
Eine Auswerteeinrichtung AU ermittelt einen Meßwert mw zur Sendeleistungseinstellung aus den Aussendungen der Basis­ station BS und führt eine Berechnung des Regelwertes delta durch, wobei der dienstabhängige Sendeleistungswert sw be­ rücksichtigt wird. Der dienstabhängige Sendeleistungswert sw ist in einer Speichereinrichtung SP gespeichert und kann von der Auswerteeinrichtung AU abgerufen werden. Weiterhin ver­ anlaßt die Auswerteeinrichtung AU die Übertragung des Regel­ wertes delta über eine Sendeeinrichtung TXE und die Antennen­ einrichtung AE zur Basisstation BS.

Claims (10)

1. Verfahren zur Sendeleistungseinstellung in einem Funk- Kommunikationssystem, bei dem
  • - Basisstationen (BS) und Teilnehmerstationen (MS) über eine Funkschnittstelle miteinander verbunden sind,
  • - eine Teilnehmerstation (MS) Aussendungen einer Basissta­ tion (BS) empfängt und daraus einen Meßwert (mw) für die Sendeleistungseinstellung ermittelt, und
  • - der Meßwert (mw) spätere Sendeleistungseinstellungen der Basisstation (BS) beeinflußt,
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Teilnehmerstation (MS) einen dienstabhängigen Sendeleistungswert (sw) mit dem Meßwert (mw) zu einem Regelwert (delta) verknüpft,
  • - diesen Regelwert (delta) an die Basisstation (BS) über­ trägt, und
  • - der Regelwert (delta) zur Sendeleistungseinstellung der Basisstation (BS) benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des Regelwertes (delta) in einem RACH- Kanal erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeleistungseinstellung der Ba­ sisstation (BS) bereits für die initiale Aussendungen einer Verbindung zur Teilnehmerstation (MS) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Meß- und Sendeleistungswerte (sw, mw) auf Empfangsleistungen bezogen sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Meß- und Sendeleistungswerte (sw, mw) auf Signal/Rausch-Verhältnisse bezogen sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkschnittstelle nach einem CDMA-Übertragungsver­ fahren organisiert ist und der Regelwert (delta) zusätzlich ein Verhältnis von Spreizfaktoren (SF) zwischen den empfange­ nen Aussendungen der Basisstation (BS) und dem gewünschten Dienst berücksichtigt.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelwert (delta) auf eine Diffe­ renz der Sendeleistungen oder der Signal/Rauschverhältnisse der Basisstation (BS) in einem Organisationskanal (BCCH) und einem Kanal (FACH) für den gewünschten Dienst bezogen ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelwert (delta) auf die Sende­ leistung der Basisstation (BS) für den gewünschten Dienst bezogen ist.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelwert (delta) auf einen Wert bezogen ist, der den Meßwert (mw) mit einem Minimalwert (mwmin) für den Meßwert (mw) vergleicht.
10. Teilnehmerstation (MS) für ein Funk-Kommunikationssystem, die über eine Funkschnittstelle mit einer Basisstation (BS) verbunden ist,
mit einer Empfangseinrichtung (RXE) zum Empfangen von Aussen­ dungen der Basisstation (BS),
mit einer Speichereinrichtung (SP) zum Speichern eines dienstabhängigen Sendeleistungswertes (sw),
mit einer Auswerteeinrichtung (AU) zum Ermitteln eines Meß­ wertes (mw) aus den Aussendungen der Basisstation (BS) und zum Verknüpfen des dienstabhängigen Sendeleistungswertes (sw) mit dem Meßwert (mw) zu einem Regelwert (delta) zur Sende­ leistungseinstellung,
mit einer Sendeeinrichtung (TXE) zum Übertragen des Regel­ wertes (delta) an die Basisstation (BS).
DE1999113371 1999-03-24 1999-03-24 Initiale Sendeleistungseinstellung für die Abwärtsrichtung von W-CDMA Funk-Kommunikationssystemen Ceased DE19913371A1 (de)

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