DE102004061904A1

DE102004061904A1 - Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen

Info

Publication number: DE102004061904A1
Application number: DE102004061904A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. Michel; Bernhard Raaf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-10-19
Also published as: US8170476B2; WO2006067135A1; US20080159255A1; EP1829241A1; KR101236908B1; KR20070086165A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen in einem Funksystem zwischen einem Sender und einem Empfänger, mit folgenden Schritten:
a. Ermitteln einer Soll-Sendeleistung für ein Datenpaket in Abhängigkeit von einer gewünschten Empfangsqualität;
b. Übertragen des Datenpakets mit einer tatsächlichen Sendeleistung;
c. Ableiten einer neuen Soll-Sendeleistung unter Berücksichtigung der tatsächlich aufgewendeten Sendeleistung und der vorgegebenen Soll-Sendeleistung, welche in Abhängigkeit von der für die Übertragung vorgesehenen Empfangsqualität definiert wird;
d. wiederholtes Übertragen des Datenpakets mit der neuen Soll-Sendeleistung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen in einem Funksystem sowie eine entsprechendes Kommunikationsgerät, eine Basisstation und das entsprechende Funksystem.

Für den zukünftigen „Enhanced UMTS Uplink" (E-DCH) wird eine paketorientierte Übertragung mit schnellen Hybrid ARQ (HARQ) verwendet, ähnlich wie es bereits für HSDPA standardisiert wurde. Im Gegensatz zu HSDPA allerdings unterliegt der „Enhanced UMTS Uplink" der schnellen Leistungsregelung wie im Release 99 beschrieben. Die zu verwendende Sendeleistung jedes Kanals (Release 99 und E-DCH) wird durch so genannte Leistungs-Offsets zum DPCCH (Dedicated Physical Control Channel, Referenzkanal) festgelegt. Die Leistungs-Offsets werden der Mobilstation durch Signalisierung ("higher layer signalling") mitgeteilt oder durch ein festgelegtes Verfahren aus Referenzdaten berechnet. Dadurch wird sichergestellt, dass jeder Kanal im Mittel die geforderte Zielfehlerrate erreicht.

Wenn die Mobilstation im Rahmen der schnellen Leistungsregelung ihre maximal erlaubte Sendeleistung überschreitet, wird das Sendesignal skaliert. Wie die schnelle Leistungsregelung arbeitet diese Skalierung auf „Slot-Basis" und verändert die Leistungsverhältnisse der Kanäle zum Referenzkanal nicht.

Im Release 6 besteht das Sendesignal neben einem oder mehreren DPDCH(s) (Dedicated Physical Data Channel) und einem DPCCH (Dedicated Physical Control Channel) zusätzlich aus einem oder mehreren E-DPDCH(s) (Enhanced Dedicated Physical Data Channel). Äquivalent reduziert die „slot-basierte" Skalierung dann im Release 6 die Gesamtsendeleistung am Terminal ohne dabei die Leistungsverhältnisse der einzelnen Kanäle zum DPCCH zu verändern. In Bild 1 ist die "Slot basierte" Skalierung dargestellt. Sie findet nach der Aufsummierung des Sendesignals statt.

Da in Release 6 die Dienstqualität des Release 99 DCH gegenüber der Dienstqualität des E-DCH Kanals priorisiert wird, sieht man neben der „slot-basierten" Skalierung zusätzlich eine „E-DCH TTI basierte" Skalierung vor, die am Anfang der jeweiligen E-DCH TTIs durchgeführt wird. Damit gibt es in Release 6 folgende Skalierungsverfahren:

• Skalierung nur des E DCH Kanals („E-DCH TTI basiert")
• und Skalierung des E DCH und DCH Kanals („Slot basiert") Hauptgrund der Skalierung ist zu verhindern, dass die Mobilstation aufgrund der Nichtlinearität der Verstärker an der Sendeleistungsgrenze z.B. Datenübertragung in benachbarten Frequenzbändern stört. Mögliche Ursachen für eine Leistungsanforderung über der Sendeleistungsgrenze sind:
• „Burstartiges" Auftreten einer Sendeüberschneidung von Kanälen mit Paketcharakteristik (z.B. gleichzeitiges Senden eines HSDPA ACK/NACKs und eines E-DCH Datenpakets)
• Änderung der Datenrate eines oder mehrerer Transportkanäle insbesondere Änderung der Datenrate auf dem DCH Kanal
• Schlechter werdende Kanaleigenschaften und dadurch höhere benötigte Sendeleistung

Wie oben beschrieben ist der E-DCH ein Paketkanal. Im Falle der Leistungsskalierung wird das übertragene Paket mit geringerer Energie als der Zielenergie übertragen, wodurch sich die Blockfehlerrate dieser Übertragung gegenüber der Zielblockfehlerrate erhöht.

Schon in UMTS Release 99 wurde spezifiziert, dass, wenn eine Mobilstation ihre maximale Sendeleistung zu überschreiten droht, die Leistung aller Kanäle skaliert, d.h. gleichmäßig reduziert wird. Im Falle dass in Release 6 (E-DCH) eine Paketübertragung auf Grund der Leistungsgrenze der Mobilstation skaliert werden muss, verwendet man eine zum Release 99 äquivalente Arbeitsweise – wie beschrieben. Zusätzlich wurde für den E-DCH noch die sog. „E-DCH only TTI basierte" Skalierung vorgeschlagen, welche ähnlich wie die R99 Skalierung funktioniert, allerdings wird hierbei nur das E-DCH Signal skaliert. Bei der Übertragung der E-DCH Pakete musste bisher der Nachteil der Skalierung und damit einer gegenüber der Zielblockfehlerrate erhöhten Blockfehlerrate in Kauf genommen werden. Die fehlende Energie einer Übertragung bei Skalierung wird im Falle einer Wiederholungsübertragung ebenfalls nicht berücksichtigt und führt somit auch bei der Wiederholungsübertragung zu einem Anstieg der Fehlerrate.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zur Übertragung zu schaffen, welche bei zufriedenstellender Übertragungsqualität eine hohe Übertragungsqualität sicherstellt.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Für die Übertragung eines Datenpakets von einem Sender an einen Empfänger wird eine Soll-Sendeleistung für dieses Datenpaket ermittelt. Dieses Ermitteln erfolgt in Abhängigkeit von einer Empfangsqualität, mit der das Datenpaket beim Empfänger vorliegen soll.

Eine solche Soll-Sendeleistung ist beispielsweise insbesondere für jede Übertragung vorgegeben und wird beispielsweise vom Empfänger an den Sender signalisiert.

Eine Übertragung des Datenpakets erfolgt mit einer tatsächlichen Sendeleistung. Diese tatsächliche Sendeleistung kann beispielsweise aufgrund bestimmter Rahmenbedingungen von der Soll-Sendeleistung abweichen.

Eine neue Soll-Sendeleistung wird unter Berücksichtigung der tatsächlich aufgewendeten Sendeleistung und der vorgegebenen Soll-Übertragungsleistung abgeleitet, woraufhin ein erneutes Übertragen des Datenpakets erfolgt.

Dieses Verfahren vermindert Interferenzen und erhöht die Übertragungskapazität, indem eine neue Soll-Sendeleistung unter Berücksichtigung bereits übertragener „Energie" erfolgt und nicht die vorgegebenen Soll-Werte verwendet.

Insbesondere weist das Verfahren Vorteile auf, wenn eine Differenz zwischen tatsächlicher Sendeleistung und Soll-Sendeleistung ermittelt wird und diese Differenz zu einer vorgegebenen Soll-Sendeleistung für die nachfolgende Übertragung addiert wird.

Eine Anpassung der Sendeleistung kann insbesondere nur auf Rückmeldung des Empfängers bezüglich der Empfangsqualität erfolgen. Weiterhin kann diese Anpassung der Sendeleistung einmal insgesamt für die Übertragung des Datenpakets erfolgen. Alternativ ist es vorgesehen, dass die Anpassung für jeden Zeitschlitz erfolgt. Hierbei erfolgt die Übertragung des Datenpakets in einem gewissen Zeitintervall, welches in Zeitschlitze unterteilt ist.

Die Soll-Übertragungsleistung kann in Abhängigkeit von der für die Übertragung vorgesehenen Empfangsqualität abgeleitet werden oder von einem zentralen Netzwerkelement wie einer Basisstation oder allgemein dem Empfänger vorgegeben werden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kommunikationsgerät zur Durchführung eines derartigen Verfahrens sowie ein zentrales Netzwerkelement, welches insbesondere Soll-Sendeleistungen signalisieren kann, eine Empfangsqualität von Datenpaketen ermitteln kann sowie Rückmeldungen bezüglich dieser Empfangsqualität versenden kann und/oder das Verhalten des Kommunikationsendgerätes gemäß dieser Erfindung berücksichtigt (z.B. bei der Entscheidung von zukünftigen Ressourcenzuteilungen). Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Funksystem.

Weitere Vorteile werden anhand ausgewählter Ausführungsbeispiele anhand von Figuren dargestellt, von denen zeigen:
1: Darstellung einer HARQ Operation, wobei sich der Sender am Sendeleistungslimit befindet und eine Energiekorrektur mit einer Reduzierung der Wiederholungssendeleistung und einem Chase Combining eingesetzt wird.
2: Ein Aufsummieren und Verwürfeln des Sendesignals im Kommunikationsgerät bzw. Terminal, wobei eine Skalierung nach einer gemeinsamen Modulation mehrere Signale vorgenommen wird.
3: Eine Spreizung und anschließende separate Skalierung des E-DPCCH und des E-DPDCH's
4: Eine Spreizung und anschließende separate Skalierung des DPCCH und des DPDCH's
5: Eine Spreizung und anschließende separate Skalierung des DPCCH und des DPDCH's
6: Ein E-DCH Summensignal, wobei der Sender an der Sendeleistungsgrenze sendet über eine sogenanntes „Time Transmission Interval" TTI als Zeitintervall.
Vor einer detaillierten Betrachtung der Figuren sei nur für das Verständnis und nicht zur Einschränkung eines Anwendungsbereiches der Erfindung folgendes angemerkt: Für jedes übertragene Datenpaket ist insbesondere eine bestimmte Gesamtenergie bzw. Soll-Energie erforderlich, um das Datenpaket mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit korrekt verarbeiten zu können. Diese Gesamtenergie kann nun durch eine einmalige Übertragung mit hoher Sendeleistung oder eine mehrmalige Übertragung mit geringer Sendeleistung erfolgen. Im ersteren Fall ergibt sich eine geringe Verzögerung, bis die vorgegebene Wahrscheinlichkeit erreicht wird, wobei jedoch gleichzeitig aufgrund der hohen Sendeleistung meist ungewünschte Interferenzen in Kauf genommen werden müssen. Das Erfüllen der „Gesamtenergiebedingung" bei nur einer Übertragung wird also nur bei hohen Qualitätsanforderungen, insbesondere hohen Anforderungen an eine geringe Verzögerung, in Erwägung gezogen werden. Im zweiten Fall ergeben sich geringere Interferenzen bei gleichzeitig größerer Verzögerung. Die mehrmalige Übertragung wird also in Erwägung gezogen werden, wenn die Qualitätsanforderungen nicht so hoch sind. Durch Optimierung der Sendeleistungen für die Übertragungen kann ein optimales Profil gefunden werden, welches einen bestmöglichen Kompromiss zwischen Empfangswahrscheinlichkeit und Verzögerung sowie der erzeugten Interferenz darstellt. Im Allgemeinen werden die Anforderungen für verschiedenen Dienste unterschiedlich sein, so dass die optimale Sendeleistung sowohl vom übertragenen Dienst als auch von der Übertragung (oder Übertragungsnummer, also erste Übertragung, zweite, dritte ...) abhängt.
Weiterhin sei vor einer Figurenbeschreibung das Umfeld beschrieben, in dem die Erfindung anwendbar ist:
Eine Übertragung von Datenpaketen findet in einem Funksystem zwischen einer Mobilstation als Sender und einer Basisstation als Empfänger statt.
Bei dem Funksystem bzw. Kommunikationsnetz bzw. Kommunikationssystem handelt es sich um eine Struktur zum Austausch von Daten. Es kann sich hierbei beispielsweise um ein zellulares Mobilfunknetzwerk handeln, wie etwa das GSM-Netzwerk (GSM: Global System of Mobile Communications) oder das UMTS-Netzwerk (UMTS: Universal Mobile Telecommunications System).
Das Funksystem umfasst zumindest zwei Verbindungsknoten, es fallen also auch sogenannte Punkt-zu-Punkt-Verbindungen unter diesen Begriff. In einem Funksystem sind allgemein Mobilstationen vorgesehen, die über eine Funkschnittstelle miteinander in Verbindung treten. Im UMTS weist das Funksystem zumindest Basisstationen, welche hier auch Node B genannt werden, sowie Radionetzwerksteuerungseinheiten bzw. Radio Network Controller (RNC) zum Verbinden der einzelnen Basisstationen auf. Das terrestrische Radiozugriffsnetz bzw. "Universal Terrestrial Radio Access Network" UTRAN ist der funktechni-sche Teil eines UMTS-Netzes, in dem beispielsweise auch die Funkschnittstelle zur Verfügung gestellt wird. Eine Funkschnittstelle ist stets genormt und definiert die Gesamtheit der physikalischen und protokollarischen Festlegungen für den Datenaustausch, beispielsweise das Modulationsverfahren, die Bandbreite, den Frequenzhub, Zugangsverfahren, Sicherungsprozeduren oder auch Vermittlungstechniken. Das UTRAN umfasst also zumindest Basisstationen sowie zumindest einen RNC.
Basisstationene sind – neben RNCs etc, als zentrale Einheiten in einem Kommunikationsnetz zu verstehen, die im Falle eines zellulären Mobilfunknetzes Mobilstationen oder Kommunikationsgeräte innerhalb einer Zelle, beispielsweise der ersten Zelle oder der zweiten Zelle über einen oder mehrere Funkkanäle bedient. Die Basisstation stellt die Luftschnittstelle zwischen Basisstation und Mobilstation bereit, wozu sie zumindest eine Sende- oder/und Empfangseinheit umfasst.
Ein Kommunikationsgerät, insbesondere eine Mobilstation bzw. Terminal kann ein beliebiges Kommunikationsendgerät sein, über das ein Benutzer in einem Funksystem FS kommuniziert. Es fallen beispielsweise Mobilfunkendgeräte, wie Mobiltelefone oder tragbare Computer mit einem Funkmodul, darunter. Im UMTS wird eine Mobilstation oft auch als User Equipment bezeichnet.
Im Mobilfunk wird zwischen zwei Verbindungsrichtungen unterschieden. Die Abwärtsverbindung bzw. "DownLink" (DL) bezeichnet die Übertragungsrichtung von der Basisstation zur Mobilstation. Die entgegengesetzte Richtung, die Aufwärtsverbindung bzw. "Uplink" (UL) bezeichnet die entgegengesetzte Übertragungsrichtung von der Mobilstation zur Basisstation.
In Breitbandübertragungssystemen, wie beispielsweise einem UMTS-Mobilfunknetz ist ein Kanal ein Teilbereich einer zur Verfügung stehenden Gesamtübertragungskapazität, beispielsweise eines Frequenzbereichs. Als Funkkanal oder Kanal wird im Rahmen dieser Anmeldung ein drahtloser Kommunikationsweg bezeichnet.
In einem Mobilfunksystem, beispielsweise UMTS, sind für die Datenübertragung zwei Arten von Kanälen vorgesehen: fest zugeordnete Kanäle bzw. "Dedicated Channels" und gemeinsam benutzte Kanäle bzw. "Common Channels". Bei den Dedicated Channels wird eine physikalische Ressource nur für die Übertragung von Informationen für eine bestimmte Mobilstation reserviert. Bei den Common Channels können Informationen übertragen werden, die für alle Terminals gedacht sind, wie beispielsweise der primäre gemeinsame physikalische Steuerungskanal PCCPCH im Downlink oder aber alle Mobilstationen teilen sich diese physikalische Ressource.
Der E-DCH, über den eine Mobilstation UE an die Basisstation Daten senden darf, wenn sie von der Basisstation eine Übertragungserlaubnis erhält, kann als eine Art Mischform angesehen werden. Der E-DCH ist einerseits ein dedicated channel, da er genau eine Mobilstation mit einer oder mehreren Basisstationen verbindet. Andererseits wird von der Basisstation, wie im Falle eines common channels eine Übetragungserlaubnis erteilt. Diese ist nötig, damit der Signalpegel an der Basisstation nicht so hoch wird, dass diese die von verschiedenen Mobilstationen empfangenen Signale nicht einwandfrei deocodieren kann.
Im folgenden werde nun auf die beispielhaften Ausgestaltungen bezug genommen.
Im Falle, dass eine Paketübertragung mit skalierter Sendleistung von der Basisstation negativ bestätigt wird (von der Basisstation wird ein NACK („Not ACKnowledge") an die Mobilstation übertragen), wird erfindungsgemäß die Wiederholung des Pakets mit höherer Leistung (=Energie) als der Nominalleistung übertragen, zumindest wenn dies auf Grund der neuen Bedingungen während der Wiederholungsübertragung möglich ist. Es wurde bereits vorgeschlagen, Wiederholungsübertragungen mit niedrigerer Energie als die Erstübertragung zu senden, in diesem Fall kann es sehr wohl möglich sein, dass bei der Wiederholungsübertragung keine Sendeleistungsbeschränkung vorliegt; aber auch eine Kanalzustandsänderung kann dazu führen, dass in der Wiederholung keine Skalierung mehr nötig ist, ja dass die Paket-Energie sogar entsprechend der Skalierung in der ersten Übertragung angepasst werden kann. Ziel ist es sicherzustellen, dass die Summenenergie aus skalierter Übertragung und Wiederholung am Empfänger (= Basisstation) gleich der Summenenergie ohne Skalierung ist. Die verbleibende Restfehlerrate nach Empfang der Wiederholung entspricht dann der anvisierten Zielrate (Die Restfehlerrate nach der zweiten Übertragung ist dann genau so groß wie wenn bei der ersten Übertragung keine Skalierung stattgefunden hätte und die zweite Übertragung mit der nominellen Leistung gesendet worden wäre).
Erfindungsgemäß wird also sichergestellt, dass die Summenenergie aus Erstübertragung und Wiederholungsübertragung am Empfänger im Falle einer erfolgten Skalierung gleich der Summenenergie ohne Skalierung ist. Die verbleibende Restfehlerrate nach einer Paketübertragung mit Skalierung und „Paket-Energieanpassung" nach NACK entspricht damit der Restfehlerrate einer Übertragung wie wenn keine Skalierung stattgefunden hätte.
In 1 ist eine Darstellung einer HARQ Operation am Sendeleistungslimit mit Energiekorrektur bei Verwendung eines HARQ mit "Retransmission Power Reduction" und „Chase Combining" zu sehen.
Unter einer HARQ Operation versteht man eine paketorientierte Datenübertragung, bei der der korrekte bzw. nicht korrekte Empfang eines Paketes mit einer entsprechenden Bestätigung, einem „Acknowledge" bzw. ACK bei korrekten und einem „Not Acknowledge" bzw. NACK bei nicht korrektem Empfang bestätigt wird. Weiterhin erfolgt eine Vorwärtsfehlerkorrektur bzw. FEC, welche beispielsweise durch eine Konvolutionscodierung oder Turbocodierung realisiert wird.
Unter „Retransmission Power Reduction" versteht man, dass für der Erstübertragung nachfolgende Übertragungen eine Reduktion der Sendeleistung erfolgt. Dies rührt daher, dass für eine korrekte Decodierung eines empfangenen Datenpaketes dieses mit einer bestimmten Gesamtenergie beim Empfänger eingegangen sein muss. Für nachfolgende Übertragungen ist daher nicht mehr die gesamte Sendeleistung zu erbringen, wenn die Decodierung anhand unterschiedlicher empfangener Versionen des empfangenen Datenpakets erfolgt. Letzteres bezeichnet man als „Chase Combining". Die Erfindung ist aber natürlich nicht auf das Beispiel Chase Combining begrenzt, sondern auch für andere Verfahren anwendbar, z.B. sog. „Incremental Redundancy" oder „Full Incremental Redundancy".
In 1 ist im oberen Teil 1 die Paketübertragung eines Senders dargestellt, für den Fall dass keine Skalierung notwendig ist. Hierbei ist die aufgewendete Energie für eine Übertragung jeweils als Rechteck dargestellt.
Im mittleren Teil des Bildes im Bereich 2 ist die Paketübertragung eines Senders dargestellt die auf Grund des Sendeleistungslimits skaliert werden muss. Die dargestellten Rechtecke entsprechen wiederum Energien.
Im unteren Teil 3 ist die Energie 1EE im Softbuffer des Empfängers für den Fall ohne Skalierung dargestellt, welche der Energie 1ES der Erstübertragung des Datenpakets auf Empfängerseite entspricht.
Weiterhin ist die Energie 2EE im Softbuffer des Empfängers dargestellt, welche den empfangenen Anteil der Energie 2ES für den Fall mit Skalierung darstellt.
Man sieht dass durch die Skalierung bedingt die Energie im Soft Buffer des Empfängers nach Empfang der ersten Übertragung im Fall b) geringer als im Fall a) ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Leistungskorrektur, wodurch nach der Wiederholungs-Übertragung die Energie im Softbuffer des Empfängers im Fall c) ohne ursprüngliche Skalierung (Fall a) und im Fall d) mit ursprünglicher Skalierung (Fall b) gleich ist und entspricht der anvisierten Zielenergie.
Im Fall c) erfolgt hierbei eine Leistungsregelung, dass senderseitig die Energie 1ES um d1ES vergrößert wird, indem bei der ersten Wiederholungsübertragung für das Packet die Energie d1Es aufgewendet wird. Damit wird die Zielenergie ETotal als Summe von d1EE und 1EE erreicht.
Im Fall d) wird bei der Wiederholungsübertragung die bei der Erstübertragung durch Skalierung verminderte Energie ES zu der Energie d1ES für das Wiederholungsdatenpaket hinzuaddiert. Damit ergibt sich empfängerseitig wiederum insgesamt die Energie ETotal als Summe von 2EE, d1EE, EE.
Die oben beschriebenen Verfahren bieten folgende Vorteile für ein Datenübertragungsverfahren im Falle einer Leistungsskalierung:

• Ausgleich der auf Grund von Skalierung fehlenden Energie in einer folgenden Wiederholung
• Die Restfehlerrate, d.h. die Wahrscheinlichkeit dass ein Paket auch nach Empfang der Wiederholungsübertragung immer noch nicht korrekt empfangen werden kann, entspricht auch bei Skalierung der anvisierten Zielrestfehlerrate
• Verhinderung eines Anstiegs von „Higher Layer Retransmissions" auf Grund der Leistungsskalierung. Higher Layer Retransmissions sind notwendig, wenn auch nach eine maximalen Anzahl von Wiedeholungsübertragung kein fehlerfreier Empfang möglich ist. Dann initiieren höhere Layer typischer Weise eine Wiederholung eines größeren Danteblocks, was wesentlich aufwändiger ist, als eine Wiederholung eines (Teil-) Paketes auf Layer 1 Ebene.
• Reduzierung der auf Grund der Leistungsskalierung entstehenden Übertragungsverzögerung

In 2 werden Ausgestaltungen in einem UMTS System erläutert:
2 zeigt die Erzeugung des UMTS Sendesignals im Terminal, wie es insbesondere in der Spezifikation 25.213 v6.1.0 (Version 6.1.0) beschrieben ist, in der die Einführung von E-DCH für Release 6 beschrieben ist. Der DPCCH, ein oder mehrere DPDCHs, der HS-DPCCH und ein oder mehrere E-DPDCHs werden entsprechend wie in 2 dargestellt summiert.

A) Gemäß einer ersten Ausgestaltung erfolgt eine Skalierung S, die in diesem Falle Zeitschlitz basiert ist, sie erfolgt nach einer Aufsummierung und gemeinsamen Modulation.

Die in 2 nicht im Detail dargestellte Spreizung ist für DCH, HS-DPCCH und E-DCH in 3 bis 5 dargestellt.
Bei der „slot-basierten" (Zeitschlitz basierten) Skalierung wird die Leistung des Sendesignals S mit einem konstanten Faktor β skaliert. Die Verhältnisse der Verstärkungsfaktoren in den einzelnen Zweigen (β_hs, β_d, und β_ed,k zu β_c) ändern sich dabei gemäß einer ersten Ausführungsform nicht, d.h. eine Saklierung erfolgt nur, wie in 2 gezeigt nach der gemeinsamen Modulation.

B) Gemäß einer anderen Ausführungsform erfolgt eine Skalierung an der E-DCH-TTI Grenze („E-DCH TTI basierte" Skalierung), wobei eine Korrektur vorgenommen wird, was im folgenden ausgeführt wird:
• Es liegen Daten mit einem bestimmten Transportformat vor.
• Zum Sendezeitpunkt ist die benötigte Sendeleistung für das bereits vorliegende Transportformat höher als die maximal für den/die E-DPDCH(s) verfügbare Leistung im Terminal.
• Anstelle der (aus signalisierten Referenz Werten) berechneten oder explizit signalisierten β_ed,k Werten, werden auf Grund der "TTI basierten" Skalierung reduzierte (niedrigere) β Werte β_ed,k,s z.B. während der Erst-Übertragung eines Pakets verwendet. Die Reduktion wird hierbei so gewählt, dass die Sendeleistungsgrenze bei Anwendung der reduzierten beta-Werte nicht überschritten wird.
• Kommt es zu einer Wiederholungsübertragung wird die in der Erst-Übertragung zu wenig übertragene Energie berücksichtigt. Die entsprechend korrigierten β Werte für die Wiederholung β_ed,k,korr berechnen sich folgendermaßen (für die nur "E-DCH TTI basierte Skalierung" ist γ im folgenden gleich 1 zu setzen):
• Berücksichtigt man auch bei weiteren Wiederholungsübertragungen die in den vorhergehenden Übertragungen auf Grund von Skalierungen fehlende Energie so ergibt sich für die n-te Übertragung = (n-1)-te Wiederholung (wir starten bei der Zählweise mit der 0-ten Übertragung als Anfangsübertragung) folgender korrigierter β Wert:
• Dies kann auch iterativ dargestellt werden: βed,k,korr,0 2 = βed,k,0 2 βed,k,korr,1 2 = βed,k,1 2 + βed,k,korr,0 2 – γ0·βed,k,s,0 2 βed,k,korr,2 2 = βed,k,2 2 + βed,k,korr,1 2– γ1·βed,k,s,1 2 usw. βed,k,korr,n 2 = βed,k,n 2 + βed,k,korr,n-1 2 – γn-1·βed,k,s,n-1 2 Diese Formeln kann man folgendermaßen interpretieren: Als verwendete Sendeleistung wird die nominellen Sendeleistung verwendet, plus der Differenz aus der zuvor tatsächlich verwendeten Leistung und der zuvor vorgesehenen Leistung.
• Eine weitere Ausführungsform ist es, die Wurzel in obiger iterativen Vorgehensweise mittels einer Reihenentwicklung zu nähern, oder sogar eine lineare Näherung zu verwenden, z.B.

Diese Reihenentwicklung bringt insbesondere deshalb Vorteile, weil die genaue Berechnung der Wurzel einen sehr aufwändigen Algorithmus benötigt. Die Berechnung der Beta-Werte muss aber sehr häufig, nämlich für jeden Zeitschlitz ausgeführt werden. Außerdem steht für die Berechnung nur sehr wenig Zeit zur Verfügung, da sie erst durchgeführt werden kann, wenn das Leistungsregelungskommando empfangen wurde. Des weiteren ist zu bedenken, dass die Beta-Werte nur quantisiert verwendet werden, und dass die Multiplikationen mit diesen Werten sogar ein oder mehrmals pro Chip (Chip: Zeitdauer nach dem Spreizen) durchgeführt werden müssen. Der Genauigkeitsverlust durch diese Diskretisierung ist i.A. größer als der Genauigkeitsverlust durch die Approximation der Wurzelfunktion.

C) Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt eine Skalierung im TTI („slot-basierte" Skalierung) mit Korrektur, wie im Folgenden ausgeführt wird:
• Innerhalb eines Übertragungsblockes (E-DCH TTI) wird in mindestens einem Slot die Leistungsgrenze der Mobilstation erreicht und „slot-basierte" Skalierung durchgeführt.
• Bild 6 zeigt das Verhalten einer UE an der Sendeleistungsgrenze bei „slot-basierter" Skalierung. In Slot 11 wird auf Grund der Leistungskontrolle die E-DCH UE Sendeleistungsgrenze überschritten. Hervorgehoben gezeichnet ist der Sendeanteil der entsprechend skaliert wird, d.h. der Anteil der nicht gesendet wird. Streng genommen weiß die Mobilstation in einem solchen Fall nicht genau, mit wie viel Leistung sie zu wenig sendet, nur dass sie mit zu geringer Leistung sendet. Erfindungsgemäß wird die geforderte Leistung mit einer Schrittweite der Leistungsregelung abgeschätzt. Das ist meist eine konservative Abschätzung, d.h. i. a. wird die Leistung tatsächlich um einen größeren Anteil zu niedrig sein.
• Ermittlung des Verhältnisses der an der Basisstation empfangene Paket-Energie mit Skalierung zur mindestens an der Basisstation empfangene Paket-Energie ohne Skalierung:

Da die an der Basisstation empfangene Paket-Energie ohne Skalierung nur abgeschätzt werden kann, ist es auch möglich dies im γ Faktor mittels des Korrekturfaktors K zu berücksichtigen:

N: Anzahl der Zeitschlitze die skaliert werden
α: Schrittweite der schnellen Leistungsregelung (linear, d.h. die Leistung nach Anwendung eines Schrittes zur Erhöhung der Leistung verhält sich zur Leistung vor dem Schritt wie 1: α, also ist α > 1. Bei den übliche 1dB Schritten ist α= 1,26.
N_TTI: Anzahl der Zeitschlitze eines E-DCH TTIs
K: Korrekturfaktor

• Ausgleich der Energie in der Wiederholungsübertragung durch Korrektur der β Werte entsprechend wie in B) beschrieben, allerdings mit dem hier berechneten γ Faktor und β_ed,k,s,i = β_ed,k,i. Dabei bezieht sich γ₀ auf die in der Anfangsübertragung durchgefürte "slot-basierte" Skalierung und γ₁ auf die in der ersten Wiederholungsübertragung durchgeführte "slot-basierte" Skalierung usw.
D) Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel erfolgt sowohl eine Skalierung an der TTI Grenze („E-DCH TTI basierte" Skalierung) als auch im TTI („slot-basierte" Skalierung) mit Korrektur:
• Dieses Ausführungsbeispiel kombiniert die Berücksichtigung der beiden Skalierungen, es ist also eine Kombination der beiden vorigen Ausführungsbeispiele.
• Es liegen Daten mit einem bestimmten Transportformat vor (d.h. Anzahl der Daten im Übertragungsblock liegt vor), zum Sendezeitpunkt ist die benötigte Sendeleistung höher als die maximal verfügbare E-DPDCH Leistung
• Zusätzlich wird innerhalb eines Übertragungsblockes (E-DCH TTI) in mindestens einem Slot die Leistungsgrenze der Mobilstation erreicht und „slot-basierte" Skalierung durchgeführt
• Ausgleich der Energie wie in B) beschrieben und mit den γ Faktoren wie in C) beschrieben.
E) Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt eine Begrenzung der Skalierung auf Maximalwerte
• Insbesondere in dem Fall, dass mehrere Übertragungen, also z.B. Erstübertragung und eine oder mehrere Wiederholungsübertragungen skaliert werden müssen kann es sein, dass durch Berücksichtigung der zurückliegenden Skalierungen für die aktuelle Übertragung der β Wert verhältnismäßig stark erhöht wird, z.B. um mehr als 3dB. Zwar ist auch dann eine so hohe Erhöhung prinzipiell notwendig, um die nominelle Fehlerrate zu erreichen, allerdings bringt eine Aussendung mit recht hoher Leistung auch Nachteile: Sie erzeugt erhöhte Interferenz für andere Übertragungen, die dort vielleicht zusätzlich auch nicht vorhergesehen wurden. Des Weiteren wird die Übertragungsenergie dann auch meist zu groß sein in dem Sinn dass in einem großen Teil der Fälle auch eine deutlich geringere Energie für eine erfolgreiche Übertragung ausgereicht hätte. Der überschießende Teil der Energie wurde dann nutzlos verwendet.
• In diesem Fall kann man vorsehen, dass die Leistung bzw. die β Werte maximal um einen gewissen Betrag (bzw. einen maximalen Faktor) gegenüber den nominellen Werten erhöht werden. Der verwendete β Wert errechnet sich also aus dem Maximum aus diesem Maximalwert und dem nach einem vorstehenden Ausführungsbeispiel berechneten Wert.
• Hinweis: Insbesondere in diesem Fall wird sich der Fehler durch die Näherung der Wurzel nicht stark bemerkbar machen, da in diesem Fall die Abweichung vom nominellen β Wert recht klein sein wird, und die Näherung
für kleine x nur einen kleinen Fehler aufweist.

Weiterhin sei noch folgendes angemerkt: Mobilstationen unterliegen nicht nur Einschränkungen bezüglich der maximalen Sendeleistung, sondern auch bezüglich der minimalen Sendeleistung. d.h. dass die Mobilstation immer mit einer gewissen minimalen Leistung senden muss, selbst wenn die Basisstation signalisiert, dass die Leistung reduziert werden soll. Der Grund dafür ist, dass Elemente der Signalerzeugung nicht kostengünstig mit beliebiger Dynamik gebaut werden können. Beispielsweise ist die Dynamik eines Digital-Analog-Wandlers begrenzt. In diesem Fall wird ebenfalls eine Skalierung des Gesamtsignals vorgenommen, nur natürlich zu der (dann höheren) Mindestleistung. Im Vorstehenden wurde bei den Beispielen zu den Ausführungsbeispielen immer davon ausgegangen, dass zu wenig Energie aufgewandt wurde. Natürlich kann man die Formeln und Verfahren auch dann verwenden, wenn zu viel Energie aufgewandt wurde.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird aber eine Unterscheidung gemacht, ob zu viel oder zu wenig Energie aufgewandt wurde. Wenn zu wenig Energie aufgewandt wurde, wird die Korrektur so wie beschrieben durchgeführt. Wurde aber zu viel Energie aufgewandt, so wird die Korrektur nicht, oder nur abgeschwächt durchgeführt. Dieser an sich auf den ersten Blick unsinnige Vorschlag lässt sich so begründen: Zwar wurde z.B. in der Erstübertragung mit zu viel Energie gesendet, andererseits stellt sich die Frage der Energie für die Wiederholungsübertragung nur dann, wenn die vorige Übertragung nicht erfolgreich durchgeführt werden konnte. In diesem Fall war dann sogar die zu hohe Energie nicht ausreichend, um das Paket korrekt zu übertragen. Es ist dann nicht sinnvoll, die Wiederholungsübertragung mit zu wenig Energie auszustatten. Dies wird besonders anschaulich, wenn man einen speziellen Fall betrachtet: Es kann sein, dass in der Erstübertragung bereits so viel Energie aufgewandt wurde, wie an sich für Erstübertragung und die nächste Übertragung vorgesehen war. In diesem Fall würde man bei Anwendung der Korrektur also die Wiederholungsübertragung mit Energie 0 senden, was natürlich unsinnig ist. In diesem Fall sollte also keine Reduktion der Sende-Leistung/Energie auf 0 erfolgen, sondern es sollte mit einer gewissen Mindestleistung gesendet werden. Vorteilshafterweise lässt sich also ein Verfahren ähnlich dem oben gezeigten Verfahren der Begrenzung der Korrektur anwenden, nur dass hier eine Begrenzung der Korrektur auf ein gewisses Minimum anzuwenden ist. D.h. man wählt die Sendeleistung als Maximum einer vorgegebenen Mindestleistung und der unter Berücksichtigung der zu hohen Sendeleistung in der vorigen Übertragung übertragenen reduzierten Leistung.

Claims

Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen in einem Funksystem, zwischen einem Sender und einem Empfänger, mit folgenden Schritten: a. Ermitteln einer Soll-Sendeleistung für ein Datenpaket in Abhängigkeit von einer gewünschten Empfangsqualität; b. Übertragen des Datenpakets mit einer tatsächlichen Sendeleistung; c. Ableiten einer neuen Soll-Sendeleistung unter Berücksichtigung der tatsächlich aufgewendeten Sendeleistung und der Soll-Sendeleistung; d. Wiederholtes Übertragen des Datenpakets mit der neuen Soll-Sendeleistung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem für das Ableiten in Schritt c) die Differenz zwischen Soll-Sendeleistung und tatsächlicher Sendeleistung für zumindest eine vorhergegangene Übertragung ermittelt wird und diese Differenz zu der Soll-Sendeleistung hinzuaddiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Datenpaket während einem Zeitintervall übermittelt wird, welches in mehrere Zeitschlitze unterteilt ist und der Empfänger des Datenpakets dem Sender für jeden Zeitschlitz eine Leistungsregelungs-Rückmeldung übermittelt, welche angibt, ob eine Leistungsregelung der Sendeleistung erfolgen soll und die neue Soll-Sendeleistung in Schritt c) für einen nachfolgenden Zeitschlitz unter Berücksichtigung der tatsächlich aufgewendeten Sendeleistung für den Datenanteil in dem Zeitschlitz abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für jedes Datenpaket für jede Übertragung eine Empfangsqualität für den Empfang beim Empfänger vorgesehen ist und die vorgegebene Soll-Sendeleistung für die nachfolgende Übertragung in Schritt d) in Abhängigkeit von der für die Übertragung vorgesehenen Empfangsqualität definiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine maximale Sendeleistung bei der Übertragung eines Datenpakets vorgegeben ist und ein Abweichen der tatsächlichen Sendeleistung von der Soll-Sendeleistung durch ein Überschreiten der maximalen Sendeleistung bedingt ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem für das Ableiten in Schritt c) angenommen wird, dass in Zeitschlitzen, in denen die Leistungsregelung nicht zu einem Überschreiten der maximalen Sendeleistung führt die tatsächliche Sendeleistung gleich der Soll-Sendeleistung gewählt wird und angenommen wird, dass in Zeitschlitzen, in denen die Leistungsregelung zu einer Überschreitung der Maximalsendeleistung führen würde die tatsächliche Sendeleistung um ein bestimmtes Verhältnis geringer als die Soll-Sendeleistung ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 6, bei dem die Leistungsregelung in festgelegten Schrittweiten erfolgt und das bestimmte Verhältnis einer Leistungsregelungs-Schrittweite entspricht.
Verfahren, bei dem mehrere Datenübertragungskanäle vorgesehen sind, deren Daten in gemeinsamen Datenpaketen übertragen werden und eine Soll-Sendeleistung nach einer gemeinsamen Modulation der Daten in den Datenpaketen eingestellt wird.
Verfahren, bei dem mehrere Datenübertragungskanäle vorgesehen sind, deren Daten in gemeinsamen Datenpaketen übertragen werden und eine Soll-Sendeleistung vor einer Zusammenführung der einzelnen Datenübertragungskanäle erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem in d) das wiederholte Übertragen auf Anforderung erfolgt.
Kommunikationsgerät mit einer Sende/Empfangseinheit zum Senden oder/und Empfangen von Daten und mit einer Prozessoreinheit, welche zum Durchführen folgender Schritte eingerichtet ist: a. Ermitteln einer Soll-Sendeleistung für ein Datenpaket in Abhängigkeit von einer der gewünschten Empfangsqualität; b. Übertragen des Datenpakets mit einer tatsächlichen Sendeleistung; c. Ableiten einer neuen Soll-Sendeleistung unter Berücksichtigung der tatsächlich aufgewendeten Sendeleistung und der vorgegebenen Soll-Sendeleistung, welche in Abhängigkeit von der für die Übertragung vorgesehene Empfangsqualität definiert wird ; d. Wiederholtes Übertragen des Datenpakets mit der neuen Soll-Sendeleistung.
Zentrales Netzwerkelement, insbesondere Basisstation mit einer Sende/Empfangseinheit zum Senden oder/und Empfangen von Daten und einer Prozessoreinheit, welche zum Durchführen folgender Schritte eingerichtet ist. a. Empfangen von Datenpaketen; b. Untersuchen von Datenpaketen hinsichtlich ihrer Empfangsqualität; c. Übermitteln einer Rückmeldung bezüglich der Empfangsqualität an einen Sender des Datenpakets.
Funksystem mit zumindest einem Kommunikationsgerät nach Anspruch 11 und einem Zentralen Netzwerkelement nach Anspruch 12.