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EP1540984A2 - Verfahren zur funkdaten bertragung, teilnehmerstation und ba sisstation - Google Patents

Verfahren zur funkdaten bertragung, teilnehmerstation und ba sisstation

Info

Publication number
EP1540984A2
EP1540984A2 EP03797165A EP03797165A EP1540984A2 EP 1540984 A2 EP1540984 A2 EP 1540984A2 EP 03797165 A EP03797165 A EP 03797165A EP 03797165 A EP03797165 A EP 03797165A EP 1540984 A2 EP1540984 A2 EP 1540984A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reception quality
base station
value
quality value
subscriber stations
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03797165A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried Bär
Hyung-Nam Choi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1540984A2 publication Critical patent/EP1540984A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. Transmission Power Control [TPC] or power classes
    • H04W52/04—Transmission power control [TPC]
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. Transmission Power Control [TPC] or power classes
    • H04W52/04—Transmission power control [TPC]
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/20—TPC being performed according to specific parameters using error rate
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. Transmission Power Control [TPC] or power classes
    • H04W52/04—Transmission power control [TPC]
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/24—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. Transmission Power Control [TPC] or power classes
    • H04W52/04—Transmission power control [TPC]
    • H04W52/30—Transmission power control [TPC] using constraints in the total amount of available transmission power
    • H04W52/36—Transmission power control [TPC] using constraints in the total amount of available transmission power with a discrete range or set of values, e.g. step size, ramping or offsets
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. Transmission Power Control [TPC] or power classes
    • H04W52/04—Transmission power control [TPC]
    • H04W52/54—Signalisation aspects of the TPC commands, e.g. frame structure

Definitions

  • Radio data transmission method subscriber station and base station
  • the invention relates to a method for radio data transmission, a subscriber station, in particular a mobile station or a mobile phone, and a base station.
  • a better option here is multicast transmission or a corresponding multicast service.
  • the various subscribers to whom the same message is to be transmitted are combined to form a group (multicast group) to which an address (multicast address) is assigned (point-to-multipoint transmission).
  • the data to be transmitted are then only sent to this multicast address once.
  • the multicast message is only sent once over common connection paths from the sender to the receivers.
  • the data transmission from the generally fixed base station to the subscriber stations or mobile stations is referred to as transmission in the downlink direction DL (downlink), and data transmission in the opposite direction from a terminal to the base station is referred to as transmission in the uplink direction UL (Upward stretch).
  • UMTS With UMTS, two modes are provided for the transmission via the air interface: With the FDD mode, the transmission in uplink and downlink takes place at different frequencies, with the TDD mode only one carrier frequency is used. The uplink and downlink direction are separated by assigning time slots. In both modes, the participants are separated by applying orthogonal codes (channelization codes) to the information data. This multiple access method is known as the CDMA method.
  • V5.1.0 Physical channels- and apping of transport channels onto physical channels, 3GPP-TSG-RAN, 2002-06 and TS 25.212 V5.1.0: Multiple-xing and channel coding, 3GPP-TSG-RAN, 2002-06) of the UMTS-FDD mode is a physical channel, ie a radio channel, defined in the downlink direction by carrier frequency, scrambling code, channelization code and a start and stop time.
  • the scrambling codes are used to scramble the already spread data. This should, among other things the interference (interference) in neighboring cells is minimized.
  • Radio channels Types of radio channels: dedicated channels (Dedicated Channels) and common channels (Co mon Channels).
  • dedicated channels a physical resource is reserved only for the transmission of information for a specific subscriber device (user equipment).
  • common channels NEN information that is intended for all participants (eg the broadcast channel BCH) or only for a specific participant. In the latter case, it must also be transmitted on the common channel for which subscriber the information is intended.
  • SIR-based (signal-to-interference ratio) power control with closed control loop which is briefly outlined below (see also TS 25.214 V5.1.0: Physical layer procedures, 3GPP-TSG-RAN,
  • the mobile device makes an estimate of the SIR for the dedicated channels it receives. This value represents a quality value for the received signal.
  • a TPC command Transmit Power Control
  • SIR target is specified individually by the network for each mobile station in such a way that sufficient quality is guaranteed for the respective connection.
  • the TPC commands are pure 1-bit information and merely provide the information represents whether the measured SIR is below or above the predetermined value SIR ta rget.
  • the TPC commands (rget SIR SIR below ta) also with the commands "UP” and “DOWN” (SIR SIR over half ta rg et) are equated.
  • the command "UP” means that the reception quality is not sufficient and therefore an increase in the transmission power is necessary at the transmitter.
  • the reverse applies to the "DOWN" command.
  • Group or multicast messages can be sent efficiently via existing common channels or via a future special multicast channel from the base stations (NodeBs) arranged in the radio cells to the subscriber stations (mobile radio stations or mobile stations in GSM, user equipment UEs) in UMTS; appended "s" is used for plural formation det) of the multicast group.
  • NodeBs base stations
  • subscriber stations mobile radio stations or mobile stations in GSM, user equipment UEs
  • UMTS user equipment UEs
  • appended "s" is used for plural formation det
  • an associated uplink channel is required per subscriber station, which uses TPC bits (power transmission bits) to inform the base station that the transmit power for the respective subscriber station is too high or too is low.
  • TPC bits power transmission bits
  • the uplink channel that transmits the TPC bits is also expediently power-controlled so that the interference from the UL transmission by multiple subscriber stations is kept as low as possible in the cell. As is known, this control is in turn carried out by a dedicated DL channel associated with the UL channel. In UMTS, each subscriber station is assigned an associated DL channel.
  • the current power control based on the TPC bits is based on either-or decisions. As a result, the actual properties of the mobile radio channel are not taken into account, and there is a risk that one (or a few) subscriber stations dominate the entire power control.
  • the data are sent from a base station to a group of subscriber stations via at least one common or the same physical channel.
  • the common physical channel can be defined in particular by time and / or frequency and or code, in particular spreading code (channelization code) and / or scrambling code.
  • the transmission power of a base station which sends data to a group of subscriber stations is set with little effort, taking into account the following goals:
  • the base station in the transmission of reception quality values, there is the advantage that the base station can make qualitative decisions in terms of power regulation, in order to enable faster and more efficient regulation.
  • 1 shows a mobile radio cell with several mobile radio stations
  • Fig. 3 is a block diagram of a mobile station or a base station.
  • the radio cell FZ schematically illustrated in Figure 1 has a base station BS representing the transmitter in the Funksyst 'em.
  • a control device BSC can be assigned to this base station BS, which, for example, also regulates the transmission to further radio cells.
  • several receivers in the form of subscriber stations, also referred to below as mobile stations, are present within the radio cell FZ, MSI to MS6.
  • the receivers MSI to MS6 are randomly distributed over the area of the radio cell FZ, so that the receivers MSI to MS6 can have different distances from the base station BS.
  • the data is transmitted in the UMTS radio system in time slots, which in turn are embedded in a fixed frame structure.
  • the frames each last 10 milliseconds and contain 15 time slots over which the data transmitted over a physical channel are distributed.
  • a so-called burst is transmitted in each of these time slots, which represents a sequence of bits that can be divided into different data fields.
  • the data to be transmitted, in particular multicast messages are processed in accordance with a layer model mapped onto a physical channel (physical multicast channel PMcCh), which is transmitted via the air interface from the transmitter BS to a group of subscriber stations MS2, MS4, MS5 with a transmission power.
  • PMcCh physical multicast channel
  • the aim of setting the transmission power of the base station BS is that all mobile stations MS2, MS4, MS5 of the group to which the multicast message is directed receive the multicast message with at least a certain minimum reception quality.
  • the subscriber stations MSI to MS6 are equipped so that they can determine a reception quality value depending on the reception quality of received multicast messages and the current reception quality value at regular intervals via an uplink channel, for example a dedicated channel (UL-DPCCH) , can send a physical random access channel (PRACH Physical Random Access Channel) or via a special multicast uplink signaling channel to the base station BS.
  • an uplink channel for example a dedicated channel (UL-DPCCH)
  • PRACH Physical Random Access Channel Physical Random Access Channel
  • PRACH Physical Random Access Channel special multicast uplink signaling channel
  • the receivers MS2, MS4, MS5 form a reception group for multicast messages which are sent out by the transmitter BS.
  • the base station determines a transmission power value and sends further data to the group with the transmission power value determined.
  • a group of mobile stations MS2, MS4, MS5 receives the same multicast channel (step 1) and is therefore involved in the corresponding power control.
  • the mobile stations MS2, MS4 and MS5 each determine the signal for interference as the reception quality value SIR ratio of the multicast channel, hereinafter referred to as SIR2, SIR4 and SIR5 (step 2).
  • the received quality value can also be determined by the bit error rate or the block error rate of the received data, in particular the received multicast data.
  • These reception quality values are sent to the base station BS at regular intervals via the dedicated uplink channel, the PRACH or a special multicast uplink signaling channel (step 3).
  • the arrival of the SIR values SIR2, SIR4 and SIR5 determined and transmitted by the various mobile stations MS2, MS4, MS5 at the base station can be scattered within the power control period PCP;
  • a comparison of the SIR values with an optimal reception value interval (step 5), here an optimal SIR value interval, can take place, for example, at the end of the power regulation period or after the arrival of the last SIR value.
  • step 5 The comparison of the SIR values with an optimal reception value interval (step 5) or the evaluation of the individual received SIR values is carried out according to the following three steps.
  • a required reception quality value in particular SIR value
  • SIR opt a reception quality value interval is determined by two further values SIR min and SIR max such that:
  • a first step the values that are greater than SIR max are deleted from the received SIR values SIR2, SIR4, SIR5 (step 5.1), since in these cases it can be assumed with a high degree of certainty that the actual reception quality is sufficient is. If after this step no further SIR values for evaluating its left, then the base station decreases the transmission power by a certain amount, for example, a value that -niedrigstem on the difference between received from the base station SIR value and SIRopt or SIR m a ⁇ depends or is formed from this difference.
  • the received SIR values SIR2, SIR4, SIR5 evaluate the SIR values which are smaller than SIR m in (step 5.2).
  • the reception is usually so poor that the multicast service threatens to fail due to high transmission errors. Therefore, the transmission power is increased in this case.
  • the transmission power is increased by a value which depends on the difference between the lowest received SIR value and SIR min or SIR op t or is formed by this difference.
  • a third step the remaining SIR values, which are in a range between SIR min and SIR max, are evaluated (step 5.3).
  • an average value SIR g iobai is formed from these values:
  • the C are weighting factors that allow differentiated averaging. In the simplest case, all c ⁇ i-dentic 1, or the c k are dependent on the SIR values.
  • the reception quality values are not transmitted from the mobile stations to the base station even once per power regulation period, but at intervals controlled by the mobile station itself.
  • the base station At the end of a power regulation period, the base station only takes into account the reception quality values received within the power regulation period for comparison with the reception quality value interval. For example, the mobile station only sends the determined reception quality value to the base station if the determined reception quality value fulfills a certain criterion. This criterion can be over or under ten of a predetermined threshold value through the determined reception quality value.
  • the ascertained reception quality value SIR is only sent to the base station if the ascertained reception quality value SIR is less than c * SIR op .
  • the factor c can be used to determine a margin for the power control, which influences the number of uplink transmissions.
  • FIG. 3 shows a base station BS or a mobile station MS, in particular a mobile telephone, which contains a high-frequency device HF and a processor device PE.
  • a program-controlled processor device PE such as a microcontroller, which can also include a processor CPU and a memory device SPE.
  • the radio frequency direction HF will be controlled by the processor device PE.
  • the program data such as, for example, the control commands or control procedures which are used to control the mobile station or base station, are stored in the storage device -SPE.
  • the different components of the processor device can exchange data with one another or with other components of the mobile station or base station via a bus system BUS or input / output interfaces and, if appropriate, suitable controllers. It is sufficiently known to a person skilled in the art to control a mobile station or base station and to implement it certain functions and applications of the mobile station or base station, these and other components of one
  • the processor device is set up to control the power regulation in the context of a transmission of data to groups of subscribers; in particular, the processor device is management of essential of the above process steps set up.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Es werden Daten von einer Basisstation an eine Gruppe von Teilnehmerstationen gesendet, die Teilnehmerstationen ermitteln jeweils einen Empfangsqualitätswert, der jeweils von den Teilnehmerstationen an die Basisstation gesendet wird, mittels der Basisstation oder mittels einer der Basisstation zugeordneten Kontrolleinrichtung werden die Empfangsqualitätswerte mit einem optimalen Empfangsqualitätswerteintervall verglichen, in Abhängigkeit von den Vergleichsergebnissen wird ein Sendeleistungswert ermittelt, und weitere Daten werden von der Basisstation an die Gruppe von Teilnehmerstationen mit dem ermittelten Sendeleistungswert gesendet.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Funkdatenübertragung, Teilnehmerstation und Basisstation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funkdatenübertragung, eine Teilnehmerstation, insbesondere eine Mobilstation bzw. ein Mobiltelefon, und eine Basisstation.
Bei vielen in modernen Mobilfunksystemen angebotenen Diensten und Anwendungen sollen Nachrichten nicht nur zu einem, sondern zu zwei und mehreren Mobilfunkteilnehmern übertragen werden. Beispiele für solche Dienste und Anwendungen sind News-Groups, Video-Konferenzen, Video-On-Demand, verteilte Anwendungen usw.. Bei der Übertragung der Nachrichten zu den verschiedenen Teilnehmern ist es möglich, jedem Empfänger separat eine Kopie der Daten zuzusenden. Diese Technik ist zwar einfach zu implementieren, für große Gruppen jedoch ungeeignet. Da dieselbe Nachricht über N (N=Anzahl der Empfänger der Nachricht) Einzelverbindungen (Unicast-Verbindungen) übertragen wird, benötigt dieses Verfahren eine sehr hohe Bandbreite.
Eine bessere Möglichkeit bietet hier die Multicast-Übertra- gung bzw. ein entsprechender Multicast-Service. Hierbei werden die verschiedenen Teilnehmer, denen dieselbe Nachricht übermittelt ,werden soll, zu einer Gruppe (Multicast-Gruppe) zusammengefaßt, der eine Adresse (Multicast-Adresse) zugeordnet wird (Point-to-Multipoint-Übertragung) . Die zu übertra- genden Daten werden daraufhin nur einmal an diese Multicast- Adresse gesendet. Über gemeinsame Verbindungswege vom Sender zu den Empfängern wird die Multicast-Nachricht im Idealfall nur einmal gesendet. Bei der Übertragung von Daten - egal welcher Art - wird im Mobilfunk zwischen zwei Übertragungsrichtungen unterschieden. Allgemein wird die Daten-Übertragung von der i.a. ortsfesten Basisstation zu den Teilnehmerstationen bzw. Mobilstationen als Übertragung in Downlink-Richtung DL (Abwärtsstrecke) bezeichnet, bei der Datenübertragung in der Gegenrichtung von einem Endgerät zu der Basisstation spricht man von Übertragung in Uplink-Richtung UL (Aufwärtsstrecke) .
Bei UMTS sind für die Übertragung über die Luftschnittstelle zwei Modi vorgesehen: Beim FDD-Mode erfolgt die Übertragung in Up- und Downlink auf unterschiedlichen Frequenzen, beim TDD-Mode wird nur eine Trägerfrequenz verwendet. Durch Zuweisung von Zeitschlitzen erfolgt eine Trennung der Up- und Downlink-Richtung. Die Teilnehmer werden bei beiden Modi durch Aufprägen orthogonaler Codes (Channelization Codes) auf die Informationsdaten getrennt. Dieses Mehrfachzugriffsverfahren ist als CDMA-Verfahren bekannt. Gemäß den aktuellen Spezifikationen (u.a. siehe TS 25.211 V5.1.0: Physical chan- -nels and apping of transport Channels onto physical Channels, 3GPP-TSG-RAN, 2002-06 und TS 25.212 V5.1.0 : Multiple- xing and Channel coding, 3GPP-TSG-RAN, 2002-06) des UMTS-FDD Mode ist ein physikalischer Kanal, d.h. ein Funkkanal, in der Downlink-Richtung definiert durch Trägerfrequenz, Scrambling Code, Channelization Code und einer Start- und Stopzeit. Die Scrambling Codes dienen zur Verwürfelung der bereits gespreizten Daten. Dadurch sollen u.a. die Störungen (Interferenzen) in Nachbarzellen minimiert werden.
In UMTS gibt es für die Übertragung von Informationen zwei
Arten von Funkkanälen: Dedizierte Kanäle (Dedicated Channels) und gemeinsame Kanäle (Co mon Channels) . Bei den dedizierten Kanälen wird eine physikalische Ressource nur für die Übertragung von Informationen für ein bestimmtes Teilnehmergerät (User Equip ent) reserviert. Bei den gemeinsamen Kanälen kön- nen Informationen übertragen werden, die für alle Teilnehmer gedacht sind (z.B. der Broadcast Channel BCH) oder nur für einen bestimmten Teilnehmer. Im letzteren Fall muß auf dem gemeinsamen Kanal noch mitübertragen werden, für welchen Teilnehmer die Information gedacht ist.
Stand der Technik ist ebenfalls die SIR-basierte (Signal-to- Interference-Ratio) Leistungsregelung mit geschlossener Regelschleife, welche nachfolgend kurz skizziert wird (s.a. TS 25.214 V5.1.0: Physical layer procedures, 3GPP-TSG-RAN,
2002-06) . Das Mobilfunkgerät macht für die dedizierten Kanäle, die sie empfängt, eine Schätzung des SIR. Dieser Wert stellt einen Qualitätswert für das empfangene Signal dar. Durch Vergleich mit einem vorgegebenen Wert SIRtarget wird ein TPC-Befehl (Transmit Power Control) , d.h. ein Leistungsüber- tragungskontroll-Befehl, erzeugt und das Ergebnis über einen Uplink-Kanal an die Basisstation gesendet. Der Wert für SIRtarget wird dabei vom Netz für jede Mobilstationen individuell so vorgegeben, daß für die jeweilige Verbindung eine -ausreichende Qualität gewährleistet wird. Die TPC-Befehle sind reine 1-bit Informationen und stellen lediglich die Information dar, ob das gemessene SIR unter- oder überhalb des vorgegebenen Werts SIRtarget liegt. Deshalb können die TPC- Befehle auch mit den Kommandos "UP" (SIR unterhalb SIRtarget) und "DOWN" (SIR überhalb SIRtarget) gleichgesetzt werden. Der Befehl "UP" bedeutet, daß die Empfangsqualität nicht ausreicht- und deshalb am Sender eine Erhöhung der Sendeleistung notwendig ist. Umgekehrtes gilt für den "DOWN"-Befehl .
Gruppen- bzw. Multicast-Nachrichten können effizient über e- xistierende gemeinsame Kanäle oder über einen zukünftigen speziellen Multicast-Kanal von den in den Funkzellen angeordneten Basisstationen (NodeBs) zu den Teilnehmerstationen (Mo- bilfunkstationen bzw. Mobile Stations im GSM, User Equipments UEs im UMTS; angehängtes " s" wird zur Pluralbildung verwen- det) der Multicast-Gruppe versendet werden. Um diese Nachrichtenübertragung leistungsmäßig anzupassen bzw. in ausreichender und nicht zu hoher Leistung zu senden, ist ein assoziierter Uplink-Kanal pro Teilnehmerstation erforderlich, der der Basisstation mittels TPC-Bits (Leistungsübertragungsbits) mitteilt, daß die Sendeleistung für die jeweilige Teilnehmerstation zu hoch oder zu niedrig ist. Hierfür kann der existierende dedizierte Uplink-Kanal DPCCH oder ein zukünftiger spezieller Uplink Multicast-Kanal verwendet werden. Der Uplink-Kanal , der die TPC-Bits überträgt, wird sinnvoller- weise ebenfalls leistungsgeregelt, damit in der Mobilfunkzelle die Störungen durch die UL-Übertragung durch mehrere Teilnehmerstationen so gering wie möglich gehalten werden. Diese Kontrolle erfolgt bekanntermaßen wiederum durch einen zum UL- Kanal assoziierten dedizierten DL-Kanal. Im UMTS wird hierbei jeder Teilnehmerstation ein assoziierter DL-Kanal zugeordnet.
Die derzeitige Leistungsregelung auf Basis der TPC-Bits beruht auf Entweder-Oder-Entscheidungen. Dadurch werden die tatsächlichen Eigenschaften des Mobilfunkkanals nicht berücksichtigt, und es besteht die Gefahr, dass eine (oder wenige) Teilnehmerstationen die komplette Leistungsregelung dominiert.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine technische Lehre anzugeben, die das Senden von Daten von einer Basisstation an eine Gruppe von Teilnehmerstationen mit geeigneter Sendeleistung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet. Im Rahmen der Erfindung liegen dabei auch Weiterbildungen der Vorrichtungsansprüche, die den Unteransprüchen des Verfah- rensanspruchs entsprechen. Die Erfindung beruht demnach auf dem Gedanken, dass zumindest ein Empfangsqualitätswert von zumindest einer Teilnehmerstation, insbesondere einer Mobilstation, an eine Basisstation gesendet wird, zumindest dieser Empfangsqualitätswert mit einem Empfangsqualitätswerteintervall verglichen wird und basierend auf diesem Vergleich die Sendeleistung der Basisstation eingestellt wird.
Insbesondere werden dabei die Daten von einer Basisstation an eine Gruppe von Teilnehmerstationen über zumindest einen gemeinsamen bzw. gleichen physikalischen Kanal gesendet. Der gemeinsame physikalische Kanal kann dabei insbesondere durch Zeit und/oder Frequenz und oder Code, insbesondere Spreizcode (Channelisation Code) und/oder Scrambling Code, definiert sein.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass mit geringem Aufwand die Sendeleistung einer Basisstation, die Daten an eine Grup- pe von Teilnehmerstationen sendet, unter Berücksichtigung folgender Ziele eingestellt wird:
- eine zuverlässige Übertragung von Daten an die Gruppe von TeilnehmerStationen
- die Störung anderer Teilnehmerstationen bzw. anderer phy- sikalischer Kanäle wird reduziert.
Insbesondere liegt in der Übertragung von Empfangsqualitätswerten der Vorteil, dass die Basisstation bei der Leistungsregelung qualitative Entscheidungen treffen kann, um so eine schnellere und effizientere Regelung zu ermöglichen.
Durch den Vergleich der Empfangsqualitätswerte mit einem Emp- fangsqualitätswerteintervall kann vermieden werden, dass die Leistungsregelung um einen Zielwert oszilliert. Im folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Mobilfunkzelle mit mehreren Mobilfunksta- tionen,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Leis- tungsregelung, und
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild einer Mobilstation bzw. einer Basisstation.
Die in Figur 1 schematisch dargestellte Funkzelle FZ besitzt in ihrem Zentrum eine Basisstation BS, die den Sender in dem Funksyst'em darstellt. Dieser Basisstation BS kann eine Kontrolleinrichtung BSC beigeordnet werden, die beispielsweise auch die Übertragung zu weiteren Funkzellen regelt. Weiterhin sind innerhalb der Funkzelle FZ mehrere Empfänger in Form von Teilnehmerstationen, im folgenden auch Mobilstationen ge- -nannt, MSI bis MS6 vorhanden. Die Empfänger MSI bis MS6 sind zufällig über die Fläche der Funkzelle FZ verteilt, so dass die Empfänger MSI bis MS6 unterschiedliche Entfernungen zur Basisstation BS haben können.
Die Daten werden in dem UMTS-Funksystem in Zeitschlitzen ü- bertragen, die wiederum in eine feste Rahmenstruktur eingebettet sind. Die Rahmen dauern jeweils 10 Millisekunden und beinhalten 15 Zeitschlitze, auf die die über einen physikalischen Kanal übertragenen Daten verteilt werden. In jedem die- ser Zeitschlitze wird ein so genannter Burst übertragen, der eine Folge von Bits darstellt, die in verschiedene Datenfelder aufgeteilt sein können.
Die zu übertragenden Daten, insbesondere Multicast- Nachrichten, werden gemäß einem an sich bekannten Schichten- modell auf einen physikalischen Kanal (Physikalischer Multi- cast-Kanal PMcCh) abgebildet, der über die Luftschnittstelle vom Sender BS an eine Gruppe von Teilnehmerstationen MS2, MS4, MS5 mit einer Sendeleistung übertragen wird. Ziel der Einstellung der Sendeleistung der Basisstation BS ist es dabei, dass alle Mobilstationen MS2, MS4, MS5 der Gruppe, an die die Multicast-Nachricht gerichtet ist, die Multicast- Nachricht mit wenigstens einer bestimmten Mindest- Empfangsqualität empfangen.
Die Teilnehmerstationen MSI bis MS6 sind so ausgestattet, dass sie in Abhängigkeit von der Empfangsqualität von empfangenen Multicast-Nachrichten einen Empfangsqualitätswert ermitteln können und jeweils den aktuellen Empfangsqualitäts- wert in regelmäßigen Abständen über einen Uplink-Kanal, beispielsweise einen dedizierten Kanal (UL-DPCCH) , einen physikalischen zufälligen Zugriffskanal (PRACH Physical Random Access Channel) oder über einen speziellen Multicast-Uplink- Signalisierungskanal an die Basisstation BS senden können. ■
Im folgenden wird nun davon ausgegangen, dass die Empfänger MS2, MS4, MS5 eine Empfangsgruppe für Multicast-Nachrichten bilden, die vom Sender BS ausgesendet werden. Abhängig von einem Vergleich der Empfangsqualitätswerte der Empfänger MS2, MS4, MS5 der Empfangsgruppe mit einem optimalen Empfangswerteintervall ermittelt die Basisstation einen Sendeleistungswert und sendet weitere Daten an die Gruppe mit dem ermittelten Sendeleistungswert.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das auch anhand der Figur 2 beschrieben ist, empfängt eine Gruppe von Mobilstationen MS2, MS4, MS5 den gleichen Multicast-Kanal (Schritt 1) und ist deshalb an der entsprechenden Leistungsregelung beteiligt. Die Mobilstationen MS2, MS4 und MS5 bestimmen je- weils als Empfangsqualitätswert das Signal zu Interferenz Verhältnis SIR des Multicast-Kanals, im folgenden mit SIR2, SIR4 und SIR5 bezeichnet (Schritt 2) . Alternativ oder zusätzlich kann der Empfangsqualitätswert auch durch die Bitfehlerrate oder die Blockfehlerrate der empfangenen Daten, insbe- sondere der empfangenen Multicast-Daten, bestimmt werden. Diese Empfangsqualitätswerte werden über den dedizierten Uplink-Kanal, den PRACH oder einen speziellen Multicast- Uplink-Signalisierungskanal in regelmäßigen Abständen an die Basisstation BS gesendet (Schritt 3) . Der zeitliche Abstand kann dabei von einer zentralen Einrichtung des Mobilfunknetzes festgelegt werden und ist beispielsweise durch eine Frequenz von FP=150 Hz vorgegeben; damit erfolgt die Anpassung der Sendeleistung des Multicast-Kanals ebenfalls mit dieser Frequenz .
Die Basisstation BS empfängt die Empfangsqualitätswerte SIR2, SIR4 und SIR5 der Mobilstationen MS2, MS4, MS5, die der jeweiligen Leistungsregelungsperiode PCP =1/FP zugeordnet sind (Schritt 4) . Das zeitliche Eintreffen der von den verschiede- -nen Mobilstationen MS2, MS4, MS5 ermittelten und gesendeten SIR-Werte SIR2, SIR4 und SIR5 bei der Basisstation kann innerhalb der Leistungsregelungsperiode PCP verstreut sein; ein Vergleich der SIR-Werte mit einem optimalen Empfangswerteintervall (Schritt 5) , hier einem optimalen SIR-Werteintervall kann beispielsweise am Ende der Leistungsregelungsperiode o- der nach Eintreffen des letzten SIR-Wertes erfolgen.
Der Vergleich der SIR-Werte mit einem optimalen Empangswer- teintervall (Schritt 5) bzw. die Auswertung der einzelnen empfangenen SIR-Werte wird gemäß der folgenden drei Schritte durchgeführt .
Zunächst wird entsprechend der benötigten Qualität des Multi- cast-Services für den physikalischen Multicast-Kanal ein be- nötigter Empfangsqualitätswert, insbesondere SIR-Wert, fest- gelegt (SIRopt) . Um diesen Wert SIRopt wird ein Empfangsquali- tätswerteintervall durch zwei weitere Werte SIRmin und SIRmax derart bestimmt, dass gilt:
S IRmin < S IRopt < S IRmax .
Da die Empfangsqualität aufgrund der besonderen Eigenschaften eines Mobilfunkkanals ständig variiert, wird durch die Wahl eines derartigen Intervalls ein Ping-Pong-Effekt bei der Leistungsregelung vermieden.
In einem ersten Schritt werden von den empfangenen SIR-Werten SIR2, SIR4, SIR5 die Werte gelöscht, die größer als SIRmax sind (Schritt 5.1), da in diesen Fällen mit hoher Sicherheit davon ausgegangen werden kann, dass die tatsächliche Empfangsquäli- tät ausreichend ist. Sollten nach diesem Schritt keine weiteren SIR-Werte zur Auswertung übrig sein, dann vermindert die Basisstation die Sendeleistung um einen bestimmten Betrag, beispielsweise um einen Wert, der von der Differenz zwischen -niedrigstem von der Basisstation empfangenen SIR-Wert und SIRopt oder SIRmaχ abhängt oder aus dieser Differenz gebildet ist.
Im zweiten Schritt werden von den empfangenen SIR-Werten SIR2,SIR4,SIR5 die SIR-Werte ausgewertet, welche kleiner als SIRmin sind (Schritt 5.2). In diesen Fällen ist der Empfang in der Regel so schlecht, dass der Multicast-Service wegen hoher Übertragungsfehler auszufallen droht. Deshalb wird in diesem Fall die Sendeleistung erhöht. Beispielsweise wird die Sende- leistung um einen Wert erhöht, der von der Differenz zwischen dem niedrigsten empfangenen SIR-Wert und SIRmin oder SIRopt abhängt oder durch diese Differenz gebildet ist.
Wenn der zweite Schritt nicht zu einer Erhöhung der Sende- leistung geführt hat, werden in einem dritten Schritt die verbleibenden SIR-Werte, die in einem Bereich zwischen SIRmin und SIRmax liegen, ausgewertet (Schritt 5.3). Um dennoch ein Abdriften der Empfangsqualitätswerte aus dem vorgegebenen Empfangsqualitätswerteintervall zu vermeiden, wird aus diesen Werten ein Mittelwert SIRgiobai gebildet:
SIRglobal = ∑ck - SIRk
& K
Die C sind Gewichtungsfaktoren, die eine differenzierte Mit- telwertbildung erlauben. Im einfachsten Fall sind alle c^ i- dentisch 1, oder die ck sind abhängig von den SIR-Werten.
Durch Vergleich des SIRgι0bai mit SIRopt wird nun entschieden, ob die Sendeleistung erhöht (falls SIRgiobai<SIR0pt) oder er- niedrigt (falls SIRgiobai>SIR0pt) wird. Hierbei kann es auch sinnvoll sein, die Sendeleistung nicht zu verändern, wenn die Abweichung von SIRgι0bai von SIRopt kleiner als eine vorgegebene Schwelle ist:
SIR -g, lobal - ε
Gemäß einer besonderen AusführungsVariante der Erfindung erfolgt die Übertragung der Empfangsqualitätswerte (z.B. SIR, BER (Bitfehlerrate) oder BLER (Blockfehlerrate) ) von den Mo- bilstationen an die Basisstation nicht einmal pro Leistungsregelungsperiode, sondern in von der Mobilstation selbst gesteuerten Abständen. Dabei berücksichtigt die Basisstation am Ende einer Leistungsregelungsperiode zum Vergleich mit dem Empfangsqualitätswerteintervall nur die Empfangsqualitätswer- te, die innerhalb der Leistungsregelungsperiode empfangen werden. Beispielsweise sendet die Mobilstation nur dann den ermittelten Empfangsqualitätswert an die Basisstation, wenn der ermittelte Empfangsqualitätswert ein bestimmtes Kriterium erfüllt. Dieses Kriterium kann in dem Über- oder Unterschrei- ten eines vorgegebenen Schwellwertes durch den ermittelten Empfangsqualitätswert liegen. So wird beispielsweise nur dann der ermittelte Empfangsqualitätswert SIR an die Basisstation gesendet, wenn der ermittelte Empfangsqualitätswert SIR klei- ner als c*SIRop ist. Durch den Faktor c kann ein Spielraum für die Leistungsregelung festgelegt werden, der die Anzahl der Uplink-Übertragungen beeinflusst.
Figur 3 zeigt eine Basisstation BS bzw. eine Mobilstation MS, insbesondere ein Mobiltelefon, welche eine Hochfrequenzeinrichtung HF und eine Prozessoreinrichtung PE enthält.
Zur Steuerung der Mobilstation MS bzw. Basisstation BS und der Verfahren, welche durch die Mobilstation ausgeführt wer- den, ist eine programmgesteuerte Prozessoreinrichtung PE, wie beispielsweise ein Mikrocontroller vorgesehen, der auch einen Prozessor CPU und eine Speichereinrichtung SPE umfassen kann. Die Hochfrequenzeichrichtung HF wird dabei von der Prozessoreinrichtung PE gesteuert werden. In der Speichereinrichtung -SPE sind die Programmdaten, wie beispielsweise die Steuerbefehle oder Steuerprozeduren, die zur Steuerung der Mobilstation bzw. Basisstation herangezogen werden, gespeichert. Die unterschiedlichen Komponenten der Prozessoreinrichtung können über ein Bussystem BUS oder Ein-/Ausgabeschnittstellen und gegebenenfalls geeignete Controller untereinander oder mit weiteren Komponenten der Mobilstation bzw. Basisstation Daten austauschen._ Es ist einem Fachmann hinreichend bekannt, zur Steuerung einer Mobilstation bzw. Basisstation und zur Realisierung bestimmter Funktionen und Anwendungen der Mobilstati- on bzw. Basisstation, diese und weitere Komponenten einer
Prozessoreinrichtung und damit die Prozessoreinrichtung programmtechnisch entsprechend einzurichten. Die Prozessoreinrichtung ist zur Steuerung der Leistungsregelung im Rahmen einer Übertragung von Daten an Gruppen von Teilnehmern einge- richtet; insbesondere ist die Prozessoreinrichtung zur Durch- führung von wesentlichen der obengenannten Verfahrensschritte eingerichtet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Funkdatenübertragung, bei dem Daten von einer Basisstation (BS) an eine Gruppe von Teilnehmerstationen (MS) gesendet werden, bei dem Teilnehmerstationen (MS) aus der Gruppe von Teilnehmerstationen die Daten empfangen und jeweils einen Empfangsqualitätswert ermitteln, bei dem der Empfangsqualitätswert jeweils von den Teilnehmer- Stationen (MS) an die Basisstation (BS) gesendet wird, bei dem mittels der Basisstation (BS) oder mittels einer der Basisstation zugeordneten Kontrolleinrichtung (BSC) die Empfangsqualitätswerte mit einem optimalen Empfangsqualitätswer- teintervall verglichen werden, bei dem das optimale Empfangsqualitätswerteintervall durch einen oberen und einen unteren Grenzwert begrenzt ist, bei dem in Abhängigkeit von den Vergleichsergebnissen ein Sendeleistungswert ermittelt wird, und bei dem weitere Daten von der Basisstation (BS) an die Gruppe von Teilnehmerstationen (MS) mit dem ermittelten Sendeleis- tungswert gesendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Empfangsqualitätswert zumindest von einer der folgenden Größen abhängt:
Signal zu Interferenz Verhältnis, Bitfehlerrate, Blockfehlerrate .
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Ermittlung eines Sendeleistungswertes die Empfangsqualitätswerte berücksichtigt werden, die innerhalb einer Leistungsregelungsperiode von der Basisstation empfangen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Leistungsregelungsperiode mittels der Basisstation oder mittels der der Basisstation zugeordneten Kontrolleinrichtung eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem durch die Teilnehmerstationen bestimmt wird, in welcher Leistungsregelungsperiode ein Empfangsqualitätswert an die Basisstation gesendet wird.
6. Verfahren zur Funkdatenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei der Ermittlung des Sendeleistungswertes Empfangsqualitätswerte, die größer als der obere Grenzwert sind, nicht berücksichtigt werden.
7. Verfahren zur Funkdatenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Sendeleistung reduziert wird, wenn kein Empfangsqualitätswert kleiner als der obere Grenzwert ist.
8. Verfahren zur Funkdatenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Sendeleistung erhöht wird, wenn zumindest ein Empfangsqualitätswert kleiner als der untere Grenzwert ist.
9. Verfahren zur Funkdatenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das optimale Empfangsqualitätswerteintervall einen optimalen Empfangsqualitätswert enthält, und das folgende Schritte aufweist: a) aus den Empfangsqualitätswerten, die innerhalb des optimalen Empfangsqualitätswerteintervalls liegen, wird ein Empfangsquälitatsmittelwert ermittelt, b) der Empfangsqualitätsmittelwert wird mit dem optimalen Empfangsqualitätswert verglichen, c) die Sendeleistung wird erhöht, wenn der Empfangsqualitätsmittelwert kleiner als der optimale Empfangsqualitätswert ist, d) die Sendeleistung wird reduziert, wenn der Empfangsquäli- tätsmittelwert größer als der optimale Empfangsqualitätswert ist; wobei die Schritte a) bis d) nicht durchgeführt werden, wenn zumindest ein Empf ngsqualitätswert kleiner als der untere Grenzwert ist oder alle Empfangsqualitätswerte größer als der obere Grenzwert sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Schritte c) bis d) nicht durchgeführt werden, wenn die Differenz zwischen Empfangsqualitätsmittelwert und optimalem Empfangsqualitätswert einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
11. Teilnehmerstation (MS) mit Mitteln (HF) zur Funkdatenübertragung und -mit einer Prozessoreinrichtung (PE) , die derart eingerichtet ist,
- dass aus Daten, von einer Basisstation (BS) an eine Gruppe von Teilnehmerstationen (MS) gesendet werden, ein Empfangsqualitätswert ermittelt wird, - dass der Empfangsqualitätswert von der Teilnehmerstation (MS) an die Basisstation (BS) gesendet wird, wobei mittels der Basisstation (BS) oder mittels einer der Basisstation zugeordneten Kontrolleinrichtung (BSC) die von Teilnehmerstationen (MS) an die Basisstation (BS) gesendeten Empfangsqualitätswerte mit einem optimalen Empfangsqualitäts- werteintervall verglichen werden, wobei das optimale Empfangsqualitätswerteintervall durch einen oberen und einen unteren Grenzwert begrenzt ist, wobei in Abhängigkeit von den Vergleichsergebnissen ein Sen- deleistungswert ermittelt wird, und wobei weitere Daten von der Basisstation (BS) an die Gruppe von Teilnehmerstationen (MS) mit dem ermittelten Sendeleistungswert gesendet werden.
12. Basisstation (BS) mit Mitteln (HF) zur Funkdatenübertragung und mit einer Prozessoreinrichtung (PE) , die derart eingerichtet ist,
- dass Daten von einer Basisstation (BS) an eine Gruppe von Teilnehmerstationen (MS) gesendet werden, wobei Teilnehmerstationen (MS) aus der Gruppe von Teilnehmerstationen die Daten empfangen und jeweils einen Empfangsqualitätswert ermitteln und den Empfangsqualitätswert jeweils an die Basisstation (BS) senden, - dass die Empfangsqualitätswerte mit einem optimalen Emp- fangsqualitätswerteintervall verglichen werden, wobei das optimale Empfangsqualitätswerteintervall durch einen oberen und einen unteren Grenzwert begrenzt ist,
- dass in Abhängigkeit von den Vergleichsergebnissen ein Sen- -deleistungswert ermittelt wird, und
- dass weitere Daten von der Basisstation (BS) an die Gruppe von Teilnehmerstationen (MS) mit dem ermittelten Sendeleistungswert gesendet werden.
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