DE10149549A1 - Verfahren zur Steuerung der Sendeleistung mindestens einer Sendestation eines Funkkommunikationssystems, zugehöriges Teilnehmergerät sowie Sendestation - Google Patents

Abstract

Eine Sendestation (BS1) eines Funkkommunikationssystems wird von mindestens einem Teilnehmergerät (MS1) mindestens einer Gruppe (MC1) von Teilnehmergeräten mit Hilfe mindestens eines Steuersignals (SL1) lediglich solange mitgeteilt, die Sendeleistung zu erhöhen, wie der gemessene Empfangspegel (DP) dieses Teilnehmergeräts (MS1) unterhalb eines vorgebbaren Schwellwertes (SW) liegt, und ansonsten kein Steuersignal gesendet.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Sendeleistung mindestens einer Sendestation eines Funkkommunikationssystems, in deren Funkzelle sich mindestens eine vorgebbare Gruppe von einem oder mehreren Teilnehmergeräten aufhält, insbesondere nach Patent . . . (Aktenzeichen: P 10132804.4).
• Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Patent . . . (Aktenzeichen: P 10132804.4). Die dort zu den Fig. 1 und 2 getroffenen Aussagen sind im Rahmen der Erfindung allgemein gültig. Elemente mit der gleichen Funktion und Wirkungsweise sind im Rahmen der Erfindung durchgängig jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• Bei modernen Funkkommunikationssystemen wie z. B. nach dem UMTS-Standard (Universal Mobile Telecommunication Standard) lassen sich Teilnehmergeräte in der jeweiligen Funkzelle sowie funkzellenübergreifend zu einer oder mehreren Gruppen zuordnen. Die Teilnehmergeräte einer solchen Gruppe werden dann gemeinsam über ein Gruppennachrichtensignal mit Informationen bzw. Daten versorgt. Insbesondere lassen sich in einem UMTS- Funkkommunikationssystem sogenannte Multicastgruppen von Teilnehmergeräten pro Funkzelle oder funkzellenübergreifend verteilt auf mehrere Funkzellen bilden, die dann gemeinsame Services, Nutzdaten/Nutznachrichten, Signalisierungssignale, usw. gruppenselektiv zugesendet erhalten. Eine gruppenspezifische Einteilung bzw. Klassifizierung von Teilnehmergeräten kann beispielsweise hinsichtlich des jeweiligen Typus von Nachricht wie z. B. in Sportnachrichten, Wetternachrichten, Verkehrsnachrichten usw. durchgeführt werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die Sendeleistung mindestens einer Sendestation des Funkkommunikationssystems, in der sich ein oder mehrere Teilnehmergeräte der jeweiligen Gruppe momentan aufhalten, in einfacher und effizienter Weise derart gesteuert werden kann, daß die Teilnehmergeräte zu übermittelnde Daten-/Nachrichtensignale sowie sonstige Signalisierungssignale dennoch mit ausreichender, d. h. nicht mit zu geringer Empfangsqualität empfangen. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Sendestation von mindestens einem Teilnehmergerät der Gruppe mit Hilfe mindestens eines Sendeleistungs-Steuersignals lediglich solange mitgeteilt wird, die Sendeleistung zu erhöhen, wie die gemessene Empfangsqualität dieses Teilnehmergeräts unterhalb eines vorgebbaren Schwellwertes liegt, und daß kein Steuersignal dieses Teilnehmergeräts zur Sendestation gesendet wird, wenn dessen gemessener Empfangspegel den Schwellwert erreicht oder über diesem liegt.
• Dadurch, daß der Sendestation in der jeweiligen Funkzelle, in der sich ein oder mehrere Teilnehmergeräte der jeweiligen Gruppe aufhalten, mit Hilfe mindestens eines Sendeleistungs- Steuersignals von mindestens einem dieser Teilnehmergeräte lediglich solange mitgeteilt wird, die Sendeleistung zu erhöhen, wie die gemessene Empfangsqualität dieses Teilnehmergeräts unterhalb eines vorgebbaren Schwellwertes liegt, und ansonsten kein Steuersignal zur Sendestation gesendet wird, läßt sich in effizienter Weise die Sendeleistung dieser Sendestation steuern. Gleichzeitig wird weitgehend sichergestellt, daß das jeweilige Teilnehmergerät der Gruppe mit einem ausreichenden Empfangsleistungspegel ankommende Nachrichtensignale, Datensignale sowie sonstige Signalisierungssignale der Sendestation detektieren kann.
• Die Erfindung betrifft weiterhin ein Teilnehmergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Die Erfindung betrifft weiterhin eine Sendestation eines Funkkommunikationssystems, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
• Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigen:
• Fig. 1 in schematischer Darstellung die Generierung eines Sendeleistungs-Steuersignals durch ein Teilnehmergerät einer Gruppe von Teilnehmergeräten zur erfindungsgemäßen Steuerung der Sendeleistung mindestens einer Sendestation eines Funkkommunikationssystems, in deren Funkzelle sich das Teilnehmergerät und andere Mitglieder der Gruppe momentan aufhalten, sowie die zugehörige, daraufhin gemessene Empfangsqualität von zu empfangenden Nachrichten- bzw. Datensignalen in diesem Teilnehmergerät,
• Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Funkzelle des Funkkommunikationssystems mit einer Gruppe von Teilnehmergeräten, von denen mindestens ein Teilnehmergerät die Sendeleistung der Sendestation dieser Funkzelle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren steuert, und
• Fig. 3 in schematischer Darstellung den Aufbau eines sogenannten DPCCH-Bursts (Dedicated Physical Control Channel), der gruppenspezifisch, d. h. für alle Teilnehmergeräte der jeweiligen Gruppe in der momentanen Aufenthaltsfunkzelle als einziger Funkkanal zur Steuerung der Sendeleistung der dortigen Sendestation herangezogen wird.
• Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 mit 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
• In der Fig. 2 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich eine einzige Funkzelle stellvertretend für eine Vielzahl von weiteren Funkzellen eines Funkkommunikationssystems abgebildet und mit CE1 bezeichnet. Diese Funkzelle CE1 wird von einer Sendestation BS1, insbesondere Basisstation, aus funktechnisch versorgt, d. h. aufgespannt. Innerhalb jeder Funkzelle ist also jeweils eine Basisstation für die Funkkommunikation mit den sich dort jeweilig aufhaltenden ein oder mehreren Teilnehmergeräten zuständig. Vorzugsweise ist die jeweilige Basisstation wie z. B. BS1 annäherungsweise im Zentrum der jeweiligen Funkzelle wie z. B. CE1 angeordnet. Die jeweilige Basisstation ist vorzugsweise durch mindestens einen Funksender und mindestens einen Funkempfänger gebildet. Sie weist vorzugsweise mindestens eine Sendeantenne auf. Zusätzlich oder unabhängig zu ihrer Funktion, eine Funkverbindung zu Teilnehmergeräten des Funkkommunikationssystems bereitzustellen, dient die jeweilige Basisstation dazu, Verbindungen zu koordinierenden, steuernden Komponenten des Funkkommunikationssystems und/oder zu einem etwaig vorhandenen Festnetz herzustellen.
• Bei dem vereinfacht dargestellten Funkkommunikationssystem nach Fig. 2 werden Nachrichten-/Daten- und/oder sonstige Signalisierungssignale über mindestens eine vordefinierte Luftschnittstelle zwischen mindestens einem Teilnehmergerät und mindestens einer Basisstation wie z. B. BS1 in der Funkzelle CE1 nach einem Zeitmultiplex-Vielfachzugriffs-Übertragungsverfahren, insbesondere nach einem kombinierten TDMA- CDMA-Vielfachzugriffs-Übertragungsverfahren, übertragen (TDMA = Time Division Multiple Access, CDMA = Code Division Multiple Access). Um dabei eine Teilnehmerseparierung vornehmen zu können, wird vereinfacht ausgedrückt bei der Funkübertragung über die Luftschnittstelle des jeweiligen Teilnehmergeräts zur zugeordneten Basisstation (und umgekehrt) eine zeitliche Aufteilung der Nachrichtensignale in eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen zu vorgebbarer Zeitdauer mit vorgebbarer Zeitrahmenstruktur vorgenommen. Mehrere Teilnehmer, die zeitgleich in derselben Funkzelle mit der dortigen Basisstation in Kommunikation treten, werden in Kombination zur Zeitmultiplexaufteilung zweckmäßigerweise durch orthogonale Codes, insbesondere nach dem CDMA-Prinzip, voneinander hinsichtlich der Nachrichten-Datenverbindungen separiert. Mehrere Teilnehmer, die gleichzeitig auf die Netzressourcen zugreifen, d. h. gleichzeitig in derselben Funkzelle Nachrichtensignale senden und/oder empfangen sollen, werden also über sogenannte orthogonale Codes, vorzugsweise nach dem CDMA-Verfahren (Code Division Multiple Access) voneinander funktechnisch getrennt.
• Hier im Ausführungsbeispiel ist das Funkkommunikationssystem vorzugsweise als Mobilfunksystem nach dem sogenannten UMTS- Standard ( = Universal Mobile Telecommunication System) ausgebildet. Insbesondere wird es im sogenannten FDD-Mode betrieben (FDD = Frequency Division Duplex). Im FDD-Mode wird eine getrennte Signalübertragung in Up- und Downlink-Richtung (Uplink = Signalübertragung vom jeweiligen Teilnehmergerät zur jeweils zugeordneten Basisstation, Downlink = Signalübertragung von der jeweilig zugeordneten Basisstation zum jeweiligen Teilnehmergerät) durch eine entsprechend separate Zuweisung von verschiedenen Frequenzen oder Frequenzbändern mittels eines Frequenzmultiplexverfahrens erreicht. Es werden in vorteilhafter Weise insbesondere zwei verschiedene Trägerfrequenzen zur Signalübertragung in Up- und Downlink-Richtung verwendet.
• In der Fig. 2 halten sich in der Funkzelle CE1 momentan mehrere Teilnehmergeräte MS1 mit MS5 auf. Diese Teilnehmergeräte sind vorzugsweise Mobilfunktelefone, insbesondere Handys. Entsprechendes gilt für die weiteren Funkzellen des Funkkommunikationssystems, die der zeichnerischen Übersichtlichkeit halber in der Fig. 2 nicht eingezeichnet worden sind. Die Teilnehmergeräte halten sich vorzugsweise mobil, d. h. an wechselnden Orten in den verschiedenen Funkzellen des Funkkommunikationssystems auf. Gegebenenfalls können auch manche der Teilnehmergeräte stationär, d. h. ortsfest in einer oder mehreren Funkzellen angeordnet sein.
• Als Teilnehmergeräte können neben der bevorzugten Ausführung als Mobilfunkgeräte gegebenenfalls auch sonstige Nachrichten- und/oder Datenübertragungsgeräte mit zugeordneter Funkeinheit zum Kommunikationsverkehr "on air", d. h. über eine Luftschnittstelle vorgesehen sein. Dies können beispielsweise Internet-Computer, Fernsehgeräte, Notebooks, Faxgeräte, usw. sein.
• In modernen Funkkommunikationssystemen, wie z. B. nach dem UMTS-Standard ist es wünschenswert, ein oder mehrere Teilnehmergeräte jeweils einer Gruppe zuzuordnen. Die Mitglieder- Teilnehmergeräte einer solchen Gruppe können sich dabei sowohl alle in derselben Funkzelle, als auch verteilt in mehreren Funkzellen des Funkkommunikationssytems aufhalten. An die Mitglieder der jeweiligen Gruppe können dann von der Basisstation in der jeweiligen Aufenthaltsfunkzelle dieser Teilnebmergeräte eine oder mehrere Gruppennachrichten lediglich mit Hilfe einer gemeinsam bereitgestellten Funkressource gesendet werden, was besonders effizient ist. Mit anderen Worten heißt das, bei der gruppenweisen Benachrichtigung von Mitglieder-Teilnehmergeräten vordefinierter Gruppen ist es nicht mehr nötig, für jedes einzelne Mitgliedsgerät eine extra Einzelfunkverbindung aufzubauen. Es ist also nicht mehr nötig, für n Teilnehmergeräte in einer Funkzelle, an die die dortige Basisstation jeweils dieselbe Nachricht senden soll, n Einzelverbindungen zu signalisieren, aufzubauen und bereitzustellen.
• In der Fig. 2 ist beispielhaft in der Funkzelle CE1 eine erste Gruppe MC1 durch die drei Mobilfunkgeräte MS1 mit MS3 gebildet. Eine gruppenspezifische Unterteilung kann beispielsweise hinsichtlich der Funktion (Multicast, Broadcast), des Nachrichtenthemas (Sport, Wetter, Politik, Wirtschaft), sowie sonstigen Klassifizierungsarten erfolgen.
• Bei Mobilfunksystemen werden unterschiedliche Dienste bzw. Services angeboten, beispielsweise der Sprachservice, Verschicken und Empfangen von SMS-Mitteilungen (short message system), Abrufen von Informationen mittels WAP (Wireless Application Protocol) usw. Bei speziellen Diensten bzw. Anwendungen wird dabei die gleiche Information zu mehreren Nutzern bzw. Teilnehmergeräten gleichzeitig übertragen. Dazu zählen z. B. News-Groups, Video-Konferenzen, Video-On-Demand, Radio, usw. Um Ressourcen bei der Übertragung über die Luftschnittstelle einsparen zu können, ist es zweckmäßig, die Technik der sogenannten Multicast-Übertragung bei solchen Diensten anzuwenden. Anstatt die jeweils gleiche Information jedem einzelnen Anwender über einen separaten Kanal der Luftschnittstelle zu übertragen, wird dabei die Information, die ja allen Teilnehmern einer solchen Gruppe zukommen soll, lediglich über nur einen einzigen Funkkanal an alle Anwender gleichzeitig übertragen. So funktioniert beispielsweise auch der normale Fernsehempfang: ein Sender strahlt alle Kanäle gleichzeitig ab, und jeder Empfänger sucht sich davon denjenigen Funkkanal aus, den der Zuschauer sehen möchte. Auf diese Weise kann ein einziger Sender bis zu mehreren Millionen Empfänger versorgen und belegt nur ein Mindestmaß an Bandbreite.
• Problematisch ist nun in der Praxis, wie die Sendeleistung (Power Control) der Basisstation in der jeweiligen aktuellen Aufenthaltsfunkzelle von Mitgliedern der jeweiligen Gruppe für die Übermittlung von einer oder mehreren Gruppennachrichten, insbesondere Multicastnachrichten, über die Luftschnittstelle in effizienter und zuverlässiger Weise gesteuert werden kann.
• Beim Mobilfunksystem UMTS erfolgt die Übertragung von Informationen zu einem Anwender bzw. Teilnehmergerät vorzugsweise dadurch, daß dafür jeweils eine physikalische Ressource, insbesondere ein physikalischer Funkkanal reserviert wird. Bei der Übertragung von Daten, egal welcher Art, wird im Mobilfunk zwischen zwei Übertragungsrichtungen unterschieden. Allgemein wird die Daten-Übertragung von der in der Regel ortsfesten Basisstation zu den Teilnehmergeräten, insbesondere Mobilfunkstationen als Übertragung in Downlink-Richtung bezeichnet. Bei der Daten-Übertragung in der Gegenrichtung von der jeweiligen Mobilfunkstation zur jeweilig zugeordneten Basisstation spricht man hingegen von einer Übertragung in Uplink-Richtung. Beim sogenannten FDD-Mode erfolgt die Übertragung in Up- und Downlink auf unterschiedliche Frequenzen. Mehrere Teilnehmer pro Funkzelle werden durch Aufprägen orthogonaler Codes (Channelization Codes) auf die Informationsdaten getrennt. Dieses Mehrfachzugriffsverfahren ist als CDMA-Verfahren bekannt. Gemäß den aktuellen Spezifikationen (TS25.211, V3.7.0: Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels, 3GPP-TSG-RAN, 2001) des UMTS-FDD-Modes ist ein physikalischer Kanal in der Downlink- Richtung insbesondere definiert durch eine Trägerfrequenz, Scrambling Code, dem Channelization Code und einer Start- und Stopzeit. Der Sinn der Scrambling Codes liegt darin, die bereits gespreizten Datensignale zu verwürfeln. Dadurch sollen unter anderem die Störungen (Interferenzen) von und in Nachbarzellen minimiert werden.
• Zur Übertragung von zellspezifischen Informationen, die jede Mobilfunkstation bzw. jedes Mobilfunkgerät benötigt, um innerhalb des Funksystems operieren zu können, gibt es vorzugsweise einen bestimmten Funkkanal. Dieser wird als Broadcast- Kanal (BCH = Broadcast Channel) bezeichnet und kann von jeder Mobilfunkstation vorzugsweise überall in ihrer jeweiligen Aufenthaltsfunkzelle empfangen werden. Das Besondere an diesem Funkkanal ist, daß die übertragenen Informationen nicht speziell an eine bestimmte Mobilfunkstation gerichtet sind. Sobald z. B. eine Mobilfunkstation eingeschaltet wird, werden von dieser die Informationen des Broadcast Channels ausgelesen, und zwar ohne irgendwelche Signalisierungen des Funknetzes. Dieser Funkkanal kann für die Übertragung von Multicast- Informationen nicht oder nur zu eingeschränkt verwendet werden, da seine begrenzte Kapazität (nach der aktuellen Spezifizierung in UMTS von etwa 30 kbps) schon von den zellspezifischen Informationen belegt ist. In UMTS gibt es für die Übertragung von Informationen zwei Arten von Funkkanälen: sogenannte Dedicated Channels und sogenannte Common Channels. Bei den Dedicated Channels wird eine physikalische Funkressource nur für die Übertragung von Informationen für einen bestimmten Teilnehmer reserviert. Bei den Common Channels können Informationen übertragen werden, die für alle Teilnehmer in der jeweiligen Funkzelle gedacht sind (z. B. der BCH) oder nur für einen bestimmten User. Im letzteren Fall wird dabei auf den Common Channel noch mitübertragen, für welchen Teilnehmer die Information gedacht ist.
• Zur Steuerung der Sendeleistung der jeweilig zugeordneten Basisstation in der Aufenthaltsfunkzelle des jeweiligen Teilnehmergeräts, das einer bestimmten Gruppe vorab zugeordnet ist, könnte insbesondere eine SIR (Signal to Interference Ratio) basierte Leistungsregelung mit geschlossener Regelschleife verwendet werden, die insbesondere detailliert in der Spezifikation TS 25.214 V3.5.0 Physical layer procedures, 3GPP-TSG-RAN, 2001) beschrieben ist. Dabei macht die jeweilige Mobilfunkstation für die Dedicated Channels, die sie empfängt, z. B. eine Schätzung des sogenannten SIRs (= Signal-zu- Interferenz-Verhältnisses). Dieser Wert stellt ein Qualitätskriterium für das jeweilig empfangene Funksignal dar. Durch Vergleich mit einem vorgegebenen Soll-Wert SlRtarget wird ein sogenannter TPC-Befehl erzeugt (TPC = Transmit Power Control), und das Ergebnis über einen Uplink-Kanal an die zugeordnete Basisstation gesendet. Der Wert für den Soll-Wert SlRtarget wird dabei vom Funknetz für jede Mobilfunkstation zweckmäßigerweise individuell so vorgegeben, daß für die jeweilige Funkverbindung eine ausreichende Empfangsqualität gewährleistet wird. Zusätzlich oder unabhängig hiervon kann das Funknetz für jeden Transport Kanal DCH ggf. auch einen gewünschten Soll-Wert BLER_target-Wert als sogenannte "block error rate" (Blockfehlerrate) oder einen BERtarget-Wert als sogenannte "bit error rate" (Bitfehelrrate) vorgeben. In einem ständigen Vergleich mit den tatsächlich erreichten BLERs ermittelt die Mobilfunkstation eigenständig den SIR_target) Die TPC-Befehle sind in UMTS vorzugsweise reine Boolean-Informationen und stellen lediglich die Information dar, ob der gemessene SIR-Wert unter- oder oberhalb des vorgebenen Werts SlRtarget liegt. Deshalb können die TPC-Befehle auch mit den Kommandos "UP" (= SIR ist unterhalb SIR_target), d. h. "erhöhe Sendeleistung", und "DOWN" (= SIR ist überhalb SIR_target), d. h. "erniedrige die Sendeleistung", gleichgesetzt werden. Der Befehl "UP" bedeutet also, daß die Empfangsqualität im jeweiligen Mobilfunkgerät nicht ausreicht, und deshalb für die Sendeeinheit der Basisstation eine Erhöhung der Sendeleistung erforderlich ist. Der Down-Befehl heißt, daß die Sendeleistung der Sendeeinheit der Basisstation zu stark für das jeweilig messende Mobilfunkgerät sendet, so daß die Sendeleistung reduziert werden kann.
• In der Praxis ist nun von Interesse, wie für eine Gruppe von einem oder mehreren Teilnehmergeräten, die sich in einer einzigen Funkzelle oder in einem Gebiet verteilt auf mehrere Funkzellen aufhalten können, die Sendeleistung der dortigen Basisstationen für die Nachrichtenübertragung einer oder mehrerer Gruppennachrichten, insbesondere Multicastgruppennachrichten, möglichst effizient und zuverlässig gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck wird der jeweiligen Basisstation von mindestens einem Teilnehmergerät der Gruppe in deren Aufenthaltsfunkzelle mit Hilfe mindestens eines Sendeleistungs- Steuersignals lediglich solange mitgeteilt, ihre Sendeleistung zu erhöhen, wie die gemessene Empfangsqualität der empfangenen Funksignale im steuersignal-sendenden, anfordernden Mobilfunkgerät unterhalb eines vorgebbaren Schwellwertes liegt. Es wird hingegen kein Steuersignal dieses Teilnehmergeräts zur Sendestation mehr gesendet, wenn der gemessene Empfangspegel des jeweiligen Teilnehmergeräts den Schwellwert erreicht oder über diesem liegt. Diese Art der Steuerung veranschaulicht schematisch Fig. 1. Dort ist jeweils entlang der Abszisse die Zeit t aufgetragen. In der oberen Bildhälfte ist entlang der Ordinaten RP der beispielhaft gemessene Empfangsleistungspegel DP von Funksignalen im Teilnehmergerät MS1 der Gruppe MCS1 von Fig. 2 eingezeichnet. Unterhalb dieses ersten Diagramms ist der zeitliche Verlauf des Sendeleistungspegels einer Steuerungssignalabfolge SL1 des Mobilfunkgeräts MS1 zur gewünschten Einstellung der Sendeleistung der zugeordneten Basisstation dargestellt. Entlang der Ordinaten ist dabei die Stärke, d. h. der Sendeleistungspegel TP, für der Steuerungssignalabfolge SL1 aufgetragen. Allgemein betrachtet ist also RP im ersten, oberen Diagramm irgendein Maß für die Empfangsqualität im jeweiligen Teilnehmergerät wie z. B. MS1, und TP im unteren, zweiten Diagramm die Leistung, mit der das Teilnehmergerät MS1 ein oder mehrere Steuersignale zur Basisstation BS1 sendet. Die gepunktete waagrechte Linie im oberen, ersten Diagramm zeigt eine gewünschte, vorgebbare Empfangsqualität SW, die für das Teilnehmergerät als Mindestqualität für den gemessenen Empfangspegel zweckmäßigerweise eingehalten werden soll. Sobald dieser Schwellwert SW z. B. zum Zeitpunkt tA unterschritten wird, sendet das Teilnehmergerät MS1 in gewissen Zeitabständen TZ ein oder mehrere Steuersignale SS1, SS2, . . ., SSk, SSi und zwar vorzugsweise mit steigender Sendeleistung. Hier im Ausführungsbeispiel kann die Steuersignalabfolge SL1 erst ab dem Zeitpunkt tS ab ihrem Impuls SSk von der Basisstation BS1 detektiert werden (insbesondere liegt tS kurz zeitlich vor dem oder zumindest gleichzeitig zum gesendeten Steuersignal SSk), woraufhin diese ihrerseits die Sendeleistung bzw. Abstrahlungsleistung für Gruppensignale vorzugsweise stufenweise erhöht. Die Steuersignale SSk bis SSi, die vom Teilnehmergerät MS1 ab dem Zeitpunkt tS mit stetig oder stufenweise erhöhter Sendeleistung an die Basisstation BS1 gesendet und von dieser auch empfangen werden können, sind im unteren Diagramm jeweils durch Schraffierung gekennzeichnet. Dadurch, daß die Basisstation BS1 ab dem Zeitpunkt tS auch ihrerseits ihre Sendeleistung bei der Übermittlung von Gruppennachrichten bzw. Gruppensignalen erhöht, steigt auch die Empfangsqualität im Teilnehmergerät MS1. Die Empfangsleistungskurve DP steigt im oberen Diagramm nach ihrem Abfall zwischen den Zeitpunkten tA und tS unterhalb des Schwellwertes SW ab dem Zeitpunkt tS wieder an. Ab dem Zeitpunkt tE nach dem Steuersignal SSi erreicht die Empfangspegelkurve DP schließlich wieder den gewünschten Soll-Schwellwert SW, der für eine einwandfreie Empfangsqualität als ausreichend vorgegeben worden ist. Ab diesem Zeitpunkt tE, ab dem die vorgegebene Empfangsqualität wieder erreicht wird, beendet das Teilnehmergerät MS1 das Senden von Steuersignalen, so daß eine Ruhephase bzw. Totzeit PA eintritt. Gleichzeitig beendet in vorteilhafter Weise auch die Basisstation die Erhöhung ihrer Sendeleistung bei der Übertragung von Gruppennachrichten.
• Soll nun eine Multicastinformation, die von der Basisstation BS1 in Fig. 2 an alle Mobilstationen MS1 mit MS3 der gleichen Multicastgruppe MC1 in der Funkzelle CE1 gesendet werden, für alle Mobilstationen dieser Gruppe ausreichend empfangbar bei gleichzeitig minimaler Belegung von Funkressourcen gemacht werden, so sind folgende Arten zur Regelung bzw. Steuerung der Sendeleistung für den physikalischen Funkkanal zweckmäßig, auf dem die Multicastinformation übertragen werden soll. Der Multicast-Funkkanal wird im Folgenden insbesondere als Physical Multicast Channel DMCCHS bezeichnet. Es ist also gewünscht, daß die Multicastinformation von allen Mobilstationen der jeweiligen Multicastgruppe in deren momentaner Aufenthaltsfunkzelle mit ausreichender Empfangsqualität detektiert werden kann (bei gleichzeitig minimaler Belegung von Übertragungsressourcen). Dazu ist es zweckmäßig, daß jede der Mobilstationen, die den gleichen Multicastservice empfangen soll, die Empfangsqualität mißt. Als Maß für die Empfangsqualität kann beispielsweise das Signal zu Interferenzverhältnis ermittelt werden (SIR-Wert = Signal to Interference Ratio). Bei einer blockweisen Funkübertragung im Funkkommunikationssystem kann es gegebenenfalls zweckmäßig sein, die Empfangsqualität in der jeweiligen Mobilstation durch Ermittlung der sogenannten Blockfehlerrate (BLER = Block Error Rate) zu ermitteln. Zusätzlich oder unabhängig hiervon kann bei einer bitweisen Funkübertragung im Funkkommunikationssystem der Grad der Empfangsqualität ggf. auch anhand der sogenannten Bitfehlerrate klassifiziert werden (BER = Bit Error Rate). Dabei wird der gemessene Empfangsqualitätsmeßwert jeweils mit einem vorgegebenen, Soll-Schwellwert wie z. B. SIR_Target, BLER_Target, BER_Target oder einem ähnlichen Sollmaßwert für die Empfangsqualität verglichen. Beim Empfang im jeweiligen Mobilfunkgerät sind dann insbesondere zwei Fälle zu unterscheiden:
1. Fall
• Die Empfangsqualität ist besser als der vorgegebene Schwellwert wie z. B. SW (vergleiche Fig. 1) oder gleich dem vorgegebenen Schwellwert. Dann soll die jeweilige Mobilfunkstation nichts tun, d. h. kein Steuersignal mehr zur jeweilig zuständigen Basisstation senden, da ja der Empfang mit ausreichender Qualität gewährleistet ist.
2. Fall
• Die Empfangsqualität ist im jeweiligen Mobilfunkgerät schlechter als der vorgegebene Soll-Schwellwert, was z. B. beim Mobilfunkgerät MS1 von Fig. 2 der Fall sein könnte, da es von allen Mobilfunkgräten der Gruppe MC1 am weitesten von der Basisstation BS1 entfernt ist. Nur in diesem Fall soll dann die Mobilfunkstation der Basisstation nach dem vorstehend angegebenen Verfahren signalisieren, d. h. mindestens ein Steuersignal zur Erhöhung der Sendeleistung der Basisstation senden, worauf die Basisstation ihrerseits ihre Sendeleistung solange erhöht, bis die Empfangsqualität im Teilnehmergerät den Schwellwert erreicht oder über diesem liegt.
Variante 1
• Für jede Multicastgruppe wird eine sogenannte Präambel gruppenspezifisch definiert, die als vorgebbare Chipfolge über den Mobilfunkkanal (bei UMTS ist ein Physikalischer Kanal unter anderem über einen Channelization Code definiert. So ein Code soll in Variante 1 gerade nicht benutzt werden.) von jeweils demjenigen Mobilfunkgerät an die Basisstation gesendet wird, deren Empfangsqualität schlechter als der vorgegebene Schwellwert ist. Dieses Präambelsignal ist dabei sowohl der jeweilig zuständigen Basisstation als als auch allen zu der jeweiligen Multicastgruppe gehörigen Mobilfunkstationen bekannt. Das vordefinierbare Präambelsignal ist als Chipfolge vorzugsweise verschieden von den orthogonalen Codes zur Teilnehmergeräteseparierung. Ein Beispiel einer Präambelsignalfolge ist insbesondere in der Spezifikation TS 25.211 V3.7.0 Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels, 3GPP-TSG-RAN, 2001 in Kapitel 5.2.2.1.2 angegeben und dort im Zusammenhang mit dem sogenannten Physical Random Access Channel (PRACH) beschrieben. Es können aber alternativ auch andere, ähnlich aufgebaute und/oder längere bzw. kürzere Präambelsignale genutzt werden. Wird nun für eine Mobilfunkstation die Empfangsqualität schlechter als der vorgegebene Schwellwert, so sendet die jeweilige Mobilfunkstation das Präambelsignalmuster mit einer bestimmten Sendeleistung, d. h. Präambelsignal-Startleistung zur Basisstation. Dies wird vorzugsweise regelmäßig in gewissen Abständen (Präambel-Sendeintervallen) wiederholt, und zwar jedes Mal mit einer um einen bestimmten Wert (Leistungssteigerungsschrittweite) gesteigerten Sendeleistung. Konkrete Werte für Präambelstartleistung, Präambel-Sendeintervall und Leistungssteigerungsschrittweite können dabei vorzugsweise von jeder Mobilfunkstation selbst bestimmt werden, gegebenenfalls aber auch von mindestens einer Komponente des Funknetzwerkes durch vorherige Funksignalisierung vorgegeben werden. Nach dieser ersten Methode ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß die Basisstation irgendwann das signifikante, vordefinierte Präambelsignalmuster detektieren kann. Die Detektion kann beispielsweise mit Hilfe eines einfachen Korrelators in der Basisstation durchgeführt werden. Wie lange es dauert, daß die Basisstation dieses Präambel-Steuerungssignal detektieren kann, hängt insbesondere von den Startwerten für die drei obigen aufgeführten Parameter ab. Die Detektion des Präambel- Steuerungssignals ist für die Basisstation dabei gleichbedeutend wie ein TBC-Befehl "UP". Im Zeitpunkt der Detektion des Präambel-Steuersignals erhöht die Basisstation in einer wählbaren Schrittweise ihre Sendeleistung für Multicastnachrichten in wählbaren Zeitabständen immer weiter, bis das Senden (auf Seiten der Mobilfunkstation) bzw. das Detektieren (auf Seiten der Basisstation) dieses Präambelsignalmusters ausbleibt. Das wird nämlich dann der Fall sein, wenn die Mobilfunkstation, die das Präambelsignalmuster gesendet hat, aufgrund der erhöhten Sendeleistung der Multicast-Nachrichten eine ausreichend gute Empfangsqualität hat. Dies ist dann erreicht, wenn die Empfangsqualität bei dem vorgebbaren Schwellwert oder darüber liegt.
• Allgemein betrachtet wird also das Sendeleistungssteuersignal des jeweiligen Teilnehmergeräts als gemeinsames, gruppenspezifisches Präambelsignal zur jeweilig zugeordneten Basisstation übertragen, das von den vorreservierten Code-Multiplexsignalen, die der eigentlichen Nachrichten-/Datensignalübertragung der verschiedenen Teilnehmergeräte in der jeweiligen Funkzelle dienen, verschieden ist.
• Auf diese Weise wird insbesondere in UMTS-Funkkommunikationssystemen sichergestellt, daß die vorreservierten CDMA-Codes für die Teilnehmergeräte-Separierung weitgehend unangetastet bzw. unbeeinflußt bleiben und damit keine Funkressourcen zur eigentlichen Nachrichten-/Datensignalübertragung anderweitig abgezogen, d. h. verloren gehen.
Variante 2
• Diese Variante ist vom Funktionsprinzip her ähnlich wie Variante 1. Der Unterschied liegt nun insbesondere darin, daß anstelle eines Präambel-Steuersignals ein gruppengemeinsames Codemultiplexsignal vom jeweiligen Mobilfunkgerät, dessen Empfangsqualität unterhalb einer vorgebbaren Schwelle liegt, an die jeweilig zuständige Basisstation zur Einstellung deren Sendeleistung dahingehend gesendet wird, daß die Empfangsqualität in diesem Mobilfunkgerät bis an den Schwellwert oder darüber gesteigert wird. Vorzugsweise wird als gruppengemeinsames Codemultiplexsteuersignal ein sogenannter DPCCH-Burst verwendet, der auf einem bereits im UMTS bereitgestellten Dedicated Physical Control Channel übertragen wird. Die zeitliche Aufteilung bzw. Sektorisierung eines solchen Bursts ist in der Fig. 3 eingezeichnet. In dem dortigen Burst TS können 10 Bits pro Slot, d. h. Zeitschlitz, gesendet werden, die auf verschiedene Felder bzw. Zeitfenster verteilt werden: PL (= Training Sequence, die z. B. der Ermittlung des SIR-Werts dienen kann), TFCI (= Transport Format Combination Indicator), FBI (= Feedback Information) und TPC (= Transmit Power Control). Der DPCCH-Burst TS von Fig. 3 weist insbesondere eine zeitliche Länge von 0,667 Millisekunden (msec) in UMTS auf, was einem Zeitschlitz entspricht, der noch einmal in 2560 Chips aufgeteilt ist. Für den sogenannten TPC-Befehl in UMTS können ein oder zwei Bits je nach Konfiguration zur Verfügung gestellt sein. Dieses Feld könnte auch in dieser Variante für den "UP"-Befehl genutzt und mit Bitwerten wie z. B. 1 besetzt werden. Da die anderen Felder in diesem Falle keinen Nutzen haben, könnte allerdings auch ganz auf die Übertragung von anderen Informationen in den Feldern PL, TFCI, FBI verzichtet, und diese leeren Felder dann für Zusatzinformationen zum Steuersignal TPC verwendet werden. Insgesamt sind auf diese Weise 10 Bits für das Steuersignal nutzbar, so daß somit ein "UP"-Befehl, daß eine Erhöhung der Sendeleistung der Basisstation angezeigt werden kann, sowie ggf. weitere Zusatzinformationen mitgeliefert werden können. Es wäre so z. B. auch denkbar, mit der Anzahl der Bits, die mit 1 belegt werden (der Rest der Bits wird dann mit der logischen 0 belegt) einen Hinweis darauf zu geben, wie groß die wählbare Schrittweite bei der stetigen Erhöhung der Sendeleistung auf Seiten der jeweilig zuständigen Basisstation sein soll. Sind z. B. alle 10 Bits mit dem Wert 1 belegt, so ist die Unterscheidung der Empfangsqualität zum vorgegebenen Wert sehr hoch und die Basisstation sollte eine Anpassung der Sendeleistung in größeren Schritten durchführen. Ist jedoch nur ein einziges oder gar kein Bit mit dem Wert 1 belegt, so besteht nur eine geringe Unterscheidung des Schwellwertes und es sind auch nur kleinere Schritte bei der Anpassung der Sendeleistung nötig. Bei allen Zwischenwerten wird dann zweckmäßigerweise eine entsprechende Schrittweise zur Anpassung der Sendeleistung gewählt. Auch bei dieser zweiten Variante gilt: sobald das Senden des Bursts als Steuersignal ausbleibt, wird die Erhöhung der Sendeleistung in der Basisstation gestoppt, da dies als Indikator bzw. Anzeichen dafür gilt, daß die Empfangsqualität des das Steuersignal absetzenden Mobilfunkgeräts dem vorgegebenen Schwellwert wieder entspricht oder wieder überschreitet.
• Insgesamt betrachtet könnte eine verschiedene Anzahl von Einsen ("1") im Burst der Basisstation in vorteilhafter Weise einen Hinweis darauf geben, wie stark/in welcher Weise sie Ihre Sendeleistung erhöhen soll (z. B. mit höheren Steigerungsschritten und/oder mit häufigeren Steigerungen.)
• Bei beiden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Regelung bzw. Steuerung der Sendeleistung in der jeweiligen Basisstation zweckmäßigerweise selbsttätig folgendermaßen vorgenommen: falls die Basisstation innerhalb einer bestimmten Zeit keinen Befehl, d. h. kein Steuersignal zur Erhöhung der Sendeleistung erhält (die Basisstation detektiert also innerhalb einer bestimmten Zeit keine Präambelsignalmuster oder einen zu schwachen oder gar keinen Burst), so reduziert sie von sich aus die Sendeleistung in einer wählbaren Schrittweite und in wählbaren Zeitabständen solange, bis sie wieder einen solchen Steuerbefehl erhält (da irgendeine Mobilfunkstation aus der Multicastgruppe wieder eine zu schlechte Empfangsqualität hat, und daher mit dem Senden eines Präambelsignalmusters oder eines Bursts startet).
• Bezüglich beider Varianten gilt insbesondere:
  
• - Sendeleistung TP des ersten, d. h. Anfangs-Steuersignals wie z. B. SS1 (mit welcher Leistung fängt man an, die Steuersignale zu senden),
• - Pausenzeit TZ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Steuersignalen, und
• - ΔTP (Differenz der Sendeleistung zweier aufeinander folgender Steuersignale)
können vorzugsweise entweder von der jeweiligen Mobilfunkstation frei gewählt werden oder ggf. auch von der Basisstation vorgegeben (also zuvor signalisiert) werden.
• Bei der erfindungsgemäßen Sendeleistungssteuerung wird in vorteilhafter Weise nicht für jedes Teilnehmergerät, insbesondere für jede Mobilfunkstation, eine eigene Funkresource zur Übermittlung von Sendeleistungs-Steuersignalen im Uplink (= vom jeweiligen Teilnehmergerät zur zugeordneten Sendstation) belegt. Je nach Verfahren ("Preamble" oder "Burst") wird vorzugsweise keine Funkresource bzw. insbesondere nur eine Funkresource pro Multicast Gruppe (bzw. einer Menge von Multicast Gruppen) im Uplink belegt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung der Sendeleistung (TP) mindestens einer Sendestation (BS1) eines Funkkommunikationssystems, in deren Funkzelle (CE1) sich mindestens eine vorgebbare Gruppe (MC1) von einem oder mehreren Teilnehmergeräten (MS1 mit MS3) aufhält, insbesondere nach Patent . . . (Aktenzeichen: P 10132804.4), dadurch gekennzeichnet, daß der Sendestation (BS1) von mindestens einem Teilnehmergerät (MS1) der Gruppe (MC1) mit Hilfe mindestens eines Sendeleistungs-Steuersignals (SL1) lediglich solange mitgeteilt wird, die Sendeleistung zu erhöhen, wie die gemessene Empfangsqualität (DP) dieses Teilnehmergeräts (MS1) unterhalb eines vorgebbaren Schwellwertes (SW) liegt, und daß kein Steuersignal (SL1) dieses Teilnehmergeräts (MS1) zur Sendestation (BS1) gesendet wird, wenn dessen gemessener Empfangspegel (DP) den Schwellwert (Sw) erreicht oder über diesem liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Funkkommunikationssystem ein UMTS-Funknetz (Universal Mobile Telecommunication System) verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendeleistungs-Steuersignal (SL1) als gemeinsames, gruppenspezifisches Präambelsignal zur jeweilig zugeordneten Basisstation (BS1) übertragen wird, das von zur Nachrichten-/Datensignalübertragung vorreservierten Code-Multiplexsignalen verschieden ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (SL1) des jeweiligen Teilnehmergeräts (MS1) der Gruppe (MC1) über ein gruppengemeinsames, vorreserviertes Code-Multiplexsignal der jeweilig zugeordneten Basisstation übermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Funkkommunikationssystem im FDD-Mode (Frequency Division Duplex) von UMTS betrieben wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeleistung des Steuersignals (SL1) des jeweiligen Teilnehmergeräts (MS1) solange erhöht wird, bis die jeweilig zugeordnete Sendestation (BS1) ihre Sendeleistung soweit erhöht hat, daß die gemessene Empfangsqualität dieses Teilnehmergeräts (MS1) bei oder oberhalb eines vorgebbaren Schwellwertes (SW) liegt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Sendestation (BS1) deren Sendeleistung selbsttätig reduziert wird, wenn innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums kein Sendeleistungs-Steuersignal (SL1) von mindestens einem Teilnehmergerät der Gruppe (MC1) empfangen wird.

8. Teilnehmergerät, das zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

9. Sendestation eines Funkkommunikationssystems, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.