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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Datentransports
zwischen einem Mobilfunkgerät
und Basisstationen in einem zellularen Netz, bei dem zumindest zeitweise
gleichzeitig über mehrere
Basisstationen eine Funkverbindung zwischen dem Mobilfunkgerät und dem
Netz besteht. Darüber
hinaus betrifft die Erfindung ein Mobilfunkgerät und eine Basisstation, welche
jeweils so ausgebildet sind, dass hiermit das betreffende Verfahren durchführbar ist.
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In
zellularen Mobilfunksystemen wird eine Kommunikationsverbindung
zwischen einem Mobilfunkgerät,
im Allgemeinen auch Terminal, mobiles Endgerät oder „User Equipment" (UE) genannt, und dem
Mobilfunknetz über
eine sogenannte Basisstation hergestellt, welche die Mobilfunkteilnehmer
in einem bestimmten Umkreis – in
einer sog. Zelle – über einen
oder mehrere Funkkanäle
bedient. Eine solche Basisstation – im UMTS-Standard auch als „Node B" bezeichnet – stellt
die eigentliche Funkschnittstelle zwischen dem Mobilfunknetz und
dem mobilen Endgerät
bereit. Sie übernimmt
die Abwicklung des Funkbetriebs mit den verschiedenen mobilen Teilnehmern innerhalb
ihrer Zelle und überwacht
die physikalischen Funkverbindungen. Darüber hinaus überträgt sie Netz- und Statusnachrichten
an die Endgeräte.
Im Mobilfunkbereich wird dabei zwischen zwei Verbindungsrichtungen
unterschieden. Die Abwärtsstrecke (Downlink,
DL) beschreibt die Richtung von der Basisstation zum Endgerät, die Aufwärtsstrecke (Uplink,
UL) die Richtung vom Endgerät
zur Basisstation. Dabei existieren in der Regel in jeder Richtung mehrere
verschiedene Übertragungskanäle. So gibt es
zum Beispiel für
die spezielle Übertragung
von Informationen von einem bzw, für ein bestimmtes Endgerät sogenannte „Dedicated
Channels" (zugewiesene
Kanäle).
Außerdem
gibt es sogenannte „Common Channels" (gemeinsame Kanäle), die
dazu dienen, um von der Basisstation Informationen zu übertragen,
die für
alle Terminals gedacht sind. Ebenso existieren auch in Rückwärtsrichtung
Common Channels, die sich die verschiedenen Endgeräte – beispielsweise
zur Übertragung
von kurzen Nachrichten oder Steuerdaten an die Basisstation – teilen,
wobei jedes Endgerät
den Kanal nur kurzzeitig nutzt.
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Ein
typisches Beispiel für
einen Uplink Dedicated Channel, auf dem Nutzdaten, beispielsweise Sprachdaten,
Multimediadaten etc., vom Mobilfunkgerät zum Netz übertragen werden können, ist
der sog. EDCH (Enhanced Dedicated Channel; verbesserter zugewiesener
Kanal). Um auf diesem Kanal mit möglichst geringer Leistung eine
optimale Übertragung
zu erreichen,
übersendet
die für
das Mobilfunkgerät
zu einem bestimmten Zeitpunkt zuständige Basisstation, d. h. die Basisstation,
innerhalb deren Zelle sich das Mobilfunkgerät befindet, an das Mobilfunkgerät bestimmte Steuersignale.
Hierzu gehören
Transportformatvorgabesignale, mit denen dem Mobilfunkgerät vorgegeben
wird, welche Transportformate bei einer Übertragung von Daten vom Mobilfunkgerät an die
betreffende Basisstation akzeptierbar wären. Ein Beispiel hierfür ist das
sogenannte TFCS-Signal (TFCS = Transport Format Combination Set;
Transportformat-Kombinationsset).
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In
einem solchen Transportformat sind bestimmte Parameter wie beispielsweise
die Transportblockgröße, die
Code-Rate, die Gesamtübertragungsrate
und einige weitere Parameter festgelegt. Jedem definierten Transportformat
ist dabei eine bestimmte Indexzahl zugewiesen. Die möglichen Transportformate
sind sowohl dem Mobilfunkgerät als
auch der Basisstation allgemein bekannt. Das Mobilfunkgerät kann je
nach Bedarf unter den vordefinierten Transportformaten ein geeignetes
auswählen,
z. B. in Abhängigkeit
davon, wie viele Daten aktuell zu übertragen sind und welche Leistung
das Mobilfunkgerät
bieten kann oder welche Dämpfung
bei der Übertragung
zu erwarten ist. Andererseits ist es für die Basisstation je nach
ihrer Auslastung durch andere Mobilfunkgeräte wichtig, dass die Datenrate nicht
zu hoch wird, um Interferenzen mit anderen Übertragungen zu vermeiden.
Daher wird durch das Transportformat-Kombinationsset angegeben,
aus welchen Transportformaten das Mobilfunkgerät ein Transportformat auswählen darf,
damit z. B. die Datenrate nicht zu hoch gewählt wird.
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Außerdem werden
von der Basisstation Leistungsregelungskommandos (PC-Commands; Power Control
Commands) an das Mobilfunkgerät
gesendet. In der Regel handelt es sich hierbei um Signale von nur
einem Bit Länge,
mit denen lediglich angegeben wird, ob das Mobilfunkgerät die Leistung
erhöhen
soll (Power-Up-Commands; Leistungserhöhungskommandos) oder ob das
Mobilfunkgerät
die Leistung reduzieren soll (Power-Down-Commands; Leistungsreduzierungskommandos).
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Ein
Problem tritt jedoch auf, wenn bei einem Übergang eines bewegten Mobilfunkgeräts von einer Zelle
in eine andere ein sog. SHO-Verfahren (SHO = Soft Handover; weiche Übergabe)
verwendet wird. Bei einem solchen Verfahren wird gleichzeitig eine Funkverbindung
zwischen dem Mobilfunkgerät
und dem Netz parallel über
mehrere Basisstationen in benachbarten Zellen aufrechterhalten,
so dass das im Netz bewegte Endgerät gleitend zwischen den einzelnen
Basisstationen übergeben
werden kann.
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Dieser
Fall ist in 1 schematisch dargestellt. Das
Mobilfunkgerät
M hält
hier eine Funkverbindung zu zwei benachbarten Basisstationen BS1, BS2 aufrecht.
Beide Basisstationen BS1, BS2 sind
mit einem RNC (RNC = Radio Network Controller; Funknetzwerk-Steuereinrichtung)
verbunden, der die von den Basisstationen empfangenen und decodierten Daten
zusammensetzt. Es reicht daher aus, wenn im SHO-Verfahren eine der
Verbindungen erfolgreich decodiert werden kann, d. h. dass eine
der beiden Basisstationen BS1, BS2 die Signale des Mobilfunkgeräts M ausreichend
gut empfängt
und die Leistungsregelung des Mobilfunkgeräts entsprechend gesteuert wird.
Aus diesem Grunde überträgt nicht nur
die Basisstation, welche an sich für das Mobilfunkgerät zuständig ist,
die sogenannte „Serving Cell" (dienende Zelle),
die Leistungsregelungskommandos, sondern auch alle anderen Basisstationen, die
im SHO-Modus das Signal des Mobilfunkgeräts empfangen. Die Leistungsregelung
im Mobilfunkgerät
erfolgt dann in der Weise, dass bei einer Diskrepanz zwischen den
Leistungsregelungskommandos der Basisstationen, also wenn eine Basisstation mehr
Leistung und eine andere weniger Leistung anfordert, das Mobilfunkgerät immer
derjenigen Basisstation folgt, die weniger Leistung anfordert. Dieses Verfahren
wird allgemein „Or
of Down Rule" genannt.
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Eine
solche Vorgehensweise hat mehrere Vorteile. Zum einen ist die Funkbelastung
für den Nutzer
des Mobilfunkgeräts
und seine unmittelbare Umgebung geringer. Zum zweiten ist der Energieverbrauch
im Mobilfunkgerät
geringer, so dass sich die Betriebszeit, die Standby-Zeit des Geräts und die
Akku-Lebensdauer
verlängern.
Zum dritten werden weniger Interferenzen für andere Übertragungen erzeugt, so dass
die Übertragungen
insgesamt besser werden.
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Andererseits
hat dieses Verfahren zur Folge, dass nur die Basisstation mit der
besten Uplink-Verbindung die Leistungsregelung des Mobilfunkgeräts bestimmt.
Welche von den Verbindungen zu den einzelnen Basisstationen die
aktuell beste Verbindung ist, d. h. von welcher Basisstation die
Leistungsregelung im Mobilfunkgerät dominiert wird, kann sehr schnell
wechseln. Es kann also nicht vorausgesetzt werden, dass gerade die
Basisstation, die über
die dezidierte Verbindung als „Serving
Cell" die weiteren Übertragungskommandos
an das Mobilfunkgerät sendet,
diejenige Basisstation ist, die die Leistungsregelung dominiert.
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Außer einer Übermittlung
solcher Leistungsregelungskommandos erfolgt aber auch im SHO-Modus
im Allgemeinen die gesamte übrige
die Kanalübertragung
betreffende Signalisierung, insbesondere der physikalischen Schicht,
nur über
eine der Basisstationen, nämlich über die
dem Mobilfunkgerät
zugeordnete Serving Cell. Zwar wird das Mobilfunkgerät innerhalb
des SHO-Modus, wenn sich das Mobilfunkgerät von der Serving Cell weiter
weg in eine Nachbarzelle hineinbewegt, irgendwann von der neuen
Basisstation übernommen,
so dass diese schließlich
als neue Serving Cell zuständig
ist und die weiteren Steuerkommandos, insbesondere die Transportformatvorgabesignale, übersendet.
Jedoch erfolgt dies in der Regel auf einer langsamen Zeitskala d.h.
langsamer als die Zeitskala in der die Basisstation, welche die
aktuell beste Verbindung hat, d. h. von welcher Basisstation die
Leistungsregelung im Mobilfunkgerät dominiert wird, wechselt.
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Das
Problem ist folglich, dass die von der Serving Cell übermittelten
Informationen über
die von dem Mobilfunkgerät
verwendbaren Transportformate nicht aussagekräftig ist, wenn im SHO-Modus
die Datenübertragung
tatsächlich über eine
andere, bessere Verbindung zu einer anderen Basisstation erfolgreich
ist. In diesem Fall hält
sich das Mobilfunkgerät an
die Leistungsvorgaben der Basisstation mit der besseren Verbindung
und reduziert die Leistung so weit, dass gerade diese Verbindung
einen guten Empfang hat, wogegen die anderen Verbindungen – und somit
auch die Serving Cell – eine
nicht ausreichende Leistung empfangen. Andererseits hält dieses
Mobilfunkgerät
jedoch die ihr von der Serving Cell zugestandene maximale Transportformatgröße (den
sogenannten „Noise
Rise") ein. Das
von dem Mobilfunkgerät
gewählte
Transportformat hat dann aber ggf. für die Basisstation, über die
tatsächlich
die Verbindung erfolgt, eine viel zu hohe Datenrate. Dies kann zu
erheblichen Störungen
gegenüber
anderen an dieser Basisstation ankommenden Kanälen führen.
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Um
dieses Problem zu umgehen, besteht die Möglichkeit, sobald sich ein
Mobilfunkgerät
im SHO-Modus befindet, die Menge der möglichen Transportformate generell
einzuschränken,
beispielsweise auf das unterste Transportformat mit der geringsten
Datenrate. Andererseits wird dadurch in vielen Situationen die Übertragungsperformance
unnötig
verschlechtert.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches auch im SHO-Modus
eine effiziente Datenübertragung
bietet und dennoch eine Störung
anderer Kanäle
soweit wie möglich
vermeidet.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und Patentanspruch
21 gelöst.
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Es
ist weiterhin eine Aufgabe, ein entsprechendes Mobilfunkgerät und eine
Basisstation anzugeben, mit denen ein solches Verfahren durchführbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Mobilfunkgerät gemäß Patentanspruch 22 und durch
eine Basisstation gemäß Patentanspruch
25 gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren
wird in Situationen, in denen zwischen dem Mobilfunkgerät und dem
Netz
über
mehrere Basisstationen eine Funkverbindung aufrechterhalten wird,
insbesondere im SHO-Modus, und bei denen von zumindest einer Basisstation
an das Mobilfunkgerät
Transportformatvorgabesignale gesendet werden, ermittelt, ob eine
Basisstation, welche die Transportformatvorgabesignale übersendet,
unter allen Basisstationen, über
die das Mobilfunkgerät
eine Funkverbindung zum Netz aufrechterhält, diejenige Basisstation
ist, zu der gemäß einem vorgegebenen
Bewertungskriterium die aktuell beste Verbindung zur Übertragung
von Daten von dem Mobilfunkgerät
zum Netz besteht. Zur Bestimmung eines Transportformats, welches
das Mobilfunkgerät bei
der Übermittlung
von Daten an die Basisstationen verwendet, wird dann das Transportformatvorgabesignal
in Abhängigkeit
von dem Ermittlungsergebnis berücksichtigt.
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Bei
den Transportformatvorgabesignalen kann es sich insbesondere um
die bereits genannten TFCS-Signale handeln. Es kann sich grundsätzlich aber
auch um jede andere Art von Signalen handeln, die dem Mobilfunkgerät ein bestimmtes
Transportformat vorschreiben bzw. es in der Auswahl eines Transportformats
beschränken.
Hierbei kann unter einem Transportformat allgemein jede Regel verstanden
werden, die vorgibt, in welcher Art und Weise, insbesondere mit
welcher Datenrate, die Daten zu übertragen
sind. Bei den Bewertungskriterien, anhand deren bestimmt wird, ob
eine Verbindung die aktuell beste Verbindung ist, kann es sich insbesondere
um ein Leistungskriterium handeln, d. h. dass die aktuell beste
Verbindung jeweils die Verbindung ist, auf der die geringste Leistung
benötigt
wird.
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Bei
einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist sichergestellt,
dass es auch in solchen Fällen,
in denen die für
die Transportformatvorgabesignale zuständige Basisstation aktuell
nicht die „beste" Basisstation für das Mobilfunkgerät ist, dies entsprechend
bei der Auswahl eines Transportformats berücksichtigt werden kann, so
dass es in der Basisstation, die tatsächlich die beste Verbindung zum
Mobilfunkgerät
hält, nicht
zu Störungen
und Interferenzen mit anderen Kanälen kommt.
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Bei
einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird, wenn die Basisstation, welche die jeweiligen Transportformatvorgabesignale
an das Mobilfunkgerät
sendet, nicht die „beste" Basisstation ist,
das Transportformat einfach gemäß einer
definierten Regel, die beispielsweise vorab in einer Norm festgelegt
wurde, beschränkt.
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Dadurch
ist sichergestellt, dass es auch in solchen Fällen, in denen die für die Transportformatvorgabesignale
zuständige
Basisstation aktuell nicht die „beste" Basisstation für das Mobilfunkgerät ist, in der
Basisstation, die tatsächlich
die beste Verbindung zum Mobilfunkgerät hält, dank der dann festgelegten
Beschränkung
des Transportformats nicht zu Störungen
und Interferenzen mit anderen Kanälen kommen kann. Ist dagegen
die für
die Transportformatvorgabesignale zuständige Basisstation die aktuell
beste Basisstation, so können
diese Transportformatvorgabesignale vom Mobilfunkgerät ohne weiteres
beachtet werden und innerhalb des von der jeweiligen Basisstation
vorgegebenen Rahmens das optimale Transportformat vom Mobilfunkgerät ohne enge Beschränkung ausgewählt werden.
Es kann dann die mögliche Übertragungskapazität voll ausgeschöpft und
eine möglichst
effektive Übertragung
gewährleistet
werden.
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In
Mobilfunksystemen, in denen von den verschiedenen Basisstationen
an das Mobilfunkgerät
jeweils Leistungsregelungskommandos übermittelt werden (beispielsweise
die sog. PC-Commands im UMTS-Standard), erfolgt die Ermittlung,
ob die Basisstation, welche die Transportformatvorgabesignale übersendet,
auch die beste Basisstation ist, auf Basis dieser Leistungsregelungskommandos.
Die Auswertung der Leistungsregelungskommandos bietet eine sehr
einfache Möglichkeit
festzustellen, zu welcher der Basisstationen die beste Verbindung
hinsichtlich der geringsten benötigten
Leistung besteht. Da solche Leistungsregelungskommandos üblicherweise sehr
häufig
in kurzen zeitlichen Abständen
gesendet werden, kann bei diesem Verfahren sehr schnell reagiert
werden, wenn sich die Übertragungssituation ändert und
die „beste" Basisstation wechselt.
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Insbesondere,
wenn die Leistungsregelung des Mobilfunkgeräts von den Leistungsregelungskommandos
derjenigen Basisstation dominiert wird, die die geringste Leistung
anfordert, d. h. wenn die „Or
of Down Rule" angewendet
wird, braucht nur geprüft
zu werden, ob die Basisstation, die die Transportformatvorgabesignale übersendet,
die Basisstation ist, deren Leistungsregelungskommandos die Leistungsregelung
des Mobilfunkgeräts
dominieren.
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Insbesondere,
wenn die Leistungsregelungskommandos der Basisstation vom Mobilfunkgerät zu einem
Gesamt-Leistungsregelungskommando verknüpft werden,
braucht in einer bevorzugten, besonders einfachen Variante nur geprüft zu werden, ob
die Leistungsregelungskommandos der betreffenden Basisstation
über einen
definierten Zeitraum mit dem Gesamt-Leistungsregelungskommando in
einem bestimmten Maße
korreliert sind, z. B. überwiegend übereinstimmen.
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Dabei
bietet es sich an, den definierten Zeitraum, über den diese Prüfung jeweils
erfolgt, so zu wählen,
dass er einem definierten Übertragungszeitintervall
oder einem Vielfachen davon entspricht. Bei einem solchen Übertragungszeitintervall,
auch TTI (Transmission Time Interval) genannt, handelt es sich um
die kleinste Zeiteinheit, in der einzelnen Mobilfunkgeräten die Übertragungskanäle jeweils
zugewiesen werden können.
Ein solches TTI kann beispielsweise wie im UMTS-Standard 10 ms dauern, wobei
in dieser Zeit beispielsweise 15 Leistungsregelungskommandos von
den Basisstationen an das Mobilfunkgerät gesendet werden. Als alternative
ist im UMTS-Standard
für den
EDCH auch vorgesehen, ein TTI von 2 ms zu verwenden. Die Verwendung
eines solchen Übertragszeitintervalls
oder eines Vielfachen davon hat den Vorteil, dass genügend Leistungsregelungskommandos
zur Verfügung
stehen, über
die die Korrelation festgestellt werden kann. Des Weiteren ist ein
Wechsel des Transportformats zu Beginn eines neuen Übertragungszeitintervalls
vorteilhafter als zu anderen Zeitpunkten, da nur zu Beginn eines
TTIs ein neues Transportformat verwendet werden kann.
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Die
Ermittlung, ob die Basisstation, die die Transportformatvorgabesignale übersendet,
die Basisstation ist, zu der auch die aktuell beste Verbindung vom
Mobilfunkgerät
an das Netz besteht, kann bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
im Mobilfunkgerät
erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass auf der Netzseite keinerlei Änderungen
im System notwendig sind. Es muss lediglich das Mobilfunkgerät entsprechend
ausgestaltet sein.
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Ein
solches erfindungsgemäßes Mobilfunkgerät benötigt neben
einer Datentransportsteuerung, die einen Datentransport zwischen
dem Mobilfunkgerät
und Basisstationen im zellularen Netz steuert und so ausgebildet
ist, dass das Mobilfunkgerät
gleichzeitig über
mehrere Basisstation eine Funkverbindung zum Netz aufrechterhalten
kann, eine Transportformatauswahl-Einheit, welche – ggf. unter Berücksichtigung
von Transportformatvorgabesignalen, die das Mobilfunkgerät von einer
der Basisstationen empfängt – ein Transportformat
auswählt,
gemäß dem dann
die Datentransport-Steuereinheit den Datentransport vom Mobilfunkgerät zu den
Basisstationen steuert. Bei der Transportformat-Auswahleinheit kann
es sich um einen Teil der Datentransport-Steuereinheit handeln.
Erfindungsgemäß benötigt das Mobilfunkgerät weiterhin
eine Verbindungsqualitäts-Ermittlungseinheit,
welche ermittelt, ob die Basisstation, welche die Transportformatvorgabesignale übersendet,
unter allen Basisstationen, über
die das Mobilfunkgerät
eine Funkverbindung zum Netz aufrechterhält, diejenige Basisstation
ist, zu der gemäß einem
vorgegebenen Bewertungskriterium die aktuell beste Verbindung zur Übertragung
von Daten vom Mobilfunkgerät
an das Netz besteht. Die Datentransport-Steuereinheit und/oder die
Transportformat-Auswahleinheit müssen
dabei derart ausgebildet sein, dass bei der Bestimmung eines Transportformats
das Transportformatvorgabesignal (TS) in Abhängigkeit von dem Ermittlungsergebnis
berücksichtigt
wird, z. B. dass, sofern die die Transportformatvorgabesignale übersendende
Basisstation nicht die beste Basisstation ist, ein gemäß einer
definierten Regel beschränktes
Transportformat verwendet wird.
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Bei
einer solchen Verbindungsqualitäts-Ermittlungseinheit
kann es sich vorzugsweise um eine Leistungsregelungskommando-Auswerteeinheit handeln,
um auf Basis der Leistungsregelungskommandos, welche von den verschiedenen
Basisstationen an das Mobilfunkgerät jeweils übermittelt werden, die Basisstation
zu ermitteln, zu der die aktuell beste Verbindung vom Mobilfunkgerät an das
Netz besteht. Da es – wie
später
noch näher
erläutert
wird – prinzipiell
auch möglich
ist, dass die Basisstationen selbst jeweils prüfen, ob sie die beste Verbindung
zu einem bestimmten Mobilfunkgerät
haben und dies entsprechend auch dem Mobilfunkgerät signalisieren können, kann
die Verbindungsqualitäts-Ermittlungseinheit
auch einfach Mittel aufweisen, um derartige Signalisierungen der
Basisstationen zu empfangen und auszuwerten. In diesem Fall ist
keine Auswertung weiterer Signale im Mobilfunkgerät nötig.
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Da
Mobilfunkgeräte
ohnehin programmierbare Steuereinrichtungen aufweisen, welche den
Datentransport und weitere Funktionen innerhalb der Mobilfunkgeräte steuern,
können
die oben genannten Komponenten, wie die Datentransport-Steuereinheit,
die Transportformat-Auswahleinheit
und/oder die Verbindungsqualitäts-Ermittlungseinheit,
auch in Form von Software auf einer solchen programmierbaren Steuereinrichtung
implementiert sein. Die Erfindung umfasst folglich auch ein Computerprogrammprodukt,
welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung
eines Mobilfunkgeräts
ladbar ist, mit entsprechenden Programmcodemitteln, um ein Steuerungsverfahren
innerhalb des Mobilfunkgeräts
durchzuführen,
mit dem ein Datentransport zwischen dem Mobilfunkgerät und Basisstationen
in einem zellularen Netz gesteuert wird, bei dem zumindest zeitweise
gleichzeitig über
mehrere Basisstationen eine Funkverbindung zwischen dem Mobilfunkgerät und dem
Netz besteht, wobei das Mobilfunkgerät von einer der Basisstationen
Transportformatvorgabesignale empfängt, mit denen dem Mobilfunkgerät die von
der betreffenden Basisstation für
eine Übermittlung
von Daten vom Mobilfunkgerät
an diese Basisstation gewünschten Transportformate
signalisiert werden und wobei das Mobilfunkgerät ermittelt, ob die Basisstation,
welche die Transportformatvorgabesignale übersendet, unter allen Basisstationen, über die
das Mobilfunkgerät eine
Funkverbindung zum Netz aufrechterhält, diejenige Basisstation
ist, zu der gemäß einem
vorgegebenen Bewertungskriterium die aktuell beste Verbindung zur Übertragung
von Daten von dem Mobilfunkgerät
an das Netz besteht und wobei das Mobilfunkgerät bei der Übermittlung von Daten an die
Basisstationen ein Transportformat verwendet, bei dessen Bestimmung
das Transportformatvorgabesignal in Abhängigkeit von dem Ermittlungsergebnis
berücksichtigt
wurde.
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Z.
B. kann das Computerprogrammprodukt vorzugsweise so ausgebildet
sein, dass vom Mobilfunkgerät
bei der Übermittlung
von Daten an die Basisstation ein gemäß einer definierten Regel beschränktes Transportformat
verwendet wird, wenn die die Transportformatsignale sendende Basisstation
nicht die „beste" Basisstation ist.
Es muss dann die definierte Regelung zur Beschränkung des Transportformats
im Mobilfunkgerät
hinterlegt sein, damit das Mobilfunkgerät diese Regelung anstelle der
von der Basisstation empfangenen Transportformatvorgabesignale berücksichtigen
kann.
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Diese
definierte Regel kann werkseitig im Gerät fest in Form von Hardware
oder Software implementiert sein. Es ist aber auch möglich, die
Regelungen durch ein Software-Update im Gerät vorzugeben, beispielsweise
bei einer Aktualisierung der Software über das Netz. Ebenso ist es
möglich,
jeweils aktuelle Regeln über
die bestehende Funkverbindung, beispielsweise im Rahmen sonstiger
Steuersignalisierungen, zu übersenden.
Da diese Regelungen auch abhängig
vom Mobilfunknetzbetreiber sein können, bietet es sich insbesondere
an, solche Regelungen beim Einbuchen eines Mobilfunkgeräts in das
Netz, d. h. beim Aufbauen einer Funkverbindung zum Netz, zu übertragen.
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Bei
einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel
erfolgt eine Ermittlung, ob die Basisstation, welche die Transportformatvorgabesignale übersendet,
die Basisstation ist, zu der die aktuell beste Verbindung vom Mobilfunkgerät an das
Netz besteht, in einer Basisstation. Dies hat den Vorteil, dass
die Mobilfunkgeräte
selbst keine Auswertung durchführen
müssen,
welche Basisstation die beste Verbindung bietet.
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Um
festzustellen, ob eine Basisstation diejenige Basisstation ist,
welche die geringste Übertragungsleistung
benötigt,
kann vorzugsweise die Basisstation selbst sehr einfach prüfen, ob
bei der Verbindung vom Mobilfunkgerät zur Basisstation der Sollwert
einer von der Basisstation beim Mobilfunkgerät angeforderten Sendeleistung
zumindest zu einem bestimmten Maß erreicht wird. Alternativ
oder zusätzlich
könnte
auch hier durch Vergleich der ausgehenden Leistungsregelungssignale
mit der Reaktion des Mobilfunkgeräts, d. h. mit Änderungen
der ankommenden Leistung, kontrolliert werden, inwieweit die Basisstation
die Leistungsregelung dominiert. Die Verbindungsqualitäts-Ermittlungseinheit
einer solchen Basisstation kann daher vorzugsweise eine Leistungsregelungs-Auswerteeinheit umfassen
bzw. aus einer solchen bestehen, um auf Basis von Leistungsregelungskommandos,
die die Basisstationen an das Mobilfunkgerät übermitteln und/oder auf Basis
einer Soll-Leistung sowie auf Basis der von der Basisstation vom
Mobilfunkgerät
empfangenen Leistungen und/oder von Leistungsänderungen zu ermitteln, ob
die betreffende Basisstation auch die Basisstation ist, zu der die
aktuell beste Verbindung zur Übertragung
von Daten von dem Mobilfunkgerät
an das Netz besteht.
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Grundsätzlich könnte jede
Basisstation prüfen,
ob sie die Basisstation mit der besten Verbindung zu einem bestimmten
Mobilfunkgerät
ist, und dieses dem Mobilfunkgerät
signalisieren. Andererseits reicht es aus, wenn nur die Basisstation,
die die Transportformatvorgabesignale übersendet, prüft, ob sie
die Basisstation mit der besten Verbindung ist. Diese Basisstation
kann dann dem Mobilfunkgerät
signalisieren, ob sie die Basisstation ist, zu der die aktuell beste
Verbindung vom Mobilfunkgerät
an das Netz besteht.
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Bei
einer alternativen bevorzugten Variante wird eine Basisstation,
wenn sie an sich für
die Versendung der Transportformatvorgabesignale zuständig ist,
aber nicht die Basisstation mit der besten Verbindung zum Mobilfunkgerät ist, keine
Transportformatvorgabesignale an das Mobilfunkgerät senden. Das
Mobilfunkgerät
kann sich beim Ausbleiben der Transportformatvorgabesignale an die
fest vorgegebene Beschränkungsregel
halten. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass keine zusätzliche
Signalisierung erforderlich ist, sondern sogar eine unnötige Signalisierung
von Transportformatvorgabesignalen vermieden wird.
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Bei
einer anderen Variante kann die Basisstation, welche die Transportformatvorgabesignale übersendet,
sobald sie feststellt, dass sie nicht die Basisstation ist, zu der
die aktuell beste Verbindung vom Mobilfunkgerät an das Netz besteht, Transportformatvorgabesignale
entsprechend der definierten Regel zur Beschränkung des Transportformats
an das Mobilfunkgerät
senden. Das heißt,
die betreffende Basisstation sendet dann nicht die Transportformatvorgabesignale,
die sie aussenden würde,
wenn sie tatsächlich
die beste Basisstation für
das Mobilfunkgerät
wäre, sondern
die vorgesehenen beschränkten
Transportformatvorgabesignale. Dies hat den Vorteil, dass auf Seiten
der Mobilfunkgeräte überhaupt
keine Änderungen
notwendig sind, um das Verfahren einzuführen, sondern lediglich auf
der Netzseite entsprechende Modifikationen notwendig sind. Das Mobilfunkgerät selbst
muss dann die SHO-Begrenzung überhaupt
nicht kennen.
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Bei
einer Übertragung
in einem Verfahren, bei dem das Mobilfunkgerät über mehrere Basisstationen
die Funkverbindung zum Netz aufrechterhält, kann es grundsätzlich geschehen,
dass eine erste Basisstation die Signale des Mobilfunkgeräts nicht gut
genug empfängt,
um sie decodieren zu können. Die
Basisstation sendet daher an das Mobilfunkgerät Leistungsregelungskommandos,
um die Leistung zu erhöhen.
Das Mobilfunkgerät
beachtet aber in Netzen, in denen die „Or of Down Rule" gilt, solche Kommandos
nicht, wenn eine zweite Basisstation Kommandos zur Leistungsreduzierung
schickt. Jedoch können
die Signale in der ersten Basisstation aber schon so stark empfangen
werden, dass sie für
diese erste Basisstation zu viel Interferenz erzeugen, insbesondere,
wenn das Mobilfunkgerät
mit einer hohen Datenrate sendet. Sofern es sich bei der ersten
Basisstation um die Basisstation handelt, welche ohnehin die Transportformatvorgabesignale
aussendet, ist dies kein Problem, da das Mobilfunkgerät dann ja feststellen
kann, dass die von der Basisstation übersendeten Transportformatvorgabesignale
ggf. eine noch engere Beschränkung
festlegen, als dies in der vorgegebenen Regel der Fall ist (sofern
in der vorgegebenen Regel nicht ohnehin eine Beschränkung auf das
niedrigste mögliche
Transportformat erfolgt). Daher sollte bei einer bevorzugten Variante
für diesen Fall
vorgesehen sein, dass das Mobilfunkgerät ein Transportformat auswählt, welches
sowohl der festgelegten Beschränkungsregel
als auch dem von der Serving Cell zugesandten Transportformatvorgabesignal
genügt,
bzw. es kann auch die entsprechende Regelung zur Reduzierung des
Transportformats so definiert werden, dass entweder eine bestimmte
feste Beschränkung
angenommen wird oder, sofern ein übersendetes Transportformatvorgabesignal
eine noch stärkere
Beschränkung
vorsieht, diesem Transportformatvorgabesignale gefolgt wird.
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Ein
Problem tritt jedoch dann auf, wenn die erste Basisstation, welche
durch die Signale des Mobilfunkgeräts gestört wird, aber die Signale nicht
ausreichend für
eine Decodierung empfängt,
nicht die Basisstation ist, die für die Versendung von Transportformatvorgabesignalen
an das betreffende Mobilfunkgerät
zuständig
ist. Um dennoch eine Reduzierung des Transportformats zu erreichen,
ist bei einer bevorzugten Variante vorgesehen, dass die betreffende
Basisstation gezielt Signale zur Leistungsreduzierung an das Mobilfunkgerät aussendet,
auch wenn es eine höhere
Sendeleistung von dem betreffenden Mobilfunkgerät benötigt. Das betreffende Mobilfunkgerät hält dann
ggf. diese Basisstation für
die beste Basisstation und wendet automatisch die festgelegte Beschränkungsregel
an.
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Es
kann auch durch geschickte Einstreuung von solchen Leistungsreduzierungskommandos
dafür gesorgt
werden, dass – sofern
entsprechende Regelungen zuvor festgelegt und im Mobilfunkgerät und in
den Basisstationen des Netzes hinterlegt sind – dem Mobilfunkgerät ohne zusätzlichen
Signalisierungsaufwand signalisiert wird, dass seine Aussendung
eine Basisstation stört,
welche nicht die „beste" Basisstation ist.
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Hierzu
sollte die Basisstation vorzugsweise zumindest einen bestimmten
Anteil der an das Mobilfunkgerät
ausgesendeten Leistungsregelungskommandos in Form von Leistungsreduzierungskommandos
senden. Dieser Anteil sollte oberhalb einer Fehlerwahrscheinlichkeit
dafür liegen,
dass die Leistungsregelungskommandos falsch empfangen wurden. Das
heißt,
die genaue Anzahl der notwendigen, gezielt „falschen" Leistungsregelungskommandos hängt von
der Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Übertragung solcher Kommandos
ab.
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Sofern
die Basisstation die Leistungsregelungskommandos in einem bestimmten
Zeitraster in Form von einfachen Leistungserhöhungskommandos (Power-Up-Commands)
oder Leistungsreduzierungskommandos (Power-Down-Commands) an das Mobilfunkgerät sendet,
kann bei einem besonders bevorzugten Beispiel die Basisstation auch
gezielt an bestimmten Rasterpositionen Leistungsreduzierungskommandos
an das Mobilfunkgerät
aussenden, um eine Reduzierung des Transportformats durch das Mobilfunkgerät zu erreichen.
Beispielsweise können
dazu die Positionen aller ungeraden Rasterpositionen verwendet werden.
Um eine genügende
Verlässlichkeit
dieser Signalisierung sicherzustellen, muss dabei zwar immer noch
eine höhere
Anzahl von Leistungsreduzierungskommandos gesendet werden, als nach
der Fehlerwahrscheinlichkeit ohnehin zu erwarten wäre. Da hier
aber nur die Hälfte
der Positionen als Signalisierungspositionen in Frage kommt, ist
die Anzahl nur halb so groß,
wie wenn die Positionen nicht vorgegeben wären. Dadurch ist die Beeinträchtigung
der Leistungsregelung durch die zweckentfremdete Verwendung der
Leistungsregelungskommandos zur Signalisierung einer aufgrund eines
nicht passend gewählten
Transportformats auftretenden Störung
nur halb so groß.
Wird noch weniger als die Hälfte
der Positionen ausgewählt,
so wird die Beeinträchtigung
entsprechend geringer. Beispielsweise kann festgelegt werden, dass
jedes fünfte,
zehnte oder fünfzehnte
Signal für
eine solche Zweckentfremdung zur Verfügung stehen kann. Vorzugsweise
sollte aber zumindest an einer bestimmten Rasterposition innerhalb
eines definierten Übertragungszeitintervalls
gezielt ein Leistungsreduzierungskommando an das Mobilfunkgerät ausgesendet
werden.
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Ein
anderes Verfahren, um das Problem zu lösen, dass das Transportformatvorgabesignal
der Serving Cell für
andere Basisstationen zu unzulässigen
Störungen
führen
kann, sieht vor, dass nicht nur die Serving Cell ein Transportvorgabesignal
(auch „Absolute
Grant" genannt d.h.
absolute Zuweisung) aussendet, sondern die anderen Basisstationen
zusätzlich
eigene Transportformatvorgabesignale, sog. „Relative Grants" (relative Zuweisungen)
aussenden. Sofern an einer Basisstation zu hohe Interferenz auftritt,
so sendet die betroffene Basisstation ein Ratenreduzierungskommando
als „Relative
Grant" aus. Die Mobilfunkgeräte müssen dann
die Datenraten reduzieren. Derzeit ist vorgeschlagen, dass dann
alle Mobilfunkgeräte,
die sich im SHO-Modus befinden, die Datenrate reduzieren. Dadurch
wird zwar die Interferenz an der betroffenen Basisstation reduziert.
Das Verfahren ist aber insofern nachteilig, als auch solche Mobilfunkgeräte die Datenrate
reduzieren, bei welchen die fragliche Basisstation nicht die beste
Verbindung zum Mobilfunkgerät
hat. Die Signale dieser Mobilfunkgeräte werden von dieser Basisstation
daher nur vergleichsweise schwach empfangen, da die Leistungsregelung
nicht durch diese Basisstation bestimmt wird. Die Reduktion der
Datenrate durch diese Mobilfunkgeräte ist also nicht besonders
hilfreich und die Mobilfunkgeräte
erleiden unnötigerweise
ein Reduktion der Datenrate.
-
Die
Erfindung kann in diesem Fall so angewandt werden, dass ein Mobilfunkgerät, welches
ein Transportformatvorgabesignal in Form eines Ratenreduzierungskommandos
von einer Basisstation empfängt,
die nicht die beste Verbindung zum Mobilfunkgerät hat, dieses Transportformatvorgabesignal (bzw.
Ratenreduzierungskommando) entweder vollständig ignoriert oder zumindest
die Datenratenreduktion weniger stark durchführt, als wenn es ein Ratenreduzierungskommando
von der Basisstation empfängt,
die die beste Verbindung zum Mobilfunkgerät hat. Dabei kann die Berücksichtigung
des Ratenreduzierungskommandos auch umso stärker ausfallen, je stärker die
sendende Basisstation die Signale der Mobilstation empfängt, beispielsweise
je stärker
die Mobilstation die Empfangsstärke
seiner Signale an dieser Basisstation z.B. anhand der Analyse der
Leistungsregelungskommandos abschätzt.
-
Dabei
kann vorzugsweise für
mehrere Basisstationen ermittelt werden, wie gut die aktuelle Verbindung
zur Übertragung
von Daten von dem Mobilfunkgerät
zum Netz über
die betreffende Basisstation gemäß einem
vorgegebenen Bewertungskriterium verglichen mit allen Basisstationen
ist, über
die das Mobilfunkgerät
eine Funkverbindung zum Netz aufrecht erhält. Bei der Bestimmung eines
Transportformats, welches das Mobilfunkgerät bei der Übermittlung von Daten an die
Basisstationen verwendet, können
dann die Transportformatvorgabesignale verschiedener Basisstationen
in Abhängigkeit
von dem Ermittlungsergebnis berücksichtigt
werden. Beispielsweise könnte
den Basisstationen bei der Bestimmung des Transportformats ein von
der „Güte" der Verbindung abhängiges „Veto-Recht" eingeräumt werden.
Die Ermittlung, ob eine Basisstation eine „gute", aber nicht die beste Basisstation
ist, kann beispielsweise wiederum dadurch erfolgen, dass die Leistungsregelungskommandos
ausgewertet werden, wobei eine „gute", aber nicht „beste" Basisstation die Leistungsregelung
zwar zeitweise dominiert, jedoch insgesamt über einen geringeren Zeitraum
als die „beste" Basisstation.
-
Vorzugsweise
wird dem Mobilfunkgerät
vom Netz aus ein Aktivierungssignal übermittelt, um das Mobilfunkgerät zur Aktivierung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zu veranlassen. Ein solches Aktivierungssignal kann zum einen die
ohnehin erforderliche SHO-Signalisierung sein, mit der dem Mobilfunkgerät übermittelt
wird, dass es sich aktuell in einem SHO-Modus befindet und von mehreren
Basisstationen empfangen wird. Ebenso kann ein solches Aktivierungssignal
auch gegeben werden, um dem Mobilfunkgerät zu signalisieren, dass das
erfindungsgemäße Verfahren
beim Umschalten in einen SHO-Modus anzuwenden ist. D. h. dem Mobilfunkgerät wird beispielsweise
mitgeteilt, ob es in diesem Modus überhaupt prüfen soll, ob die beste Verbindung
vom Mobilfunkgerät
an das Netz über
die für
die Übersendung
der Transportformatvorgabesignale zuständige Basisstation vorliegt
und entsprechend dem Ermittlungsergebnis dann das oder die übertragenen Transportformatsignale
zu berücksichtigen
sind oder eine Beschränkung
des Transportformats gemäß der definierten
Regel erfolgt oder ob grundsätzlich
das Transportformat beschränkt
wird, sobald über
mehrere Basisstationen eine Funkverbindung zwischen dem Mobilfunkgerät und dem
Netz besteht.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren
anhand von Ausführungsbeispielen
noch einmal näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
Prinzipdarstellung eines Mobilfunkgeräts in einem Mobilfunknetz während eines SHO-Vorgangs,
-
2 ein
Prinzipblockschaltbild der erfindungsgemäßen Komponenten in einem Mobilfunkgerät,
-
3 eine
Tabelle mit möglichen
Transportformaten,
-
4 eine
Tabelle zur prinzipiellen Darstellung der Bildung von Gesamt-Leistungsregelungskommandos
gemäß der „Or of
Down Rule" zur Leistungssteuerung
eines Mobilfunkgeräts,
-
5 eine
Tabelle mit einem ersten Beispiel für eine Folge von Leistungsregelungskommandos,
-
6 eine
Tabelle mit einem zweiten Beispiel für eine Folge von Leistungsregelungskommandos,
-
7 eine
Tabelle mit einem dritten Beispiel für eine Folge von Leistungsregelungskommandos,
-
8 eine
Tabelle mit einem vierten Beispiel für eine Folge von Leistungsregelungskommandos,
-
9 ein
Prinzipblockschaltbild der erfindungsgemäßen Komponenten in einer Basisstation.
-
Im
Folgenden wird von dem in 1 dargestellten,
bereits oben erläuterten
Aufbau ausgegangen, bei dem ein Mobilfunkgerät M über zumindest zwei Basisstationen
BS1, BS2 eine Funkverbindung zu
einem Netz N aufrechterhält.
Eine der Basisstationen, in 1 die linke
Basisstation BS1, dient als sog. „Serving
Cell" und sendet
die Transportformatvorgabesignale TS an das Mobilfunkgerät M aus.
Dabei wird ohne Beschränkung
der Allgemeinheit der Erfindung davon ausgegangen, dass es sich
hierbei um TFCS-Signale handelt. Beide Basisstation BS1, BS2 senden jeweils an das Mobilfunkgerät M Leistungsregelungskommandos
LK1, LK2. Im Folgenden wird
weiterhin ohne Beschränkung
der Allgemeinheit auch davon ausgegangen, dass es sich hierbei um Leistungsregelungskommandos
in Form von typischen Power-Up-Commands
oder Power-Down-Commands von 1 Bit Länge handelt, die in einem festen
Zeitraster regelmäßig an das
Mobilfunkgerät
M gesendet werden.
-
2 zeigt
grob schematisch die für
die Erfindung gemäß einer
Ausführungsform
wesentlichen Komponenten in einem Mobilfunkgerät M. Es ist klar, dass das
Mobilfunkgerät
M eine Vielzahl weiterer Komponenten aufweist, die ein solches Mobilfunkgerät M üblicherweise
benötigt.
Diese Komponenten sind aber der Übersichtlichkeit
wegen in 2 nicht dargestellt. Ein wesentlicher
Bestandteil dieses Mobilfunkgeräts
M ist eine Steuereinheit 1, welche den Datentransport zwischen
dem Mobilfunkgerät
M und den Basisstationen BS1, BS2 steuert, und welche insbesondere auch in
Form von Software auf einem Prozessor des Mobilfunkgeräts M implementiert
sein kann. Hierbei kann es sich bis auf die nachfolgend erläuterten
Modifikationen um eine Datentransport-Steuereinheit 1 handeln,
wie sie üblicherweise
in Mobilfunkgeräten
M vorhanden ist.
-
Eine
Komponente dieser Datentransport-Steuereinheit 1 ist eine
Transportformat-Auswahleinheit 2, die beispielsweise in
Form eines Software-Untermoduls realisiert sein kann. Diese Transportformat-Auswahleinheit 2 sorgt
dafür,
dass das Mobilfunkgerät
M für eine
Uplink-Übertragung,
d. h. für
eine Übertragung
von Daten vom Mobilfunkgerät M
an die Basisstationen BS1, BS2 über die
Sende-/Empfangseinrichtung 4 des Mobilfunkgeräts M ein
bestimmtes Transportformat wählt.
Die Transportformate sind üblicherweise
fest durch einen Mobilfunkstandard vorgegeben und sowohl den Basisstationen
BS1, BS2 als auch
dem Mobilfunkgerät
M bekannt, d. h. in einem Speicher des Mobilfunkgeräts M hinterlegt.
-
Ein
Beispiel für
diese Transportformate ist aus 3 zu ersehen.
Hierbei handelt es sich um einen Auszug aus einer Tabelle mit vorgeschlagenen Transportformaten
in der neuesten Version des EDCH eines UMTS-Netzes.
-
In
der ersten Spalte befinden sich die Indexnummer des Transportformats
und in der zweiten Spalte die Transportblockgröße, d. h. die Anzahl der Bits,
die mit einem Paket übertragen
wird. Je höher die
Anzahl der übertragenen
Bits, d. h. die Transportrate ist, desto mehr Energie wird vom Mobilfunkgerät für die Übertragung
und von der Basisstation für
den Empfang benötigt.
In der dritten Spalte werden der Spreizfaktor, in der vierten Spalte
die Modulationsart und in der fünften
Spalte die verwendeten Spreizcodes angegeben. In der sechsten Spalte
ist schließlich
die Code-Rate angegeben, welche ein Maß für das Verhältnis der Nutzdaten zu den
insgesamt übertragenen
codierten Daten ist. Je höher
diese Code-Rate ist, umso effizienter ist der Transport, da weniger
Overhead-Daten übertragen
werden, aber umso geringer ist natürlich auch der Schutz, da weniger
redundante Daten übertragen
werden. In der siebten Spalte wird das Leistungsverhältnis des Nutzdatenkanals
zum zugehörigen
Kontrollkanal angegeben. In den letzten drei Spalten wird die Nutzdatenrate
angegeben, unter der Voraussetzung, dass die Daten nach der n-ten Übertragung
(TX, Transmission) bestätigt
werden.
-
Das
Transportformatvorgabesignal braucht zur Signalisierung des zugelassenen
Transportformat-Bereichs beispielsweise nur die Indexnummer zu enthalten.
Dem Mobilfunkgerät
wird so signalisiert, dass es ein passendes Transportformat aus
allen Transportformaten von der untersten Indexnummer bis zur übertragenen
Indexnummer auswählen darf.
-
Zusätzlich weist
das Mobilfunkgerät
M gemäß 2 noch
eine Verbindungsqualitäts-Ermittlungseinheit 3 auf,
die hier in Form einer Leistungsregelungskommando-Auswerteeinheit 3 ausgebildet ist.
Auch hierbei kann es sich um eine Software-Unterroutine der Datentransport-Steuereinheit 1 handeln.
Diese Leistungsregelungskommando-Auswerteeinheit wertet die von
den Basisstationen BS1, BS2 gesendeten
PC-Commands aus und stellt so fest, von welcher Basisstation BS1, BS2 die aktuelle
Leistungsregelung dominiert wird. Zur Leistungsregelung werden jeweils
die Leistungsregelungskommandos LK1, LK2 der einzelnen Basisstationen BS1, BS2 zu einem Gesamt-Leistungskommando
verknüpft.
Dies erfolgt gemäß der bereits
oben erläuterten „Or of Down
Rule", bei der dem
Leistungsregelungskommando gefolgt wird, welches zu einer Leistungsreduzierung
führt.
-
In 4 ist
dieses Verfahren in Form einer Tabelle graphisch dargestellt. Wie
zu sehen ist, gibt es nur einen Fall, in dem das Gesamt-Leistungsregelungskommando
GL, dem die Mobilfunkstation schließlich folgt, ein Power-Up-Command
(hier dargestellt durch ein „+"-Symbol) ist, nämlich dann, wenn
die von beiden Basisstationen BS1, BS2 ankommenden Leistungsregelungskommandos
LK1, LK2 Power-Up-Commands
sind. In allen anderen Fällen wird
das Gesamt-Leistungsregelungskommando GL zu einem Power-Down-Command
(welches hier durch ein „–"-Symbol dargestellt
ist). Das heißt,
bei diesem Verfahren wird in drei von vier Fällen die Leistung reduziert
und nur in einem Fall die Leistung erhöht.
-
In
der Regel ist davon auszugehen, dass die Basisstation, welche den
besten Empfang von dem Mobilfunkgerät hat, die Basisstation ist,
welche meist eine Leistungsreduzierung oder zumindest wechselweise
eine Leistungsreduzierung und Leistungserhöhung fordert. Dagegen werden
die anderen Basisstationen eine häufigere Leistungserhöhung fordern.
-
Folglich
ist davon auszugehen, dass das Gesamt-Leistungsregelungskommando GL durch
das Leistungsregelungskommando der besten Basisstation dominiert
wird. Dementsprechend muss die Verbindungsqualitäts-Ermittlungseinheit lediglich die einzelnen
Leistungssteuerungskommandos LK1, LK2 der beiden Basisstationen BS1,
BS2 auswerten und mit dem Gesamt-Leistungsregelungskommando
GL vergleichen. Dabei muss festgestellt werden, mit welchem der
ankommenden Leistungsregelungskommandos LK1,
LK2 das Gesamt-Leistungsregelungskommando GL besonders
korreliert ist.
-
Ein
typisches Beispiel für
eine Folge empfangener Leistungssteuerungskommandos, bei dem das Mobilfunkgerät davon
ausgehen kann, dass die zweite Basisstation BS2,
welche die zweiten Leistungssteuerungskommandos LK2 aussendet,
die Signale der Mobilfunkstation ständig zu schwach empfängt, ist
in 5 dargestellt. Hier entspricht jedes Leistungsregelungskommando
LK2 der zweiten Basisstation BS2 einem
Power-Up-Command, so dass das Gesamt-Leistungskommando GL immer
mit dem Leistungsregelungskommando LK1 der
ersten Basisstation BS1 identisch ist.
-
6 zeigt
dagegen ein Beispiel für
eine Folge empfangener Leistungsregelungskommandos LK1,
LK2, bei dem das Mobilfunkgerät M davon
ausgehen kann, dass die zweite Basisstation BS2 die
Signale des Mobilfunkgeräts
M ständig
zu schwach empfängt,
obwohl gelegentlich Power-Down-Commands von dort empfangen werden.
Diese Kommandos sind jedoch so selten, dass das Mobilfunkgerät M davon
ausgehen kann, dass es sich hier nicht um tatsächliche Power-Down-Commands,
sondern höchstwahrscheinlich
um fehlerhaft empfangene Power-Up-Commands handelt. Daher gibt es an den
mit * in 6 dargestellten Positionen zwei
Implementierungsmöglichkeiten
für die
Leistungsregelung des Mobilfunkgeräts M. Entweder kann unter Annahme der
vorgegebenen „Or
of Down Rule" die
Leistung reduziert werden, oder es kann angenommen werden, dass
dieser Leistungsregelungsbefehl falsch war und dementsprechend die
Leistung, wie dies von der ersten Basisstation BS1 angefordert
wurde, erhöht
werden.
-
Auf
jeden Fall ist ein solches einzelnes Power-Up-Command einer Basisstation
im Gegensatz zu einem Power-Down-Command der anderen Basisstation,
welche im Übrigen
die Leistungsregelung dominiert, noch zu wenig, um einigermaßen sicher davon
ausgehen zu können,
dass diese zweite Basisstation schon genügend stark empfängt. Dies
gilt insbesondere dann, wenn bald darauf von der betreffenden Basisstation,
hier der zweiten Basisstation BS2, die die
zweiten Leistungsregelungskommandos LK2 aussendet,
wieder Power-Up-Commands folgen.
-
7 zeigt
ein Beispiel für
eine Folge empfangener Leistungsregelungskommandos, bei dem das
Mobilfunkgerät
M davon ausgehen kann, dass die zweite Basisstation BS2 Signale
des Mobilfunkgeräts
relativ stark empfängt,
da sie vergleichsweise häufig
Leistungsregelungskommandos LK2 in Form von
Power-Down-Commands schickt.
-
Wenn
das Mobilfunkgerät
in den Übergangsbereich
zwischen zwei oder mehr Zellen gerät und dann entsprechend in
den SHO-Modus schaltet, wird zunächst
wie vorbeschrieben geprüft,
ob die Leistungsregelungskommandos der Serving Cell die Gesamtleistungsregelungskommandos
dominieren. Ist dies der Fall, so ist für das Mobilfunkgerät klar,
dass die Serving Cell die aktuell beste Mobilfunkstation ist und
dass die Datenübertragung
an das Netz über diese
Mobilfunkstation durchgeführt
wird. Daher wird in einem solchen Fall das Mobilfunkgerät M erfindungsgemäß wie in
den Nicht-SHO-Situationen
das Transportformat unter Berücksichtigung
der Transportformatvorgabesignale der Serving Cell auswählen. Nur
in den Fällen,
in denen das Mobilfunkgerät bei
der Analyse der Leistungsregelungskommandos LK1,
LK2 feststellt, dass die Serving Cell nicht
die beste Basisstation ist, schaltet das Mobilfunkgerät M in einen
Modus um, in dem das Transportformat gemäß der allgemein für den SHO
gültigen Beschränkung ausgewählt wird.
Beispielsweise kann über
eine vordefinierte SHO-Beschränkungs-Regel
vorgegeben sein, dass im SHO-Modus grundsätzlich nur das niedrigste Transportformat,
z. B. in 3 das Transportformat mit dem
Index 3, welches mit der geringsten Datenrate arbeitet,
verwendet wird. So kann sichergestellt werden, dass die aktuell
beste Basisstation nicht mit einem zu hohen Transportformat empfangen
muss und starke Interferenzen zu anderen Kanälen entstehen.
-
8 zeigt
ein Beispiel für
eine Folge von Leistungsregelungskommandos, bei denen bestimmte
Rasterpositionen RP dazu genutzt werden, um dem Mobilfunkgerät M zu signalisieren,
dass die übertragenen
Signale die zweite Basisstation BS2 stören.
-
Konkret
liegt bei dem in 8 zugrunde liegenden Beispielszenario
der Fall vor, dass die erste Basisstation BS1,
welche die in der oberen Zeile dargestellten Leistungsregelungskommandos
LK1 sendet, die beste Verbindung zum Mobilfunkgerät M hat und
daher das Gesamt-Leistungsregelungskommando
GL eindeutig von diesem Leistungsregelungskommando LK1 der
ersten Basisstation BS1 dominiert wird.
Diese erste Basisstation BS1 ist auch, wie
in 2 dargestellt, die Serving Cell, d. h. die erste
Basisstation BS1 übermittelt die Transportformatvorgabesignale
TS. Da für
die erste Basisstation BS1 die beste Verbindung
zum Mobilfunkgerät
besteht, wird das Mobilfunkgerät
M das Transportformat erfindungsgemäß entsprechend den von der
ersten Basisstation BS1 ausgesendeten Transportformatvorgabesignalen
TS auswählen.
-
Wenn
andererseits die zweite Basisstation BS2 die
Signale des Mobilfunkgeräts
M schon so stark empfängt,
dass sie für
die zweite Basisstation BS2 zuviel Interferenz
erzeugen, weil das Mobilfunkgerät
M aufgrund des ausgewählten
Transportformats mit sehr hoher Datenrate sendet, wäre es für die zweite Basisstation
BS2 wünschenswert,
dass das Mobilfunkgerät
M ein Transportformat gemäß der vorgegebenen
SHO-Beschränkungs-Regel auswählt und
somit die Datenrate reduziert.
-
Um
dieses Erfordernis der zweiten Basisstation BS2 zu
signalisieren, sendet die zweite Basisstation BS2 an
den in 8 mit „RP" gekennzeichneten Rasterpositionen
jeweils ein Power-Down-Command, obwohl aus Sicht dieser Basisstation
BS2 eigentlich eine Erhöhung der Leistung erforderlich
wäre. Die
Rasterpositionen RP sind dabei jeweils innerhalb eines Übertragungszeit-Intervalls
TTI festgelegt. Ein solches Übertragungszeit-Intervall
ist in 8 ebenfalls eingezeichnet. Es handelt sich hierbei
um unmittelbar aneinander anschließende Intervalle TTI von 10
ms Länge,
wobei in jedem Übertragungszeit-Intervall
TTI jeweils 15 Leistungsregelungskommandos von den Basisstationen
BS1, BS2 an das
Mobilfunkgerät
M übertragen
werden. In einem für
das Mobilfunkgerät
M und die Basisstation BS1 im Netz jeweils
festgelegten Standard ist bei dem Beispiel gemäß 8 vereinbart,
dass das letzte Leistungsregelungskommando innerhalb eines Übertragungszeit-Intervalls
TTI jeweils zur zweckentfremdeten Signalisierung genutzt werden
kann.
-
Im
Mobilfunkgerät
M wird bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel
festgestellt, dass das Leistungsregelungskommando LK2 der
zweiten Basisstation BS2 ständig in
Form von Power-Up-Commands gesendet wird und lediglich an diesen
beiden Positionen gezielt ein Power-Down-Command gesendet wird. Dementsprechend
wird ohne Signalisierungsmehraufwand dem Mobilfunkgerät M mitgeteilt,
dass die zweite Basisstation BS2 sich durch
die Übertragung
gestört
fühlt. Das
Mobilfunkgerät
M kann dann z. B. automatisch das erfindungsgemäße Verfahren aussetzen und, obwohl
die für
die Übersendung
der Transportformatvorgabesignale zuständige Basisstation BS1 die beste Verbindung für das Mobilfunkgerät M bietet,
eine Beschränkung
des Transportformats vornehmen. Dadurch wird insbesondere die Datenrate
abgesenkt, so dass die zweite Basisstation BS2 nicht
mehr durch die Datenübertragung
des Mobilfunkgeräts
M gestört
wird.
-
Es
ist klar, dass für
eine solche Signalisierung auch jede andere Rasterposition oder
eine höhere
Anzahl von Rasterpositionen gewählt
werden kann. Die Nutzung jedes 15. Kommandos ist aber insofern sinnvoll,
als im derzeitigen UMTS-Standard ein Übertragungszeit-Intervall TTI
von 10 ms Länge aus
15 Slots mit je einem Kommando besteht. Die Auswahl eines Transportformates
für die
Aussendung kann nur für
ein neues TTI vorgenommen werden, da das Transportformat nicht mitten
in einem TTI gewechselt werden kann. Daher ist eine Rasterposition
unmittelbar vor dem Beginn eines TTIs vorteilhaft. Die Mobilstation
benötigt
aber eine implementierungsabhängige
Zeitspanne nach Empfangs des Leistungsregelungskommandos an der
Rasterposition bis zur Aussendung des nächsten TTIs, bei dem das an
der Rasterposition empfangene Leistungsregelungskommando berücksichtigt
wird. In diesem Fall sollt die Rasterposition so gewählt werden,
dass sie rechtzeitig vor dem nächsten
TTI liegt. Dies kann beispielsweise der vor-letzte oder der dritt-letzte
Slot sein.
-
Bei
einer alternativen Variante ist die Signalisierung der Rasterpositionen
RP nicht strikt festgelegt, sondern es wird eine jeweils gültige Regel
für die Rasterpositionen
RP vom Netz an die Mobilfunkgeräte
signalisiert, beispielsweise wenn z. B. bei einer Anmeldung des
Mobilfunkgeräts
im Netz ohnehin andere Steuerkommandos übertragen werden.
-
9 zeigt
schematisch die erfindungswesentlichen Komponenten in einer Basisstation
BS1, BS2, für
eine Variante des erfindungsgemäß Verfahrens,
bei der vorgesehen ist, dass die Basisstation BS1, BS2 selbst feststellt,
ob sie die Basisstation ist, die die beste Verbindung zu einem Mobilfunkgerät M hält. Es ist
klar, dass die Basisstation BS1, BS eine Vielzahl weiterer Komponenten
aufweist, die eine solche Basisstation zur Erfüllung ihrer Funktionen üblicherweise
benötigt.
Diese Komponenten sind aber der Übersichtlichkeit
halber in 9 nicht dargestellt.
-
Die
wesentlichen Bestandteile sind ähnlich wie
in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
eines Mobilfunkgeräts
M aufgebaut. Neben der üblichen
Sende-/Empfangseinrichtung 6 weist
die Basisstation BS1, BS2 eine
Steuereinrichtung 5 auf, mit der unter anderem der Datentransport
zwischen der Basisstation BS1, BS2 und dem Mobilfunkgerät M gesteuert
wird. Diese Steuereinrichtung 5 kann einen oder mehrere
Mikroprozessoren umfassen, auf denen die weiteren Komponenten in
Form von Software realisiert sind. Eine solche Komponente ist eine Transportformatvorgabe-Signalisierungseinheit 7, welche
an die Mobilfunkgeräte,
die der Basisstation BS1, BS2 jeweils
zugewiesen wurden, Transportformatvorgabesignale TS übersendet,
um den zugehörigen
Mobilfunkgeräten
M zu signalisieren, mit welchem Transportformat die Basisstation
BS1, BS2 Daten empfangen
möchte.
Eine weitere für
die Erfindung wesentliche Komponente ist eine Verbindungsqualitäts-Ermittlungseinheit 8,
welche auch hier in Form einer Leistungsregelungsauswerteeinheit
aufgebaut sein kann. Diese Leistungsregelungsauswerteeinheit protokolliert
beispielsweise die PC-Commands, welche von einer PC-Command-Signalisierungseinheit 9 an
das Mobilfunkgerät über die
Sende-/Empfangseinheit 6 gesandt wurden, und vergleicht
die damit vorgegebene Soll-Leistung mit der tatsächlich vom jeweiligen Mobilfunkgerät M gelieferten
Leistung. Stimmt die vom Mobilfunkgerät M ausgesendete Leistung in
etwa mit der gewünschten Soll-Leistung überein,
kann die Basisstation BS1, BS2 davon ausgehen, dass sie die aktuelle
beste Verbindung zum Mobilfunkgerät M hält. Sie kann dies dann entsprechend
dem Mobilfunkgerät
M signalisieren, so dass dieses die Transportformatvorgabesignale
der Basisstation BS1, BS2 beachtet. Alternativ oder zusätzlich kann
sie auch, wenn sie nicht die aktuell „beste" Basistation für das Mobilfunkgerät ist, die
Aussendung der Transportformatvorgabesignale TS umstellen, so dass
z. B. an das Mobilfunkgerät Transportformatvorgabesignale
entsprechend einer vorgegebenen SHO-Beschränkungs-Regel gesendet werden.
Beispielsweise könnte
die Basisstation BS1, BS2 dann
ständig
fordern, dass nur noch ein Transportformat mit dem untersten Index 3 (vgl. 2)
verwendet wird, um so sicherzugehen, dass das Mobilfunkgerät M keine
anderen Basisstationen BS1, BS2 stört. Sobald
die Basisstation BS1, BS2 dann feststellt,
dass sie wieder die beste Verbindung zum Mobilfunkgerät M hat,
kann sie dementsprechend gemäß ihren
eigenen Erfordernissen die Transportformatvorgabesignale TS an das
Mobilfunkgerät
M aussenden und beispielsweise auch ein höheres Transportformat zulassen.
Sollte die Basisstation nicht mit genügender Sicherheit feststellen
können,
ob sie die beste Verbindung zum Mobilfunkgerät M hat, so kann sie ein Transportformatvorgabesignal
TS an das Mobilfunkgerät
M aussenden, welches zwischen dem Transportvorgabesignal entsprechend
einer vorgegebenen SHO-Beschränkungs-Regel
liegt und dem gemäß ihren
eigenen Erfordernissen ausgewählten Transportvorgabesignal.
Die Basisstation kann auch eine Wahrscheinlichkeit bestimmen, mit
der sie die beste Verbindung zum Mobilfunkgerät M hat, und bei höherer Wahrscheinlichkeit
ein Transportvorgabesignal senden, welches näher an dem gemäß ihren
eigenen Erfordernissen ausgewählten
Transportvorgabesignal liegt, bei niedrigerer Wahrscheinlichkeit aber
ein Transportvorgabesignal, welches näher an dem Transportvorgabesignal
entsprechend einer vorgegebenen SHO-Beschränkungs-Regel liegt.
-
Abschließend wird
noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den in den Figuren
konkret dargestellten und zuvor beschriebenen Übertragungsverfahren lediglich
um Ausführungsbeispiele handelt,
die vom Fachmann modifiziert werden können, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. Insbesondere ist unter einem Mobilfunkgerät im Sinne
dieser Erfindung jedes Gerät
zu verstehen, welches innerhalb eines entsprechenden zellularen Funknetzes
genutzt werden kann, um eine Funkverbindung zum Netz aufzubauen
und aufrechtzuerhalten, wie z. B. ein PC, ein PDA, ein Laptop oder
ein ähnliches
Gerät,
welches eine Mobilfunkfunktion aufweist.
-
- 1
- Datentransport-Steuereinheit
- 2
- Transportformat-Auswahleinheit
- 3
- Verbindungsqualitäts-Ermittlungseinheit
- 4
- Sende-/Empfangseinrichtung
- 5
- Steuereinrichtung
- 6
- Sende-/Empfangseinrichtung
- 7
- Transportformatvorgabe-Signalisierungseinheit
- 8
- Verbindungsqualitäts-Ermittlungseinheit
- 9
- PC-Command-Signalisierungseinheit
- M
- Mobilfunkgerät
- N
- Netz
- TS
- Transportformatvorgabesignal
- RP
- Rasterposition
- GL
- Gesamt-Leistungsregelungskommando
- BS1
- Basisstation
- BS2
- Basisstation
- LK1
- Leistungsregelungskommando
- LK2
- Leistungsregelungskommando
- TTI
- Übertragungszeitintervall
- RNC
- Radio
Network Controller