DE10245679A1

DE10245679A1 - Verfahren zur Funkdatenübertragung, Mobilstation und Basisstation

Info

Publication number: DE10245679A1
Application number: DE2002145679
Authority: DE
Inventors: Mark Beckmann; Hyung-Nam Choi; Michael Eckert; Norbert Schwagmann; Arkadius Szczepanski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-08

Abstract

Es werden Daten über einen Multicast-Funkkanal von einer Basisstation an eine Gruppe von Mobilstationen gesendet und zur Einstellung der Sendeleistung des Multicast-Funkkanals Kenntnisse über die Sendeleistungen von Dedicated-Funkkanälen verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funkdatenübertragung und eine Basisstation.
Zur Funkdatenübertragung ist es bekannt, das zur Verfügung stehende Funkspektrum durch geeignete Vielfachzugriffsverfahren bzw. Multiplexverfahren auf eine Vielzahl physikalischer Funkkanäle abzubilden.

Ein physikalischer Funkkanal kann dabei insbesondere durch Zeit, Frequenz und/oder Spreizcode definiert sein. Eine besondere Definition eines physikalischen Kanals ergibt sich aus den aktuellen Spezifikationen (u.a. siehe TS 25.211 V5.1.0: Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels, 3GPP-TSG-RAN, 2002-06 und TS 25.212 V5.1.0: Multiplexing and channel coding, 3GPP-TSG-RAN, 2002-06) des UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) – FDD (Frequency Division Duplex) Modes, wonach ein physikalischer Funkkanal in der Downlink-Richtung definiert ist durch Trägerfrequenz, Scrambling Code, Channelization Code und eine Start- und Stopzeit.

Zur Übertragung von Informationen in einem Mobilfunksystem werden unterschiedliche Arten von logischen Kanälen verwendet, die in geeigneter Weise auf die physikalischen Funkkanäle abgebildet werden.

In einem UMTS aber auch in anderen Mobilfunkssystemen sind für die Übertragung von Informationen insbesondere folgende zwei Arten von logischen Kanälen vorgesehen: Dedizierte Kanä le (Dedicated Channels) im folgenden auch Dedicated-Funkkanäle genannt und gemeinsame Kanäle (Common Channels). Bei den dedizierten Kanälen wird ein physikalischer Funkkanal nur für die Übertragung von Informationen an eine bestimmte Mobilstation verwendet, wohingegen sich der physikalische Funkkanal, der einem gemeinsamen Kanal zugeordnet ist, an alle Mobilstationen, eine Gruppe von Mobilstationen oder auch nur eine bestimmte Mobilstation richten kann; die beiden letztgenannten Fälle erfordern dabei, dass über den gemeinsamen Kanal entsprechende Informationen mitgesendet werden, an welche Mobilstation sich die über den physikalischen Funkkanal übertragenen Informationen richten.

Neben der bekannten Übertragung von Daten von einer Basisstation an eine bzw. mehrere bestimmte Mobilstationen über einen Dedicated-Funkkanal bzw. mehrere Dedicated-Funkkanäle mit einer bzw. mehreren Dedicated-Sendeleistungen sehen zukünftige Mobilfunksysteme einen sogenannten Multicast-Service vor, in dessen Rahmen dieselben Daten, im folgenden auch Multicast-Daten, an eine Gruppe von Mobilstationen (Multicast-Gruppe) über einen gemeinsamen physikalischen Funkkanal, im folgenden auch Multicast-Funkkanal genannt, mit einer Multicast-Sendeleistung gesendet werden.

Zur Regelung der Sendeleistung, im folgenden auch Dedicated-Sendeleistung genannt, der Basisstation beim Senden über einen Dedicated-Funkkanal, im folgenden auch Leistungsregelung eines Dedicated-Funkkals genannt, ist die SIR-basierte (Signal-to-Interference-Ratio) Leistungsregelung mit geschlossener Regelschleife bekannt, welche nachfolgend kurz skizziert wird (s.a. TS 25.214 V5.1.0; Physical layer procedures, 3GPP-TSG-RAN, 2002-06). Die Mobilstation schätzt für die Dedicated-Funkkanäle, die sie empfängt, das SIR. Durch Vergleich mit einem vorgegebenen Wert SIR_target wird ein TPC-Befehl (Transmit Power Control), d.h. ein Sendeleistungskontroll-Befehl, erzeugt und das Ergebnis an die Basisstation gesendet. Der Wert für SIR_target wird dabei in jeder Mobilstation individuell so vorgegeben, dass für den jeweiligen Dedicated-Funkkanal eine ausreichende Empfangsqualität, im folgenden auch Dedicated-Mindestempfangsqualität genannt, gewährleistet wird. Die Empfangsqualität wird beispielsweise anhand der Blockfehlerrate oder der Bitfehlerrate gemessen. Die TPC-Befehle sind reine 1-bit Informationen und stellen lediglich die Information dar, ob das gemessene SIR unter- oder oberhalb des vorgegebenen Werts SIR_target liegt. Deshalb können die TPC-Befehle auch mit den Kommandos "UP" (SIR unterhalb SIR_tar_ _get) und "DOWN" (SIR überhalb SIR_target) gleichgesetzt werden. Der Befehl "UP" bedeutet, dass die Empfangsqualität nicht ausreicht und deshalb am Sender eine Erhöhung der Sendeleistung notwendig ist. Umgekehrtes gilt für den "DOWN"-Befehl. Dieses Verfahren erfordert in der Regel eine umso höhere Dedicated-Sendeleistung, je höher die für die jeweilige Datenübertragung über den Dedicated-Funkkanal erforderliche Dedicated-Mindestempfangsqualität ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine technische Lehre anzugeben, die das Senden von Daten von einer Basisstation an eine Gruppe von Mobilstationen mit geeigneter Sendeleistung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet. Im Rahmen der Erfindung liegen dabei auch Weiterbildungen der Vorrichtungsansprüche, die den Unteransprüchen des Verfahrensanspruchs entsprechen.

Die Erfindung beruht demnach auf dem Gedanken, zur Einstellung der Sendeleistung eines Multicast-Funkkanals Kenntnisse zu nützen, die bereits aus der Leistungsregelung von Dedicated-Funkkanälen bekannt sind. Die Erfindung nützt also die Erkenntnis, dass ein Zusammenhang zwischen der optimalen Sendeleistung für den Multicast-Funkkanal und den optimalen Sendeleistungen von Dedicated-Funkkanälen besteht, wenn der Multicast-Funkkanal und die Dedicated-Funkkanäle zwischen der selben Basisstation und den selben Mobilstationen besteht.

Dadurch wird insbesondere der Signalisierungsaufwand, der für eine Leistungseinstellung des Multicast-Funkkanals erforderlich ist, enorm reduziert.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sehen vor, die Kenntnisse über die Leistungsregelung der Dedicated-Funkkanäle auf geeignete Weise zur Leistungsregelung des Multicast-Funkkanals zu verwenden, insbesondere wenn für die Dedicated-Funkkanäle bzw. den Multicast-Funkkanal variable Mindest-Empfangsqualitäten vorgesehen sind.

Diese Weiterbildungen basieren dabei insbesondere auf dem Gedanken, als Multicast-Sendeleistung das Maximum der Dedicated-Sendeleistungen der Dedicated-Funkkanäle zu verwenden, die zwischen der Basisstation und den Mobilstationen der betroffenen Multicast-Gruppe bestehen.

Eine Weiterbildung sieht vor, den Einfluss der Dedicated-Mindestempfangsqualitäten auf die Dedicated-Sendeleistungen zu berücksichtigen und zur Einstellung der Multicast-Sendeleistung die Dedicated-Sendeleistungen – für den Zweck der Bestimmung der Multicast-Sendeleistung durch Maximumer mittlung – um jeweils einen entsprechenden Wert, im folgenden auch Dedicated-Offsetwert genannt, zu korrigieren. Die um Offsetwerte korrigierten Dedicated-Sendeleistungen werden dabei auch Offset-Dedicated-Sendeleistung genannt.

Dadurch wird berücksichtigt, dass die Dedicated-Sendeleistungen – beispielsweise durch eine eingangs beschriebene SIR-basierte Leistungsregelung – auf der Grundlage verschiedener Dedicated-Mindestempfangsqualitäten ermittelt werden.

Eine andere Weiterbildung sieht vor, die erforderliche Mindestempfangsqualität für die Multicast-Daten, im folgenden auch Multicast-Mindestempfangsqualität genannt, bei der Ermittlung der Multicast-Sendeleistung zu berücksichtigen. Hierzu erfolgt eine Korrektur der für die Bestimmung der Mulitcast-Sendeleistung heranzuziehenden Dedicated-Sendeleistungen um einen Multicast-Offsetwert.

Schließlich sieht eine Weiterbildung vor, zur Ermittlung der Multicast-Sendeleistung die Dedicated-Sendeleistungen der Dedicated-Funkkanäle von der Basisstation an die Mobilstationen der Multicastgruppe zu verwenden, indem die Multicast-Sendeleistung durch das Maximum korrigierter Dedicated-Sendeleistungen bestimmt wird, wobei die Korrektur der Dedicated-Sendeleistungen zum einen durch die erforderlichen Dedicated-Mindestempfangsqualitäten und zum anderen durch die erforderliche Multicast-Mindestempfangsqualität beeinflusst wird.

Im folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Mobilfunkzelle mit mehreren Mobilfunkstationen, und
2 ein Prinzipschaltbild einer Basisstation.
Die in 1 schematisch dargestellte Funkzelle FZ besitzt in ihrem Zentrum eine Basisstation BS, die den Sender in dem Funksystem darstellt. Dieser Basisstation BS kann eine Kontrolleinrichtung BSC beigeordnet werden, die beispielsweise auch die Übertragung zu weiteren Funkzellen regelt. Weiterhin sind innerhalb der Funkzelle FZ mehrere Empfänger in Form von Mobilstationen MS1 bis MS3 vorhanden. Die Mobilstationen MS1 bis MS3 sind zufällig über die Fläche der Funkzelle FZ verteilt, so dass sie unterschiedliche Entfernungen zur Basisstation BS haben können.
Die zu übertragenden Daten, insbesondere Multicast-Daten, werden gemäß einem an sich bekannten Schichtenmodell auf einen physikalischen Kanal (Physikalischer Multicast-Kanal PMcCh) abgebildet, der über die Luftschnittstelle vom Sender BS an eine Gruppe von Mobilstationen MS1, MS2, MS3 mit einer Multicast-Sendeleistung übertragen wird. Ziel der Einstellung der Multicast-Sendeleistung der Basisstation BS ist es dabei, dass alle Mobilstationen MS1, MS2, MS3 der Gruppe, an die die Multicast-Nachricht gerichtet ist, die Multicast-Nachricht mit wenigstens einer bestimmten Multicast-Mindestempfangsqualität empfangen, ohne jedoch mit einer zu hohen Multicast-Sendeleistung andere Funkkanäle unnötig zu stören.
Als MC1, MC2 und MC3 sollen im folgenden unterschiedliche Multicast-Gruppen beschrieben sein. Die Zuordnung von Mobil stationen zu Multicast-Gruppen ist anhand Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1: Zugehörigkeit der Mobilfunkstationen zu Multicastgruppen
Demnach gehört beispielsweise die Mobilstation MS1 den Multicast-Gruppen MC1 und MC2 an.
Neben der Übertragung von Multicast-Daten von der Basisstation an die Mobilstationen einer Multicast-Gruppe über den Multicast-Funkkanal der entsprechenden Multicast-Gruppe werden Dedicated-Daten über bestimmte Dedicated-Funkkanäle jeweils von der Basisstation an einzelne bestimmte Mobilstationen mit einer bestimmten Dedicated-Sendeleistung übertragen. Diese Dedicated-Sendeleistungen werden voneinander unabhängig anhand an sich bekannter Verfahren derart geregelt, dass die Einhaltung von Dedicated-Mindestempfangsqualitäten, insbesondere von Zielblockfehlerraten BLER_target, für alle Dedicated-Funkkanäle möglichst gewährleistet ist. Je nach Anforderung an die Datenübertragung kann dabei die Zielblockfehlerraten BLER_target von Mobilstation zu Mobilstation und damit von Dedicated-Funkkanl zu Dedicated-Funkkanl verschieden sein. Dadurch ergibt sich zu jedem beliebigen Zeitpunkt zu jeder Mobilstation eine momentane Dedicated-Sendeleistung der Basisstation, die eindeutig ist. Eine Momentaufnahme der Dedicated-Sendeleistungen der Basisstation in Abhängigkeit von Ziel-Mobilisation ist Tabelle 2 zu entnehmen.
Tabelle 2: Momentan erforderliche Dedicated-Sendeleistung (in dBm), um die BLER_target-Werte der Dedicated-Funkkanäle von einer Basisstation zu den drei Mobilstationen einer Multiast-Gruppe einhalten zu können
Im folgenden wird davon ausgegangen, dass die Multicast-Mindestempfangsqualität für den Multicast-Funkkanal von den Dedicated-Mindestempfangsqualitäten für die Dedicated-Funkkanäle verschieden sein kann und auch die Dedicated-Mindestempfangsqualitäten für die Dedicated-Funkkanäle verschieden voneinander sein können. Dies drückt sich beispielsweise durch unterschiedliche Quality of Service Anforderungen der momentan in Anspruch genommenen Dienste aus. Die Mindest-Empfangsqualität kann je nach Ausführungsvariante auch beschrieben sein durch das Signal zu Interferenz Verhältnis, die Bitfehlerrate und/oder die Blockfehlerrate (BLER). Diese verschiedenen Mindest-Empfangsqualitäten beeinflussen die erforderlichen Dedicated-Sendeleistungen und die erforderliche Multicast-Sendeleistung.
Um nun die Informationen über die Dedicated-Sendeleistungen zur Einstellung der Multicast-Sendeleistung nützen zu können, werden die Dedicated-Sendeleistungen zunächst um einen Offsetwert korrigiert und das Maximum der derart korrigierten Dedicated-Sendeleistungen (Offset-Dedicated-Sendeleistungen) der Dedicated-Funkkanäle von einer Basisstation an Mobilstationen, die zu einer Multicast-Gruppe gehören, als Multicast-Sendeleistung für den Multicast-Funkkanal, der sich an diese Multicast-Gruppe richtet, verwendet. Die Dedicated-Sendeleistungen mit denen die Dedicated-Funkkanäle gesendet werden, bleiben jedoch von dieser Korrektur unberührt, d.h. die Korrektur um die Offsetwerte bezieht sich lediglich auf interne Zwischenwerte, die zur Berechnung der Multicast-Sendeleistung verwendet werden.
Ja nach Ausführungsvariante der Erfindung berücksichtigen die Offsetwerte:

a) die erforderlichen Dedicated-Mindestempfangsqualitäten
b) die erforderliche Multicast-Mindestempfangsqualität
c) die erforderlichen Dedicated-Mindestempfangsqualitäten und die erforderliche Multicast-Mindestempfangsqualität

Entsprechend dieser Berücksichtigung werden die Offsetwerte folgendermaßen genannt:

a) Dedicated-Offsetwert
b) Multicast-Offsetwert
c) Dedicated-Mulitcast-Offsetwert

Im folgenden soll der Offsetwert, der für die Korrektur der Dedicated-Sendeleistung des Dedicated-Funkkanals von der Basisstation an die k-te Mobilstation MSk nötig ist, um die erforderliche Multicast-Mindestestempfangsqualität BLER_target für die n-te Multicast-Gruppe MCn einhalten zu können, mit Offset_k,n bezeichnet werden.
Tabelle 3 zeigt die um den Offsetwert korrigierten Dedicated-Sendeleistungen, auch Offset-Dedicated-Sendeleistungen genannt, der Dedicated-Funkkanäle von einer Basisstation an Mobilstationen, die verschiedenen Multicast-Gruppen zugeordnet sein können. Tabelle 3: Momentan erforderliche Multicast-Sendeleistung (in dBm) in Abhängigkeit von der Mobilstation, um den BLER_target-Wert der zugehörigen Multicast Gruppe einhalten zu können
Tabelle 4: Tabelle 3 mit beispielhaften Werten für Offset_k,n
Um nun für den Multicast-Funkkanal einer Multicast-Gruppe, der durch einen gemeinsamen physikalischen Kanal gebildet ist, die Multicast-Sendeleistung so einzustellen, dass jede Mobilstation der Multicast-Gruppe den Multicast-Funkkanal mit der erfoderlichen Multicast-Mindestempfangsqualität empfangen kann, wird die Multicast-Sendeleistung auf das Maximum der Offset-Dedicated-Sendeleistungen gestellt, die zu der entsprechenden Multicast-Gruppe gehören.
So wird beispielsweise für die Multicast-Gruppe MC1 die Multicast-Sendeleistung durch das Maximum der Spalte MC1 gebildet. Der Wert hierfür ist 15. Mit dieser Multicast-Sendeleistung wird gewährleistet, dass die Mobilstationen, die zur Multicast-Gruppe MC1 gehören, ihre Multicast-Mindestempfangsqualität BLER_target einhalten.
Für den Fall, dass sich die Multicast-Funkkanäle zweier Multicast-Gruppen einen Channelization Code teilen, sieht eine Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass die Multicast-Sendeleistung für beide Multicast-Funkkannäle durch das Maximum der beiden Multicast-Sendeleistungen für die Multicast-Gruppen MC2 und MC3 ermittelt wird. Im vorliegenden Beispiel wäre dies das Maximum von 11 und 8, also 11.
2 zeigt eine Basisstation BS, welche eine Hochfrequenzeinrichtung HF und eine Prozessoreinrichtung PE enthält.
Zur Steuerung der Basisstation BS und der Verfahren, welche durch die Basisstation ausgeführt werden, ist eine programmgesteuerte Prozessoreinrichtung PE, wie beispielsweise ein Mikrocontroller vorgesehen, der auch einen Prozessor CPU und eine Speichereinrichtung SPE umfassen kann. Die Hochfrequenzeichrichtung HF wird dabei von der Prozessoreinrichtung PE gesteuert werden. In der Speichereinrichtung SPE sind die Programmdaten, wie beispielsweise die Steuerbefehle oder Steuerprozeduren, die zur Steuerung der Basisstation herangezogen werden, gespeichert. Die unterschiedlichen Komponenten der Prozessoreinrichtung können über ein Bussystem BUS oder Ein-/Ausgabeschnittstellen und gegebenenfalls geeignete Controller untereinander oder mit weiteren Komponenten der Basisstation Daten austauschen. Es ist einem Fachmann hinreichend bekannt, zur Steuerung einer Basisstation und zur Realisierung bestimmter Funktionen und Anwendungen der Basisstation, diese und weitere Komponenten einer Prozessoreinrichtung und damit die Prozessoreinrichtung programmtechnisch entsprechend einzurichten. Die Prozessoreinrichtung ist zur Steuerung der Leistungsregelung im Rahmen einer Übertragung von Daten an Gruppen von Teilnehmern eingerichtet; insbesondere ist die Prozessoreinrichtung zur Durchführung von wesentlichen Teilen der obengenannten Verfahren eingerichtet.

Claims

Verfahren zur Funkdatenübertragung, bei dem Multicast-Daten mit einer Multicast-Sendeleistung über einen Multicast-Funkkanal von einer Basisstation (BS) an eine Multicast-Gruppe von Mobilstationen (MS) gesendet werden, bei dem zwischen der Basisstation (BS) und einer Vielzahl von Mobilstationen (MS) aus der Multicast-Gruppe eine entsprechende Vielzahl von Dedicated-Funkkanälen mit jeweils einer Dedicated-Sendeleistung besteht, bei dem zur Einstellung der Multicast-Sendeleistung Kenntnisse über die Einstellung der Dedicated-Sendeleistungen berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Multicast-Funkkanal eine Multicast-Mindestempfangsqualität erfordert, bei dem die Multicast-Mindestempfangsqualität bei der Einstellung der Multicast-Sendeleistung berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dedicated-Funkkanäle jeweils eine Dedicated-Mindestempfangsqualität erfordern, bei dem die Dedicated-Mindestempfangsqualitäten der Dedicated-Funkkanäle bei der Einstellung der Multicast-Sendeleistung berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem aus den Dedicated-Sendeleistungen Offset-Dedicated-Sendeleistungen ermittelt werden, indem die Dedicated-Sendeleistungen um einen Multicast-Offsetwert korrigiert wer den, wobei der Multicast-Offsetwert von der erforderlichen Multicast-Mindestempfangsqualität abhängt, und bei dem das Maximum der derart korrigierten Offset-Dedicated-Sendeleistungen die Multicast-Sendeleistung bestimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem aus den Dedicated-Sendeleistungen jeweils eine Offset-Dedicated-Sendeleistung ermittelt wird, indem die Dedicated-Sendeleistungen jeweils um einen Dedicated-Offsetwert korrigiert werden, wobei die Dedicated-Offsetwerte jeweils von der für den entsprechenden Dedicated-Funkkanal erforderlichen Dedicated-Mindestempfangsqualität abhängt, und bei dem das Maximum der derart korrigierten Offset-Dedicated-Sendeleistungen die Multicast-Sendeleistung bestimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem aus den Dedicated-Sendeleistungen jeweils eine Offset-Dedicated-Sendeleistung ermittelt wird, indem die Dedicated-Sendeleistungen jeweils um einen Dedicated-Multicast-Offsetwert korrigiert werden, wobei die Dedicated-Multicast-Offsetwerte jeweils von der für den entsprechenden Dedicated-Funkkanal erforderlichen Dedicated-Mindestempfangsqualität und der erforderlichen Multicast-Mindestempfangsqualität abhängt, und bei dem das Maximum der derart korrigierten Offset-Dedicated-Sendeleistungen die Multicast-Sendeleistung bestimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Mindestempfangsqualität zumindest von einer der folgenden Größen abhängt: Signal zu Interferenz Verhältnis, Bitfehlerrate, Blockfehlerrate.
Basisstation (BS) mit Mitteln (HF) zur Funkdatenübertragung und mit einer Prozessoreinrichtung (PE), die derart eingerichtet ist, dass Multicast-Daten mit einer Multicast-Sendeleistung über einen Multicast-Funkkanal von der Basisstation (BS) an eine Multicast-Gruppe von Mobilstationen (MS) gesendet werden, dass zwischen der Basisstation und einer Vielzahl von Mobilstationen aus der Multicast-Gruppe eine entsprechende Vielzahl von Dedicated-Funkkanälen mit jeweils einer Dedicated-Sendeleistung besteht, und dass zur Einstellung der Multicast-Sendeleistung Kenntnisse über die Einstellung der Dedicated-Sendeleistungen berücksichtigt werden.