DE19930747A1

DE19930747A1 - Transmitting power regulation for radio station in radio communications system

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Publication number: DE19930747A1
Application number: DE1999130747
Authority: DE
Inventors: Hans Kroener
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2019-07-03
Also published as: DE19930747C2

Abstract

The method involves using a closed regulation loop formed from an internal regulation loop and an outer regulation loop, to regulate the transmitting power according to, at least a current signal level to interference level value (SIRist) and a current transmission error rate (CRCist). The outer regulation loop is formed from a primary outer regulation loop which adjusts a nominal signal level to interference level value (SIRsoll) to a quality indicator (QIIst), and a secondary outer regulation loop which adjusts a nominal value of the quality indicator to the transmission error rate. The quality indicator is preferably measured at the output of a channel decoder (5) of a radio station (Node B, UE) of the radio communications system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der Sendeleistung von Funkstationen in einem Funk- Kommunikationssystem, insbesondere in einem Mobilfunksystem mit einer Funkübertragung gemäß einem CDMA(Code Division Multiple Access)-Verfahren.The invention relates to a method and a device for Control of the transmission power of radio stations in a radio Communication system, especially in a mobile radio system with a radio transmission according to a CDMA (Code Division Multiple Access) procedure.

Das in Fig. 1 dargestellte Mobilfunksystem als Beispiel für ein Funk-Kommunikationssystems besteht aus Mobilvermittlungs einrichtungen MSC/SGSN, die untereinander vernetzt sind und den Zugang zu analogen und digitalen Festnetzen PSTN, ISDN sowie Datennetzen, wie z. B. ein IP-Netz, sichern. Sie sind mit jeweils mindestens einer Funknetzsteuerung RNC zur Zuwei sung funktechnischer Ressourcen verbunden. Jede Funknetz steuerung RNC ermöglicht eine Verbindung über eine Schnitt stelle Iub mit zumindest einer Basisfunkstation Node B, von denen jede wiederum über die Funkschnittstelle in Abwärts richtung DL (Downlink) und Aufwärtsrichtung UL (Uplink) mit einer Vielzahl von Teilnehmerfunkstationen UE kommuniziert. Durch jede Basisfunkstation Node B wird zumindest eine Funk zelle Z gebildet. Bei einer Sektorierung oder bei hierarchi schen Zellstrukturen können durch eine jeweilige Basisfunk station Node B aber auch mehrere Funkzellen Z versorgt wer den. Die vorgenannte Struktur eines zellularen Mobilfunksy stems ist auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, in denen die Erfindung zum Einsatz kommen kann, wobei die Be zeichnungen und die Funktionalität der Schnittstellen, Funk stationen und anderen Einrichtungen zur Steuerung und Verwal tung eines Netzwerkes auch abweichen können. The mobile radio system shown in Fig. 1 as an example of a radio communication system consists of mobile switching devices MSC / SGSN, which are networked with each other and access to analog and digital fixed networks PSTN, ISDN and data networks, such as. B. secure an IP network. They are each connected to at least one radio network controller RNC for the allocation of radio resources. Each radio network controller RNC enables a connection via an interface Iub to at least one base radio station Node B, each of which in turn communicates with a plurality of subscriber radio stations UE via the radio interface in the downward direction DL (downlink) and upward direction UL (uplink). At least one radio cell Z is formed by each base radio station Node B. In the case of sectoring or hierarchical cell structures, a respective base radio station Node B can also be used to supply several radio cells Z. The above structure of a cellular Mobilfunksy stems is transferable to other radio communication systems in which the invention can be used, the designations and the functionality of the interfaces, radio stations and other devices for controlling and managing a network can also vary.

In einem Funk-Kommunikationssystem werden Daten zwischen ei ner Vielzahl von mobilen oder stationären Teilnehmerstationen UE und den stationären Basisfunkstationen Node B nach einem Vielfachzugriffsverfahren separiert und in Aufwärtsrichtung UL zur Basisfunkstation Node 8 und/oder in Abwärtsrichtung DL zur Teilnehmerstation UE auf Kanälen über die Funkschnitt stelle übertragen.In a radio communication system, data between a plurality of mobile or stationary subscriber stations UE and the stationary base radio stations Node B are separated using a multiple access method and in the upward direction UL to the base radio station Node 8 and / or in the downward direction DL to the subscriber station UE on channels via the radio interface transfer.

Ein bekanntes Vielfachzugriffsverfahren ist das Kodevielfach zugriffsverfahren CDMA (Code Division Multiple Access), bei dem die Übertragung eines schmalbandigen Funksignals in einem breiten Frequenzspektrum erfolgt, wobei das schmalbandige Signal durch eine geeignete Kodiervorschrift auf ein breit bandiges Signal gespreizt wird.A well-known multiple access method is the code multiple access procedure CDMA (Code Division Multiple Access), at which the transmission of a narrowband radio signal in one wide frequency spectrum takes place, the narrow band Signal by a suitable coding regulation on a wide bandy signal is spread.

Für das zukünftige digitale Mobilfunksystem der dritten Gene ration UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) sind zwei prinzipielle Übertragungsmodi vorgesehen - der FDD(Fre quency Division Duplex)-Modus und der TDD(Time Division Du plex)-Modus. Beim FDD-Modus handelt es sich um ein Breitband CDMA(W-CDMA)-Verfahren, charakterisiert durch die Frei heitsgrade Frequenz und Spreizkode, und beim TDD-Modus um ein TD-CDMA Verfahren, charakterisiert durch die Freiheitsgrade Frequenz, Zeitschlitz und Spreizkode. Bei letzterem wird der Vielfachzugriff durch ein Breitband FDMA/TDMA (Frequency Di vision Multiple Access/Time Division Multiple Access)-System realisiert, wobei in bestimmten Zeitschlitzen eines Zeit schlitzrahmens zusätzlich ein Vielfachzugriff nach dem CDMA- Verfahren erlaubt ist.For the future digital mobile radio system of the third genes UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) two basic transmission modes are provided - the FDD (Fre quency division duplex) mode and TDD (Time Division Du plex) mode. FDD mode is a broadband CDMA (W-CDMA) process, characterized by the Frei degrees of frequency and spreading code, and in TDD mode by one TD-CDMA process, characterized by the degrees of freedom Frequency, time slot and spreading code. In the latter the Multiple access through a broadband FDMA / TDMA (Frequency Di vision multiple access / time division multiple access) system realized, in certain time slots of a time slot frame also multiple access according to the CDMA Procedure is allowed.

Der FDD-Modus erlaubt sowohl paket- als auch leitungsvermit telte Dienste mit mehrfachen Verbindungen, sogenannte Bearer, pro Sitzung. Beim Verbindungsaufbau muß nicht erst ein freier Zeitschlitz oder eine freie Frequenz gesucht werden und die Veränderung der Übertragungsrate gestaltet sich verhältnismä ßig einfach. Auch muß in diesem System keine Frequenzplanung durchgeführt werden, da benachbarte Funkzellen nur durch ei nen individuellen zusätzlichen Kode unterschieden werden. Die selben Frequenzen können in benachbarten Zellen erneut ver wendet werden (Reuse-Faktor 1). Für den TDD-Mode ist ein Reuse-Faktor von 3 vorgesehen. Bei einem Kanalwechsel in Folge eines Übertritts in eine benachbarte Funkzelle wird für die Dauer der Umschaltzeit die Verbindung zu zwei Basisfunk stationen parallel aufgebaut, um Datenverluste auszuschließen (Soft-Handover).The FDD mode allows both packet and line switching Telte services with multiple connections, so-called bearers, per session. When establishing a connection, a free one is not required Time slot or a free frequency are searched and the Change in the transmission rate is relatively very simple. No frequency planning is required in this system either be carried out, since neighboring radio cells can only be A separate additional code can be distinguished. The same frequencies can ver in neighboring cells again be used (reuse factor 1). For the TDD mode is a Reuse factor of 3 is provided. When changing channels in As a result of a transition to an adjacent radio cell, for the duration of the switchover time the connection to two basic radio stations set up in parallel to prevent data loss (Soft handover).

Im Gegensatz zu einem FDMA/TDMA-System, wo aufgrund der dis kontinuierlichen Struktur der Übertragung nur eine geringe gegenseitige Beeinflussung parallel betriebener Verbindungen verschiedener Teilnehmer besteht, reagiert ein kontinuierli ches CDMA System sehr sensibel auf Schwankungen des Signalpe gel-zu-Interferenzpegel-Verhältnisses, da prinzipiell alle Teilnehmerstationen die selbe Trägerfrequenz mit einer Band breite von z. B. 5 MHz verwenden und sich daher als störende Interferenz für andere Teilnehmerstationen bemerkbar machen. In der Praxis sind Abweichungen hiervon aufgrund unterschied lichster Kombinationen von Zugriffsverfahren und spezieller Ausprägungen, wie zum Beispiel Frequenzsprungverfahren, anzu treffen.In contrast to an FDMA / TDMA system, where due to the dis continuous structure of the transmission only a small mutual influence of connections operated in parallel different participants, there is a continuous reaction This CDMA system is very sensitive to fluctuations in the signal pe gel-to-interference level ratio, since in principle all Subscriber stations have the same carrier frequency with one band width of z. B. use 5 MHz and therefore as annoying Make interference noticeable to other subscriber stations. In practice, deviations from this are different lightest combinations of access methods and special Specifications, such as frequency hopping, to be used to meet.

Die Verwendung der selben Trägerfrequenz verlangt eine reak tionsschnelle Regelung der Sendeleistung (PC = Power Control) mit einer hohen Regelgenauigkeit. Andernfalls kommt es zu ei nem sogenannten "Near-Far"-Effekt, was bedeutet, daß Teilneh merstationen, die sich nahe einer Basisfunkstation aufhalten, mit einer weit höheren Sendeleistung senden und empfangen als eigentlich notwendig. Hierdurch empfängt beispielsweise eine Basisfunkstation Node B ein Sendesignal einer nahen Teilneh merstation UE1 stärker als das weiter entfernterer Teilneh merstationen UE2, UE3, wodurch sich der Störabstand innerhalb dieser Funkzelle Z verschlechtert (s. Fig. 1). Dies führt für die empfangsseitige Separierung der einzelnen Verbindungen dann zu Empfangsproblemen, sobald die Störsignale größer als die gesuchten Korrelationssignale werden. Damit werden sowohl die Dienstgüte QoS (Quality of Service) als auch die Übertra gungskapazität des Systems deutlich beeinflußt. Jede weitere Teilnehmerstation in der Funkzelle Z erzeugt zusätzliche In terferenzen, so daß es zu einer graduellen Verschlechterung aller anderen Verbindungen kommt.The use of the same carrier frequency requires fast response control of the transmission power (PC = Power Control) with high control accuracy. Otherwise there is a so-called "near-far" effect, which means that subscriber stations that are close to a base radio station transmit and receive with a much higher transmission power than is actually necessary. In this way, for example, a base radio station Node B receives a transmission signal from a nearby subscriber station UE1 more strongly than the more distant subscriber stations UE2, UE3, as a result of which the signal-to-noise ratio within this radio cell Z deteriorates (see FIG. 1). For the separation of the individual connections on the reception side, this then leads to reception problems as soon as the interference signals become larger than the correlation signals sought. This significantly influences both the quality of service (QoS) and the transmission capacity of the system. Each additional subscriber station in the radio cell Z generates additional interference, so that there is a gradual deterioration of all other connections.

Sowohl für die Aufwärtsstrecke als für die Abwärtsstrecke ist deshalb eine Sendeleistungsregelung über dedizierte Kanäle Vorgesehen, die sowohl auf einer "offenen" und damit rückfüh rungslosen Regelung (OLPC = Open Loop PC) als auch auf einer "geschlossenen" Regelung CLPC (Closed Loop PC) mit Rückfüh rung basiert. Hierbei liefert die erste Regelung den Initial wert für die geschlossene Regelschleife. Die offene Regelung basiert auf einer angenommenen Reziprozität der Übertragungs eigenschaften in der Auf- und Abwärtsrichtung. Für die Rege lung im geschlossenen Regelkreis empfangen die Funkstationen (Teilnehmerstation, Basisfunkstation) gegenseitig in sehr kurzen Abständen (z. B. aller 0,625 ms) Signale, um ihre Sen deleistung in kleinen Schritten (z. B. +/- 1 dB) dynamisch anzupassen.Both for the uplink and for the downlink therefore a transmission power control via dedicated channels Provided that both on an "open" and thus traceable smooth control (OLPC = Open Loop PC) as well as on one "closed" control CLPC (Closed Loop PC) with feedback based. The first control provides the initial worth for the closed control loop. The open regulation is based on an assumed reciprocity of the transfer properties in the up and down direction. For the brisk The radio stations receive the control loop (Subscriber station, base radio station) each other in very short intervals (e.g. every 0.625 ms) signals to their sen power in small steps (e.g. +/- 1 dB) dynamic adapt.

Eine derartige Realisierung der Sendeleistungsregelung ist unter anderem dem Dokument "Japans Proposal for Candidate Radio Transmission Technology on IMT-2000 : W-CDMA", ARIB IMT-2000 Study Committee, June 1998, Japan, insbesondere den Seiten 39 bis 42 zu entnehmen.Such an implementation of the transmission power control is including the document "Japan's Proposal for Candidate Radio Transmission Technology on IMT-2000: W-CDMA ", ARIB IMT-2000 Study Committee, June 1998, Japan, especially the Pages 39 to 42.

Die geschlossene Regelung ist in einen inneren Regelkreis (Inner Loop PC) und einen äußeren Regelkreis (Outer Loop PC) unterteilt. Die innere Regelung beeinflußt die Sendeleistung. Wenn ein aktuell gemessenes Signalpegel-zu-Interferenzpegel- Verhältnis (Signal to Interference Ratio) kleiner als ein be stimmter Schwellenwert ist, wird ein Kommando zur Sendelei stungserhöhung zu der sendenden Funkstation (Node B bzw. UE) signalisiert. Wenn andererseits das aktuelle Signalpegel-zu- Interferenzpegel-Verhältnis den bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein Kommando zur Sendeleistungsminderung zu der sendende Funkstation signalisiert. Ebensogut könnte auch ein höher entwickelter Algorithmus verwendet werden. Diese Funktion befindet sich für die Aufwärtsstrecke in der Basisfunkstation und für die Abwärtsstrecke in der Teilneh merstation.The closed control is in an internal control loop (Inner Loop PC) and an outer control loop (Outer Loop PC) divided. The internal regulation influences the transmission power. If a currently measured signal level to interference level Ratio (signal to interference ratio) less than a be is a correct threshold value, a command becomes a transmitter performance increase to the transmitting radio station (Node B or UE) signals. On the other hand, if the current signal level to Interference level ratio the determined threshold exceeds a command to reduce the transmission power signaled to the transmitting radio station. Could as well a more sophisticated algorithm can also be used. This function is for the upward stretch in the Base radio station and for the downlink in the participant merstation.

Diese Art der Sendeleistungsregelung wird nur für die einer Teilnehmerstation fest zugeordneten Verbindungen, sogenannte dedizierte Kanäle, und für einen sogenannten Shared Channel in den Abwärtsrichtung angewendet.This type of transmission power regulation is only for one Connections permanently assigned to subscriber stations, so-called dedicated channels, and for a so-called shared channel applied in the downward direction.

Die äußere Regelung beeinflußt die vom Teilnehmer wahrgenom mene Dienstgüte und adaptiert den vorgegebenen Signalpegel- zu-Interferenzpegel-Verhältnis-Schwellenwert derart, daß ein spezifizierter Dienstgüte-Wert mit den Bedingungen Bitfehler rate (BER = Bit Error Rate), Blockfehlerrate (BLER = Block Error Rate) bzw. Rahmenfehlerrate (FER = Frame Error Rate) unterstützt werden kann. Auf den Schwellenwert können ver schiedene Algorithmen angewendet werden. Diese Funktion be findet sich für die Aufwärtsstrecke aufgrund eines möglichen Soft-Handovers in der Funknetzsteuerung, welche die verschie denen Aufwärts-Empfangssignale miteinander kombiniert, und für die Abwärtsstrecke in der Teilnehmerstation. Aus diesem Grunde müssen die Dienstgüte-Beschreibung und der Schwellen wert in der Aufwärtsstrecke über die Iub-Schnittstelle zwi schen der Basisfunkstation und der Funknetzsteuerung übertra gen werden. Die Basisfunkstation ist für die innere Regel schleife zuständig, wohingegen die äußere Regelschleife in der Funknetzsteuerung angeordnet ist.The external regulation affects the perceived by the participant quality of service and adapts the specified signal level to interference level ratio threshold such that a specified quality of service value with the conditions bit error rate (BER = Bit Error Rate), block error rate (BLER = Block Error rate) or frame error rate (FER = frame error rate) can be supported. Ver different algorithms are applied. This function be is found for the upward stretch due to a possible Soft handovers in the radio network control, which the different which combines up-received signals with each other, and for the downlink in the subscriber station. For this Basically, the quality of service description and the thresholds value in the uplink via the Iub interface between between the base radio station and the radio network controller be. The base radio station is for the inner rule loop responsible, whereas the outer control loop in the radio network controller is arranged.

Ein signifikantes Problem der äußeren Regelung ist der Kom promiß zwischen der Genauigkeit der Schätzung der vom Teil nehmer wahrgenommenen Dienstgüte und der Reaktionszeit der äußeren Regelung auf Veränderung der Übertragungsbedingungen. Die vom Teilnehmer wahrgenommene Dienstgüte wird durch die Rahmenfehlerrate oder Blockfehlerrate definiert, welche an hand der Prüfsummen aus einer zyklischen Redundanzprüfung CRC (Cyclic Redundancy Check) innerhalb der Basisfunkstation ab geschätzt werden kann. Eine zuverlässige Abschätzung relativ kleiner Rahmenfehlerraten oder Blockfehlerraten im Bereich von 10^-2 bis 10^-4 benötigt eine lanqe Meßzeit, welche einer Übertragungszeit von mehr als 10² bis 10⁴ Rahmen bzw. Blöcken entspricht. Dies steht einer schnellen Reaktionszeit auf sich ändernde Einflüsse infolge eines Wechsels der Geschwindigkeit einer sich fortbewegenden Teilnehmerstation, eines Wechsels von einer Verbindung ohne Sichtkontakt auf eine Verbindung mit Sichtkontakt, Eckeneffekten u. a. entgegen. Aus diesem Grund muß ein Kompromiß zwischen der Reaktionszeit und der Genauigkeit der äußeren Regelung geschlossen werden.A significant problem of the external regulation is the compromise between the accuracy of the estimation of the quality of service perceived by the subscriber and the reaction time of the external regulation to changes in the transmission conditions. The quality of service perceived by the subscriber is defined by the frame error rate or block error rate, which can be estimated on the basis of the checksums from a cyclic redundancy check CRC (Cyclic Redundancy Check) within the base radio station. A reliable estimate of relatively small frame error rates or block error rates in the range from 10 ^-2 to 10 ^-4 requires a long measurement time, which corresponds to a transmission time of more than 10 ² to 10 ⁴ frames or blocks. This stands in the way of a fast reaction time to changing influences as a result of a change in the speed of a moving subscriber station, a change from a connection without visual contact to a connection with visual contact, corner effects and others. For this reason, a compromise must be made between the response time and the accuracy of the external control.

Eine alternative Lösung stellt die Nutzung der unkorrigierten Bitfehlerrate vor dem Kanaldekoder (raw BER) oder der Soft Output Metrik des Kanaldekoders dar, welche eine schnellere Änderung des Schwellenwertes erlaubt. Andererseits sind diese Qualitätsmaße nicht direkt mit der vom Teilnehmer wahrgenom menen Dienstgüte verbunden, das heißt, es kann eine umge bungsabhängige Abweichung zwischen der Qualitätsmessung (un korrigierte Bitfehlerrate, Soft Output Metrik u. a.) und der CRC-Fehlerrate, die durch den Teilnehmer wahrgenommen wird, geben. Diese Abweichung ist von den Signalstatistiken abhän gig, insbesondere von der Wechselbeziehung von Bitfehlerraten und Rahmenfehlerraten, und führt zu einem systematischen Feh ler bei der Qualitätsregelung. Aufgrund der Korrelation der Bitfehler wird beispielsweise in einem realen System eine Rahmenfehlerrate von 10^-2 bei einer Bitfehlerrate von 10^-3 erreicht, während die Rahmenfehlerrate 0,47 betragen würde, falls die Bitfehler unkorreliert auftreten. Aus diesem Grunde sollte eine genaue Regelung der vom Teilnehmer wahrgenommenen Dienstgüte auf den Werten der Rahmenfehlerrate und/oder Blockfehlerrate basieren.An alternative solution is to use the uncorrected bit error rate upstream of the channel decoder (raw BER) or the soft output metric of the channel decoder, which allows the threshold value to be changed more quickly. On the other hand, these quality measures are not directly related to the quality of service perceived by the subscriber, i.e. there may be an environmental-dependent deviation between the quality measurement (uncorrected bit error rate, soft output metric, etc.) and the CRC error rate perceived by the subscriber. give. This deviation depends on the signal statistics, in particular on the interrelation between bit error rates and frame error rates, and leads to a systematic error in the quality control. Due to the correlation of the bit errors, for example in a real system a frame error rate of 10 ^{-2 is achieved} with a bit error rate of 10 ^-3 , while the frame error rate would be 0.47 if the bit errors occur uncorrelated. For this reason, precise regulation of the quality of service perceived by the subscriber should be based on the values of the frame error rate and / or block error rate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der Sendeleistung von Funksta tionen (Teilnehmerstationen, Basisfunkstationen) in einem Funk-Kommunikationssystem, insbesondere einem Mobilfunksy stem, anzugeben, die sich verändernde Funkbedingungen berück sichtigen und somit eine Verbesserung der Dienstgüte und/oder Erhöhung der Übertragungskapazität im System mit sich brin gen. Dabei soll der technische Aufwand und der Aufwand an Signalisierung nicht oder nur unwesentlich im Vergleich zu vorbekannten Lösungen steigen.The invention has for its object a method and a device for regulating the transmission power of Funksta tions (subscriber stations, base radio stations) in one Radio communication system, especially a mobile radio system stem, to reflect the changing radio conditions and thus an improvement in the quality of service and / or Increase in the transmission capacity in the system The technical effort and the effort should No or only insignificant signaling compared to previously known solutions are increasing.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1 und 13 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausprägun gen geben die abhängigen Ansprüche an. The object is achieved by the in the claims 1 and 13 specified features solved. Advantageous form conditions indicate the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die äußere Regelung (au ter Loop PC) innerhalb des geschlossenen Regelkreises (CLPC = Closed Loop PC) in zwei Regelschritte aufzuteilen, nämlich in eine primäre äußere Regelung (Primary Outer Loop PC), wel cher einen Soll-Signalpegel-zu-Interferenzpegel-Wert SIR_soll an einen Qualitätsindikator QI_ist anpaßt, der entsprechend ei ner Weiterbildung beispielsweise am Ausgang eines Kanaldeko ders der Funkstation gemessen wird, und in eine sekundäre äu ßere Regelung (Secondary Outer Loop PC), welche einen Soll wert für den Qualitätsindikator QI_soll an eine Fehlerrate an paßt.According to the invention, it is proposed to divide the external control (au loop PC) within the closed control loop (CLPC = Closed Loop PC) into two control steps, namely into a primary external control (primary outer loop PC), which provides a desired signal level Interference level value SIR _is to _be adapted to a quality indicator QI, which _is measured according to a further development, for example, at the output of a channel decoder of the radio station, and in a secondary external control (secondary outer loop PC), which is a target value for the quality indicator QI _should adapt to an error rate.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention is illustrated below with the aid of an embodiment be explained in more detail. In the accompanying drawing demonstrate

Fig. 1 die bereits beschriebene allgemeine Darstellung ei nes Funk-Kommunikationssystems, insbesondere eines Mobilfunksystems, FIG. 1 shows the general view already described ei nes radio communication system, especially a mobile radio system,

Fig. 2 ein Blockschema einer beispielhaften Implementie rung der erfindungsgemäßen Sendeleistungsregelung, und Fig. 2 is a block diagram of an exemplary implementation of the inventive transmission power control, and

Fig. 3 eine spezielle Ausbildung eines Regelkreises. Fig. 3 shows a special design of a control loop.

Fig. 2 zeigt stark schematisiert einen Sender 1 einer Teil nehmerstation UE gemäß Fig. 1. Auf der Gegenseite ist ein Empfänger 2 einer Basisfunkstation Node B gemäß Fig. 1 darge stellt. An den Empfänger 2 der Basisfunkstation ist ein soge nannter Rake-Receiver 3 angeschlossen. Dieser ermöglicht ei nen weiteren deutlichen Gewinn durch die Nutzung von Mehrweg signalen, die mit unterschiedlichen Laufzeitverzögerungen an der Empfangsantenne eintreffen. Dieser Rake-Receiver 3 kann alternativ auch durch einen bekannten Joint-Detection-Recei ver ersetzt werden. Dem Rake Receiver 3 nachfolgend ist ein Deinterleaver (Entschachteler) 4 angeschlossen. Dieser hat die Aufgabe, die zwecks Vermeidung von Bündelfehlern auf der Funkschnittstelle in einem Block-Interleaver (Verschachteler) auf der Gegenseite zeitlich gespreizten Symbole eines Daten blocks wieder in die ursprüngliche zeitliche Reihenfolge zu bringen. In dem Rake Receiver 3 integriert oder zwischen dem Rake Receiver 3 und dem Deinterleaver 4 ist ein Glied zum Be stimmen des aktuellen Signal-zu-Interferenz-Verhältnisses SIR_ist angeordnet. Anschließend werden in einem Kanaldekoder 5 die zwecks Fehlererkennung und -beseitigung kanalkodierten Datenblöcke bzw. Rahmen wieder dekodiert und gegebenenfalls korrigiert. Schließlich erfolgt in einem CRC-Glied 6 noch eine Prüfsummenkontrolle, die aus dem Cyclic Redundancy Check-Verfahren (CRC) gewonnen wird, und dazu dient, festzu stellen, ob alle Daten vollständig und fehlerfrei übertragen wurden. Das Ergebnis der CRC-Überprüfung CRC_ist (gut/schlecht) wird anhand eines Bits an die äußere Regelschleife signali siert. Zwischen dem Kanaldekoder 5 und dem CRC-Glied 6 oder alternativ in dem Kanaldekoder 5 integriert befindet sich ein weiteres Glied zur Erfassung der aktuellen Qualität der Ver bindung mittels eines Qualitätsindikators QI_ist (QI = Quality Indicator). Die Qualität einer Verbindung wird beispielsweise anhand der unkorrigierten Bitfehlerrate (raw BER) oder der Soft Output Metrik des Kanaldekoders 5 beurteilt. Fig. 2 shows a highly schematic of a transmitter 1 of a subscriber station UE according to FIG. 1. On the opposite side, a receiver 2 of a base radio station Node B according to FIG. 1 is Darge. A so-called rake receiver 3 is connected to the receiver 2 of the base radio station. This enables a further significant gain by using reusable signals that arrive at the receiving antenna with different delay times. This rake receiver 3 can alternatively be replaced by a known joint detection receiver. A deinterleaver (deinterleaver) 4 is connected to the rake receiver 3 . This has the task of bringing the time-spread symbols of a data block back into the original chronological order in order to avoid bundle errors on the radio interface in a block interleaver (interleaver) on the opposite side. In the rake receiver 3 are integrated or between the rake receiver 3 and the deinterleaver 4 is a member for loading vote of the current signal-to-interference ratio SIR _is arranged. The data blocks or frames, which are channel-coded for the purpose of error detection and elimination, are then decoded again in a channel decoder 5 and corrected if necessary. Finally, a checksum check is carried out in a CRC element 6 , which is obtained from the cyclic redundancy check method (CRC) and serves to determine whether all the data has been transmitted completely and without errors. The result of the CRC check CRC _is (good / bad) is signaled using a bit to the outer control loop. Between the channel decoder 5 and the CRC element 6 or alternatively integrated in the channel decoder 5 there is another element for detecting the current quality of the connection by means of a quality indicator QI _ist (QI = Quality Indicator). The quality of a connection is assessed, for example, on the basis of the uncorrected bit error rate (raw BER) or the soft output metric of the channel decoder 5 .

Zusätzlich kann dieser Qualitätsindikator QI mit Hilfe einer entsprechenden Kodiervorschrift so gestaltet werden, daß die äußere Regelschleife deaktiviert werden kann. Dies ist bei spielsweise dann von Nutzen, wenn der aktuell gemessene SIR- Wert SIR_ist deutlich vom dem vorgegebenen Sollwert SIR_soll ab weicht. Damit kann vorteilhaft verhindert werden, daß auf grund der begrenzten Dynamik der inneren Regelschleife eine andauernde Erhöhung bzw. Erniedrigung des Sollwertes SIR_soll der inneren Regelschleife auftritt, falls die maximale bzw. minimale Sendeleistung erreicht ist. Beispielsweise wird bei einer großen Pfaddämpfung (path loss) bei der Signalübertra gung über die Funkschnittstelle zwischen der Teilnehmersta tion und der Basisfunkstation die maximal mögliche Sendelei stung erreicht, weshalb der Sollwert SIR_soll der inneren Re gelschleife nicht erreicht werden kann. Deshalb ist die Über tragungsqualität dauerhaft schlecht und die äußere Regel schleife würde zu einer stetigen Erhöhung des Sollwertes SIR_soll veranlaßt. Dieses muß unterbunden werden, damit bei einer anschließenden Verringerung des Signalverlusts nicht mit viel zu großer Sendeleistung aufgrund eines viel zu gro ßen Sollwerts der inneren Regelschleife gesendet wird. Des halb sollte die äußere Regelschleife außer Kraft gesetzt wer den, wenn die innere Regelschleife auf die obere oder untere Sendeleistungsgrenze stößt oder wenn deutlich Abweichungen zwischen SIR_ist und SIR_soll auftreten.In addition, this quality indicator QI can be designed with the aid of an appropriate coding rule so that the outer control loop can be deactivated. This is when the current measured SIR value SIR _is significantly differs in play as useful from the predetermined desired value SIR _to starting. Thus can be advantageously prevented that due to the limited dynamics of the inner loop a continuous increase or decrease of the target value SIR _to the inner control loop occurs if the maximum or minimum transmit power is reached. For example, with a large path loss (path loss) in the signal transmission via the radio interface between the subscriber station and the base radio station, the maximum possible transmission power is reached, which is why the setpoint SIR _should not be able to reach the inner control loop. Therefore, the transmission quality is over permanently bad and the outer control loop would be a steady increase in the target value SIR _to causes. This must be prevented so that when the signal loss is subsequently reduced, the internal control loop is not sent with a transmission power that is much too great due to a target value that is much too large. The semi the outer control loop should override the who, when the inner control loop encounters the upper or lower transmit power limit or if significantly differences between the SIR _and SIR _{is to} occur.

Im unteren Teil der Fig. 2 sind drei Regelkreise für die An passung der Sendeleistung an die Übertragungsverhältnisse auf der Funkschnittstelle dem oberen Blockschaltbild zugeordnet. Der innere Regelkreis (Inner Loop PC) 7 regelt die Erhöhung bzw. Senkung der Sendeleistung in Aufwärts- und Abwärtsrich tung nach dem aktuell ermittelten Signalpegel-zu-Interfe renzpegel-Wert SIR_ist und der Führungsgröße SIR_soll.In the lower part of FIG. 2, three control loops for the adaptation of the transmission power to the transmission conditions on the radio interface are assigned to the upper block diagram. The inner control loop (inner loop PC) 7 controls the increase or decrease of the transmission power in uplink and downlink Rich processing after the current detected signal level-to-level Interfe ence value _is SIR and SIR of the reference variable _to.

Die äußere Regelung der geschlossenen Sendeleistungsrege lungsschleife ist in eine primäre äußere Regelung (Primary Outer Loop PC) 8 und eine sekundäre äußere Regelung (Secon dary Outer Loop PC) 9 aufgeteilt. Die primäre äußere Regelung 8 regelt den SIR_soll-Wert nach dem am Ausgang des Kanaldeko ders 5 ermittelten Wert für den Qualitätsindikator QI_ist und der Führungsgröße QI_soll. Die sekundäre äußere Regelung (Se condary Outer Loop PC) 9 regelt letztlich den Sollwert des Qualitätsindikator QI_soll auf einen Wert, der die vom Anwender wahrgenommene CRC_ist-Fehlerrate berücksichtigt, die in der Ba sisfunkstation Node B errechnet wird.The external control of the closed transmit power control loop is divided into a primary external control (primary outer loop PC) 8 and a secondary external control (secondary outer loop PC) 9 . The primary external control 8 controls the SIR value _should after the output of the Kanaldeko 5 _is the value determined for the quality indicator QI QI and the reference variable _{is intended.} The secondary outer regulation (Se condary Outer Loop PC) 9 ultimately controls the target value of the quality indicator QI _{is to} take into account to a value that _is perceived by the user CRC -Fehlerrate, in the Ba sisfunkstation Node B is calculated.

Die Meßwerte für die Dienstgüte CRC_ist, QI_ist werden in der Aufwärtsrichtung über die Iub-Schnittstelle von der Basis funkstation Node B zur Funknetzsteuerung RNC übertragen (s. Fig. 1), da sich die äußere Regelung 8 in der Funknetzsteue rung RNC befindet. Die Meßwerte werden einem Regel-Algorith mus zugeführt und das errechnete Ergebnis SIR_soll wird über die Iub-Schnittstelle zurück zur Basisfunkstation Node B übertragen.The measured values for the quality of service CRC _is QI _is transmitted in the uplink direction over the lub interface between the radio base station Node B to the radio network controller RNC (s. Fig. 1), since the outer control 8 tion in the Funknetzsteue RNC located. The measured values are fed to a control algorithm and the calculated result SIR _{should be} transmitted back to the base radio station Node B via the Iub interface.

In einer Ausgestaltung dieser Realisierung können die beiden äußeren Regelkreise (primärer- und sekundärer äußerer Regel kreis) zu einem einzigen äußeren Regelkreis mit beispiels weise zwei Eingangsparametern, nämlich für den Qualitätsindi kator QI_ist und für die CRC_ist-Fehlerrate (BLER, FER), verei nigt werden. In Fig. 3 ist ein solcher Regelkreis schematisch dargestellt. Diese Ausgestaltung erlaubt einen allgemeineren Regelalgorithmus mit willkürlichen funktionalen Abhängigkei ten zwischen CRC_ist-Fehlerrate, Qualitätsindikator QI_ist und SIR_soll, das heißt, SIR_soll = f (CRC_ist, QI_ist). Am Ausgang steht SIR_soll der inneren Regelung als Führungsgröße für die Sende leistung zur Verfügung.In one aspect of this implementation, the two outer control loops (primärer- and secondary outer control loop) to form a single outer loop with the example, two input parameters, _namely, for the Qualitätsindi cator QI and the CRC _is -Fehlerrate (BLER FER), be united. Such a control loop is shown schematically in FIG. 3. This embodiment allows a more general control algorithm with arbitrary functional dependencies between CRC _is error rate, quality indicator QI _is and SIR _should , that is, SIR _should = f (CRC _is , QI _is ). At the exit, SIR _{should be available to} the internal regulation as a reference variable for the transmission power.

Der erfindungsgemäße Vorschlag besitzt den Vorteil, daß eine hohe Dienstgüte über einen längeren Zeitraum mit einer hohen Genauigkeit erzielt und gleichzeitig kurzfristig auf sich än dernde Funkbedingungen reagiert werden kann. Damit ermöglicht das Verfahren eine Minimierung der Schwankungen der Sendelei stungsregelung, die von der äußeren Regelung eingeleitet wer den. Hierdurch können vorteilhaft die Kapazität des Netzwerks und die Dienstgüte erhöht werden.The proposal according to the invention has the advantage that a high quality of service over a long period of time with a high Accuracy achieved and at the same time a short time changing radio conditions can be reacted to. This enables the procedure minimizes the fluctuations in the transmission performance regulation initiated by the external regulation the. This can advantageously increase the capacity of the network and the quality of service will be increased.

Die beschriebene Struktur der Sendeleistungsregelung kann für die Abwärtsstrecke DL in der Teilnehmerstation UE und für die Aufwärtsstrecke UL in der Funknetzsteuerung RNC angewendet werden.The structure of the transmission power control described can be used for the downlink DL in the subscriber station UE and for the Uplink UL applied in the radio network controller RNC become.

Das Verfahren ist zudem für die äußere Regelung in einem zu künftigen Funk-Kommunikationssystem anwendbar und zwar sowohl im FDD-Modus als auch im TDD-Modus, da auch hier die äußere Regelung einen Qualitätsindikator QI oder eine Qualitäts schätzung und das Ergebnis eines CRC über die Schnittstellen Iub (zwischen RNC und Node B) und Iur (zwischen zwei RNC's) erhält.The procedure is also for external regulation in one future radio communication system applicable both in FDD mode as well as in TDD mode, since here too the outer Regulating a quality indicator QI or a quality Estimation and the result of a CRC via the interfaces Iub (between RNC and Node B) and Iur (between two RNC's) receives.

Claims

1. A method for controlling the transmission power of radio stations in a radio communication system comprising a radio communication according to a CDMA method, wherein a closed control loop for controlling the transmission power according to a current signal level to interference level value _(is SIR) at least and a refreshes Ellen transmission error rate _(CRC) circle of an inner control and outer control loop is formed, characterized in that the outer control loop circuit from a primary outer control which a desired-level-to-Interferenzpegel- _(target SIR) value of a quality indicator _(QI) adapts, and a secondary outer loop which a target value of the quality indicator (QI _soll) to the error rate _(CRC) to fit is formed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the quality indicator (QI _is ) at the output of a channel decoder ( 5 ) of a radio station (Node B, UE) of the radio communication system is measured.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the quality indicator (QI _is ) is formed at least on the basis of an uncorrected bit error rate (raw BER).

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the quality indicator (QI _is ) is formed at least on the basis of a soft output metric of the channel decoder ( 5 ).

5. A method according to any preceding claim, characterized in that the quality indicator _(QI) additionally indicates that the inner loop significantly _(to SIR) from the desired signal level to inter ference level value deviates, so the outer control disabled circular should be.

6. The method according to any preceding claim, characterized in that the quality indicator (QI _is ) additionally indicates that the inner control loop has reached a maximum or a minimum transmission power, which is why the outer control loop should be deactivated.

7. The method according to any preceding claim, characterized in that measured values (QI _is , CRC _is ) with respect to a quality of service (QoS _is ) in an upward direction (UL) from a subscriber station (UE) to the base radio station (Node B) via an Iub - Interface (Iub) are transmitted from the base radio station (Node B) to a radio network controller (RNC) of the radio communication system.

8. The method according to the preceding claim, characterized in that the measured values (QI _is , CRC _is ) for the quality of service (QoS _is ) are supplied to a control algorithm, and the calculated result (SIR _should ) via the Iub interface ( Iub) is transmitted back to the base radio station (Node B).

9. The method according to any preceding claim, characterized, that the primary outer loop and the secondary outer Control loop combined into a single outer control loop be grasped.

10. The method according to any preceding claim, characterized, that the transmission power control for the downlink (DL) in the subscriber station (UE) and for the uplink (UL) in the base radio station (Node B) regarding the internal rule loop, and in the radio network controller (RNC) regarding the outer loop of the radio communication system leads.

11. The method according to any preceding claim, characterized, that the transmission power control in an FDD mode and / or in a TDD mode of the radio communication system application fin det.

12. The method according to any preceding claim, characterized, that the radio communication system as a mobile radio system or configured as a wireless subscriber line system is.

13. Device for regulating the transmission power of Funksta tions (Node B, UE) in a radio communication system a method according to any one of the preceding claims.