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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und Geräte zur Regelung der Sendeleistung
in der Uplinkrichtung eines CDMA-basierten Funksystems.
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Besonders
im Hinblick auf drahtlose Kommunikationsnetze der dritten Generation
(3G) werden Codemultiplex(CDMA-)Techniken im jeweiligen Funkzugangsnetz
benutzt. In einem solchen CDMA-basierten drahtlosen Kommunikationsnetz
und besonders bei dem Reverselink oder Uplink, der sich auf den
physischen Kanal von einer Nutzerausrüstung, wie einer Mobilstation,
zum Netzwerk bezieht, ist die Wirkung gegenseitiger Interferenz
nicht vernachlässigbar.
Daher ist die Regelung der Sendeleistung sehr kritisch für die Gesamtsystemleistung
des Funkzugangsnetzes, und folglich ist bei CDMA-Netzen die Leistungsregelung
in der Regel in einen schnellen inneren Kreis und einen langsamen äußeren Kreis
zur Leistungsregelung gegliedert.
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Im
Einzelnen muss der innere Kreis, der eine schnelle Leistungsregelung
bereitstellt, die Veränderungen
beim Signal-zu-Rausch-Abstand (SIR) mildern. Normalerweise werden
die Veränderungen
bei einem solchen Signal-zu-Rausch-Abstand
durch Fast-Fading, wie Rayleigh- oder Rice-Fading, durch Abschatten.
z. B. Log-Normal-Fading oder durch Veränderungen beim Interferenzpegel
verursacht. Im Idealfall sollten die empfangenen SIR konstant bleiben,
um einen guten Empfang des Reverse-Link-Signals ohne Verschwendung von
Sendeleistung bei der Nutzerausrüstung
zu ermöglichen.
Eigentlich muss der innere Kreis die Sendeleistung an der Nutzerausrüstung so
einstellen, dass der resultierende SIR an der jeweiligen Basisstation
(BTS) des Netzwerks möglichst
nahe an einem Zielwert von SIR bleibt.
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Der äußere Leistungsregelkreis,
der eine langsame Leistungsregelung bereitstellt, hat die Aufgabe,
die gegenwärtige
Linkgüte
zu regeln, normalerweise ausgedrückt
als Bitfehlerrate (BER) oder Blockfehlerrate (BLER), je nach den
Anforderungen des jeweiligen Funkträgerdienstes. Die empfangene Linkgüte kann
sich allerdings noch verändern,
obwohl der SIR durch den inneren Leistungsregelkreis geregelt wird.
Die Veränderungen
werden vor allem verursacht durch Variationen im Multipath-Verzögerungsprofil,
das zum Beispiel auf typisch städtischem und/oder
hügeligem
Gelände
basiert, durch Veränderungen
der Geschwindigkeit bei der Nutzerausrüstung oder durch Modifikationen
der Interferenzeigenschaften. Demzufolge muss der äußere Leistungsregelkreis
den vorgenannten Zielwert des SIR des inneren Regelkreises auf solche
Weise anpassen, dass die erforderliche Linkgüte erzielt wird.
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In
CDMA-Systemen entsprechend dem Standard IS-95 sind der innere und äußere Leistungsregelkreis,
d.h. für
die Sendung von einer Nutzerausrüstung
an das Netz, beide in den Basisstationen (BTS) angeordnet. Für den inneren
Leistungsregelkreis wird der empfangene SIR an der BTS geschätzt und
mit dem Ziel-SIR verglichen. Wenn der geschätzte SIR größer ist als der Ziel-SIR wird
an die Nutzerausrüstung
ein Power-down-Befehl gesendet, wobei der Forward-Link-Regelkanal
benutzt wird. Auf entsprechende Weise wird ein Power-Up-Befehl gesendet,
wenn der geschätzte
SIR geringer ist als der Ziel-SIR. Somit wird der Leistungsbefehl
allgemein auf den Werten „auf" und „ab" basiert. Wenn die
Nutzerausrüstung
einen entsprechenden Leistungsbefehl empfangen hat, der periodisch
800-mal pro Sekunde gesendet wird, wird die Sendeleistung um einen
vordefinierten Leistungsschritt, normalerweise auf dB-Basis, entsprechend
geändert.
Sollte sich die Nutzerausrüstung
jedoch in einem Soft-Handover-Vorgang
befinden, kombiniert sie die Leistungsbefehle der jeweils assoziierten Basisstationen.
Insbesondere nimmt die Nutzerausrüstung ihre Sendeleistung zurück, wenn
einer der Leistungsbefehle von der Nutzerausrüstung eine Rücknahme
der Sendeleistung verlangt, und demzufolge wird eine Anhebung der
Sendeleistung nur dann vorgenommen, wenn es sich bei allen Leistungsbefehlen
um „Power-up"-Befehle handelt.
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In
Bezug auf die Regelung des äußeren Sendekreises
bei derartigen IS-95-Systemen wird die BLER-Leistung einer betreffenden
Funkstrecke bestimmt durch eine Kontrolle der empfangenen Rahmen
oder Blöcke
auf Fehler, was gewöhnlich
durch Anwendung einer so genannten zyklischen Blockprüfung (Cyclic
Redundancy Check, CRC) geschieht. Bei erfolgloser CRC befindet sich
der Block im Fehlerzustand. Um die SIR-Anforderung zu erfüllen, wird der
Ziel-SIR um einen vorgegebenen „Power-up"-Schritt
in dB angehoben, wenn sich ein Block als fehlerhaft erwiesen hat.
Wurde der Block als einwandfrei empfangen, wird der Ziel-SIR um
einen Bruchteil des „Power-up"-Schritts zurückgenommen.
Eine einwandfreie BLER wird erreicht, wenn der „Power-down"-Schritt gleich groß ist wie der „Power-up"-Schritt mal Ziel-BLER
geteilt durch „1-Ziel-BLER". Bei Soft-Handover-Vorgängen führen jedoch
alle Basisstationen die Algorithmen für ihre äußeren Leistungsregelkreise
unabhängig
von einander durch. Demzufolge versucht jede Basisstation, den Ziel-SIR
so einzustellen, dass die jeweils verlangte Linkgüte erreicht
wird.
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Somit
besteht eines der Probleme eines CDMA-Systems entsprechend dem Standard
IS-95 darin, dass bei Soft-Handover-Vorgängen der äußere Uplink-Leistungsregelkreis
nur fähig
ist, die Linkgüte jeweils
einer Linkstrecke zu regeln. Da alle Links in einem Rahmen-Wahlmittel
kombiniert sind, das in einem Radio Network Controller angeordnet
ist, ist der äußere Leistungsregelkreis
nicht fähig,
die Gesamtlinkgüte
nach durchgeführter
Rahmen-Wahl zu überwachen,
was darauf beruht, dass der äußere Leistungsregelkreis
in der Basisstation angeordnet ist, wo keine Information über die
Linkgüte
nach der Rahmen-Wahl zur Verfügung
steht. Demzufolge versucht jede der Linkstrecken bei Soft-Handover-Vorgängen die
Zielgüte
zu erreichen, und daher werden die Werte für den Ziel-SIR bei den Basisstationen
höher gesetzt
als notwendig. Somit werden der SIR und dementsprechend auch die
Sendeleistung höher
als notwendig, wobei eine solche Sendeleistung eine Verschwendung
der Systemkapazität
darstellt.
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In
einem UMTS-System (Universal Mobile Telecommunication System) ist
der innere Uplink-Leistungsregelkreis
auch in den Basisstationen angeordnet, wobei die Funktionalität des inneren Uplink-Leistungsregelkreises
grundlegend gleich der des inneren Uplink-Leistungsregelkreises
für ein
auf vorgenanntem Standard IS-95 basierendes System ist; der einzige
Unterschied besteht darin, dass die Leistungsbefehle 1500-mal pro
Sekunde gesendet werden.
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Im
Unterschied zu auf IS-95 basierenden Systemen ist ein auf UMTS basiertes
System mit einem äußeren Uplink-Leistungsregelkreis
ausgestattet, der im Radio Network Controller angeordnet ist, und
somit ist es möglich,
die Linkgüte
unmittelbar nach durchgeführter
Rahmen-Wahl auszuwerten. Demzufolge
beziehen sich die Anforderungen hinsichtlich der Linkgüte genau
auf die messbare Linkgüte.
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Einer
der Nachteile eines derartigen dezentralen Leistungsgregelkonzepts
bei einem UMTS-System besteht jedoch in der großen Signalverzögerung zwischen
den Basisstationen und dem Radio Network Controller. Besonders im
Hinblick auf die Leistungsregelung verursacht die zwischen dem inneren
und äußeren Leistungsregelkreis
stattfindende Signalverzögerung
eine erhebliche Herabsetzung der Geschwindigkeit und Leistung des äußeren Leistungsregelkreises.
Dies bewirkt, dass ein Ansprechen auf Veränderungen in der Umgebung verzögert wird
und der Regelkreis verlangsamt werden muss, um Instabilitätsprobleme
zu vermeiden. Darüber
hinaus bedingt die dezentralisierte Architektur auch eine zusätzliche
Signalverkehrslast auf dem Link zwischen dem Radio Network Controller
(RNC) und einem assoziierten NodeB, was zu Problemen für Funknetzbetreiber
führen
kann, die von dritten Betreibern für die Verbindung zwischen den
Radio Network Controllern und den NodeB abhängig sind.
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Die
deutsche Patentschrift
DE19930747 betrifft
die Sendeleistungssteuerung für
Funkstationen in einem Funk-Kommunikationssystem. Das Verfahren
umfasst die Anwendung eines geschlossenen Regelkreises, der aus
einem inneren Regelkreis und einem äußeren Regelkreis gebildet wird,
um die Sendeleistung entsprechend mindestens einem aktuellen Signalpegel-zu-Interferenzpegel-Wert
(SIRist) und einer aktuellen Übertragungsfehlerrate
(CRCist) zu regeln. Der äußere Regelkreis
wird gebildet aus einem primären äußeren Regelkreis,
der einen Signalpegel-zu-Interferenzpegel-Nennwert (SIRist) einem Qualitätsindikator
(QIist) anpasst, und einem sekundären äußeren Regelkreis, der einen
Nennwert für
den Qualitätsindikator
der Übertragungsfehlerrate anpasst.
Der Qualitätsindikator
wird vorzugsweise am Ausgang eines Kanaldecoders (
5) einer
Funkstation (NodeB, UE) des Funk-Kommunikationssystems gemessen.
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Die
europäische
Patentanmeldung
EP 1 054518 offenbart
ein Verfahren zur Verbesserung der Leistungen eins Mobilfunk-Kommunikationssystems durch
Anwendung eines Leistungsregelkreises (
1), der die Leistung
nach einem Übertragungsgüte-Sollwert
regelt, und einem Einstellvorgang (
2) zur Einstellung des Übertragungsgüte-Sollwerts,
und ein Verfahren, bei dem der Einstellvorgang anhand der somit
geregelten Leistung zum Erreichen eines Höchstwerts (
3) beschränkt (
4)
ist.
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Dementsprechend
besteht ein Zweck der Erfindung darin, eine in Bezug auf den vorstehend
diskutierten Stand der Technik neue und signifikant verbesserte
Herangehensweise zur Regelung der Sendeleistung in der Uplinkrichtung
eines CDMA-basierten Funk-Kommunikationssystems
bereitzustellen, wobei die gegenwärtigen Nachteile oder Probleme vermieden
werden und, insbesondere, eine Sendeleistungsregelung auch im Hinblick
auf eine Gesamtlinkgüte
bereitgestellt wird, die im Wesentlichen ein Echtzeitansprechen
auf Veränderungen
in der Umgebung einschließt.
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Die
erfindungsgemäße Lösung wird
erzielt durch ein Verfahren umfassend die Kennzeichen nach Anspruch
1 und durch ein UMTS-System, ein Transceivergerät und ein Softwareimplementierungsprodukt,
die jeweils von den Kennzeichen der Ansprüche 8, 9 oder 10 umfasst sind.
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Vorteile
und/oder bevorzugte Ausführungsformen
oder Verbesserungen sind der Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
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Sinngemäß schlägt die Erfindung
die Bereitstellung eines inneren Leistungsregelkreises für die Anpassung
der Sendeleistung zwischen einer Nutzerausrüstung und mindestens einer
Basisstation auf Basis des Signal-zu-Rausch-Abstands auf solche Weise vor,
dass ein Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstand zumindest
in einem vordefinierten Bereich sichergestellt ist, und eines äußeren Leistungsregelkreises zur
Anpassung des Signal-zu-Rausch-Abstands
auf Basis der Linkgüte
auf solche Weise, dass ein Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstand sichergestellt
ist, wobei der äußere Leistungsregelkreis
auf einer Kombination von einem ersten, zwischen der mindestens einen
Basisstation und der Nutzerausrüstung
eingerichteten Leistungsregelkreis und einem zweiten, zwischen einem
assoziierten Radio Network Controller und der mindestens einen Basisstation
eingerichteten zweiten äußeren Leistungsregelkreis
basiert.
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Einer
der Hauptvorteile besteht darin, dass es durch die Einführung eines
zweistufigen Uplink-Leistungsregelkreises
möglich
ist, beide Zwecke zu erfüllen,
das schnelle Ansprechen auf Veränderungen
in der Funkumgebung und die Regelung der Gesamtlinkgüte. Demzufolge
kann die für
ein Erfüllen
einer vordefinierten Dienstgüte
im Hinblick auf Linkgüte
und Sendungsverzögerung,
insbesondere basiert auf eine Rückübertragung
von Fehlersignalkomponenten, erforderliche Zielgüte sichergestellt werden, wobei
der erste, zwischen der Basisstation und der Nutzerausrüstung eingerichtete äußere Leistungsregelkreis
den Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstand einregeln kann, der auf einer
Linkgüte
eines jeweiligen Signallinks basiert, der sich gewöhnlich von
der Ziellinkgüte
unterscheidet, die gleich der erforderlichen Gesamtlinkgüte ist.
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Sinngemäß schlägt die Erfindung
vorzugsweise die Einrichtung des zweiten äußeren Leistungsregelkreises
auf solche Weise vor, dass dieser die Ziellinkgüte auf Basis der Gesamtlinkgüte sicherstellt
und eine Referenzlinkgüte
auf Basis der Ziellinkgüte
für den
ersten äußeren Leistungsregelkreis einregelt.
Somit wird der erste äußere Leistungsregelkreis
befähigt,
den Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstand auf Basis der Linkgüte einzuregeln,
um eine Art von Referenzlinkgüte
sicherzustellen, die durch den zweiten äußeren Leistungsregelkreis festgelegt
wird, und die sich normalerweise von der erforderlichen Gesamtlinkgüte unterscheidet.
Wenn also die Gesamtlinkgüte
nicht hoch genug ist, kann die Referenzlinkgüte verschärft werden. Sollte dagegen
die Gesamtlinkgüte
zu hoch sein, kann die Referenzlinkgüte verringert werden. Deshalb ermöglicht die
Anwendung einer Referenzlinkgüte
die Regelung der Gesamtlinkgüte
ohne mit dem Nachteil der großen Signalverzögerung zwischen
dem inneren und äußeren Kreis
behaftet zu sein.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
vorgeschlagen, den ersten äußeren Leistungsregelkreis
in der jeweiligen Basisstation und den zweiten äußeren Leistungsregelkreis im
jeweiligen Radio Network Controller einzurichten, so dass der erste
Regelkreis für
das schnelle Ansprechen auf Veränderungen
in der Funkumgebung zuständig
ist und der zweite Regelkreis die Anforderungen bezüglich der
Gesamtlinkgüte
nach der Rahmenwahl sicherstellt. Demzufolge kann durch Korrigieren
der Referenzlinkgüte
auf Basis der Messung des Signal-zu-Rausch-Abstands die Hauptgütesteuerung
in der Basisstation durchgeführt
werden. Die Korrektur der Referenzgüte im Radio Network Controller
wird benutzt für
die Anpassung der verbleibenden Gesamtlinkgüteabweichung aufgrund der unvollständigen Referenzgüteanpassung.
Demzufolge ist eine Anwendung proprietärer Linkgüteschätzungstechniken möglich, da
die Messungen des Signal-zu-Rausch-Abstands nicht an den Radio Network Controller übertragen
werden müssen,
was darin resultiert, dass die Vendors beachtliche Möglichkeiten haben,
die Qualitätssicherung
zu optimieren, ohne den standardisierten Informationsfluss verändern zu müssen.
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Gemäß einer
weiter bevorzugten Verfeinerung wird vorgeschlagen, den äußeren Leistungsregelkreis,
der auf einem Funklink zwischen der Nutzerausrüstung und nur einer Basisstation
basiert, zu deaktivieren und den zweiten äußeren Leistungsregelkreis,
der mindestens auf einem Multipath-Funklink basiert und einen Link
zwischen der Nutzerausrüstung
und einer Anzahl von Basisstationen bildet, zu aktivieren.
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Wenn
sinngemäß die Nutzerausrüstung über einen Signalfunklink,
der von einer Signal-Basisstation gehandhabt wird, oder auch wenn
die Links in einem Softer-Handover zwischen mehreren Sektoren der
gleichen Basisstation sind, vermeidet die Deaktivierung im Wesentlichen
jegliche Regelungsverzögerung
und zusätzliche
Signalübertragung
zwischen der Basisstation und der jeweiligen Funknetzsteuereinrichtung.
Falls jedoch die auf die Funkverbindung bezogenen Funklinks von
mehr als einer Basisstation gehandhabt werden, werden die ersten
und zweiten Leistungsregelkreise parallel arbeiten und über die Schnittstellen
zwischen NodeB und der Funknetzsteuereinrichtung Information austauschen,
um synchronisiert zu bleiben, wobei der zweite äußere Leistungsregelkreis vorzugsweise
die Funktion als Hauptregelkreis hat, während der erste äußere Leistungsregelkreis
nur die eingeschränkte
Entscheidungsbefugnis abhängig
von der Behinderung des zweiten äußeren Regelkreises
zur Erbringung der erforderlichen Dienstgüte hat.
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Darüber hinaus
wird gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung vorgeschlagen, dass der erste äußere Leistungsregelkreis den Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstand auf
einen konstanten Wert begrenzt und/oder auf einen Wert, der einen vordefinierten,
auf zwei aufeinander folgenden Werten basierenden Anstieg hat, für den Fall,
dass der Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstand
nicht erhalten wird. Bei einer derartigen Begrenzung der Regelung
des Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstands
wird ein Windup-Effekt aufgrund einer Beeinflussung durch einen
der Funklinks, die nicht signifikant auf den inneren Leistungsregelkreis
wirkt, vermieden.
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Um
die Konvergenz der Gesamtlinkgüte
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
weiter zu verbessern, wird ferner vorgeschlagen, die Referenzlinkgüte abhängig von
der Differenz zwischen dem Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstand und dem jeweils aktuellen Signal-zu-Rausch- Abstand durch den
ersten äußeren Leistungsregelkreis
anzupassen, um übermäßige Veränderungen
der Gesamtlinkgüte,
insbesondere, wenn sich der kombinierende Zugewinn durch die Rahmenwahl
verändert,
zu vermeiden.
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Darüber hinaus
wird, um die Signallast für den
jeweils assoziierten Radio Network Controller im Hinblick auf die
Basisstationen und/oder im Hinblick auf mehrere Drift Radio Network
Controller ferner vorgeschlagen, dass der erste äußere Leistungsregelkreis den
Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstand
schneller erzeugt als der zweite äußere Leistungsregelkreis die
Referenzlinkgüte
erzeugt.
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Sinngemäß stellt
die Erfindung zusätzlich
ein UMTS-System
bereit, das für
die Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
angepasst ist, indem es einen ersten äußeren Leistungsregelkreis zwischen
mindestens einer Basisstation und einer Nutzerausrüstung zur
Angleichung eines Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstands
und Mittel zur Einrichtung eines zweiten äußeren Regelkreises zwischen
einem assoziierten Serving Radio Controller und der mindestens einen
Basisstation zur Sicherstellung einer zum Erreichen einer vorgegebenen
Dienstgüte
erforderlichen Ziellinkgüte
bereitstellt.
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Ferner
wird ein Transceivergerät
bereitgestellt, das Mittel zur Einstellung eines Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstands auf Basis
der Linkgüte
aufweist und angepasst ist für
eine Anwendung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere
einbezogen in ein erfindungsgemäßes UMTS-System.
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Zudem
wird ein Implementierungssoftwareprodukt vorgeschlagen, das angepasst
ist zur Durchführung
der Funktionalität
des erfindungsgemäßen zweistufigen
Leistungsregelkreises, vorzugsweise mit einer anpassbaren Konfiguration
abhängig
von der Anzahl und den Typen von Funklinks, die aktiviert sind zur
Aufrechterhaltung der Funkverbindung und bei den zwischen verschiedenen
Elementen des Funknetzwerks entsprechend ausgetauschten Mitteilungen.
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Nachstehend
folgt eine beispielhafte und ausführlichere Beschreibung der
Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen, wobei:
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1 in
schematischer Darstellung ein Beispiel für den Informationsfluss bei
einem Zweistufen-Handover-Szenario
gemäß der Erfindung
zeigt;
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2 in
schematischer Darstellung ein Beispiel für den Informationsfluss beim
Management der Veränderungen
der Konfiguration eines erfindungsgemäßen äußeren Leistungsregelkreises
zeigt; und
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3 in
schematischer Darstellung die Anordnung der Funktionalität des äußeren Leistungsregelkreises
im Uplink in einem UMTS-System nach dem Stand der Technik zeigt.
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Zuerst
wird auf 3 Bezug genommen, in der zum
besseren Verständnis
der Erfindung beispielhaft die Platzierung eines äußeren Leistungsregelkreises
OLPC im Uplink eines beispielhaften UMTS-basierten Netzwerks nach
dem Stand der Technik gezeigt ist. Wie im UMTS-Netzwerk erkennbar, ist der äußere Leistungsregelkreis
OLPC für
den Uplink im Radio Network Controller SRNC angeordnet, der die
jeweilige Nutzerausrüstung
UE insbesondere einer Mobilstation bedient. Außerdem ist der Rahmenwähler „Rahmenwähler" in diesem Serving RNC
angeordnet.
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Wie
durch die Blitzzeichen in 3 angeben,
gibt es mehrere Funkstrecken bezogen auf die Funkverbindung der Nutzerausrüstung UE,
die von mehr als einer Basisstation bedient werden, die jede einem
so genannten NodeB des Netzwerks zugeordnet ist. Demzufolge ist
es möglich,
die Linkgüte
unmittelbar nach der Rahmenwahl auszuwerten, wobei die sich Linkgüteanforderungen
genau auf die messbare Linkgüte
beziehen.
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Da
jedoch der innere Leistungsregelkreis des Uplinks, wenngleich nicht
in 3 dargestellt, bei den Basisstationen angeordnet
ist, gibt es gewöhnlich
eine große
Signalverzögerung
zwischen den Basisstationen und dem Serving Network Controller SRNC
vor, die die Geschwindigkeit und Leistung des äußeren Leistungsregelkreises
OLPC signifikant herabsetzt. Das Ansprechen auf Veränderungen
in der Umgebung wird sich verzögern,
und beim Regelkreis muss eine Verlangsamung erfolgen, um Instabilitätsprobleme
zu vermeiden. Folglich impliziert eine derartige dezentralisierte
Architektur auch eine zusätzliche
Signalverkehrslast bei den Links zwischen dem Serving Network Controller
SRNC und den NodeB, d. h. auf den Linkschnittstellen Iub. Darüber hinaus
im Falle eines weiteren Drift Radio Network Controllers dRNC, der
mindestens einem der NodeB zugeordnet ist, auch bei der Linkschnittstelle Iur
zwischen dem Drift und den Serving Radio Network Controllern dRNC
und SRNC. Die Linkschnittstelle Iu kommt für den Austausch von Information zwischen
den Serving RNC und dem weiteren Kernnetz zum Einsatz.
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Im
Vergleich hierzu wird der äußere Leistungsregelkreis
gemäß der Erfindung
im Allgemeinen zwischen der Basisstation von NodeB und dem Radio
Network Controller SRNC distribuiert, was in 1 erkennbar
ist.
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In 1 dargestellt
ist ein Beispiel für
den Informationsfluss zwischen Netzwerkelementen für den Fall
eines Zweiweg-Soft-Handovers und mit der Blockfehlerrate BLER als
Kriterium für
die Linkgüte.
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Im
Einzelnen befindet sich die schematisch dargestellte Nutzerausrüstung UE
im Zweiweg-Soft-Handover mit dem NodeB1 und dem NodeB2. Somit empfängt der
Empfänger
jeder Basisstation, die der NodeB1 oder der NodeB2 aufweist, ein
Informationssignal, das vom Sender der Nutzerausrüstung UE
mithilfe einer bestimmten Sendeleistung TXpwr, die wie nachstehend
beschrieben durch eine mit ILPCB bezeichnete Einrichtung geregelt wird,
gesendet wird. Jeder der Empfänger
ist angeschlossen an eine Schätzfunktion
(Estimator) zur Messung des SIR-Abstands des übertragenen Signals der Nutzerausrüstung UE
auf dem physischen Steuerkanal. Außerdem weist jeder NodeB im
Uplink einen inneren Leistungsregelkreis ILPC auf, der an die Schätzfunktion
(Estimator) angeschlossen ist und angepasst ist zur Erzeugung eines
Leistungsbefehls TPCc1 oder TPCc2 in Form eines Leistungserhöhungs- oder
Leistungsverringerungsbefehls durch Vergleichen des geschätzten Signal-zu-Rausch-Abstands
SIRe1 oder SIRe2 der jeweiligen SIR-Schätzfunktion (Estimator) mit
einem entsprechenden Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstand SIRt1 oder SIRt2. Die
Leistungserhöhungs-
oder Leistungsverringerungsbefehle TPCc1 und TPCc2 werden dann auf dem
physischen Downlink-Steuerkanal zurück zur Nutzerausrüstung UE
gesendet, so dass im in Rede stehenden Fall die Nutzerausrüstung UE
mithilfe der Einheit ILPCb den Sendeleistungsbefehl TPCc1 und TPCc2
von den Basisstationen empfängt,
was eine Veränderung
der Sendeleistung TXpwr der Nutzerausrüstung UE durch einen vordefinierten
Leistungsschritt in dB bewirkt.
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Wie
vorstehend im einleitenden Teil diskutiert, kombiniert die Mobilstation
UE die Leistungsbefehle im Fall eines Soft-Handovers, wobei die
Einheit ILPCb die Sendeleistung TXpwr zurücknimmt, wenn einer der Leistungsbefehle
TPCc1 und TPCc2 ein Leistungsverringerungsbefehl ist, und sie erhöht die Sendeleistung
nur dann, wenn alle Leistungsbefehle TPCc1 und TPCc2 Leistungserhöhungsbefehle
sind.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform weisen,
wie dargestellt, der NodeB1 und der NodeB2 auch jeweils einen Decoder
auf, der am jeweiligen Empfänger
angeschlossen ist, um die empfangenen Datenblöcke des von der Nutzerausrüstung UE
gesendeten Signals zu decodieren und eine zyklische Blockprüfung auszuwerten,
anhand der wiederum ausgewertet wird, ob sich der decodierte Block
im Fehlerzustand oder nicht. Das Ergebnis dieser Prüfung, d.
h. die zyklische Blockprüfung
wird mit CRCI1 bzw. CRCI2 bezeichnet. Dem Fachmann ist eine solche
zyklische Blockprüfung
CRC als das gewöhnlichste
Maß für eine Blockfehler-gesteuerte
Linkgütensicherung
bekannt.
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Der
erfindungsgemäße distribuierte äußere Regelkreis
OLPCa und OLPCb im Uplink, der nachstehend ausführlicher beschrieben wird,
gestattet auch die Anwendung weiterer Techniken zur Qualitätsschätzung. Eine
weitere Qualitätsschätzung QE1 oder
QE2 ist in 1 dargestellt. Diese Messung oder
Schätzung
muss nicht an den Serving Radio Network Controller SRNC übertragen
werden und kann jede proprietäre
Linkgütenmessung
sein, und zwar unabhängig
von den standardisierten Vorgängen,
da sie nicht außerhalb
der Basisstationen distribuiert werden muss.
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Bei
näherer
Betrachtung des zweistufigen äußeren Leistungsregelkreises
OLPCa und OLPCb im Uplink ist es möglich, beide Aufgaben zu erfüllen, das
schnelle Ansprechen auf Veränderungen
in der Funkumgebung und die Steuerung der Gesamtlinkgüte. Wie
erkennbar, ist ein erster äußerer Leistungsregelkreis
OLPCb in jeder der Basisstationen von NodeB1 oder NodeB2 angeordnet,
um ein schnelles Ansprechen auf Veränderungen in der Funkumgebung
zu ermöglichen.
In Fällen
von Soft-Handover, wie
zum Beispiel in 1 skizziert, unterscheidet sich
die Gesamtlinkgüte
gewöhnlich
von der Linkgüte der
einzelnen Links. Deshalb versucht der äußere Leistungsregelkreisteil
OLPCb des jeweiligen NodeB, eine Art von Referenzlinkgüte BLERref
zu erzielen, die vom Serving Radio Network Controller SRNC übertragen
wird. Diese Referenzlinkgüte
BLERref unterscheidet sich gewöhnlich
vom der erforderlichen Ziel-Gesamtlinkgüte.
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Insbesondere
diese Referenzlinkgüte
BLERref wird durch einen zweiten äußeren Leistungsregelkreis-Teil
OLPCa festgelegt, der im gleichen Netzwerkelement angeordnet ist
wie die Rahmenwahl, d. h. gewöhnlich
im Serving Radio Network Controller SRNC. Wenn die Gesamtlinkgüte nicht
hoch genug ist, wird die Anforderung der Referenzlinkgüte BLERref
verschärft.
Wenn die Ziel-Gesamtlinkgüte zu hoch ist,
wird die Anforderung der Referenzlinkgüte BLERref zurückgenommen.
Entsprechend dem Exemplar, das die Blockfehlerrate als Linkgütenkriterium
benutzt, wird diese Linkgüte
durch Anwendung der zyklischen Blockprüfungsanzeige CRCI1 und CRCI2 der
jeweiligen Basisstation bestimmt. Wenn die kombinierte Blockprüfungsanzeige
CRCI1 erfolglos ist, befindet sich der Block oder Rahmen im Fehlerzustand.
Der kombinierende Zugewinn ist maximal, wenn alle Links die gleiche
Linkgüte
aufweisen. In diesem Fall wird die Referenzlinkgüte BLERref schlechter sein
als die insgesamt erforderliche Ziellinkgüte. Durch die Anwendung einer
solchen Referenzlinkgüte
BLERref wird die Steuerung der Ziel- oder erforderlichen Gesamtlinkgüte im Wesentlichen ermöglicht,
ohne dass eine große
Signalverzögerung zwischen
den inneren und äußeren Leistungsregelkreisen
vorliegt.
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Darüber hinaus
ist gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
das erste Mittel des äußeren Kreises zur
Leistungsregelung OLPCb auf solche Weise angepasst, dass jeglicher
Anstieg des Ziel-Signal-zu-Rausch-Abstands SIRt1 oder Ziel-SIRt2 verhindert
ist, wenn das Mittel des inneren Kreises zur Leistungsregelung ILPCa und
ILPCb nicht den Ziel-SIR SIRt1 oder SIRt2 vorher bis zu einem bestimmten
Grad erreicht hat. Mit anderen Worten ist ein Anstieg beim Ziel-SIR
SIRt1 oder SIRt2 nur dann erlaubt, wenn der gegenwärtige SIR
größer ist
als der Ziel-SIR SIRt1 oder SIRt2 abzüglich einer Toleranzspanne.
Dies ermöglicht
die Überwindung
eines jeglichen Windup-Effekts, der durch Situationen verursacht
wird, bei denen einer der Links keinen signifikanten Einfluss auf
den inneren Leistungsregelkreis ILPC hat.
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Ein
solcher Windup-Effekt kann gewöhnlich das
Resultat eines Soft-Handovers sein, da die Mobilstation UE ihre
Sendeleistung TXpwr nur dann erhöht,
wenn alle Leistungsbefehle TPCc1 und TPCc2 eine Leistungserhöhung verlangen.
Sollte jedoch einer der Links eine Leistungsverringerung verlangen, wird
die Mobilstation UE ihre Sendeleistung TXpwr verringern. Wenn somit
einer der Links einen schlechteren SIR als die anderen hat, ist
es wahrscheinlich, das der stärkere
Link das SIR-Ziel erfüllt, während der
SIR des schwächeren
Links schwächer sein
wird als das Ziel. Demzufolge wird ohne die Einschränkung durch
Erhöhungen
des Ziel-SIR der erste äußere Regelkreis
OLPCb der Basisstation, die den schwächeren Link empfängt, den
Ziel-SIR erhöhen,
d. h. auf Basis von 1 SIRt1 und SIRt2. Allerdings
wird ungeachtet dessen, dass der Ziel-SIR SIRt1 und/oder SIRt2 erhöht worden
sind, der stärkere
Link weiterhin den SIR durch Senden von Leistungserhöhungs- und/oder
Leistungsverringerungsbefehlen regeln, während der schwächere Link
meistens Leistungserhöhungsbefehle
senden wird. Deshalb wird es ohne Anwendung der Erfindung beim Ziel-SIR
SIRt1 und SIRt2 des schwächeren
Links Schritt für
Schritt zu einem Windup-Effekt kommen.
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Darüber hinaus
ist es durch die Anwendung der Erfindung möglich, die Konvergenz der Gesamtlinkgüte zu verbessern.
Obwohl der erste Teil des in der Basisstation angeordneten äußeren Leistungsregelkreises
OLPCb im Uplink die Linkgüte
recht schnell regelt, erfolgt die Anpassung an die Ziellinkgüte auf Basis
der erforderlichen Gesamtlinkgüte langsamer
aufgrund der weiterhin vorliegenden Signalverzögerung zwischen einem NodeB
und dem Serving Radio Network Controller SRNC. Wenn die Gesamtlinkgüte niedriger
ist als die erforderliche Linkgüte,
nimmt die Anpassung der Referenzlinkgüte BLERref eine Zeit in Anspruch,
bis die erforderliche Linkgüte
erreicht ist. Der stärksten
Einfluss auf die Gesamtleistung ist erkennbar, wenn zum Beispiel zwei
starke Links sich im Soft-Handover befanden, d. h. die Referenzlinkgüte BLERref
verschlechterte sich, was einen Anstieg der Sendeleistung TXpwr verursachte,
und plötzlich
endet die Soft-Handover-Situation. In diesem Fall ist die Referenzlinkgüte BLERref
zu schlecht, bis das zweite äußere Kreismittel
für die
Leistungsregelung OLPCa die Referenzgüte BLERref erneut anpasst.
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Deshalb
passt, um eine solche Situation abzuschwächen, jeder verbundene NodeB
vorzugsweise die Referenzlinkgüte
BLERref in definierbarer Funktionsabhängigkeit von der jeweiligen
wirklichen Differenz zwischen dem aktuellen SIR und dem jeweiligen
Ziel-SIR SIRt1 oder SIRt2 durch den ersten äußeren Leistungsregelkreis-Teil
OLPCb an. Wenn der aktuelle SIR eines Links dem jeweiligen Ziel-SIR SIRt1
oder SIRt2 entspricht, ist die Referenzlinkgüte gleich der erforderlichen
Güte. In
diesem Fall ist dieser Link der einzige wichtige Link. Praktisch
gesehen wird die Referenzlinkgüte
proportional zum Unterschied zwischen dem Ziel-SIR SIRt1 oder SIRt2
und dem aktuellen SIR verringert. Dies resultiert darin, dass ein
solches dezentrales Mapping übermäßig schwere
Veränderungen
der Gesamtlinkgüte
vermeidet, wenn sich der kombinierende Zugewinn der Rahmenwahl verändert.
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Im
Allgemeinen können
all die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale ohne die Notwendigkeit
unangemessener Veränderungen bei
der Hardware implementiert werden, und dies kann praktisch ferngesteuert
erfolgen, insbesondere über
ein Laden oder Implementieren einer Betriebssoftware, die entsprechend
den spezifischen System- oder Netzwerkbedingungen in den Basisstationen
und/oder Radio Network Controllern angepasst ist, so dass keine
Anwesenheit vor Ort für
die Implementierung dieser Merkmale erforderlich ist.
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In
Bezug auf die Anwendung einer derartigen implementierten Regelfunktionalität zeigt 2 in schematischer
Darstellung als Beispiel einen Informationsfluss einschließlich einer
weiter bevorzugten Verfeinerung für das Management des distribuierten äußeren Leistungsregelkreises
OLPCa und OLPCb bedingt durch Veränderungen bei der Handhabung der
sich auf die Mobilstation UE beziehenden Funkstrecken.
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Besonders,
wenn eine Mobilstation auf einem Mobilfunknetzwerk verriegelt ist
bzw. wenn ein Rufaufbau stattfindet, wird zuerst die Funktionalität des äußeren Leistungsregelkreisteils
OLPCa des Serving Radio Network Controllers SRNC geschaffen und
aktiviert, so das der vorstehend genannte Prozess durchgeführt werden
kann. Zusätzlich
oder gleichzeitig wird der zweite äußere Leistungsregelkreisteil
OLPCa der Basisstation BTS oder den NodeB, womit die Mobilstation
verbunden ist, geschaffen und aktiviert, so dass der jeweils assoziierte
Prozess durchgeführt
werden kann.
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Wenn
jedoch die mindestens eine Funkstrecke zur hergestellten Funklinkverbindung
von lediglich einer einzelnen Basisstation gehandhabt wird, ist der
zweite äußere Leistungsregelkreisteil
OLPCa, der beim Radio Network Controller angeordnet ist, außer Funktion gesetzt,
und die gesamte Leistung wird für
die Funktionalität
des ersten äußeren Leistungsregelkreises
OLPCb der jeweiligen Basisstation bereitgestellt. Da es in einem
solchen Fall keinen Grund zu einer Überwachung der Güte des Funkträgers vom
Serving Radio Network Controller SRNC gibt, würde lediglich eine unnötige, aber
zusätzliche Form
von Signalverzögerung
und demzufolge eine Reglungsverzögerung
zwischen der Basisstation und dem Radio Network Controller, wie
vorstehend beschrieben, eingeführt
werden. Wenn somit mindestens eine Funkstrecke zur Funkverbindung
von einer einzelnen Basisstation gehandhabt wird, wird die Leistung
des Systems dadurch verbessert, dass nur der erste äußere Leistungsregelkreis
OLPCb an der Basisstation arbeitet.
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Wenn
eine neue Funkstrecke hinzugefügt wird,
wird geprüft,
ob jede der aktiven Funkstrecken weiterhin von der gleichen Basisstation
unterstützt werden
oder nicht. Wenn der tatsächliche
Satz von Funkstrecken weiterhin von einer Basisstation gehandhabt
wird, kann die Funktionalität
des zweiten äußeren Leistungsregelkreises
OLPCa weiterhin deaktiviert werden. Sollte dies allerdings nicht
der Fall sein, d. h. wenn der tatsächliche Satz von Funkstrecken
von mehr als einer Basisstation gehandhabt wird, ist der zweite äußere Leistungsregelkreis
OLPCa des Radio Network Controllers RNC aktiviert, so dass die erste äußere Leistungsregelkreis-Funktionalität OLPCb
und die zweite äußere Leistungsregelkreis-Funktionalität OLPCa
des Radio Network Controllers RNC parallel arbeiten und dabei über die Schnittstellen
Iub und/oder Iur Information austauschen, um synchronisiert zu bleiben.
Vorzugsweise wird im Allgemeinen zuerst spezifische Information, die
sich auf den äußeren Leistungsregelkreis
OLPC bezieht, an den Radio Network Controller RNC übertragen,
um den arbeiteten Startvorgang der zweiten äußeren Leistungsregelkreis-Funktionalität OLPCa des
Radio Network Controllers zu verbessern.
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Dies
hat zur Folge, dass der äußere Leistungsregelkreis
erneut zwischen der Basisstation und dem Radio Network Controller
distribuiert wird, wobei vorzugsweise der zweite äußere Leistungsregelkreis
OLPCa, der nach dem Rahmenwähler
am Serving Radio Network Controller SRNC angeordnet ist, die Hauptfunktionalität bereitstellt,
während
das Mittel zur Bereitstellung der Funktionalität des ersten äußeren Leistungsregelkreisteils
OLPCb der Basisstation, wie vorstehend beschrieben, nur eingeschränkte Entscheidungsfähigkeit
besitzt.
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In
dem Fall, dass eine Funkstrecke verloren geht, wird erneut geprüft, of der
neue Satz von aktiven Strecken von der gleichen Basisstation unterstützt wird
oder nicht. Wenn dies der Fall ist, wird der zweite äußere Leistungsregelkreis
OLPCa erneut außer
Funktion gesetzt, und die volle Leistung wird wiederum dem ersten äußeren Leistungsregelkreis
OLPCb der Basisstation zugeteilt.
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Demzufolge
werden durch Aktivieren oder Deaktivieren des zweiten äußeren Regelkreises
OLPCa des Radio Network Controllers in Abhängigkeit davon, ob die Funkstrecken
von mehr als einer Basisstation oder jeweils von einer einzelnen
Basisstation gehandhabt werden, die gesamten Vorteile der distribuierten
und zentralisierten äußeren Leistungsregelkreis-Architekturen durch
gleichzeitige Optimierung des betreffenden Signalverkehrs zwischen
der Basisstation und den Radio Network Controllern unterstützt.