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Die
Erfindung betrifft das Regeln der Sendeleistung eines drahtlosen
Kommunikationsnetzes und insbesondere das Regeln der Sendeleistung
in der Abwärtsrichtung
eines GSM-Netzes.
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Wie
dem Fachmann bekannt ist, ist die Sendeleistungsregelung in drahtlosen
Kommunikationsnetzen und insbesondere in GSM-Netzen (Global System
for Mobile communication) eines der Hauptprobleme. Durch Verringern
der Leistung eines Senders wie beispielsweise einer Basisstation
in einem drahtlosen Netz wird die Störbeeinflussung im Netz reduziert.
Auf Grundlage einer verringerten Störbeeinflussung kann auch zusätzliche
Netzkapazität durch
gewisse wohlbekannte Verfahren wie beispielsweise durch eine Erhöhung der
Teilbelastung bereitgestellt werden. Bei der Leistungsregelung gibt es
jedoch entgegengesetzte Erfordernisse, von denen eines darin besteht,
daß eine
stark verringerte Sendeleistung die Störbeeinflussung bedeutend verringert
und dadurch die höchsten
Kapazitätsgewinne ergibt.
Andererseits wird jedoch durch Verringern der Sendeleistung die
Funkstreckengüte
immer mehr verschlechtert und immer mehr für Schwund empfindlich. Dementsprechend
besteht ein Bedarf des genauen Einstellens der Sendeleistungseinstellung zum
Ausgleichen zwischen diesen entgegengesetzten Erfordernissen.
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Durch
Bereitstellung einer sorgfältigen
Regelung der Sendeleistung kann infolgedessen eine niedrigere Störbeeinflussung
im Netz und damit mehr Kapazität
in einem gegebenen Spektrum sichergestellt werden, wobei Kapazität in einem
gegebenen Spektrum durch eine spektraler Wirkungsgrad genannte Metrik
quantifiziert wird.
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Insbesondere
wird für
Netzbetreiber mit einem kleinen Spektrum (weniger gleich 5 MHz),
was typischerweise der Fall ist für die Vereinigten Staaten,
jedes Verfahren, das den spektralen Wirkungsgrad verbessert, geschätzt.
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Wie
oben erwähnt
besteht eines der Hauptprobleme hinsichtlich der Leistungsregelung
in der Überwindung
der Schwundeffekte. Wenn die Leistungsregelung zu langsam ist, dann
kann die Leistungsregelung veränderlichen
Schwundeffekten nicht folgen oder sie kompensieren, mit dem Ergebnis,
daß die
Leistung erhöht
werden muß,
um etwas Reserve für
Robustheit gegen Schwund einzuschließen. Diese Reserve kann jedoch
verringert werden, wenn die Leistungsregelung schnell genug ist,
veränderlichen
Schwundbedingungen zu folgen oder diese zu kompensieren.
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Wie
dem Fachmann bekannt ist wird heutzutage eine langsame Leistungsregelung
benutzt, die die Sendeleistung langsamer aktualisiert, als sich
der Mobilfunkkanal verändert.
Beispielsweise wird bei GSM die langsame Leistungsregelung alle
480 ms durchgeführt,
während
sich der Mobilfunkkanal mit einer Geschwindigkeit von rund 100 ms
verändert. Mit
schneller Leistungsregelung wird es möglich, die Leistungseinstellung
des Senders viel häufiger
zu aktualisieren, mit Aktualisierungen beispielsweise von der Größenordnung
alle 80... 120 ms, was rund 5 bis 4 mal häufiger als diese langsame Leistungsregelung ist.
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Zum
Implementieren einer schnellen Leistungsregelung muß es jedoch
gewöhnlich
einen Zeichengabekanal geben, wo ein Leistungsbefehl in sehr kurzen
Perioden wie beispielsweise alle 120 ms abgegeben werden kann. Weiterhin
muß es
einen Detektor geben, der die tatsächlichen Funkbedingungen genau
erkennt, obwohl der Detektor nur eine kurze Zeitperiode auswerten
kann, in der die Funkstrecke in Betrieb ist. Im allgemeinen sind
die kurzen Perioden zwischen den Aktualisierungen der Leistungsbefehle
kritisch, da die Zeichengabe sehr häufig ausgetauscht werden muß und stabile
Entscheidungen darüber,
wie die Leistungseinstellungen zu ändern sind, getroffen werden
müssen,
obwohl der Funkkanal nur kurzzeitig ausgewertet worden ist.
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Weiterhin
wird entsprechend dem gegenwärtigen
Verständnis
im Mobilkommunikationsgeschäftsbereich
die schnelle Leistungsregelung gewöhnlich mittels eines Zusatzes
zu den jeweiligen Normen implementiert. Die Normenkörperschaft ETSI
(European Telecommunication Standardization Institution) arbeitet
gegenwärtig
an der Normierung schneller Leistungsregelung als Teil einer kommenden
Herausgabe. Eine solche normierte schnelle Leistungsregelung wird
wahrscheinlich in der Herausgabe 5 (REL 5) aufgenommen, was Herausgabe 2001
bedeutet. Ein solcher normierter schneller Leistungsregelungsmechanismus
funktioniert jedoch nur mit denjenigen Benutzergeräten wie
beispielsweise Mobilstationen, die mit der spezifischen Netzwerkausgabe
konform sind. Infolgedessen können
die Kapazitätsnutzen
schneller Leistungsregelung nicht erhalten werden, da es bereits
eine enorme Menge existierender Mobilstationen gibt.
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Zusätzlich entwickelt
sich jetzt besonders der US-Markt und die Betreiber subventionieren
die ersten Mobilstationen. Auch stellen sich die US-Kunden eine
sehr schnelle Umrüstung
von TDMA-Benutzer (Time Division Multiple Access) auf GSM vor. So ist
zu erwarten, daß während der
Zeit, in der ETSI an der Norm für
schnelle Leistungsregelung arbeitet, bereits eine enorme Menge an
Mobilstationen den Teilnehmern übergeben
worden ist. Nicht alle diese Mobilstationen können zur Verwendung schneller
Leistungsregelung auf Grundlage der ETSI-Lösung umgerüstet werden. Weiterhin steht
aufgrund der Koexistenz von TDMA und GSM in den US nur ein sehr schmales
Spektrum für
GSM-Einsatz zur Verfügung. Da
das Spektrum so schmal ist, ist es von kritischer Bedeutung, den
höchsten
spektralen Wirkungsgrad bereits zu Beginn des Netzes zu erhalten.
Die Betreiber können
jedoch nicht warten, bis die Norm von ETSI abgeschlossen worden
ist und die Verkäufer von
Mobilstationen mit diesen Normenzusatz unterstützenden Mobilstationen an den
Tag treten.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hinsichtlich
des oben besprochenen Standes der Technik, einen neuen und verbesserten
Ansatz bereitzustellen, besonders zur Verbesserung des spektralen
Wirkungsgrades, durch Realisieren einer Regelung gewisser Sendeleistung
im wesentlichen unabhängig
von jeglichem kommenden Zusatz zu einer Norm bezüglich drahtloser Kommunikationsnetze,
um die oben erwähnten
Probleme aufgrund von Normierung zu vermeiden und um eine schnelle Sendeleistungsregelung
sicherzustellen, die sofort verfügbar
und mit bereits bestehenden Mobilstationen kompatibel ist.
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Als
Hintergrund wird auf das US-Patent
US-B-6188678 , die veröffentlichte europäische Patentanmeldung
EP-A-1063786 und die internationale (PCT)
Patentveröffentlichung
WO 98/45962 Bezug genommen.
Aus der oben erwähnten
US-B-6188678 ist
es bekannt, ein Verfahren zum Regeln der Sendeleistung eines drahtlosen
Kommunikationsnetzes, besonders eines GSM-Netzes bereitzustellen,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- – Empfangen
an einer Basisstation eines durch ein Benutzergerät übertragenen
Aufwärtssignals,
- – Erkennen
mindestens einer Art von Informationsparameter aus dem Aufwärtssignal
während definierbarer
Zeitperioden,
- – Vergleichen
der Informationen der während
einer jeweiligen Zeitperiode erkannten Informationsparameter miteinander
und
- – periodisches
Einstellen der Abwärts-Sendeleistung
zwischen der Basisstation und dem Benutzergerät in Abhängigkeit von dem Informationsvergleich
zur Bereitstellung einer schnellen Leistungsregelschleife zwischen
der Basisstation und dem Benutzergerät (MS, 1) zum Verringern
veränderlicher
Schwundeffekte.
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Gegenüber der
Offenbarung von
US-B-6188678 ist
die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß im Fall
des Anwendens einer diskontinuierlichen Übertragungsfunktionalität auf der
Aufwärtsstrecke
eine Mittelung über
eine definierbare Anzahl empfangener stiller Deskriptorrahmen auf
der Aufwärtsstrecke
durchgeführt
wird.
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Dementsprechend
werden durch die Erfindung zur Regelung der Sendeleistung die Schritte des
Empfangens an einer Basisstation eines durch ein Benutzergerät übertragenen
Aufwärtssignal,
Erkennens mindestens einer Art von Informationsparameter aus dem
Aufwärtssignal
während
definierbarer Zeitperioden, Vergleichens der während einer jeweiligen Zeitperiode
erkannten Informationsparameter miteinander und periodischen Einstellens
der Abwärts-Sendeleistung
zwischen der Basisstation und dem Benutzergerät in Abhängigkeit von dem Vergleich
zur Bereitstellung einer schnellen Leistungsregelschleife zwischen
der Basisstation und dem Benutzergerät zum Verringern veränderlicher
Schwundeffekte vorgeschlagen.
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Dadurch
ist auf Grundlage der Tatsache, daß Entscheidungen darüber, wie
die Basisstationssendeleistung geändert werden sollte, aus der
Aufwärtsstrecke
abgeleitet werden, der erfinderische Ansatz schneller Leistungsregelung
auch dafür
geeignet, mit bereits bestehenden Benutzergeräten wie beispielsweise Mobilstationen
zu arbeiten, da eine Norm nicht zu ändern ist sondern vorgegebene
Mechanismen des Netzes benutzt werden können. Weiterhin kann das Merkmal
sofort implementiert werden und die Gewinne treten auch sofort in
Erscheinung. Im Gegensatz zu der ETSI-Lösung müssen die Betreiber nicht darauf
warten, daß irgendeine
schnelle Leistungsregelungsnorm abgeschlossen und stabil ist und
müssen
zusätzlich
auch nicht eine zusätzliche Zeit
lang darauf warten, daß Benutzergeräte auf dem Markt
verfügbar
werden. Weiterhin kann das erfinderische Merkmal ohne Notwendigkeit
unangemessener Hardwareänderungen
implementiert werden und aus der Ferne durchgeführt werden, besonders über das
Einladen neuer Betriebssoftware in die Basisstation, so daß keine
Standortbesuche zum Implementieren des Merkmals notwendig sind.
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Da
die Aufwärtsrichtung
viel störungsrobuster
als die Abwärtsrichtung
ist, besonders wenn wahlweise Merkmale wie Störungslöschung vom Empfänger der
Basisstation implementiert sind, sind die heutigen Netze ziemlich
begrenzt durch die Störungsbeeinflussung
auf der Abwärtsstrecke
und der erfinderische schnelle Leistungsregelungsansatz ist daher ausreichend,
da er die Abwärtsstörung verringert.
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Das
erfinderische drahtlose Kommunikationsnetz zur Durchführung einer
solchen schnellen Leistungsregelungsfunktionalität umfaßt vorzugsweise eine Basisstation
mit Mitteln zur Bereitstellung der schnellen Leistungsregelungsfunktionalität. Als Ergebnis
wird jede durch die Verbindungsleitung von der Basisstation zur
zugehörigen
Basisstationsteuerung eingeführte
Verzögerung
vermieden und die Erfindung kann damit als ein Merkmal implementiert werden,
das nur die Basisstation betrifft, während die ETSI-Norm sowohl
die BTS als auch die Basisstationssteuerung betreffen würde. Infolgedessen
wird durch die Erfindung die Komplexität bedeutend verringert. Weiterhin
kann auf Grundlage der Implementierung in der Basisstation dem erfinderischen
Ansatz die in der Basisstationssteuerung implementierte klassische
langsame Leistungsregelung überlagert sein.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
durch die Erfindung die Änderung
der Abwärts-Sendeleistung
nur in Abhängigkeit
von relativen Änderungen
der Informationen der erkannten Informationsparameter vorgeschlagen.
So wird der absolute Informationsgehalt nicht für den erfinderischen Ansatz
in Betracht gezogen. Vorzugsweise wird die Änderung der Abwärts-Sendeleistung
in definierbaren Leistungspegelschritten durchgeführt, um
spezifischen genormten Begrenzungen zu entsprechen wie beispielsweise
der GSM-Spezifikation 05.08, nach der der Leistungspegel um maximal
2 dB innerhalb von 120 ms geändert
werden kann.
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Weiterhin
wird nach einer sehr bevorzugten Verfeinerung vorgeschlagen, die
Empfangsstärke des
Aufwärtssignals
als Informationsparameter zum einfachen Ändern der Abwärts-Sendeleistung
im umgekehrten Verhältnis
zum Gradienten verglichener Empfangsstärken zu erkennen.
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Zum
Optimieren des entgegengesetzten Verhaltens der Aufwärts- und
Abwärtsrichtungen
wird weiterhin vorgeschlagen, frequenzselektive Schwundeffekte durch
Mittelung der allgemeinen Zustände über mehrere
Frequenzen zu verringern, vorzugsweise durch Anwenden eines fortgeschrittenen
Frequenzsprungverfahrens wie beispielsweise der sogenannten Teilbelastung.
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Zusätzlich oder
alternativ wird vorgeschlagen, zumindest an der Basisstation eine
Empfangs-Diversity-Funktionalität zur bedeutenden
Verringerung der Auswirkungen von Rayleigh-Schwund, d. h. dem frequenzselektiven
Schwund bereitzustellen. Weiterhin wird durch eine solche Empfangs-Diversity-Funktionalität vermieden,
daß ein
Abfall der Stärke
des Empfangs-Aufwärtssignals
falsch als Signalstärkeabfall
aufgrund von Schattenschwund ausgelegt werden würde.
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Im
Fall des Anwendens einer diskontinuierlichen Übertragungsfunktionalität auf der
Aufwärtsstrecke
wird durch die Erfindung eine Mittelung über eine definierbare Anzahl
empfangener stiller Deskriptorrahmen auf der Aufwärtsstrecke
vorgeschlagen, insbesondere über
drei stille Deskriptorrahmen, um stabilisierte Durchschnittswerte
mit weniger Streuung zu erhalten.
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Weiterhin
wird im Fall der Verwendung adaptiver Multiraten-Codec-Funktionalität vorgeschlagen, ein
Aufwärts-Meldungssignal
mit Informationen der jeweiligen benutzten und/oder nutzbaren Codec-Rate
zum Ändern
der Abwärtsleistung
im umgekehrten Verhältnis
zu nutzbaren Codec-Raten zu erkennen. Vorteilhafterweise wird durch
Implementieren des erfinderischen Ansatzes zur Bereitstellung schneller Leistungsregelung
auf Grundlage einer solchen Geräte-Codec-Empfehlung
ein bedeutender Nutzen bereitgestellt werden, indem die auf der
Abwärtsstrecke vorhandenen
reellen Zustände
in Betracht gezogen werden.
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Dementsprechend
basiert der erfinderische Ansatz im wesentlichen auf der Annahme,
daß Aufwärts- und
Abwärtsstrecke
reziprok sind, zumindest nach dem frequenzselektive Effekte entfernt
worden sind.
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Im
folgenden wird die Erfindung beispielsweise ausführlicher auf Grundlage bevorzugter
Ausführungsformen
und hinsichtlich der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 schematisch
den bevorzugten Ort der erfinderischen schnellen Leistungsregelungsfunktionalität zeigt,
und
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2 schematisch
eine bevorzugte Überlagerung
einer erfinderischen schnellen Leistungsregelschleife mit einer
klassischen langsamen Leistungsregelschleife zeigt.
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Als
erstes die 1 betrachtend befindet sich
ein Benutzergerät 1 wie
beispielsweise eine Mobilstation MS in Funkverbindung mit einer
Netz-Sender/Empfängereinheit 2 wie
beispielsweise einer Basisstation BTS, die sich wiederum über eine
sogenannte Abis-Leitung in Verbindung mit einer zugehörigen Netzsteuerung 3 wie
beispielsweise einer Basisstationssteuerung BSC befindet.
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Gemäß der Erfindung
wird die Abwärts-Sendeleistung,
d. h. die Sendeleistung der BTS 2 zum Übertragen eines Signals zur
MS 1 nach 1 so gesteuert, daß sie schnell
in sehr kurzen Aktualisierungszeitabständen beispielsweise im Bereich
von 60–120
ms geändert
werden kann. Dies ist demnach 5 bis 4 mal schneller als eine klassische
langsame Leistungsregelung es tun würde. Wie aus 2 ersichtlich,
wird eine klassische langsame Leistungsregelschleife SPC (slow power
control) gewöhnlich
alle 480 ms aktualisiert. Zum Sicherstellen solcher kurzen Aktualisierungszeitabstände wird
die Abwärtssendeleistung
der BTS 2 auf Grundlage von aus empfangenen Aufwärtssignalen
abgeleiteten Entscheidungen geändert,
d. h. dem von MS 1 erzeugten und durch die BTS 2 empfangenen
Funksignal.
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Gemäß der dargestellten
aber beispielhaften Ausführungsform
wird von der Empfängereinheit
an der BTS 2 in Betracht gezogen, wie der Empfangspegel
des Aufwärtssignals,
d. h. an der BTS 2 sich ändert und steuert die Abwärtssendeleistung
der BTS 2 in die entgegengesetzte Richtung.
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Wenn
beispielsweise der Empfänger
an der BTS 2 einen Abfall der Empfangssignalstärke um 5 dB
beobachtet, z. B. wenn der Teilnehmer d. h. das Benutzergerät 1 um
eine Straßenecke
herumgehen könnte,
dann überträgt der Sender
der BTS 2 ein nachfolgendes Abwärtssignal zum Benutzergerät 1 mit
einem um 5 dB erhöhten
Sendeleistungspegel.
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Infolgedessen
wird angenommen, daß sich die
Streckendämpfung
auf der Aufwärtsstrecke
und die Streckendämpfung
auf der Abwärtsstrecke
im wesentlichen gleich verhalten. Wenn die Aufwärts-Signalstärke um 5
dB schlechter wird, dann wird angenommen, daß die Abwärts-Signalstärke ebenfalls um 5 dB schlechter
wird.
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Vorzugsweise
wird die Sendeleistung auf der Abwärtsstrecke, und damit die Sendeleistung
der Netz-Sender/Empfängereinheit 2 nur
gemäß relativen Änderungen
der Empfangsstärke
an der Netz-Sender/Empfängereinheit 2 geändert. Die
absolute Empfangsstärke
am Empfänger
der Netz-Sender/Empfängereinheit 2 muß nicht
in Betracht gezogen werden. So betrachtet der Empfänger der
BTS 2 gemäß dem bevorzugten
Ansatz der schnellen Leistungsregelung nur den Gradienten des Empfangspegels
und vom Sender der BTS 2 wird der gleiche, aber umgekehrte
Gradient auch auf den Sendepegel der BTS 2 angewandt. Die
absoluten Pegel auf einer längerfristigen
Durchschnittsbasis können
zusätzlich durch
einen beliebigen langsamen Leistungsregelungsalgorithmus geregelt
werden, der vorzugsweise der schnellen Leistungsregelschleife wie
in 2 gezeigt überlagert
ist. Wie oben besprochen befinden sich die Mittel zum Durchführen der
schnellen Leistungsregelschleife vorzugsweise an der BTS 2 und die
Mittel zum Steuern der langsamen Leistungsregelfunktionalität sind wie
aus 1 ersichtlich in der Steuerungseinheit 3 resident.
Der Grund dafür
besteht darin, daß jede
durch die Verbindungsleitung zwischen der Netz-Sender/Empfängereinheit 2 und der
Netzsteuerungseinheit 3 wie beispielsweise die Abis-Leitung
von der BTS 2 zu der BSC 3 eingeführte Verzögerung dann
vermieden wird. Ansonsten liegt die durch einen einmaligen Durchlauf
der Abis-Leitung eingeführte Verzögerung in
der Größenordnung von
20/40 ms. Diese Zeit würde
jedoch zweimal als Verarbeitungsverzögerung für eine schnelle Leistungsregelschleife
angelegt werden müssen,
da ein jeweiliger Leistungsbefehl von der BSC 3 zur BTS 2 zurückübertragen
werden muß.
Infolgedessen würde,
wenn die Mittel zur Bereitstellung einer Schnellen Leistungsregelung
in die BSC 3 eingebracht würden, dies eine Verzögerung von
der Größenordnung
von 40 bis 80 ms ergeben. Eine solche Verarbeitungsverzögerung liegt
jedoch im gleichen Bereich wie die Aktualisierungsgeschwindigkeit
der erfinderischen schnellen Leistungsregelung, die rund 60 bis
120 ms betragen soll und vorzugsweise dafür ausgelegt ist.
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Das
angenommene reziproke Verhalten der Aufwärts- und Abwärts-Kanalwege
wie oben beschrieben wird bedeutend verbessert für den Fall, daß es nur
Schattenschwund, auch nichtfrequenzselektiver Schwund oder langsamer
Schwund genannt, gibt. Wenn beispielsweise ein Benutzer eines mit
einem Netz verbundenen Benutzergeräts 1 um eine Straßenecke
geht, dann kann angenommen werden, daß die Dämpfung der in der Aufwärtsrichtung
benutzten Frequenzen rund die gleiche wie für die Abwärtsrichtung ist. So bedeutet
nichtfrequenzselektiver Schwund auf Grundlage des darunterliegenden Beispiels,
daß die
Duplex-Verschiebung zwischen dem Aufwärts-Frequenzband und dem Abwärts-Frequenzband
im wesentlichen ohne Einfluß ist.
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Wenn
andererseits Rayleigh-Schwund, auch schneller Schwund oder frequenzselektiver
Schwund genannt, in Betracht gezogen wird, hat die Duplex-Verschiebung
natürlich
eine Auswirkung. Auf Grundlage dessen ist es einem Fachmann klar,
daß die
Effekte des Rayleigh-Schwunds
vermieden oder so weit wie möglich
verringert werden sollten, um den erfinderischen Einsatz der schnellen
Leistungsregelung bedeutsam zu verbessern.
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Für die Abwärtsstrecke
und die Aufwärtsstrecke
werden die frequenzselektiven Effekte vorzugsweise durch Mittelung
der Kanalzustände über mehrere
Frequenzen durch ein fortgeschrittenes Frequenzsprungverfahren wie
beispielsweise die sogenannte Teilbelastung aufgehoben. Mit einem
Frequenzplan gemäß einer
solchen Teilbelastung ist die Anzahl von Frequenzen, über die
Frequenzsprung durchgeführt
wird, viel größer als
die Anzahl von Sendern/Empfängern
(TRX) in der jeweiligen Zelle. Bei Frequenzsprung kann eine starke
Korrelation mit Frequenzsprüngen
von weniger als 1 MHz angenommen werden. Wenn Frequenzsprung über mehr
als 1 MHz durchgeführt
wird, dann werden im wesentlichen die frequenzselektiven Effekte
ausgemittelt. Wenn beispielsweise ein großer Betreiber einen Frequenzsprung über 3,6
MHz implementiert, ist die Annahme, daß frequenzselektive Effekte
ausgemittelt werden, wahr.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, zumindest am Empfänger der BTS 2 eine
Empfangs-Diversity zu implementieren. Hinsichtlich der Aufwärtsrichtung kann
das von einer Antenne der BTS 2 empfangene Aufwärtssignal
sehr schwach sein. Gewöhnlich
wird dann die andere Antenne des Empfängers der BTS 2 ein
starkes Signal aufweisen. Damit wird infolgedessen vermieden, daß ein Abfall
der Empfangs-Aufwärtssignalstärke falsch
als ein Abfall von Signalstärke
aufgrund von Schattenschwund ausgelegt wird.
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Da
die Entscheidungen darüber,
wie die Sendeleistung der BTS 2 für die Abwärtsrichtung und damit die Variationen
der Sendeleistung der BTS 2 zu ändern sind, auf Aufwärtsbeobachtungen
basieren, kann jede Unterbrechung der Aufwärtsstrecke Probleme verursachen,
da die Änderungen
der Funkstreckenzustände
nicht beobachtet werden können. Dies
ist beispielsweise der Fall bei der Verwendung von diskontinuierlicher Übertragung
auf der Aufwärtsstrecke
(DTX – discontinuous
transmission). Wenn die Sendeleistung der BTS 2 während Sprachpausen
auf der Aufwärtsstrecke
unverändert
bleiben würde
und nur eine Übertragung
von Komfortrauschen auf der Aufwärtsstrecke
wie beispielsweise der in der Größenordnung
von alle 480 ms übertragene
stille Deskriptor (SID – silent
descriptor) als zu erkennender Informationsparameter benutzt wird,
dann wäre
die schnelle Leistungsregelschleife so schnell wie die klassische
langsame Leistungsregelschleife. Ein Hauptproblem bei diskontinuierlicher Übertragung
auf der Aufwärtsstrecke
besteht daher darin, daß es
nur eine kleine statistische Basis gibt, über die die Streckenqualität zur Bereitstellung
der erfinderischen schnellen Leistungsregelschleife ausgewertet werden
kann.
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Einerseits
kann eine solche diskontinuierliche Übertragungsfunktionalität auf der
Aufwärtsstrecke
bei Verwendung der erfinderischen schnellen Leistungsregelschleife
ausgeschaltet werden. Dies bewirkt jedoch eine kürzere Akkumulatorlebensdauer des
jeweiligen Benutzergeräts.
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Es
wird daher vorgeschlagen, bei Verwendung von diskontinuierlicher
Funktionalität
auf der Aufwärtsstrecke
auch einen adaptiven Multiraten-Codec (AMR – adaptive multirate codec)
bereitzustellen, da es bei diskontinuierlicher Übertragung auf der Aufwärtsstrecke
eine Regel ist, Komfortrauschen mindestens alle 8 Sprachrahmen gleich
160 ms zu transportieren. Das Komfortrauschen wird durch sogenannte
STD (silent descriptor frames – stille
Deskriptorrahmen) transportiert, der über 20 ms ausgebreitet ist.
Da die Dauer des SID-Rahmens (20 ms) sehr kurz ist, ist es schwierig,
stabile Maßnahmen
abzuleiten. Es wird daher vorgeschlagen, über mehrere SID-Rahmen zu mitteln,
um die Maßnahmen
zu stabilisieren und eine große
Streuung zu vermeiden.
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Obwohl
es gewisse Begrenzungen bei der Ableitung von Schlußfolgerungen
für die
Abwärtsrichtung
durch Beobachtung der Aufwärtsrichtung gibt,
können
im Zusammenhang mit AMR durch solche Begrenzungen verursachte Probleme überwunden
werden, wiederum ohne Einführung
von neuen Zeichengabeprotokollen. Bei AMR gibt es bereits einen
Aufwärtskanal,
der alle 40 ms eine Nachricht über
Abwärtsgüte führt. Bei
einer diskontinuierlichen Übertragung
auf der Aufwärtsstrecke
gilt dieselbe Regel wie oben für
Sprachpausen und das Mobilgerät
muß mindestens
alle 8 Burts und damit alle 160 ms über Abwärtsgüte berichten.
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Dementsprechend
berichtet das Mobilgerät durch
Verwendung eines solchen Aufwärtskanals
in AMR, der eine Nachricht über
Abwärtsgüte führt, über die
Abwärtsgüte in der
Aufwärtsrichtung
auf indirekte Weise, d. h. durch Signalisieren, welcher Sprach-Codec
in der Abwärtsrichtung
benutzt werden kann. Wenn insbesondere das Mobilgerät stets berichtet,
das ein höherer
Codec mit weniger Schutz auf der Abwärtsstrecke benutzt werden kann,
reagiert die erfinderische schnelle Leistungsregelschleife vorzugsweise
durch Herabsetzen der Leistung. Wenn andererseits das Mobilgerät berichtet,
daß ein robusterer
Codec auf der Abwärtsstrecke
benutzt werden sollte, dann wird die Abwärts-Sendeleistung der BTS vorzugsweise
erhöht.
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Infolgedessen
können
die Mittel zur Durchführung
der schnellen Leistungsregelschleife auf eine Weise implementiert
werden, den auf der Aufwärtsstrecke
benutzten Codec beispielsweise auf AMR 5,9 festzulegen, der einer
der robusteren Codecs ist. Auf Grundlage dessen kann, wenn der Bediener
einen Codec-Satz von AMR 4,75, AMR 5,9, AMR 7,9 und/oder AMR 12,2
freigibt, die Empfehlung durch das Benutzergerät, welcher Codec benutzt werden
kann, in eine Änderung
der Abwärts-Sendeleistung der
BTS abgebildet werden. In dieser Hinsicht sollte weiterhin erwähnt werden,
daß die Schwellwerte
wie beispielsweise die Träger-Interferenz-(C/I-)Zahlen darüber welcher
Codec am besten für
welches tatsächliche
Kanalverhalten zu benutzen ist, z. B. tatsächliche Träger-Interferenz (C/I) in den Empfänger des
Benutzergeräts
vom Netz oder Kommunikationssystem aus heruntergeladen werden. Dementsprechend
hat der Bediener die Freiheit, auch ausgeklügelte Schalt- und damit Entscheidungsschwellwerte
einzustellen.
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Die
Implementierung der erfinderischen schnellen Leistungsregelschleife
auf Grundlage der Codec-Empfehlung
eines Benutzergeräts
besitzt weiterhin den starken Nutzen, daß die auf der Abwärtsstrecke
vorliegenden tatsächlichen
Bedingungen in Betracht gezogen werden, während Schlußfolgerungen für die Abwärtsstrecke
für Standardbitrate und
verbesserte Standardbitrate auf indirekte Weise aus der Beobachtung
der Aufwärtsstrecke
abgeleitet werden.
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So
kann die erfinderische Regelung der Abwärts-Sendeleistung durch Verwendung einer schnellen
Leistungsregelschleife, die allgemein unabhängig in einer gegebenen oder
zukünftigen
Norm ist, in einer BTS auf Grundlage von Entscheidungen unter Verwendung
im allgemeinen eines reziproken Verhaltens der Aufwärts- und Abwärtskanäle und/oder
auf Grundlage von Entscheidungen unter Verwendung einer Aufwärtsinformation,
die in einer Abwärtsübertragungseinstellung
abgebildet werden kann, implementiert werden.
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Infolgedessen
bietet die Erfindung eine sehr attraktive Weise zur Bereitstellung
schneller Leistungsregelung zur letztendlichen Verbesserung von spektralem
Wirkungsgrad für
Netzbetreiber selbst bei bestehenden Mobilstationen oder Vorläufer-Endgeräten. Selbst
wenn die schnelle Leistungsregelung nur eine von mehreren Verfahren
zur Verbesserung des spektralen Wirkungsgrades ist, besitzt es das Potential
zur Implementierung in einem Netz ohne unangemessenen Bedarf von
Hardware-Änderungen wie
oben beschrieben, sondern einfach durch Implementieren eines an
die bestimmten Netzbeschränkungen
angepaßten
jeweiligen Softwareprodukts. Andere Verfahren wie beispielsweise
adaptive Gruppenantennen oder Makro-Diversity erfordern intensive
Hardware und sind daher von viel geringerem Interesse.
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In
dieser Hinsicht muß erwähnt werden,
daß die
GSM-Spezifikation
05.08 eine gewisse Begrenzung enthält, in dem die Sendeleistung
von entweder dem Benutzergerät 1 oder
der BTS 2 sich maximal um 2 dB innerhalb von 120 ms ändern darf.
Während der
Normierung der ETSI-Weise
schneller Leistungsregelung wird wahrscheinlich auch diese Regel
gelockert und kann sofort auf den vorgeschlagenen erfinderischen
Ansatz der schnellen Leistungsregelung angewandt werden.
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Selbst
wenn ein normierter Ansatz schneller Leistungsregelung nach ETSI
dementsprechend auch eine schnelle Leistungsregelung auf der Aufwärtsstrecke
enthält,
verursacht eine derartige Normierung einen bedeutend höheren Aufwand
und Nachteile wie im Einführungsteil
besprochen, besonders im Bereich später Verfügbarkeit und der Notwendigkeit
für neue
Mobilstationen.