DE60301696T2

DE60301696T2 - Verfahren und Steuereinheit zur Funkverbindungsanpassung

Info

Publication number: DE60301696T2
Application number: DE60301696T
Authority: DE
Inventors: Nidham Ben Rached; Stephane Cayla
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: US20040014444A1; FR2840477B1; EP1370020A1; DE60301696D1; FR2840477A1; ATE305679T1; EP1370020B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Anpassen von Funkverbindungen zwischen Basisstationen und Mobilstationen in Funkkommunikationssystemen, die mehrere Schutzniveaus für die ausgetauschten Daten anbieten. Sie betrifft insbesondere die Auswahl und das Aktivieren einer Codierung und/oder einer Modulation für solche Verbindungen.
Funkkommunikationssysteme mit vielfachen Codierungen und/oder Modulationen sind bekannt. Das System GPRS („General Packet Radio Service") zum Beispiel erlaubt es, zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation modulierte Signalblöcke zu übertragen, die Gegenstand eines variablen Schutzes gegen Übertragungsfehler sind. Das Schutzniveau wird blockweise durch die Auswahl eines Codierungsschemas CS („Coding Scheme") aus vier Schemata CS-1 bis CS-4 ausgewählt, die in der europäischen Norm ETSI EN 300 909, Digital Cellular Telecommunications System (Phase 2+); Channel Coding (GSM 05.03, Version 8.5.1, Ausgabe 1999), veröffentlicht vom ETSI („European Telecommunications Standards Institute") im November 2000 spezifiziert wurden. Ferner ist eine einzige Modulation in dem GPRS-System verfügbar: die Modulation durch Phasenverschiebung mit zwei Zuständen des Typs GMSK („Gaussian Minimum Shift Keying").
Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Schutzniveau durch die Auswahl einer mehr oder minder robusten Modulation variieren zu lassen: Für eine gegebene Symboldauer in dem modulierten Signal verleiht eine zum Beispiel binäre Modulation mehr Schutz als eine quaternäre oder 8-äre Modulation.
Eine Erweiterung des GPRS-Systems, EGPRS („Enhanced GPRS") genannt, verwendet zusätzlich zu der GMSK eine Modulation durch Phasenverschiebung mit 8 Zuständen (8-PSK, „8-State Phase Shift Keying"). Bei EGPRS sind neun Modulations- und Codierungsschemata, MCS-1 bis MCS-9 genannt, vorgesehen. Jedes dieser Schemata erlaubt es, ein mehr oder minder robustes Schutzniveau der Daten und eine mehr oder minder schnelle Rate zu bieten.
Eine Kontrolleinheit, PCU („Packet Control Unit") genannt, in den oben genannten Systemen übernimmt die Auswahl eines Modulations- und Codierungsschemas. Diese Auswahl kann auf einer Optimierung der Rate basieren, die für jede Übertragung geboten wird und muss die Übertragungsbedingungen zwischen den betreffenden Stationen berücksichtigen. Wenn die Übertragungsqualität daher auf den verwendeten Funkkanälen mäßig ist, ist es vorzuziehen, ein robustes Schema zu verwenden, um die Übertragung der Daten sicherzustellen. Wenn die Ausbreitungsbedingungen hingegen nicht mit Fehlern behaftet sind, ist es günstig, ein Schema auszuwählen, das die Übertragungsrate der Daten privilegiert.
Dazu kann sich die Kontrolleinheit auf eine bestimmte Anzahl von Messungen basieren, die für die Übertragungsqualität repräsentativ ist, die ihr von den Basisstationen für die Aufwärtsfunkverbindungen (Mobilstation zu Basisstation) und/oder für die Mobilstationen für die Abwärtsfunkverbindungen (Basisstation zur Mobilstation) gesendet werden.
Die Norm weist jedoch nicht auf die Art und Weise der Auswahl eines Codierungs- und Modulationsschemas aus den in der in Betracht gezogenen Technik verfügbaren Schemata (zum Beispiel die 9 Schemata bei EGPRS) ausgehend von den Qualitätsmessungen der Funkverbindungen hin. Es wird auch nichts zu der Auswahl der Maßnahmen angedeutet, die von der Kontrolleinheit zu berücksichtigen sind.
Schließlich können die durchgeführten Messungen sehr relative Werte in Abhängigkeit zum Beispiel von der Empfindlichkeit des Empfängers, der sie durchführt, oder den Ausbreitungsmerkmalen, die mit der Umgebung verbunden sind (städtisch, ländlich usw.) haben. Rohqualitätsmessung der Funkverbindungen, wie Binärfehlerraten, die gewöhnlich in solchen Systemen verwendet werden, sind daher nicht immer geeignet, um als Grundlage für eine Charakterisierung der maximalen zu erreichenden Rate zu dienen. Ein Modulations- und/oder Codierungswechsel kann daher ausgehend von einfachen Qualitätsmesswerten von Funkverbindungen nicht völlig zuverlässig beschlossen werden.
US 6 167 031 offenbart ein Auswahlverfahren eines Schutzschemas. Es lehrt das Messen der Qualitätsparameter mindestens einer Funkverbindung, das Berechnen der Statistiken auf diesen Parametern, dann aus diesen Statistiken das Ableiten von den Größen der Qualität, die von dem Benutzer in Bezug auf verschiedene Schutzschemata gesehen wird. Die Auswahl besteht daher darin, das Schutzschema auszuwählen, bei dem die vom Benutzer gesehene geschätzte Qualität die beste ist. Das setzt daher das Erstellen einer Entsprechung zwischen Qualitätsparameterwerten voraus, zum Beispiel einer Binärfehlerrate und von Größen der Qualität, die der Benutzer sieht, zum Beispiel eine Benutzerrate. Eine solche Entsprechung ist nun aber nicht immer zuverlässig und schwierig zu erzielen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Funkübertragungsrate durch Auswahl eines Schutzschemas gegen Übertragungsfehler zu verbessern, zum Beispiel eine Codierung der Daten und/oder eine Modulation der Signale, die an die verwendeten Funkverbindungen angepasst ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Funkmessungen zu definieren, die von einer Kontrolleinheit zur Auswahl eines Schutzschemas zu berücksichtigen sind.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Auswahlelemente eines Codierungsschemas an die Merkmale der Übertragungen anzupassen und diese Auswahlelemente durch Berücksichtigung charakteristischer Beobachtungen der Nutzrate über relativ lange Zeitperioden zu eichen.
Die Erfindung schlägt daher ein Anpassungsverfahren von Funkverbindungen nach Anspruch 1 vor.
Das Schutzschema gegen Übertragungsfehler kann eine Codierung der Daten oder eine Modulation der Signale oder auch eine Kombination Codierung/Modulation darstellen.
Die ausgetauschten Datenblöcke bestehen typisch aus binären Elementen. Die Messwerte in Zusammenhang mit Fehlern, die beim Empfang von übertragenen Symbolen beobachtet werden, können eine gemittelte Binärfehlerrate und/oder einen Variationsparameter einer Binärfehlerwahrscheinlichkeit enthalten.
Mehrere Entsprechungstabellen können von einer Kontrolleinheit gespeichert werden, zum Beispiel eine pro in dem System verfügbaren Modulationstyp. Bei EGPRS kann die PCU eine Tabelle für die Demodulation 8-PSK und eine andere für die Modulation GMSK geführt. Sie kann eine einzige Tabelle oder mehrere führen, zum Beispiel eine für Aufwärtsfunkverbindungen und eine andere für Abwärtsfunkverbindungen. Sie kann auch Tabellen für jede Basisstation verwalten, zum Beispiel für Verbindungen, die von einer gegebenen Basisstation abhängen.
Die Aktualisierung der Entsprechungstabellen erfolgt dank einer Schätzung, die langsamer sein kann als die Messungen, die mit den Fehlern an den übertragenen Symbolen verbunden sind, und dank einer Analyse statistischer Parameter in Zusammenhang mit Fehlern, die im Empfang von übertragenen Blöcken beobachtet werden. Das erlaubt es, die Entsprechungstabellen in Abhängigkeit von Parametern zu eichen, die für die Nutzrate repräsentativer sind als die einfachen Messungen in Zusammenhang mit den beim Empfang von übertragenen Symbolen beobachteten Fehlern. Das erlaubt es vorteilhafterweise auch, automatisch bestimmte Besonderheiten der Übertragungen, zum Beispiel in Zusammenhang mit der Qualität der Empfänger oder den Ausbreitungsbedingungen je nach betrachtetem Umgebungstyp zu berücksichtigen.
Die Aktualisierung der Entsprechungstabellen kann dank der Analyse von Verteilungen statistischer Parameter in Zusammenhang mit Fehlern erfolgen, die beim Empfang übertragener Blöcke beobachtet werden, für zwei Schutzschemata, zum Beispiel aufeinander folgende (MCS-n und MCS-(n + 1)). Eine Schätzung einer Abdeckung wischen den zwei Verteilungen kann es daher erlauben, die betreffende Entsprechungstabelle zu modifizieren, indem zum Beispiel die Übergangslinie zwischen den zwei Schemata in der Tabelle verlagert wird, um die Gegenwart eines der Schemata auf Kosten des anderen zu privilegieren.
Die Erfindung schlägt auch eine Kontrolleinheit für ein Funkkommunikationssystem nach Anspruch 9 vor.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich in der folgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen, in welchen:
1 ein Schema eines Netzes des Typs GPRS ist, an das die Erfindung angewandt werden kann,
2 ein Beispiel für ein Blockschaltbild einer Kontrolleinheit von Paketen eines solchen Netzes ist,
3A und 3B schematische Darstellungen von Entsprechungstabellen sind, die in einer Ausführung der Erfindung verwendet werden können,
4 eine Grafik ist, die Verteilungen von Raten fehlerhafter Blöcke darstellt, die bei einer Ausführungsform der Erfindung eine Rolle spielen,
5 eine schematische Darstellung von oberen Teilen von Entsprechungstabellen vor und nach dem Ändern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist.
Die Erfindung wird unten in ihrer nicht einschränkenden Anwendung an Netze des Typs GPRS oder EGPRS beschrieben. Diese Netze wurden entwickelt, um die Übertragung von Daten im Paketmodus in Zellnetzen des Typs GSM („Global System for Mobil Communications") zu erlauben.
Das GPRS-Netz, das in 1 dargestellt ist, ist auf einer GSM-Infrastruktur aufgebaut und herkömmlich in ein Netzherz, auch Netz- und Umschaltuntersystem oder NSS („Network and Switching Subsystem") genannt, und ein Funkzugangsnetz, das auch Basisstationsuntersystem oder BSS („Base Station Subsystem") genannt wird.
Für den Paketservice werden die Umschalter des NSS GPRS GPRS-Trägerknoten oder GSN („GPRS Support Node") genannt. Man unterscheidet die SGSN („Serving GSN") 5, die mit dem BSS über eine Schnittstelle mit der Bezeichnung Gb verbunden sind, und die GGSN („Gateway GSN", nicht dargestellt), die als Gateway mit externen Paketübertragungsnetzen dienen, wie zum Beispiel mit dem Internet.
Eine allgemeine Beschreibung der Funkschnittstelle, Um genannt, zwischen den Mobilstationen (MS) 10a– 10b–10c und den Basisstationen (BTS) 20a–20b dem BSS ist in der technischen Spezifikation ETSI TS 101 305 „Digital Cellular Telecommunications System (Phase 2+); General Packet Radio Service (GPRS); Overall Description of the GPRS Radio Interface; Stage 2 (GSM 03.64, Version 8.5.0, Ausgabe 1999), veröffentlicht vom ETSI („Europeam Telecommunications Standards Institute) im August 2000 bereitgestellt.
Jede Basisstation 20a–20b wird von einem Basisstationscontroller oder BSC („Base Station Controller") 21 über eine Abis genannte Schnittstelle überwacht. Zum Verwalten der GPRS-Paketübertragung, umfasst das BSS ferner eine Paketkontrolleinheit (PCU) 22. Die Lage der PCU im Inneren des BSS ist nicht genormt. In dem in 1 dargestellten Beispiel befindet sich die PCU 22 zwischen dem BSC 21, mit dem sie über eine Agprs genannte Schnittstelle kommuniziert, und dem NSS, mit dem sie über die Schnittstelle Gb kommuniziert.
2 stellt eine mögliche Struktur einer PCU 22 dar, die wie im Beispiel der 1 zwischen einem SGSN 5 und einem BSC 21 liegt. Das Bezugszeichen 40 bezeichnet den Schnittstellencontroller Gb für die Verbindung mit dem SGSN 5.
Die Schnittstelle Gb ist vom asynchronen Typ. Sie beruht auf dem Rahmenrelaisprotokoll (FR, „Frame Relay") sowie auf einem Protokoll mit der Bezeichnung BSSGP („BSS GPRS Protocol"), das Routing- und Servicequalitätsinformationen zwischen dem BSS und dem SGSN transportiert. Der Schnittstellencontroller Gb 40 gewährleistet die physikalische Verbindung mit dem SGSN 5 sowie die den Protokollen FR und BSSGP eigenen Vorgehensweisen.
Die Verbindungen zwischen der PCU 22 und BTS 20a–20b über die Schnittstelle Agprs sind synchron. Die von der PCU 22 zwischen dem Schnittstellencontroller Gb 40 und dem Schnittstellencontroller Agprs 42 gehandhabten Daten laufen folglich durch einen Zwischenspeicher 41, in dem Paketwarteschlangen gespeichert werden.
Zwischen der PCU 22 und den BTS 20a–20b werden die Informationen von Rahmen des Typs TRAU („Transcoder/Rate Adaptor Unit") zu 320 Bit getragen. Die Rahmen TRAU werden von einem Modul 44 formatiert und verarbeitet und werden über Schaltungen mit synchroner Schnittstelle 45 übertragen, die Unterkanäle MIC zu 16 kbit/s mit den BTS 20a–20b bilden. Mehrere Kanäle (Unterkanäle) zu 16 kbit/s werden in der Zeit auf der Schnittstelle Agprs gemultiplext und von dem BSC 21 zum Befördern zu den BTS umgeschaltet.
Ein Modul 46 des Schnittstellencontrollers Agprs 42 setzt die Funkprotokolle der Schicht 2 des Modells ISO um, nämlich die Protokolle RLC/MAC („Radio Link Control/Medium Access Control"), die in der europäischen Norm ETSI EN 301 349, Digital Cellular Telecommunications System (Phase 2+); General Packet Radio Service (GPRS); Mobil Station (MS) – Base Station System (BSS) Interface; Radio Link Control/Medium Access Control (RLC/MAC) Protocol (GSM 04.60, Version 8.3.1, Ausgabe 1999), veröffentlicht vom ETSI im Oktober 2000, beschrieben sind.
Die Unterschicht RLC bildet die Schnittstelle mit dem Protokoll der oberen Schicht, LLC genannt („Logical Link Control") aus. Sie gewährleistet das Segmentieren und das Wiederzusammenfügen der Dateneinheiten des Protokolls LLC (LLC-PDU), die asynchron auf der Schnittstelle Gb ausgetauscht werden. Sie produziert Datenblöcke RLC, zu welchen die Unterschicht MAC einen Kopfteil MAC in der Größe eines Bytes hinzufügt.
Die Unterschicht MAC verwaltet ferner das Multiplexen der Blöcke, die zu den verschiedenen zeitweiligen Blockströmen (TBF, „Temporary Block Flow") gehören, die auf den verfügbaren physikalischen Kanälen aktiv sind, indem zwischen den verschiedenen Mobilbenutzern durch einen Planungsmechanismus („scheduling") entschieden wird.
Das Format der Blöcke RLC/MAC, das in einem EGPRS-System verwendet wird, ist in der europäischen Norm ETSI EN 301 349, die oben genannt wurde, beschrieben. Neun Modulations- und Codierungsschemata, MCS-1 bis MCS-9 genannt, sind vorgesehen. Sie entsprechen Schutzschemata gegen Übertragungsfehler. Das für einen gegebenen Block verwendete Schema sowie ein eventuell angewandtes Stempelschema sind in einem Feld CPS („Coding and Puncturing Schema indicator") des Kopfteils RLS/MAC EGPRS angegeben. Jeder Block RLC enthält eine Anzahl von Bytes, die von dem Modulations- und Codierungsschema abhängt, das für diesen Block berücksichtigt wurde.
Die Gesamtheit des Kopfteils RLS/MAC EGPRS ist Gegenstand einer Kanalcodierung, die von der der Daten des Blocks getrennt ist. Das Schutzniveau dieses Kopfs gegen Übertragungsfehler ist höher als das der Daten, um eine bessere Robustheit der Signalisierungsinformationen sicherzustellen.
Die Tabelle I zeigt für jedes Schutzschema MCS-1 bis MCS-9 ein EGPRS-System, den verwendeten Modulationstyp, die verwendete Codierungsleistung (nach Stempeln) sowie die daraus hervorgehende Nutzrate an. Die Daten dieser Tabelle stammen aus der technischen Spezifikation ETSI TS 101 350, die oben zitiert wurde.
TABELLE I
Zu bemerken ist, dass in MCS-7, MCS-8 und MCS-9 zwei Blöcke RLC/MAC auf einen Funkblock zu 20 ms transponiert werden. Der „Datenblock", ausgehend von welchem ein Funkblock gebildet werden kann, und der von der PCU zu der BTS zu je einem Block alle 20 ms von dem physikalischen Kanal übertragen werden können muss, kann mehrere Blöcke RLC/MAC aufweisen. Er weist auch verschiedene Steuerinformationen auf, die für die BTS zum Bilden des Funkblocks nützlich sind, insbesondere die Bezeichnung des Codierungs- und/oder Modulationsschemas, das anzuwenden ist.
Das angewandte Codierungs- und Modulationsschema wird von der PCU in Abhängigkeit von Empfangsqualitätsmessungen auf der Funkverbindung bestimmt.
Gemäß dem früheren Stand der Technik erfolgt das nach Verbindungsanpassungsmechanismen, die darauf abzielen, eine Zielsetzung hinsichtlich der Fehlerblockraten zu erreichen, um die Rohrate zu optimieren. Das ausgewählte Schema wird in den Rahmen TRAU eingefügt, der den Block trägt, um von der BTS in dem Fall einer Abwärtsverbindung angewandt zu werden. Es wird auf einer MS in einer Mitteilung PACKET UPLINK ACK/NACK in dem Fall einer Aufwärtsverbindung übertragen.
Die technische Spezifikation TS 100 911, Version 8.13.0, Digital Cellular Telecommunications System (Phase 2+); Radio Subsystem Link Control (3GPP TS 05.08 Ausgabe 1999), veröffentlicht im Februar 2002 von dem Organismus 3GPP (3rd Generation Partnership Project), beschreibt die Funkmessungen, die von den BTS und den MS an den empfangenen Signalen durchzuführen sind. Diese Messungen fassen Qualitätsniveaus und -indikatoren der Signale zusammen. Unter ihnen sieht das System EGPRS durch eine MS auf einer Abwärtsverbindung und für jede der zwei Modulationen (GMSK und 8-PSK) die Berechnung von Indikatoren in Zusammenhang mit der Binärfehlerwahrscheinlichkeit (BEP) auf einem Funkblock vor. Darunter findet man insbesondere die MEAN_BEP, die ein Durchschnitt der Binärfehlerwahrscheinlichkeit auf einem Funkblock ist, und die CV_BEP, die ein Variationskoeffizient der Binärfehlerwahrscheinlichkeit auf einem Funkblock ist, das heißt
Die Werte von MEAN_BEP und CV_BEP werden gemittelt, indem ein Vergessensfaktor berücksichtigt wird, wie das in Abschnitt 10.2.3.2 der technischen Spezifikation TS 100 911, die oben zitiert wurde, beschrieben ist. Sie berücksichtigen auch alle Kanäle (timeslots), die für die betreffende MS zugeordnet sind. Danach wird davon ausgegangen, dass die Notierungen MEAN_BEP und CV_BEP für die gemittelten Werte gelten.
Obwohl es nicht ausdrücklich von der Norm vorgesehen ist, wird in der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen, dass eine BTS den gleichen Typ von Indikatoren MEAN_BEP und CV_BEP für Aufwärtsfunkverbindungen berechnet. Die MEAN_BEP werden auf Werten zwischen 0 und 31 codiert, und die CV_BEP auf Werten zwischen 0 und 7. Zu bemerken ist auch, dass sich das Codieren der MEAN_BEP je nach dem unterscheidet, ob sie auf der einen oder der anderen der zwei in dem System EGPRS verfügbaren Modulationen geschätzt werden.
Die von der MS (zum Beispiel MS 10a der 1) durchgeführten Messungen werden an die PCU 22 in einer Mitteilung PACKET DOWNLINK ACK/NACK weitergegeben, wie in Absatz 11.2.6a der Norm EN 301 349, oben zitiert, spezifiziert. Die von der BTS durchgeführten Messungen (zum Beispiel die BTS 20a der 1) werden wiederum in einem Rahmen TRAU an die PCU 22 übertragen.
Die PCU 22 ist für die Auswahl eines Codierungs- und Modulationsschemas für jede Funkverbindung verantwortlich, und zwar auf der Grundlage der Messungen, die ihr übermittelt wurden. Sie verfügt über Tabellen, die eine Entsprechung einem Paar (MEAN_BEP, CV_BEP) und einem der Schemata MCS-1 bis MCS-9 geben. Diese Tabellen enthalten daher 256 (= 32 MEAN_BEP·8 CV_BEP) Werte von MCS. Sie können für Aufwärtsverbindungen oder Abwärtsverbindungen gelten. Sie können auch alle BTS (20a–20b) betreffen, das heißt alle Funkverbindungen, entweder Aufwärtsverbindungen oder Abwärtsverbindungen, unter der Abhängigkeit der BTS, oder eine gegebene BTS (20a) unter der Verantwortung der PCU 22. Sie können vorbestimmte Werte enthalten, die eventuell von bestimmten Kriterien abhängen, wie von einem Ausbreitungsmodell (städtisch, ländlich...). Die PCU führt vorzugsweise zwei Tabellen für eine BTS, nämlich eine für jede Modulation.
Vorteilhafterweise stammen die vorbestimmten Werte, mit welchen die Tabellen initialisiert werden, aus Simulationen, so dass das Codierungs- und Modulationsschema, das einem Paar (MEAN_BEP, CV_BEP) zugewiesen wird, das ist, das es erlaubt, die beste mögliche theoretische Rate auf der betreffenden Aufwärts- oder Abwärtsfunkverbindung zu bieten. Es kann in Betracht gezogen werden, dass bestimmte Schutzschemata nie empfohlen werden, egal welche Werte MEAN_BEP und CV_BEP gemessen werden. In diesem Fall fehlen die entsprechenden Schemata in den betreffenden Entsprechungstabellen. Ferner können MCS-Werte, die einer 8-PCK-Modulation entsprechen, für ein Paar (MEAN_BEP, CV_BEP) angegeben werden, das mit der Modulation GMSK berechnet wird und umgekehrt. In einem solchen Fall wird die Modulation, die für die Kommunikation verwendet wird, auf der betreffenden Verbindung beim MCS-Ändern, das von der PCU empfohlen wird, modifiziert.
Schematische Beispiele solcher Entsprechungstabellen sind in 3A und 3B präsentiert. Die Tabelle 50, die in 3A dargestellt ist, gilt für eine Abwärtsfunkverbindung (DL), die die Modulation 8-PSK verwendet, während die Tabelle 60, die in 3B dargestellt ist, für die gleiche Abwärtsfunkverbindung gilt, jedoch wenn sie die Modulation GMSK verwendet.
Ferner ist die PCU in der Lage, eine Blockfehlerrate auf einer Funkverbindung oder einer Einheit von Aufwärts- oder Abwärtsfunkverbindungen zu schätzen. Das kann mit Hilfe des automatischen Wiederholungsanfragemechanismus durchgeführt werden (ARQ, „Automatic Repeat reQuest"), der in der Schicht RLC/MAC durchgeführt wird. Für eine Einheit der übertragenen Blöcke RLC kann sie daher den Anteil der von der Zielstation schlecht oder nicht empfangenen Blöcke schätzen. Für Aufwärtsblöcke reicht es, dass sie sich auf die Bestätigungsinformationen bezieht, die sie erstellt, um sie dem Mobilfunkgerät in der Mitteilung PACEKT UPLINK ACK/NACK zurückzuschicken. Für die Abwärtsblöcke erreichen sie diese Bestätigungsinformationen in den Mitteilungen PACKET DOWNLINK ACK/NACK. Der dem Anteil von Blöcken, die nicht oder schlecht empfangen wurden, entsprechende Indikator heißt gewöhnlich BLER („Bloc Error Rate").
Die BLER hängt stark mit dem Begriff Rate zusammen. In der Tat wird die Rate aus der BLER durch die vereinfachte Formel: (1-BLER) × Rate_max abgeleitet, wobei Rate_max die maximale theoretische Rate auf der oder den betreffenden Funkverbindungen bezeichnet, die der Rate entsprechen, die in der letzten Spalte der Tabelle I angegeben ist.
Die Berücksichtigung der BLER in den Auswahlkriterien eines MCS für eine Funkverbindung erlaubt es, die Rate viel zuverlässiger zu optimieren als gemäß einer einfachen Analyse des Paars (MEAN_BEP, CV_BEP). Die mit der BEP verbundenen Messungen werden nämlich auf binärer Ebene durchgeführt und hängen von zahlreichen Parametern ab, wie zum Beispiel von der Qualität des Empfängers und den Ausbreitungsmerkmalen in einer gegebenen Umgebung. Der Begriff der Fehlerblöcke ist insofern viel konkreter und zuverlässiger, als er direkt mit den übertragenen Datenelementen verbunden ist. Wenn ein Datenblock falsch ist, muss er neu übertragen werden, wenn sich die Kommunikationsqualität nicht verschlechtern soll.
Es wird ab sofort nicht einschränkend davon ausgegangen, dass die PCU die Entsprechungstabellen führt und Werte der BLER auf dem Niveau jeder BTS berechnet. Wenn man zu dem Beispiel der 1 zurückkehrt, bedeutet das insbesondere, dass die PCU 22 BLER-Werte für alle Aufwärtsfunkverbindungen unter der Verantwortung der BTS 20b berechnet, die in 1 dargestellt ist, das heißt für die Blöcke, die von den MS 10a und 10b in Kommunikation mit BTS 20b gesendet werden. Ferner berechnet die PCU 22 BLER-Werte für alle Abwärtsverbindungen unter der Verantwortung der BTS 20b, das heißt für alle von der BTS 20b gesendeten Blöcke.
Allgemeiner und gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung berechnet die PCU 22 Aufwärts- und Abwärts-BLER-Werte für jede Einheit von Funkverbindungen, die ein gegebenes aktiviertes MCS haben. Man erzielt daher auf der Ebene der PCU 22 eine Einheit von BLER-Werten für jedes in die Aufwärtsrichtung aktives MCS und einen anderen für jedes in die Abwärtsrichtung aktives MCS. Vorteilhafterweise werden BLER-Werte für die gleichen Funkverbindungen berechnet wie die, für welche eine Entsprechungstabelle von der PCU gespeichert und geführt wird (das heißt zum Beispiel für alle in Abhängigkeit von einer BTS in dem oben in Betracht gezogenen Fall).
Man platziert sich hier nicht einschränkend in die Abwärtsrichtung. Die PCU 42 führt eine statistische Analyse der BLER-Werte durch, die regelmäßig für jedes MCS berechnet werden, das auf den Abwärtsfunkverbindungen jeweils zwischen der BTS 20b und der MS 10b und 10c aktiviert ist. Wenn man zum Beispiel davon ausgeht, dass die benachbarten MCS verwendet werden: der Link mit der MS 10b verwendet MSC-1 und MS 10c verwendet MCS-2. Die PCU 22 verfügt über BLER-Werte für die von der BTS 20b gesendeten Blöcke für die MCS-1 und MCS-2, und wertet sie so aus, dass aus ihnen statistische Parameter abgeleitet werden. Sie erstellt eine statistische Verteilung der geschätzten BLER-Werte, das heißt, dass sie das Vorkommen jedes geschätzten BLER-Werts berechnet.
4 stellt Beispiele für statistische Kurven dar, die von der PCU 22 ausgehend von einer definierten Anzahl von Messproben von BLER für die MCS-1 (P1) und MCS-2 (P2) erstellt werden. Diese Kurven entsprechen daher für einen gegebenen MCS-n (wobei n = 1 oder 2) die Vorkommenswahrscheinlichkeit der verschiedenen BLER-Werte. Da das MCS-1 gegenüber Übertragungsfehlern robuster ist, ist es logisch, dass die auf der Abwärtsverbindungen zwischen der BTS 20b und der MS 10b gemessenen BLER-Werte insgesamt schwächer sind als die für das MCS-2 gemessenen.
Die PCU 22 versucht danach, einen Schwellenwert zu definieren, der die Änderung von MCS bestimmt. Beispielhaft entscheidet man, den Übergang zwischen zwei MCS wie folgt zu definieren: die Stelle in der Entsprechungstabelle, an welcher das MCS die größte Rate bietet, wird für alle Werte empfohlen oder anderenfalls ein Maximum von Werten, von CV_BEP für ein MEAN_BEP Minimum. Man betrachtet nun den Schwellenwert, der den Übergang zwischen den MCS-1 und MCS-2 charakterisiert. Er ist mit einem BEP-Wert, wie oben definiert homogen.
Der Übergang zwischen MCS-1 und MCS-2, den die PCU 22 in ihrer Entsprechungstabelle 50 dargestellt in 5 verwendet, erscheint für eine MEAN_BEP gleich 2 (wobei MCS-2 für alle Werte von MEAN_BEP und CV_BEP empfohlen wird). Der Schwellenwert, der diesem Übergang entspricht, liegt zwischen etwa 20,9 % (= 10^–0,68) und 22,9 (= 10^–0,64), gemäß der Codierung der MEAN_BEP, die für eine Modulation 8-PSK, die in der oben genannten technischen Spezifikation TS 100 911 beschrieben ist, verwendet wird.
Um einen solchen Schwellenwert T1, der zum Beispiel den Übergang zwischen den MCS-1 und MCS-2 charakterisiert, zu aktualisieren, kann die PCU zum Beispiel einen mittleren Wert für BLER (B1) berechnen, über welchem der Stichprobenanteil von BLER für das MCS-1 gleich einem festgelegten Prozentsatz S ist. Parallel dazu definiert die PCU ausgehend von der Verteilung der Stichproben von Werten von BLER für das MCS-2 einen zweiten Mittelwert für BLER (B2), unter welchem S % der gemessenen Stichproben liegen. Die in 4 schraffierten Teile zeigen die Abgrenzungen, die man dank der Werte B1 und B2 erzielt.
Die PCU 22 leitet aus den Werten von BLER B1 und B2 zwei Ratenwerte D1 und D2 ab. Gemäß den maximalen theoretischen Raten, die von den MCS-1 und MCS-2 geboten werden, hat man: D1 = (100% – B1) × 8,8 (kbit/s) D2 = (100% – B1) × 11,2 (kbit/s)
Die PCU 22 berechnet daher den Parameter C = D1/D2 – 1, der für einen relativen Unterschied zwischen den so berechneten Raten repräsentativ ist. Der Parameter C entspricht auch dem Überdecken zwischen den Abschnitten der Verteilungen, wie sie in 4 dargestellt sind. Die PCU vergleicht danach den Parameter C mit einem Schwellenwert X1. Der Wert dieses Letzteren kann zum Beispiel dank Simulationen erzielt werden. Wenn C einen Wert größer als der Schwellenwert X1 hat, was einer starken Überdeckung der Verteilungen von BLER für die MCS-1 und MCS-2 entspricht, kann der Schwellenwert T1 für einen fixen Wert δ verringert werden. Bei einem solchen Fall sind die realen von dem MCS-1 gebotenen Raten nämlich nahe, ja sogar besser als die, die von dem MCS-2 geboten werden, und es ist legitim, den Gebrauch von MCS-1 steigern zu wollen. Wenn C umgekehrt kleiner ist als –X1, bedeutet das eine schwache Überdeckung der Verteilungen von BLER für MCS-1 und MCS-2, T1 kann um einen fixen Wert erhöht werden, eventuell gleich δ, um den Gebrauch des MCS-2 für starke Werte von BEP zu begünstigen und daher die gebotene Rate zu steigern.
Der Schwellenwert T1, der so aktualisiert wird, entspricht einem neuen Übergangswert in der betreffenden Entsprechungstabelle auf Niveau der PCU 22. Nehmen wir zum Beispiel den Fall einer Verringerung von T1 in Folge der Analyse der Verteilung der BLER für das MCS-1 und das MCS-2, die eine schwache Überdeckung aufweisen. Wenn der Wert von T1 zum Beispiel auf 24 % übergeht, liegt er daher in einem Bereich von Werten, der von MEAN_BEP = 1 gedeckt ist (von ca. 22,9 bis 25,1 %). Das bedeutet, dass der Übergang zwischen dem Gebrauch von MCS-1 und MCS-2 erfolgen kann, wenn Werte von MEAN_BEP = 1 berechnet werden.
5 stellt dieses Konzept dar. Sie stellt den oberen Teil der Entsprechungstabelle 50, bereits präsentiert, dar. Der Übergang zwischen MCS-1 und MCS-2 erfolgt für MEAN_BEP = 2 gemäß der oben angenommenen Definition. Nach der Berechnung der Verteilungen von BLER bestimmt die PCU 22 wie oben beschrieben einen neuen Schwellenwert zwischen MCS-1 und MCS-2 in der Größenordnung von 24 %. Gemäß der Codierung der MEAN_BEP muss der Übergang zwischen MCS-1 und MCS-2 daher für MEAN_BEP = 1 erfolgen. Dazu modifiziert die PCU 22 die Tabelle 50, um eine neue Tabelle 70 zu erzielen, bei der jeder Übergang zwischen MCS im Vergleich zur Tabelle 50 beibehalten wird, mit Ausnahme des Übergangs zwischen MCS-1 und MCS-2, der ab sofort für MEAN_BEP = 1 erfolgt. Das entspricht daher einer einfachen Linienverschiebung in der betreffenden Entsprechungstabelle, wie es 5 zeigt. Die Linie 75, die in 5 dargestellt ist, symbolisiert den Übergang zwischen dem MCS-1 und dem MCS-2. Sie wird daher so wie sie ist bei der Umsetzung der Entsprechungstabelle 70 nach oben verschoben, wobei der Gebrauch des Schemas MCS-1 zu Gunsten von MCS-2 verringert wird.
Nach dieser Änderung verwendet die PCU 22 die neue Tabelle 70, um die MCS zu bestimmen, die den verschiedenen Funkverbindungen zuzuweisen sind, für welche die Entsprechungstabelle gilt, das heißt in unserem Beispiel die Abwärtsfunkverbindungen zwischen der BTS 20b und den MS 10b und 10c.
Natürlich können andere Aktualisierungsmethoden der Entsprechungstabellen ausgehend von BLER-Werten durchgeführt werden. Man kann es zum Beispiel in Betracht ziehen, dass die PCU für eine Einheit von Funkverbindungen und für jedes verwendete MCS einfach einen Mittelwert von BLER bestimmt, den sie bei jeder neuen Schätzung von BLER oder nach einer Zeitspanne aktualisiert. Der Unterschied zwischen den Durchschnitten von geschätzten BLER für zwei MCS, zum Beispiel MCS-1 und MCS-2, kann daher wie zuvor als Grundlage für die Änderung des Übergangswerts zwischen den zwei MCS dienen.

Claims

Verfahren zur Anpassung von Funkverbindungen, die Signale tragen und Datenblöcke, die sich aus Symbolen zusammensetzen, darstellen, die zwischen Basisstationen (20a, 20b) und Mobilstationen (10a, 10b, 10c) übertragen werden, wobei ein Schutzschema gegen die Übertragungsfehler angewandt wird, das unter mehreren bestimmten Schutzschemata ausgewählt wird, bei welchem Verfahren zumindest gewisse der Stationen einer Kontrolleinheit (22) Messwerte zu beim Empfang von übertragenen Symbolen beobachteten Fehlern übermitteln und die Kontrolleinheit mindestens eine Entsprechungstabelle (50, 60) konsultiert, um auf anpassende Weise das Schutzschema auszuwählen, das an jeder Funkverbindung in Abhängigkeit von den für die Verbindung übermittelten Messwerten angewandt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: für mindestens zwei der Schutzschemata Bestimmung einer Verteilung (P1, P2) der statistischen Parameterwerte hinsichtlich der beim Empfang von übertragenen Blöcken beobachteten Fehler, wobei das jeweilige Schutzschema in Abhängigkeit von ihrem Vorkommen angewandt wird; Berechnung eines Wertes eines für eine Abdeckung zwischen den Verteilungen repräsentativen Parameters für die beiden Schutzschemata; und Anpassung des Vorhandenseins der beiden Schutzschemata aneinander in der Entsprechungstabelle in Abhängigkeit von dem Wert des für die Abdeckung zwischen den Verteilungen repräsentativen Parameters.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Symbole von Binärelementen gebildet sind, und bei dem die Messwerte hinsichtlich der beim Empfang von übertragenen Symbolen beobachteten Fehlern Werte mit einer durchschnittlichen Binärfehlerrate (MEAN_BEP) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Symbole von Binärelementen gebildet sind, und bei dem die Messwerte hinsichtlich der beim Empfang von übertragenen Symbolen beobachteten Fehlern Werte eines Variationsparameters einer Binärfehlerwahrscheinlichkeit (CV_BEP) umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschemata gegen die Übertragungsfehler eine Codierung der Datenblöcke umfassen, die unter mehreren möglichen Fehlerkorrekturcodierungen ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschemata gegen die Übertragungsfehler eine Modulation der übertragenen Daten umfassen, die unter mehreren möglichen Modulationen ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem mindestens gewisse der Stationen (20a, 20b) an die Kontrolleinheit (22) Messwerte hinsichtlich beim Empfang von übertragenen Symbolen beobachteten Fehlern für jede der Modulationen übermitteln, und bei dem die Kontrolleinheit mindestens eine Entsprechungstabelle (50, 60) für jede Modulation speichert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die statistischen Parameter für eine Gesamtheit von Funkverbindungen zwischen einer Basisstation und einer Gruppe von Mobilstationen geschätzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschemata in ansteigender Reihenfolge in Abhängigkeit von einer theoretischen angebotenen Menge eingeteilt sind, und bei dem die beiden Schutzschemata in der Einteilung aufeinander folgen.
Kontrolleinheit (22) für ein Funkkommunikationssystem, die Funkverbindungen liefert, die Signale tragen, die Datenblöcke, die sich aus Symbolen zusammensetzen, darstellen, die zwischen Basisstationen (20a, 20b) und Mobilstationen (10a, 10b, 10c) übertragen werden, wobei ein Schutzschema gegen die Übertragungsfehler angewandt wird, das unter mehreren bestimmten Schutzschemata ausgewählt wird, wobei die Kontrolleinheit umfasst: Mittel zum Empfang von Messwerten zu beim Empfang von übertragenen Symbolen beobachteten Fehlern von mindestens gewissen der Stationen; Mittel zur Konsultation von mindestens einer Entsprechungstabelle (50, 60), um auf anpassende Weise das an jeder Funkverbindung angewandte Schutzschema in Abhängigkeit von den zu der Verbindung empfangenen Messwerten auszuwählen; Mittel, um für mindestens zwei der Schutzschemata eine Verteilung (P1, P2) der statistischen Parameterwerte zu beim Empfang von übertragenen Datenblöcken beobachteten Fehlern zu bestimmen, wobei das jeweilige Schutzschema in Abhängigkeit von ihrem Vorkommen angewandt wird; Mittel, um einen Wert eines für eine Abdeckung zwischen den Verteilungen repräsentativen Werts für die beiden Schutzschemata zu berechnen; Mittel, um das Vorhandensein der beiden Schutzschemata in Bezug zueinander in der Entsprechungstabelle in Abhängigkeit vom für die Abdeckung zwischen den Verteilungen repräsentativen Parameterwert anzupassen.
Kontrolleinheit nach Anspruch 9, bei der die Symbole von Binärelementen gebildet sind, und bei der die Messwerte zu den beim Empfang von übertragenen Symbolen beobachteten Fehlern Werte mit einer durchschnittlichen Binärfehlerrate (MEAN_BEP) umfassen.
Kontrolleinheit nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Symbole von Binärelementen gebildet sind, und bei der die Messwerte hinsichtlich der beim Empfang von übertragenen Symbolen beobachteten Fehlern Werte eines Variationsparameters einer Binärfehlerwahrscheinlichkeit (CV_BEP) umfassen.
Kontrolleinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die Schutzschemata gegen die Übertragungsfehler eine Codierung der Datenblöcke umfassen, die unter mehreren möglichen Fehlerkorrekturcodierungen ausgewählt wird.
Kontrolleinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der die Schutzschemata gegen die Übertragungsfehler eine Modulation der übertragenen Daten umfassen, die unter mehreren möglichen Modulationen ausgewählt wird.
Kontrolleinheit nach Anspruch 13, bei der die Empfangsmittel der Messwerte derart angeordnet sind, dass sie Messwerte hinsichtlich beim Empfang von übertragenen Symbolen beobachteten Fehlern für jede der Modulationen empfangen, wobei mindestens eine Entsprechungstabelle (50, 60) für jede Modulation gespeichert ist.
Kontrolleinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei der die Mittel zum Schätzen der statistischen Parameter derart vorgesehen sind, dass sie für eine Gesamtheit von Funkverbindungen zwischen einer Basisstation und einer Gruppe von Mobilstationen statistische Parameter schätzen.
Kontrolleinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei der die Schutzschemata in ansteigender Reihenfolge in Abhängigkeit von einer theoretischen angebotenen Menge eingeteilt sind, und bei dem die beiden Schutzschemata in der Einteilung aufeinander folgen.