WO2008049803A1 - Verfahren und anordnung zur leistungssteuerung - Google Patents

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WO2008049803A1 PCT/EP2007/061272 EP2007061272W WO2008049803A1 WO 2008049803 A1 WO2008049803 A1 WO 2008049803A1 EP 2007061272 W EP2007061272 W EP 2007061272W WO 2008049803 A1 WO2008049803 A1 WO 2008049803A1
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Josef Kolbinger
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    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502—Airborne stations
    • H04B7/18506—Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service
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    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/30—TPC using constraints in the total amount of available transmission power
    • H04W52/36—TPC using constraints in the total amount of available transmission power with a discrete range or set of values, e.g. step size, ramping or offsets
    • H04W52/367—Power values between minimum and maximum limits, e.g. dynamic range

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for power control for radio communication within an airworthy device according to the preamble of claim 1 or according to the preamble of claim 12.
  • These spatial areas include, for example, sensitive areas in hospitals in which it would be possible to influence vital device functions by radio wave propagation or by selected transmission powers when carrying out radio communication.
  • radio communication terminals used in the aircraft interior in order to establish a connection to an on-board central office.
  • the central office then establishes a connection of the radio communication terminal of a subscriber to the outside world via a radio system of the aircraft.
  • the aircraft operator console can for example be configured as a base station of a radio communications system to allow use of his own private business or used in flight Funkkommunikationsendgerats ⁇ convincing the participants.
  • a base station ver ⁇ applies in this case standardized Funkubertragungsressourcen and Funkubertragungsvon, interference from terrestrial radio communication systems when crossing must be avoided. These disturbances are measurable, in particular, at altitudes below 3000 meters.
  • a radio communication terminal can set up a radio connection to a terrestrial radio network, for example at an altitude of less than 3000 meters, without having to use the onboard base station or central station. In doing so, the radio communication terminal will transmit at a very high or maximum transmission power level to bridge the distance to the terrestrial base station, which may interfere with aircraft equipment, especially during takeoff or landing.
  • Radiocommunication send fall and feeds the on-board base station, on the one hand radio links between the Funkkommuni- cation send fall in flight interior and allow a therefor see ⁇ NEN-board central office or on-board base station and to On the other hand, to avoid or minimize interference from terrestrial radio communication networks.
  • an increase in the transmission power of the radio communication terminals and the aircraft base station in the aircraft interior is advantageous in order to ensure a more robust voice or data transmission or to increase the throughput in data services. Therefore, it is the object of the present invention to provide a method and an arrangement for power control for radio communication in the interior of an airworthy device, with the radio links with a designated central office while avoiding or reducing disturbances are possible and with the one possible high robustness of the radio communication or the highest possible data throughput is ensured.
  • the radio communication between a central unit of the airworthy device and a radio communication terminal takes place.
  • an adjustment of the transmission power for radio communication is controlled by the central unit.
  • the transmission power is adjusted as a function of the flying height of the airworthy device.
  • a transmit power is "transmit power" for a connection called uplink UL from a radio communication terminal MS to a central unit BTS and a transmission power "transmit power" for a connection referred to as downlink DL from the central unit BTS to the radio communication terminal MS applied.
  • the central unit BTS is designed as a base station, while the radio communication terminal MS is designed as a mobile subscriber terminal.
  • an aircraft is considered an “airworthy device”.
  • Transmitting power is referred to as “minimum TX power” and hold during the referred to as “minimum altitude” flying height ⁇ hold.
  • an upper limit of the transmission powers aircraft-specific defined, which may not be exceeded.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Leistungssteuerung für eine Funkkommunikation innerhalb einer flugfähigen Einrichtung, bei der die Funkkommunikation zwischen einer zentralen Einheit der flugfähigen Einrichtung und einem Funkkommunikationsendgerät erfolgt. Dabei wird durch die zentrale Einheit eine Einstellung der Sendeleistung für die Funkkommunikation gesteuert. Erfindungsgemäß erfolgt die Einstellung der Sendeleistung in Abhängigkeit von einer Flughöhe der flugfähigen Einrichtung.

Description

Verfahren und Anordnung zur Leistungssteuerung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Leistungssteuerung für eine Funkkommunikation innerhalb einer flugfähigen Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Es sind räumliche Bereiche bekannt, in denen eine Verwendung von Funkkommunikationsendgeraten oder von mobilen Funkkommu- nikationsendgeraten durch private Teilnehmer nicht erwünscht ist, bzw. in denen die Verwendung von Funkkommunikationsendgeraten reglementiert werden muss.
Zu diesen räumlichen Bereichen gehören beispielsweise sensib- Ie Bereiche in Krankenhausern, bei denen eine Beeinflussung von lebenswichtigen Geratefunktionen durch Funkwellenausbrei- tung bzw. durch gewählte Sendeleistungen bei Durchfuhrung einer Funkkommunikation möglich wäre.
Ebenso gehören dazu Flugzeugmnenraume, bei denen eine Stor- beemflussung der Navigationselektronik durch eine an Bord erfolgende Funkkommunikation möglich wäre.
Beispielsweise bestehen für Flugzeuge spezielle Anforderungen bezüglich der im Flugzeug-Innenraum verwendeten Sendeleistungen von Funkkommunikationsendgeraten, um eine Verbindung mit einer bordeigenen Zentralstelle herzustellen. Die Zentralstelle stellt dann eine Verbindung des Funkkommunikationsend- gerats eines Teilnehmers zur Außenwelt über eine Funkanlage des Flugzeugs her.
Die Flugzeug-Zentralstelle kann beispielsweise als Basisstation eines Funkkommunikationssystems ausgestaltet sein, um dem Teilnehmer eine Verwendung seines eigenen, privaten oder geschäftlich genutzten Funkkommunikationsendgerats im Flug¬ zeug zu ermöglichen. Da eine Flugzeug-Basisstation in diesem Fall standardisierte Funkubertragungsressourcen und Funkubertragungsverfahren ver¬ wendet, müssen Störungen von terrestrischen Funkkommunikationssystemen beim Überfliegen vermieden werden. Diese Sto- rungen sind insbesondere in Flughohen unter 3000 Metern messbar .
Ein weiteres Problem entsteht dadurch, dass ein Funkkommuni- kationsendgerat beispielsweise bei einer Flughohe unter 3000 Metern eine Funkverbindung zu einem terrestrischen Funknetz aufbauen kann, ohne die bordeigene Basisstation bzw. Zentralstelle verwenden zu müssen. Dabei wird das Funkkommunika- tionsendgerat mit sehr hohem oder mit maximalem Sendeleis- tungspegel senden, um die Distanz zur terrestrischen Basis- Station zu überbrücken, wodurch eine Störung von Flugzeuggeraten insbesondere wahrend des Starts oder der Landung möglich ist.
Um derartige Probleme zu vermeiden, ist der Betrieb eines Funkkommunikationsendgerats im Flugzeuginnenraum erst oberhalb einer Mmdestflughohe vorgesehen.
Zusätzlich ist es notwendig, im Flugzeuginnenraum eine Sende- leistungsbegrenzung bei den dort befindlichen Funkkommunika- tionsendgeraten und der bordeigenen Basisstation durchzufuhren, um einerseits Funkverbindungen zwischen den Funkkommuni- kationsendgeraten im Fluginnenraum und einer dafür vorgesehe¬ nen bordeigenen Zentralstelle bzw. bordeigenen Basisstation zu ermöglichen und um andererseits Störungen von terrestπ- sehen Funkkommunikationsnetzen zu vermeiden bzw. zu minimieren .
Andererseits ist eine Erhöhung der Sendeleistungen der Funk- kommunikationsendgerate sowie der Flugzeug-Basisstation im Flugzeuginnenraum vorteilhaft, um eine robustere Sprach- oder Datenübertragung sicherzustellen oder den Durchsatz bei Datendiensten zu erhohen. Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zur Leistungssteuerung für eine Funkkommunikation im Inneren einer flugfähigen Einrichtung anzugeben, mit der Funkverbindungen mit einer dafür vorgese- henen Zentralstelle unter Vermeidung bzw. Reduzierung von Störungen ermöglicht werden und mit der eine möglichst hohe Robustheit der Funkkommunikation bzw. ein möglichst hoher Datendurchsatz sichergestellt wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 12 gelost.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteran- spruchen angegeben.
Bei der erfmdungsgemaßen Leistungssteuerung für eine Funk- kommunikation innerhalb einer flugfähigen Einrichtung erfolgt die Funkkommunikation zwischen einer zentralen Einheit der flugfähigen Einrichtung und einem Funkkommunikationsendgerat . Dabei wird durch die zentrale Einheit eine Einstellung der Sendeleistung für die Funkkommunikation gesteuert. Erfin- dungsgemaß erfolgt die Einstellung der Sendeleistung in Abhängigkeit von der Flughohe der flugfähigen Einrichtung.
In einer vorteilhaften Weiterbildung werden weitere Gelandeinformationen, z.B. Geographieeigenschaften, Morphologie und Bevölkerungsdichte, sowie die Kenntnis von Positionen ter¬ restrischer Funkkommunikations-Basisstationen bzw. von terrestrischen Stationen benutzt, um eine maximale bzw. aktuelle Sendeleistung des Funkkommumkationsgerats und/oder der zentralen Einheit im Innenraum der flugfähigen Einrichtung zu bestimmen .
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung naher erläutert.
Dabei zeigt FIG 1 auf einer horizontalen Achse eine als "al- titude above ground" bezeichnete Flughohe an. Auf einer vertikalen Achse ist eine Sendeleistung "Transmit Power" für eine als Uplink UL bezeichnete Verbindung von einem Funkkommunikationsendgerat MS zu einer zentralen Em- heit BTS und eine Sendeleistung "Transmit Power" für eine als Downlmk DL bezeichnete Verbindung von der zentralen Einheit BTS zum Funkkommunikationsendgerat MS aufgetragen.
Die zentrale Einheit BTS ist dabei als Basisstation ausges- taltet, wahrend das Funkkommunikationsendgerat MS als mobiles Teilnehmerendgerat ausgestaltet ist.
Nachfolgend wird beispielhaft und ohne Einschränkung ein Flugzeug als "flugfähige Einrichtung" betrachtet.
Bei einer ersten, hier minimalen, Flughohe von beispielsweise 3000 m wird an Bord des Flugzeugs als "flugfähige Einrichtung" eine minimale Sendeleistung von OdBm für Funkkommunika- tionen zwischen der zentralen Einheit BTS und dem Funkkommu- nikationsendgerat MS eingestellt und verwendet. Diese erste
Sendeleistung wird als "Minimum TX Power" bezeichnet und wahrend der als "minimum altitude" bezeichneten Flughohe beibe¬ halten .
Ab einer zweiten Flughohe von beispielsweise 6000 m wird an Bord des Flugzeugs eine schrittweise erfolgende Sendeleis- tungserhohung um 6dB gegenüber der oben genannten "Minimum TX Power" vorgenommen und bis zu einer Flughohe von 10.000 m beibehalten. Diese zweite Sendeleistung wird als "Intermedia- te TX Power" bezeichnet und wahrend der als "Intermediate altitude" bezeichneten Flughohe beibehalten.
Ab einer dritten Flughohe von beispielsweise 10.000 m wird an Bord des Flugzeugs eine schrittweise erfolgende Sendeleis- tungserhohung um 10 dB gegenüber der "Minimum TX Power" vorgenommen und bis zu einer maximalen Flughohe beibehalten. Diese dritte Sendeleistung wird als "Maximum TX Power" be- zeichnet und wahrend der als "Cruising altitude" bezeichneten Reise-Flughohe beibehalten.
Um eine Storeinwirkung auf nicht storfeste Einrichtungen im Flugzeug zu begrenzen, kann zusätzlich eine Obergrenze der Sendeleistungen flugzeugspezifisch definiert werden, die nicht überschritten werden darf.
Sinngemäß wird die oben beschriebene Leistungsregelung in um- gekehrter Richtung für den Sinkflug des Flugzeugs vorgenommen, so dass die Sendeleistung von 10 dB (bei Flughohen von großer als 10.000 m) wieder schrittweise auf 0 dBm bei der Flughohe von 3000 m verringert wird.
Vorteilhafterweise kann die Leistungssteuerung in Abhängigkeit von der Flughohe in Form einer Hysteresekurve ausgestaltet werden. Dann erfolgt im Bereich der Reise-Flughohe die schrittweise Erhöhung bzw. Erniedrigung der Sendeleistung nicht aufgrund von absoluten Flughohen sondern unter Verwen- düng von vorbestimmten Abstanden.
Beispielsweise erfolgt im Steigflug die schrittweise Erhöhung um 10 dB gegenüber dem "Minimum TX Power" bei einer Flughohe von 10100 m um im nachfolgenden Sinkflug eine schrittweise Erniedrigung auf 6dB gegenüber dem "Minimum TX Power" bei einer Flughohe von 10000 m durchzufuhren. Damit wird einer Instabilität der Leistungssteuerung bei leichten Schwankungen der Flughohe wirksam entgegengewirkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Netz- werkkontrollemheit im Flugzeug installiert, die bei Betrieb der Flugzeug-Basisstation einen Rauschpegel im Empfangsband der Funkkommunikationsendgerate im Flugzeuginnenraum erzeugt. Damit wird ein Empfang von als Broadcast-Kanalen bezeichneten Rundsendekanalen terrestrischer Kommunikationsnetze verhindert. Vorteilhaft kann nun auch der Rauschpegel in Abhängigkeit der Flughohe und damit in Abhängigkeit einer Distanz des Flug¬ zeugs zu den terrestrischen Basisstationen eingestellt werden. Beispielsweise wird der Rauschpegel bei zunehmender Flughohe in gleicher Weise verringert, wie die oben beschriebene Sendeleistung erhöht wird.
Dies wirkt sich positiv auf Signal-Rauschabstande von Funk- kommunikationsverbmdungen im Flugzeuginnenraum aus, so dass deren Robustheit erhöht wird bzw. so dass der Datendurchsatz erhöht wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Leistungssteuerung für eine Funkkommunika- tion innerhalb einer flugfähigen Einrichtung, - bei dem die Funkkommunikation zwischen einer zentralen
Einheit der flugfähigen Einrichtung und einem Funkkommu- nikationsendgerat erfolgt,
- bei dem durch die zentrale Einheit eine Einstellung der Sendeleistung für die Funkkommunikation gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Einstellung der Sendeleistung in Abhängigkeit von einer Flughohe der flugfähigen Einrichtung erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Sendeleistung in zusätzlicher Abhängigkeit von Eigenschaften einer uberflogenen Umgebung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Umgebungseigenschaften deren Geografieeigenschaften und/oder deren Bevölkerungsdichte verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Umgebungseigenschaften geographische Positionen von terrestrischen Stationen, insbesondere von terrestrischen Funkkommunikations-Basisstationen, verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeleistung schrittweise vaπ- iert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeleistung im Steig- und Sinkflug unter Verwendung einer Hysterese in Abhängigkeit von der Flughohe bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass eine erste Sendeleistung für eine Funkkommunikation von der zentralen Einheit zum Funkkommunikationsendgerat und/oder
- dass eine zweite Sendeleistung für eine Funkkommunika- tion vom Funkkommunikationsendgerat zur zentralen Einheit eingestellt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zentrale Einheit eine Basisstation eines Funkkommunikationssystems verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass eine mit der zentralen Einheit verbundene Netzwerk- kontrollemheit verwendet wird, um mit Hilfe einer Rauschleistung den Empfang terrestrischer Rundsendekana- Ie am Ort der Funkkommunikationsendgerate im Innenraum der flugfähigen Einrichtung zu verhindern, und
- dass die Rauschleistung m Abhängigkeit von der Flughohe eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauschleistung m zusatzlicher Abhängigkeit von den
Eigenschaften der uberflogenen Umgebung eingestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauschleistung der Netzwerkkontrollemheit oberhalb einer Mindestflughohe bei zunehmender Flughohe fortlaufend schrittweise erniedrigt wird.
12. Anordnung zur Lerstungssteuerung für eine Funkkommunika- tion,
- mit einer flugfähigen Einrichtung,
- mit einer der flugfähigen Einrichtung zugeordneten zent- ralen Einheit und einem Funkkommunikationsendgerat, zwischen denen eine Funkkommunikation durchgeführt wird,
- bei der die zentrale Einheit eine Steuerung aufweist, mit der eine Sendeleistung zur Durchfuhrung der Funkkom- mumkation einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass die zentrale Einheit ein erstes Einstellmittel beinhaltet, mit dem die Einstellung der Sendeleistung in Abhängigkeit von einer Flughohe der flugfähigen Einrichtung durchgeführt wird.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Einheit ein zweites Einstellmittel beinhaltet, mit dem die Einstellung der Sendeleistung von Eigenschaften einer uberflogenen Umgebung durchgeführt wird.
14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Einstellmittel zur schrittweisen Variation der Sendeleistung ausgestal¬ tet ist.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Einheit als Basisstation ausgestaltet ist.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
- dass die zentrale Einheit mit einer Netzwerkkontroll- einheit verbunden ist, wobei die Netzwerk-Kontroll- Emheit mit Informationen zur Flughohe und/oder zur uberflogenen Umgebung versorgt wird.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Netzwerkkontrollemheit zur Einstellung der Rauschleistung im Empfangsband der Funkkommunikations- endgerate ausgestaltet ist, oder - dass die zentrale Einheit zur Bestimmung der Rauschleistung ausgestaltet ist, wobei die einzustellende Rauschleistung an die Netzwerkkontrollemheit zur Ausfuhrung der Rauschleistungsemstellung übermittelt wird.
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