WO2002015431A2

WO2002015431A2 - Verfahren zur regelung der sendeleistung in einem funksystem

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Publication number: WO2002015431A2
Application number: PCT/DE2001/003029
Authority: WO
Inventors: Bernhard Raaf; Christian Senninger
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2002-02-21
Anticipated expiration: 2003-02-17
Also published as: KR100564211B1; CN1230998C; US7062288B2; DE10040228A1; CN1446412A; EP1307975A2; EP1501207B1; KR20030027954A; JP2004507150A; US20030186718A1; WO2002015431A3; EP1307975B1; DE50104982D1; JP3709188B2; EP1501207A1

Abstract

Zur Regelung der Sendeleistung in einem Funksystem, insbesondere in einem UMTS-Mobilfunksystem, bei dem von einem Sender (MS) ein Sendesignal gesendet und von einem Empfänger (BS) ausgewertet wird, um davon abhängig Leistungsregelungsbefehle zur Regelung der Sendeleistung des Senders (MS) zu erzeugen und an den Sender (MS) zu übertragen, wird nach einer Übertragungslücke die Verwendung eines Schätzwerts (δ) für die Sendeleistungsregelung des Senders (MS) vorgeschlagen, wobei ein Leistungsregelungsbefehl, welcher das Erreichen oder Über- bzw. Unterschreiten eines vorgegebenen Sendeleistungsgrenzwerts zur Folge hat, bei der Ermittlung des Schätzwerts (δ) berücksichtigt wird.

Description

Beschreibung

Verfahren zur Regelung der Sendeleistung in einem Funksystem

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Sendeleistung in einem Funksystem, insbesondere in einem Mobilfunksystem.

In Mobilfunksystemen, beispielsweise gemäß dem UMTS- Mobilfunkstandard („Universal Mobile Telecommunication System") , ist eine kontinuierliche Regelung der Sendeleistung der Basisstationen und der Mobilstationen vorgesehen. Dabei erfolgt die Regelung der Sendeleistung insbesondere in Form eines geschlossenen Regelkreises („Closed Loop Power Control") . Zu diesem Zweck überträgt ein Sender, beispielsweise eine Mobilstation, ein bestimmtes Sendesignal, welches auch als Pilotsignal bezeichnet wird, an den Empfänger, beispielsweise eine Basisstation. Das Pilotsignal umfasst dabei ein oder mehrere Pilotbits, welche von der Basisstation aus- gewertet werden, um davon abhängig das auf dem jeweiligen Ü- bertragungskanal empfangene Signal-Interferenz-Verhältnis („Signal to Interference Ratio", SIR) zu bestimmen, welches mit einem Sollwert verglichen wird. Die Basisstation sendet daraufhin einen Leistungsregelungsbefehl an die Mobilstation, welcher abhängig von dem Vergleichsergebnis eine Erhöhung o- der Erniedrigung der Sendeleistung der Mobilstation zum Ziel hat.

Zur Verdeutlichung dieses Vorgangs ist in Figur 3 die Kommu- nikation zwischen einer Mobilstation MS und einer Basisstation BS eines Mobilfunksystems, beispielsweise eines UMTS- Mobilfunksystems, dargestellt. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass die Sendeleistung der Mobilstation MS geregelt werden soll. Die Mobilstation MS überträgt über den von der Mobilstation zu der Basisstation gerichteten Übertragungskanal, welcher als „Uplink"-Übertragungskanal bezeichnet wird, das zuvor beschriebene Pilotsignal, welches von der Basissta- tion BS ausgewertet wird. Die Basisstation BS erzeugt daraufhin Leistungsregelungsbefehle, welche über den von der Basis- Station zu der Mobilstation gerichteten Übertragungskanal, der als „Downlink"-Übertragungskanal bezeichnet wird, an die Mobilstation MS gesendet werden. In der Regel handelt es sich bei diesen Leistungsregelungsbefehlen lediglich um Informationen, welche die Mobilstation (MS) anweisen, ihre Sendeleistung um einen vorgegebenen Betrag zu erhöhen bzw. zu erniedrigen oder auch unverändert zu lassen. Im Prinzip kann der Leistungsregelungsbefehl somit lediglich ein Bit umfassen, welches abhängig von seinem Wert die Mobilstation MS anweist, seine Sendeleistung um den zuvor erwähnten Wert zu erhöhen bzw. zu erniedrigen.

Die Kommunikation zwischen der Mobilstation MS und der Basis- Station BS erfolgt in Form einer Rahmen- und Zeitschlitzstruktur, wobei insbesondere in jedem Zeitschlitz ein neues Pilotsignal von der Mobilstation MS gesendet wird. Entsprechend wird von der Basisstation BS in jedem Zeitschlitz ein neuer Leistungsregelungsbefehl an die Mobilstation MS gesendet, welcher auf dem während des vorhergehenden Zeitschlitzes gesendeten Pilotsignal beruht.

Für den UMTS-Mobilfunkstandard ist ein sogenannter „Co pres- sed Mode" definiert, welcher vorsieht, dass die über den

Uplink- und/oder Downlink-Übertragungskanal zu übertragenden Informationen in komprimierter Form übertragen werden. Dies hat zur Folge, dass in einem im „Compressed Mode" gesendeten komprimierten Rahmen ein oder mehrere Zeitschlitze vorhanden sind, in denen keine Informationsübertragung stattfindet.

Diese Zeitschlitze bilden eine Übertragungslücke („Transmission Gap") , welche unter anderem für Nachbarkanalbeobachtungen, zur Vorbereitung von Handover-Vorgängen oder dergleichen genutzt werden kann.

Tritt im Uplink- und/oder Downlink-Kanal eine derartige Übertragungslücke auf, fehlt der Basisstation BS das zur Erzeu- gung der Leistungsregelungsbefehle erforderliche Pilotsignal der Mobilstation MS oder der Mobilstation MS der entsprechende Leistungsregelungsbefehl der Basisstation BS . Durch eine derartige Übertragungslücke im Uplink- und/oder Downlink- Übertragungskanal wird somit der zur Regelung der Sendeleistung der Mobilstation MS dienende geschlossene Regelkreis gestört, so dass während einer derartigen Übertragungslücke keine Leistungsregelungsbefehle gesendet werden können.

Die obige Beschreibung ist selbstverständlich im Prinzip auch auf eine Regelung der Sendeleistung der Basisstation BS anwendbar, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nachfolgend - ohne Einschränkung der Allgemeinheit - anhand einer Regelung der Sendeleistung der Mobilstation MS beschrieben wird.

Um das zuvor mit dem Auftreten einer Übertragungslücke verbundenen Problem bei der Sendeleistungsregelung zu lösen, wurde bezüglich des UMTS-Mobilfunkstandards vorgeschlagen, anhand der in der Vergangenheit erzeugten Leistungsregelungs- befehle einen Schätzwert für den in Zukunft zu erwartenden Leistungsregelungsbefehl zu erzeugen, so dass dieser Schätzwert nach dem Auftreten einer Übertragungslücke der Regelung der Sendeleistung zu Grunde gelegt werden kann. Dabei kann der Schätzwert δi, welcher die zu erwartende Sendeleistungs- änderung nach einer Übertragungslücke beschreibt, insbesondere mit Hilfe der folgenden rekursiven Gleichungen ermittelt werden, wobei TPCi den im Zeitschlitz Nr. i empfangenen Leistungsregelungsbefehl und ΔTPC die zur Einstellung der Sendeleistung zur Verfügung stehende Schrittweite bezeichnet . δι-ι bezeichnet den für den vorhergehenden Zeitschlitz i-1 ermittelten Schätzwert:

(1) δi = 0,9375 ^• δi-i - 0,96875 • TPCi • ΔTPC

Bei der Regelung der Sendeleistung einer Mobilstation (Vergleiche Figur 3) soll der Schätzwert δi von der Mobilstation ω ω to M M in o LΠ o O υπ

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finieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß wird im Gegensatz zu dem zuvor an Hand Fi- gur 5 beschriebenen Stand der Technik vorgeschlagen, für

Leistungsregelungsbefehle, welche zum Überschreiten bzw. Erreichen der maximalen Sendeleistungsgrenze bzw. zum Unterschreiten bzw. Erreichen der minimalen Sendeleistungsgrenze führen würden, den Parameter k auf k=l zusetzen. Bei Anwen- düng des zuvor beschriebenen Verfahrens zum Schätzen des

Leistungsregelungswerts nach Auftreten der Übertragungslücke würde dies bedeuten, dass Leistungsregelungsbefehle, welche zum Überschreiten bzw. Erreichen der maximalen Sendeleistungsgrenze bzw. zum Unterschreiten bzw. Erreichen der mini- malen Sendeleistungsgrenze führen würden, in der Eingangs erläuterten δ-Formel (3) berücksichtigt werden, da für diese Leistungsregelungsbefehle der Parameter auf den Wert k=l gesetzt ist. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, kann durch diese Maßnahme bei Anwendung eines Skalierungsverfah- rens an den Sendeleistungsgrenzen eine unerwünschte bzw. unbeabsichtigte Erniedrigung des Schätzwerts δi an der minimalen Sendeleistungsgrenze bzw. eine unbeabsichtigte Erhöhung des Schätzwerts δi an der maximalen Sendeleistungsgrenze, d.h. eine nicht der Realität entsprechende Schätzung des ver- gangenen Sendeleistungsregelungsverhaltens, vermieden werden.

Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für UMTS- Mobilfunksysteme, wo nach Auftreten einer Übertragungslücke ein Schätzwert für die Sendeleistungsregelung ermittelt wird. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung jedoch auf beliebige Funksysteme anwendbar, bei denen im Bereich der Sende- leistungsgrenzen Skalierungsverfahren zur Anwendung kommen.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Bei- spielen näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert . Figur 1 und Figur 2 zeigen beispielhafte Sendeleistungsverläufe zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung,

Figur 3 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Kommunika- tion zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation in einem Mobilfunksystem,

Figur 4A und 4B zeigen Signalverläufe von δi zur Verdeutlichung der Vorteile der vorliegenden Erfindung, und

Figur 5A-C zeigen beispielhafte Sendeleistungsverläufe gemäß dem Stand der Technik.

In Figur 1 ist ein Sendeleistungsverlauf nach einem erfin- dungsgemäßen Skalierungsverfahren dargestellt, wobei der in Figur 1 gezeigte Sendeleistungsverlauf dem in Figur 5A gezeigten Sendeleistungsverlauf entspricht. Analog zu Figur 5A befindet sich die Mobilstation MS, deren Sendeleistung zu regeln ist, bereits nahe an der minimalen Sendeleistungsgrenze Pmin. Die Mobilstation MS erhält einen Leistungsregelungsbefehl, wodurch die minimale Sendeleistungsgrenze Pmin unterschritten werden würde. Im Gegensatz zu Figur 5A wird gemäß Figur 1 für diesen Leistungsregelungsbefehl der Parameter k auf k=l gesetzt, so dass der Leistungsregelungsbefehl gemäß der zuvor beschriebenen δ-Formel (3) zur Berechnung des

Schätzwerts δi für die Sendeleistungsregelung, welcher nach dem Auftreten einer Übertragungslücke zwischen der Mobilstation MS und der Basisstation BS zur Einstellung der Sendeleistung verwendet werden kann, berücksichtigt wird. Ansons- ten erfolgt die Skalierung bzw. die Regelung der Sendeleistung wie zuvor anhand Figur 5A beschrieben, d.h. die nachfolgenden Leistungsregelungsbefehle, welche eine weitere Erniedrigung der Sendeleistung zur Folge haben, werden beispielsweise mit dem Faktor 1/4 multipliziert und somit abge- schwächt, wobei diese Befehle in der Formel (3) durch k=0 nicht berücksichtigt werden. Empfängt die Mobilstation MS einen Leistungsregelungsbefehl, welcher eine Erhöhung der Sen- deleistung zur Folge hat, wird grundsätzlich keine Skalierung angewendet und k auf k=l gesetzt, so dass diese Leistungsregelungsbefehle wiederum in der δ-Formel (3) zur Berechnung des Schätzwerts δi berücksichtigt werden.

Erfindungsgemäß wird auch an der oberen Sendeleistungsgrenze Pmax ein Leistungsregelungsbefehl, welcher zum Überschreiten bzw. Erreichen dieser Sendeleistungsgrenze Pmax führen würde, in der δ-Formel (3) berücksichtigt und k=l gesetzt. Dies sei nachfolgend beispielhaft anhand des in Figur 2 gezeigten Sendeverlaufs verdeutlicht, welcher dem in Figur 5C gezeigten Sendeverlauf entspricht. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, wird im Gegensatz zu dem in Figur 5C gezeigten Beispiel für jeden Leistungsregelungsbefehl, welcher ein Überschreiten o- der Erreichen der oberen Sendeleistungsgrenze Pmax zur Folge hat, der Parameter k auf k=l gesetzt, so dass der entsprechende Leistungsregelungsbefehl in die Berechnung des Schätzwerts δi gemäß der zuvor beschriebenen Formel (3) eingeht. Ansonsten erfolgt die Berechnung des Sendeleistungsregelungs- Schätzwerts δi wie zuvor anhand Figur 5C beschrieben und für Leistungsregelungsbefehle, welche eine Verringerung der Sendeleistung zur Folge haben, wird ebenfalls k=l gesetzt.

Ein dem in Figur 2 gezeigten Verlauf entsprechender Sende- leistungsverlauf kann selbstverständlich analog zu Figur 5B auch bei Begrenzung auf den minimalen Sendeleistungsgrenzwert Pmin erhalten werden, wobei für Leistungsregelungsbefehle, welche zum Erreichen bzw. Unterschreiten von Pmin führen würden, k=l gesetzt wird.

Insgesamt wird somit erfindungsgemäß vorgeschlagen, Leistungsregelungsbefehle, welche zum Überschreiten oder Erreichen der maximalen Sendeleistung Pmax bzw. zum Unterschreiten oder Erreichen der minimalen Sendeleistung Pmin führen wür- den, in der obigen δ-Formel (3) zu berücksichtigen, indem für diese Leistungsregelungsbefehle der Parameter entsprechend auf k=l gesetzt wird. H

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(4) δi = 0,9375 • δi-i - (0,9675 • TPCi • ΔTPC)_ausgeführt

D.h., es wird für die δ-Formel nicht die befohlene Sendeleistungsänderung, sondern die tatsächlich durchgeführte Sen- dungsleistungsanderung verwendet.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Regelung der Sendeleistung in einem Funksystem, wobei von einem Sender (MS) ein Sendesignal gesendet wird, wobei von einem Empfänger (BS) das Sendesignal des Senders (MS) empfangen und ausgewertet wird, um davon abhängig einen Leistungsregelungsbefehl zur Regelung der Sendeleistung des Senders (MS) zu erzeugen und an den Sender (MS) zu übertra- gen, und wobei die Sendeleistung des Senders (MS) nach Auftreten einer Übertragungslücke in dem zwischen dem Sender (MS) und dem Empfänger (BS) oder zwischen dem Empfänger (BS) und dem Sender (MS) definierten Übertragungskanal gemäß einem Schätzwert (δ) eingestellt wird, welcher in der Vergangenheit für den Sender (MS) erzeugte Leistungsregelungsbefehle berücksichtigt, wobei die Ermittlung des Schätzwerts (δ) in Abhängigkeit von einem Parameter erfolgt, welcher angibt, ob der jeweilige Leistungsregelungsbefehl bei der Ermittlung des Schätzwerts (δ) berücksichtigt werden soll oder nicht, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der für die Ermittlung des Schätzwerts (δ) verwendete Parameter für einen Leistungsregelungsbefehl, welcher ein Erreichen oder Über- bzw. Unterschreiten des vorgegebenen Grenzwerts (Pmax, Pmin) durch die Sendeleistung des Senders

(MS) zur Folge haben würde, auf einen Wert gesetzt wird, welcher eine Berücksichtigung dieses Leistungsregelungsbefehls bei der Ermittlung des Schätzwerts (δ) zur Folge hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schätzwert δi zum Zeitpunkt i gemäß folgender rekursiver Formel berechnet wird:

0,9375 ^• δi_ι - 0,96875 • TPCi ' ^ΔτpC • k wobei δi-i den Leistungsschätzwert zum Zeitpunkt i-1, TPCi den von dem Sender (MS) zum Zeitpunkt i empfangenen Leistungsregelungsbefehl, ΔTPC eine Schrittweite, mit der die Sendeleistung des Senders (MS) eingestellt wird, und k den Parameter bezeichnet, und wobei der Parameter k für einen Leistungsregelungsbefehl, welcher ein Erreichen oder Über- bzw. Unterschreiten des vorgegebenen Grenzwerts (Pmax, Pmin) durch die Sendeleistung des Senders (MS) zur Folge haben würde, auf k=l gesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Funksystem ein Mobilfunksystem, insbesondere ein

UMTS-Mobilfunksystem, ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schätzwert (δ) ein Leistungsregelungsschätzwert ist, wobei die Sendeleistungsregulierung des Senders (MS) nach Auftreten einer Übertragungslücke gemäß dem Leistungsregelungsschätzwert eingestellt wird.

5. Sendevorrichtung für ein Funksystem, wobei die Sendevorrichtung (MS) derart ausgestaltet ist, dass sie von einer anderen Sendevorrichtung (BS) des Funksystems gesendete Leistungsregelungsbefehle empfängt und zur Regelung der eigenen Sendeleistung verwendet, und wobei die Sendevorrichtung (MS) derart ausgestaltet ist, dass sie ihre Sendeleistungsregulierung nach Auftreten einer Über- tragungslücke in dem zwischen dem Sender (MS) und dem Empfänger (BS) oder zwischen dem Empfänger (BS) und dem Sender (MS) definierten Übertragungskanal gemäß einem Schätzwert (δ) neu justiert, welcher in der Vergangenheit für den Sender (MS) erzeugte Leistungsregelungsbefehle berücksichtigt, wobei in dem Sender (MS) die Ermittlung des Schätzwerts (δ) in Abhängigkeit von einem Parameter (k) erfolgt, welcher für jeden Leistungsregelungsbefehl angibt, ob der entsprechende Leis- tungsregelungsbefehl bei der Ermittlung des Schätzwerts (δ) berücksichtigt werden soll oder nicht, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sendevorrichtung (MS) zur Durchführung eines Verfah- rens nach einem der Ansprüche 1-4 ausgestaltet ist.