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WO2000064069A2 - Verfahren zur sendeleistungseinstellung in funk-kommunikationssystemen - Google Patents

Verfahren zur sendeleistungseinstellung in funk-kommunikationssystemen Download PDF

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WO2000064069A2
WO2000064069A2 PCT/DE2000/001009 DE0001009W WO0064069A2 WO 2000064069 A2 WO2000064069 A2 WO 2000064069A2 DE 0001009 W DE0001009 W DE 0001009W WO 0064069 A2 WO0064069 A2 WO 0064069A2
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WO
WIPO (PCT)
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radio station
radio
transmissions
station
transmission power
Prior art date
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Application number
PCT/DE2000/001009
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WO2000064069A3 (de
Inventor
Stefan Oestreich
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2000064069A2 publication Critical patent/WO2000064069A2/de
Publication of WO2000064069A3 publication Critical patent/WO2000064069A3/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H04W52/06—TPC algorithms
    • H04W52/10—Open loop power control
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    • H04W52/04—Transmission power control [TPC]
    • H04W52/06—TPC algorithms
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    • H04W52/00—Power management, e.g. Transmission Power Control [TPC] or power classes
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    • H04W52/30—Transmission power control [TPC] using constraints in the total amount of available transmission power
    • H04W52/36—Transmission power control [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

Definitions

  • the invention relates to a method and a radio station for setting the transmission power in radio communication systems, in particular in mobile radio systems with a TDD radio interface.
  • messages for example voice, image information or other data
  • the radio interface relates to a connection between a base station and subscriber stations, it being possible for the subscriber stations to be mobile stations or fixed radio stations.
  • the electromagnetic waves are emitted at carrier frequencies that lie in the frequency band provided for the respective system.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunication System
  • 3rd generation systems frequencies in the frequency band of approx. 2000 MHz are provided.
  • the 3rd generation radio communication systems are to use a subscriber separation method known as CDMA (Code Division Multiple Access), in which a transmission power setting is necessary in order to keep the interference low and to compensate for fading effects in the reception power.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • a quick and accurate transmission power setting is desirable, but requires that both transmission and reception are permanent.
  • the radio interface is based on a TDD transmission Process organized, this means that a frame is divided into time slots and in a frequency band, the up and down direction are only separated in time. So it can only be either received or sent in the frequency band at a time. This results in errors in the transmission power setting, which arise, among other things, from the time delay between the power measurement and the transmission or implementation of the corresponding correction value.
  • the invention has for its object to further improve the transmission power setting for any direction of transmission.
  • the object is achieved by the method with the features of claim 1 and the radio station with the features of claim 18.
  • Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims.
  • radio stations are connected to one another via a radio interface, the radio interface being organized according to a TDD transmission method with several time slots which can be assigned to different connections per frame.
  • transmissions from a first radio station are received in the sense of a control loop from a second radio station, correction values from the received transmissions determined, transmit the correction values to the first radio station and take them into account there for the transmission power setting of the following transmissions.
  • the invention provides that the mobile station receives transmissions from the base station in at least two additional time slots of the block, the at least two transmissions are compared with one another and the comparison result is taken into account when setting the transmission power.
  • the method according to the invention does not depend on a special channel in which transmission must take place with a fixed reference power. It can be used both in an upward and downward direction and in an open or in addition to a closed control loop. Since measurements are made more than once per block, the tendency of the received power can be read and the transmitted power can be set more precisely.
  • the transmission power is not changed within a transmission block, so that e.g. based on the difference in the reception performance of both transmissions within one
  • Blocks the following transmission power is adapted to the current development with less time delay.
  • the two transmissions of the second radio station in the transmission block are as far apart in time as possible. From this, the tendency can be read more precisely.
  • the two transmissions of the second radio station are carried out in the first and last time slot of the respective block for the respective transmission direction.
  • a possible extrapolation is also improved in that the second radio station in the largest possible number of time slots of the block sends. The more measurements there are, the more accurate the comparison.
  • the determination and transmission of the correction values is a closed control loop, which is based on measurements from the opposite side, and when the comparison result is taken into account, an open control loop from the radio station's own measurements .
  • the closed control loop specifies the basis of the transmission power setting, but is somewhat slower.
  • the open control loop according to the invention is fast and complements the transmission power setting. Only the open control loop can be used for the upward direction.
  • the transmission power setting is improved without loss of capacity if the transmissions of the second radio station are transmitted in traffic connections.
  • the traffic data, codes or means sent for one connection (for both transmission directions) and beyond for other connections (for the downlink direction) can also be used.
  • the measurements relating to the transmissions of the second radio station advantageously relate to channel measurement sequences, e.g. Middle Ages. This means that it is not necessary to send complete radio blocks in the time slots, but only channel measurement sequences if necessary. These can still be reduced by a predefined amount in terms of performance, since only their reception performance has to be measured. This reduces the interference and allows the transmission power to be set in the sense of the invention if temporarily no data is to be transmitted.
  • channel measurement sequences e.g. Middle Ages.
  • the comparison of the at least two transmissions includes an extrapolation for a future transmission power and / or that an offset value is also taken into account when setting the transmission power.
  • the extrapolation can be related to the time slot or frame in which the first radio station will transmit again within the connection next time.
  • the offset value represents a further correction that results from the specific radio transmission. For example, the offset value results from the ratio of the time slots in the upward and downward direction, from the parameter of the transmission quality, from the speed of a radio station's movement, from empirical values obtained in active operation, or from a calculation during test operation.
  • FIG. 2 shows a radio interface with TDD transmission methods
  • FIG. 3.4 shows a division of the time slots over several base stations
  • FIG. 5 shows a transmission power setting for a base station and a subscriber station
  • FIG. 6 shows a schematic structure of a radio station.
  • the mobile radio system shown in FIG. 1 as an example of a radio communication system consists of a multiplicity of mobile switching centers MSC which are networked with one another or which provide access to a fixed network PSTN. Furthermore, these mobile switching centers MSC are each connected to at least one device RNC for controlling the base stations BS and for allocating radio resources, ie a radio resource manager. Each of these devices RNC in turn enables a connection to at least one base station BS. Such a base station BS can use a radio interface to connect to a subscriber station, for example mobile stations MS or other mobile and stationary stations. build end devices. At least one radio cell is formed by each base station BS.
  • connections VI, V2, V3 for the transmission of useful information ni and signaling information si as point-to-point connections between mobile stations MS and a base station BS and a control channel BCH as a point-to-multipoint connection from the Base station BS to the subscriber stations MS shown.
  • An operations and maintenance center OMC implements control and maintenance functions for the mobile radio system or for parts thereof.
  • the functionality of this structure can be transferred to other radio communication systems in which the invention can be used, in particular for subscriber access networks with a wireless subscriber connection and for base stations and subscriber stations operated in the unlicensed frequency range.
  • the frame structure of a TDD radio transmission (Time Division Duplex) is shown in FIG. 2.
  • a TDD radio transmission Time Division Duplex
  • a division into several time slots ts of the same duration for example 16 time slots ts 1 to, takes place according to a TDMA component (Time Division Multiple Access)
  • the time slots ts of a frame are not only used by a base station BS, but each time slot ts of a frame is allocated to a base station BS1 to BS3 according to FIGS. 3 and 4. In any case, some of the time slots ts are used in the downward direction DL and some of the time slots in the upward direction UL.
  • the transmission direction can also change several times per frame, see FIG. 5. In this TDD transmission method, the frequency band for the upward direction UL corresponds to the frequency band for the downward direction DL. The same is repeated for other carrier frequencies.
  • variable allocation of the time slots ts for upward or downward direction UL, DL a variety of asymmetrical resource allocations can be made and through the arbitrary allocation of the time slots ts to the base stations BS1 to BS3, a load-dependent adaptation of the radio resources allocated to a base station BS can be carried out.
  • the time slots ts are allocated in the device RNC for the allocation of radio resources, in the case of adjacent base stations and time clustering, a time slot ts is only allocated to one base station BS1 to BS3.
  • the time slots ts allocated to a base station BS1 are signaled to this by the device RNC.
  • Information of several connections is transmitted in radio blocks within the time slots ts.
  • the data is spread individually for each connection with a fine structure, a spreading code c, so that, for example, n connections can be separated at the receiving end by this CDMA component (code division multiple access).
  • the CDMA component created a variable capacity expansion of the radio interface by setting spreading factors or by assigning a variable number of spreading codes.
  • There are short protection times - the difference between the radio block length and the length of a time slot ts - which serve as a tolerance for the time synchronization.
  • midambles m are transmitted, which are embedded in the data-carrying signal components or sent alone.
  • the transmission power setting is explained on the basis of FIG. 5, method steps 1 to 12 roughly following the chronological order of the individual radio stations involved, the base station BS and the mobile station MSI. feeding process steps.
  • the frame fr comprises only 16 time slots, all of which are used by a base station BS, the blocks frdl and frul each having four time slots in the downward and upward direction DL, UL.
  • 5 shows the transmission power setting for both transmission directions DL, UL of only one connection.
  • the base station BS is usually involved in several connections, so that the same procedure is repeated for the other connections.
  • step 1 the base station BS transmits in the downward direction DL in the control channel BCH, the transmission power of the signals in the control channel BCH being constant over time and known to the subscriber stations MS.
  • the base station BS sends traffic and signaling information ni, si to the respective subscriber stations MS of the connections in traffic channels TCH, to which a spreading code c is assigned in the time slots ts.
  • the base station BS sends, for example, data to a specific subscriber station MSI in step 2.
  • step 3 the subscriber station MSI measures the transmissions from the base station BS in step 2 and determines a correction value PC ßT Sr which, for example, indicates the deviation of the received power from a target power.
  • time slots are available for different connections from different subscriber stations MS to the base station BS.
  • a time slot is provided for a channel R ⁇ CH with random access, the remaining time slots contain traffic channels TCH.
  • the subscriber station MSI considered here is assigned a channel TCH in the first of the four time slots, in which it transmits itself in step 4.
  • a correction value PCBT S is used for the base tion-side transmission power setting transmitted to the base station BS.
  • the subscriber station MSI also sends useful information or a midamble in step 5.
  • the subscriber station MSI can also send an individual midamble in all time slots, regardless of whether and in how many time slots their traffic channels are assigned.
  • step 6 the base station BS receives the transmissions from the subscriber station MSI and evaluates them. From the correction value PCBT S , it can see the necessary change in the transmission power step (PC BTS ) m compared to step 2 from the point of view of the subscriber station MSI. In addition, the base station BS can derive a tendency by comparing the reception powers of the outside fertilizers from steps 4 and 5 (see equation 1) as to how the reception power of the transmissions from the subscriber station MSI develops.
  • the function according to equation 1 can be a simple difference formation or an extrapolation for the following block or frame for or even a specific time slot ts in this frame for.
  • the transmission powers used by the radio stations MS, BS in the traffic channels TCH are constant within a connection during a frame fr, so that the tendency is not falsified.
  • the control channel BCH can also be measured for the downward direction DL. This results in a larger number of measured values, the measured values having to be standardized before a comparison due to the different transmission powers of BCH and TCH.
  • the constant K can either have been determined in the test mode, can be set depending on the cell according to the topographical conditions or can depend on variant conditions such as the ratio of time slots ts of the up and down direction, the transmission conditions (bit error rate) or the speed of the subscriber station MSI. It can also be determined automatically by the base station from empirical values during operation.
  • step 7 the base station BS in turn sends the control information in the control channel BCH with known performance.
  • steps 8 and 9 either only one channel measurement sequence or, if present, also useful information is sent.
  • the subscriber station MSI can in turn carry out several measurements of the reception power of the signals from the base station BS over time. It is not significant here (unless connection-specific directional diagrams are used) to which subscriber station MS the transmissions are directed.
  • the transmission power of the base station in steps 8 and 9 is the same or different by a predefined amount. However, it must not fall below a minimum output to ensure secure reception. This minimum power can be the lowest power used for another code on the same time slot.
  • step 11 the subscriber station MSI receives the correction value PC S from the base station.
  • step 12 the subscriber station MSI sends to the base station BS, with both the received power RX (BCH) of the control channel BCH sent by the base station with known power TX (BCH) together with the received power RBTS required at the BTS and the one in step 10 being used for setting the transmit power certain Tendency of the reception power are taken into account (see equation 4).
  • the correction value PC MS for the transmission power of the subscriber station MSI can also be transmitted in step 9 within the connection to the subscriber station MSI.
  • This correction value PC M s is received by the subscriber station in step 11 and used for power setting in step 12 in accordance with equation (5)
  • TX B ⁇ s (8) TX B ⁇ s (2) + step (PCBTS) + tendency M s + K (2)
  • TX MS (11) TX M s (4) + step (PC M s) + tendency TS + K (5)
  • the radio station designed as a base station BS - however, the same applies to the subscriber station MS; according to FIG. 6, it receives the reception signals of all connections via an antenna device AE.
  • the received signals are amplified in a HF part, filtered and fed to a receiving device RXE, in which digitization and further signal evaluation take place.
  • a control device SE takes the correction values PCBT S from the signals and also determines the tendency with respect to the received power from the respective to a subscriber station Receive signals belonging to MSI. Furthermore, the control device SE determines the correction values PCM S for the subscriber stations MS and initiates the transmission of the correction values PCM S via the transmission device TXE and the antenna device AE. Selection and coding of the correction values PC can be found in ETSI SMG2 UMTS Ll # 8, Tdoc SMG2 UMTS Ll 549/98, Siemens AG, dated November 9, 1998.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)

Abstract

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Sendeleistungseinstellung sind Funkstationen über eine Funkschnittstelle miteinander verbunden, wobei die Funkschnittstelle nach einem TDD-Übertragungsverfahren mit mehreren, unterschiedlichen Verbindungen zuweisbaren Zeitschlitzen pro Rahmen organisiert ist. Im Sinne einer Regelschleife werden von einer zweiten Funkstation Aussendungen einer ersten Funkstation empfangen, aus den empfangenen Aussendungen Korrekturwerte bestimmt, die Korrekturwerte zur ersten Funkstation übertragen und dort für die Sendeleistungseinstellung folgender Aussendungen berücksichtigt. In Ergänzung sieht die Erfindung vor, daß die erste Funkstation Aussendungen der zweiten Funkstation in zumindest zwei Zeitschlitzen des Rahmens empfängt, die zumindest zwei Aussendungen miteinander verglichen werden und das Vergleichsergebnis bei der Sendeleistungseinstellung berücksichtigt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Sendeleistungseinstellung in Funk-Kornmunika- tionssystemen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Funkstation zur Sendeleistungseinstellung in Funk-Kommunikationssystemen, insbesondere in Mobilfunksystemen mit einer TDD-Funkschnittstelle.
In Funk-Kommunikationssystemen werden Nachrichten (beispielsweise Sprache, Bildinformation oder andere Daten) als Signale mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle übertragen. Die Funkschnittstelle bezieht sich auf eine Verbindung zwischen einer Basisstation und Teilnehmerstationen, wobei die Teilnehmerstationen Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Fre- quenzband liegen. Für zukünftige Funk-Kommunikationssysteme, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorgesehen.
Die Funk-Kommunikationssysteme der 3. Generation sollen ein als CDMA (Code Division Multiple Access) bekanntes Teilneh- merseparierungsverfahren nutzen, bei dem eine Sendeleistungseinstellung nötig ist, um die Interferenz gering zu halten und Fadingeffekte bei der Empfangsleistung auszuregeln. Eine schnelle und genaue Sendeleistungseinstellung ist wünschenswert, setzt aber voraus, daß permanent sowohl gesendet als auch empfangen wird.
Bei einem aus IMT-2000 Study Committee, Air-Interface WG, SWG2, "Specifications of Air-Interface for 3G Mobile System", vom 18.11.1998, bekannten Modus von Funk-Kommunikationssystemen ist die Funkschnittstelle nach einem TDD-Übertragungs- verfahren organisiert, dies bedeutet, ein Rahmen ist in Zeitschlitze aufgeteilt und in einem Frequenzband sind Auf- und Abwärtsrichtung lediglich zeitlich getrennt. Es kann also in dem Frequenzband zu einem Zeitpunkt nur entweder empfangen oder gesendet werden. Damit entstehen bei der Sendeleistungseinstellung Fehler, die u.a. aus der Zeitverzögerung zwischen der Leistungsmessung und der Übertragung bzw. Umsetzung des entsprechenden Korrekturwertes entstehen.
In IMT-2000 Study Committee, Air-Interface WG, SWG2, "Speci- fications of Air-Interface for 3G Mobile System", vom 18.11. 1998, S.152-154, wird vorgeschlagen, zusätzlich zur Regelungsschleife mit Korrekturwerten noch Messungen durchzuführen, die zusätzlich zur Sendeleistungseinstellung be- rücksichtigt werden. Dazu wird ein spezieller Kanal (Perch Channel) mit bekannter konstanter Sendeleistung ausgemessen und die Pfaddämpfung ermittelt (TBTS-RMS) • Der spezielle Kanal ist jedoch nur in Abwärtsrichtung und in wenigen Zeitschlitzen verfügbar und kann deshalb nur beschränkt benutzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sendeleistungseinstellung für beliebige Ubertragungsrichtungen weiter zu verbessern. Die Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Funkstation mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Sendeleistungseinstel- lung sind Funkstationen über eine Funkschnittstelle miteinander verbunden, wobei die Funkschnittstelle nach einem TDD- Ubertragungsverfahren mit mehreren, unterschiedlichen Verbindungen zuweisbaren Zeitschlitzen pro Rahmen organisiert ist. Nach einer zusätzlichen Option des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Sinne einer Regelschleife von einer zweiten Funkstation Aussendungen einer ersten Funkstation empfangen, aus den empfangenen Aussendungen Korrekturwerte bestimmt, die Korrekturwerte zur ersten Funkstation übertragen und dort für die Sendeleistungseinstellung folgender Aussendungen berücksichtigt.
In Aufwärtsrichtung ist es möglich, die Sendeleistung der Mobilstation nur mit einer offenen Regelschleife, d. h. ohne Korrekturwert von der Basisstation, zu regeln. Dies erfolgt z.B. mit Hilfe eines von der Basisstation mit bekannte Leistung ausgesendeten Kontrollkanals. In Ergänzung sieht die Erfindung vor, daß die Mobilstation Aussendungen der Basisstation in zumindest zwei zusätzlichen Zeitschlitzen des Blocks empfängt, die zumindest zwei Aussendungen miteinander verglichen werden und das Vergleichsergebnis bei der Sendeleistungseinstellung berücksichtigt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf keinen speziellen Kanal angewiesen, in dem mit einer festen Referenzleistung gesendet werden muß. Damit kommt eine Anwendung sowohl in Aufwärts- als auch in Abwärtsrichtung sowie in offener oder zu- sätzlich zu einer geschlosseneen Regelschleife in Frage. Da auch mehr als einmal pro Block gemessen wird, läßt sich die Tendenz der Empfangsleistung ablesen und die Sendeleistung genauer einstellen. Innerhalb eines Sendeblocks wird die Sendeleistung nicht verändert, so daß z.B. anhand der Differenz der Empfangsleistungen beider Aussendungen innerhalb eines
Blocks die folgende Sendeleistung mit geringerer Zeitverzögerung der aktuellen Entwicklung angepaßt wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegen die zwei Ausendungen der zweiten Funkstation im Übertragungsblock zeitlich möglichst weit auseinander. Daraus läßt sich die Tendenz genauer ablesen. Beispielsweise werden die zwei Ausendungen der zweiten Funkstation im ersten und letzten Zeitschlitz des jeweiligen Blocks für die jeweilige Uber- tragungsrichtung durchgeführt. Eine mögliche Extrapolation wird auch dadurch verbessert, daß die zweite Funkstation in einer möglichst großen Anzahl von Zeitschlitzen des Blocks sendet. Je mehr Meßwerte vorliegen, um so genauer ist der Vergleich.
Es ist vorteilhaft, wenn zwei getrennte Regelschleifen be- nutzt werden: bei der Ermittlung und Übertragung der Korrekturwerte handelt es sich um eine geschlossene Regelschleife, die auf Messungen der Gegenseite beruhen, und bei der Berücksichtigung des Vergleichsergebnisses um eine offene Regelschleife aus eigenen Messungen der Funkstation. Die ge- schlossene Regelschleife gibt die Basis der Sendeleistungseinstellung vor, ist jedoch etwas langsamer. Die offene Regelschleife nach der Erfindung ist schnell und ergänzt die Sendeleistungseinstellung. Für die Aufwärtsrichtung kann auch ausschließlich die offene Regelschleife angewendet werden.
Ohne Kapazitätsverlust wird die Sendeleistungseinstellung verbessert, wenn die Aussendungen der zweiten Funkstation in Verkehrsverbindungen gesendet werden. Es können also die für eine Verbindung (für beide Übertragungsrichtungen) und da- rüberhinaus auch für andere Verbindungen (für die Abwärtsrichtung) gesendeten Verkehrsdaten, Kodes oder Mitta beln mitbenutzt werden.
Die Messungen bezüglich der Aussendungen der zweiten Funk- Station beziehen sich vorteilhafterweise auf Kanalmeßsequenzen, z.B. Mittambeln. Dies bedeutet, daß nicht komplette Funkblöcke in den Zeitschlitzen gesendet werden müssen, sondern ggf. nur Kanalmeßsequenzen. Diese können weiterhin um einen vordefinierten Betrag in der Leistung gesenkt werden, da nur deren Empfangsleistung gemessen werden muß. Das verringert die Interferenz und erlaubt die Sendeleistungseinstellung im Sinne der Erfindung, wenn zeitweilig keine Daten zu übertragen sind.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß der Vergleich der zumindest zwei Aussendungen eine Extrapolation für eine zukünftige Sendeleistung einschließt und/oder daß wei- terhin bei der Sendeleistungseinstellung ein Offset-Wert berücksichtigt wird. Die Extrapolation kann genau auf den Zeitschlitz oder Rahmen bezogen sein, in dem die erste Funkstation das nächste Mal wieder innerhalb der Verbindung senden wird. Der Offset-Wert stellt eine weitere Korrektur dar, die sich aus der konkreten Funkübertragung ergibt. Beispielsweise ergibt sich der Offset-Wert aus dem Verhältnis der Zeitschlitze in Auf- und Abwärtsrichtung, aus der Kenngröße der Ubertragungsqualität, aus der Geschwindigkeit einer Bewegung einer Funkstation, aus im Wirkbetrieb gewonnen Erfahrungswerten oder aus einer Berechnung während des Testbetriebes.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen
Fig 1 ein Funk-Kommunikationssystem,
Fig 2 eine Funkschnittstelle mit TDD-Übertragungsverfah- ren, Fig 3,4 eine Aufteilung der Zeitschlitze auf mehrere Basisstationen, Fig 5 eine Sendeleistungseinstellung für eine Basisstation und eine Teilnehmerstation, und Fig 6 ein schematischer Aufbau einer Funkstation.
Das in Fig 1 dargestellte Mobilfunksystem als Beispiel eines Funk-Kommunikationssystems besteht aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einer Einrichtung RNC zur Steuerung der Basisstationen BS und zum Zuteilen von funktechnischen Ressourcen, d.h. einem Funkressourcenmanager, verbunden. Jede dieser Einrichtungen RNC ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basis- Station BS. Eine solche Basisstation BS kann über eine Funkschnittstelle eine Verbindung zu einer Teilnehmerstation, z.B. Mobilstationen MS oder anderweitigen mobilen und statio- nären Endgeräten, aufbauen. Durch jede Basisstation BS wird zumindest eine Funkzelle gebildet.
In FIG 1 sind beispielhaft Verbindungen VI, V2, V3 zur Übertragung von Nutzinformationen ni und Signalisierungsinforma- tionen si als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen Mobilstationen MS und einer Basisstation BS und ein Kontrollkanal BCH als Punkt-zu-Multipunkt-Verbindung von der Basisstation BS zu den Teilnehmerstationen MS dargestellt.
Ein Operations- und WartungsZentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobilfunksystem bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, in denen die Erfin- düng zum Einsatz kommen kann, insbesondere für Teilnehmerzugangsnetze mit drahtlosem Teilnehmeranschluß und für im un- lizensierten Frequenzbereich betriebene Basisstationen und Teilnehmerstationen.
Die Rahmenstruktur einer TDD-Funkübertragung (Time Division Duplex) ist aus Fig 2 ersichtlich. Innerhalb eines breitban- digen Frequenzbereichs, beispielsweise der Bandbreite B = 5 MHz findet gemäß einer TDMA-Komponente (Time Division Multiple Access) eine Aufteilung in mehrere Zeitschlitze ts gleicher Zeitdauer, beispielsweise 16 Zeitschlitze ts 1 bis
16 pro Rahmen fr statt. Mehrere Rahmen fr bilden einen Multi- rahmen usw. Somit entsteht eine Kanalstruktur. Es kann dabei auch vorgesehen sein, daß die Zeitschlitze ts eines Rahmens fr nicht nur von einer Basisstation BS genutzt werden, son- dern gemäß Fig 3 und 4 jeder Zeitschlitz ts eines Rahmens fr einer Basisstation BS1 bis BS3 zugeteilt ist. In jedem Fall wird ein Teil der Zeitschlitze ts jeweils in Abwärtsrichtung DL und ein Teil der Zeitschlitze in Aufwärtsrichtung UL benutzt. Pro Rahmen fr kann die Übertragungsrichtung auch mehr- mals wechseln, siehe Fig 5. Bei diesem TDD-Übertragungsverfahren entspricht das Frequenzband für die Aufwärtsrichtung UL dem Frequenzband für die Abwärtsrichtung DL. Gleiches wiederholt sich für weitere Trägerfrequenzen. Durch die variable Zuteilung der Zeitschlitze ts für Auf- oder Abwärtsrichtung UL, DL können vielfältige asymmetrische Ressourcenzuteilungen und durch die beliebige Zuteilung der Zeitschlitze ts auf die Basisstationen BS1 bis BS3 eine lastabhängige Anpassung der einer Basisstation BS zugeteilten funktechnischen Ressourcen vorgenommen werden.
Die Zuteilung der Zeitschlitze ts erfolgt in der Einrichtung RNC zur Zuteilung von funktechnischen Ressourcen, wobei im Falle benachbarter Basisstationen und einer Zeitclusterung ein Zeitschlitz ts nur einer Basisstation BS1 bis BS3 zu- geteilt ist. Die einer Basisstation BS1 zugeteilten Zeitschlitze ts werden dieser durch die Einrichtung RNC signalisiert.
Innerhalb der Zeitschlitze ts werden Informationen mehrerer Verbindungen in Funkblöcken übertragen. Die Daten sind verbindungsindividuell mit einer Feinstruktur, einem Spreizkode c, gespreizt, so daß empfangsseitig beispielsweise n Verbindungen durch diese CDMA-Komponente (code division multiple access) separierbar sind. Die CDMA-Komponente schaffte eine variable Kapazitätserweiterung der Funkschnittstelle durch Einstellung von Spreizfaktoren bzw. Vergabe einer variablen Anzahl von Spreizkodes. Es sind kurze Schutzzeiten - die Differenz der Funkblocklänge zur Länge eines Zeitschlitzes ts - vorgesehen, die als Toleranz für die Zeitsynchronisation die- nen. Innerhalb der Funkblöcke werden Mittambeln m übertragen, die in die Datentragenden Signalanteile eingebettet sind oder allein gesendet werden.
Die Sendeleistungseinstellung wird anhand von Fig 5 erläu- tert, wobei die Verfahrensschritte 1 bis 12 in etwa die zeitliche Reihenfolge der einzelnen von den beteiligten Funkstationen, der Basisstation BS und der Mobilstation MSI, durch- zuführenden Verfahrensschritte ist. Der Rahmen fr umfaßt nur 16 Zeitschlitze, die alle von einer Basisstation BS genutzt werden, wobei die Blöcke frdl und frul in Ab- und Aufwärtsrichtung DL, UL jeweils vier Zeitschlitze lang sind. In Fig 5 wird die Sendeleistungseinstellung für beide Übertragungsrichtungen DL, UL nur einer Verbindung gezeigt. Die Basisstation BS ist üblicherweise in mehrere Verbindungen invol- viert, so daß sich der gleiche Verfahrensablauf für die übrigen Verbindungen wiederholt.
Im Schritt 1 sendet die Basisstation BS in Abwärtsrichtung DL im Kontrollkanal BCH, wobei die Sendeleistung der Signale im Kontrollkanal BCH über der Zeit konstant und den Teilnehmerstationen MS bekannt ist. In den übrigen Zeitschlitzen der Abwärtsrichtung DL des Rahmens fr sendet die Basisstation BS in Verkehrskanälen TCH Nutz- und Signalisierungsinformationen ni, si an die jeweiligen Teilnehmerstationen MS der Verbindungen, denen in den Zeitschlitzen ts ein Spreizkode c zugewiesen ist. Im letzten Zeitschlitz der Abwärtsrichtung DL sendet die Basisstation BS im Schritt 2 beispielsweise Daten zu einer konkreten Teilnehmerstation MSI.
Im Schritt 3 mißt die Teilnehmerstation MSI die Aussendungen der Basisstation BS des Schrittes 2 und bestimmt einen Kor- rekturwert PCßTSr der beispielsweise die Abweichung der Empfangsleistung von einer Sollleistung angibt.
In Aufwärtsrichtung UL stehen vier Zeitschlitze für verschiedene Verbindungen unterschiedlicher Teilnehmerstationen MS zur Basisstation BS zur Verfügung. Ein Zeitschlitz ist dabei für einen Kanal RÄCH mit willkürlichen Zugriff vorgesehen, die übrigen Zeitschlitze enthalten Verkehrskanäle TCH.
Der hier betrachteten Teilnehmerstation MSI ist beispiels- weise ein Kanal TCH im ersten der vier Zeitschlitze zugeordnet, in dem sie im Schritt 4 selbst sendet. Hierbei wird neben Nutzinformationen ein Korrekturwert PCBTS zur basissta- tionsseitigen Sendeleistungseinstellung zur Basisstation BS übertragen. Darüberhinaus sendet die Teilnehmerstation MSI auch im Schritt 5 Nutzinformation oder eine Mittambel. Alternativ kann die Teilnehmerstation MSI auch in allen Zeit- schlitzen eine individuelle Mittambel senden, unabhängig davon, ob und in wievielen Zeitschlitzen ihr Verkehrskanäle zugeordnet sind.
Die Basisstation BS empfängt im Schritt 6 die Aussendungen der Teilnehmerstation MSI und wertet sie aus. Aus dem Korrekturwert PCBTS kann sie die nötige Änderung der Sendeleistung step (PCBTS) m Vergleich zu Schritt 2 aus der Sicht der Teilnehmerstation MSI entnehmen. Darüberhinaus kann die Basisstation BS durch Vergleich der Empfangsleistungen der Aussen- düngen von Schritt 4 und 5 eine Tendenz ableiten (siehe Gleichung 1), wie sich die Empfangsleistung der Aussendungen von der Teilnehmerstation MSI entwickelt. Die Funktion nach Gleichung 1 kann eine einfache Differenzbildung sein oder eine Extrapolation für den folgenden Block oder Rahmen fr oder gar einen bestimmten Zeitschlitz ts in diesem Rahmen fr. Die verwendeten Sendeleistungen der Funkstationen MS, BS in den Verkehrskanälen TCH sind innerhalb einer Verbindung während eines Rahmens fr konstant, so daß die Tendenzbildung nicht verfälscht wird. Zusätzlich zur Tendenzbestimmung aus den Aussendungen der Verkehrskanäle TCH kann auch für die Abwärtsrichtung DL der Kontrollkanal BCH ausgemessen werden. Damit ergibt sich eine größere Anzahl von Meßwerten, wobei aufgrund der unterschiedlichen Sendeleistungen von BCH und TCH die Meßwerte vor einem Vergleich normiert werden müssen.
Da der Übertragungskanal beim TDD-Übertragungsverfahren zwischen Basisstation BS und Teilnehmerstation MS (vorausgesetzt gleiche Antenneneinrichtungen werden zum Senden und Empfangen eingesetzt) reziprok ist, können die Messungen der geschlos- sen und offenen Regelschleife für unterschiedliche Übertragungsrichtungen DL, UL durchgeführt werden. Aus der Tendenz ergibt sich die Möglichkeit, die Sendeleistung der Basisstation BS nachzuregeln, wenn das nächste Mal zur Teilnehmerstation MSI gesendet wird (siehe Gleichung 2) . Die Konstante K kann entweder im Testbetrieb bestimmt worden sein, kann zellabhängig entsprechend der topographischen Gegebenheiten eingestellt werden oder von Varianten Bedingungen wie dem Verhältnis von Zeitschlitzen ts der Auf- und Abwärtsrichtung, der Übertragungsbedingungen (Bitfehlerrate) oder der Geschwindigkeit der Teilnehmerstation MSI abhängen. Sie kann auch selbsttätig von der Basisstation aus Erfahrungswerten während des Betriebes ermittelt werden.
Die Basisstation BS sendet im Schritt 7 wiederum die Kontrollinformationen im Kontrollkanal BCH mit bekannter Lei- stung. In den Schritten 8 und 9 wird entweder nur eine Kanalmeßsequenz oder -falls vorhanden- auch Nutzinformation gesendet. Im Schritt 10 kann ihrerseits die Teilnehmerstation MSI über der Zeit mehrere Messungen der Empfangsleistung der Signale von der Basisstation BS durchführen. Hierbei ist es nicht erheblich (es sei denn es werden verbindungsindividuelle Richtdiagramme eingesetzt) an welche Teilnehmerstation MS die Aussendungen gerichtet sind. Die Sendeleistung der Basisstation in den Schritten 8 und 9 ist gleich oder um einen vordefinierten Betrag verschieden. Sie darf jedoch eine Min- destleistung nicht unterschreiten, um sicheren Empfang zu gewährleisten. Diese Mindestleistung kann die kleinste für einem anderen Code auf dem gleichen Zeitschlitz verwendete Leistung sein.
Im Schritt 11 empfängt die Teilnehmerstation MSI den Korrekturwert PC S von der Basisstation. Im Schritt 12 sendet die Teilnehmerstation MSI zur Basisstation BS, wobei zur Sendeleistungseinstellung sowohl die Empfangsleistung RX(BCH) des von der Basisstation mit bekannte Leistung TX(BCH) gesendeten Kontrollkanals BCH zusammen mit der an der BTS erforderlichen Empfangsleistung RBTS als auch die im Schritt 10 bestimmte Tendenz der Empfangsleistung berücksichtigt werden (siehe Gleichung 4) .
Alternativ kann in Schritt 9 zusätzlich der Korrekturwert PCMS für die Sendeleistung der Teilnehmerstation MSI innerhalb der Verbindung zur Teilnehmerstation MSI übertragen werden. Dieser Korrekturwert PCMs wird von der Teilnehmerstation im Schritt 11 empfangen und gemäß Gleichung (5) zur Leistungseinstellung im Schritt 12 verwendet
Gleichungen:
TendenzMS = (RXMs(5), RXMs(4)) (1)
TXBτs(8) = TXBτs(2) + step (PCBTS) + TendenzMs + K (2)
TendenzßTS = (RXBTS(8), RXBτs(9)) (3) TXMS(H) = TX(BCH) - RX(BCH) + RBTS + TendenzBτs + K (4)
TXMS(11) = TXMs(4) + step(PCMs) + TendenzßTS + K (5)
In Fig 5 unten, ist weiterhin gezeigt, daß bei manchen Asymmetrieverhältnissen von Auf- zu Abwärtsrichtung sich die Sen- deleistungseinstellung für eine Übertragungsrichtung stark zuungunsten verändert kann (Sendeleistungseinstellung der Basisstation BS wird durch lange Öffnung der Regelschleife ungenau) . Hierbei ist die erfindungsgemäße Verbesserung der Sendeleistungseinstellung mit Hilfe der erfindungsgemäßen of- fenen Nachregelung besonders wichtig.
Die Funkstation, als Basisstation BS ausgebildet - jedoch gilt ähnliches für die Teilnehmerstation MS, nach Fig 6 nimmt die Empfangssignale aller Verbindungen über eine Antennen- einrichtung AE auf. Die EmpfangsSignale werden in einem HF- Teil verstärkt, gefiltert und einer Empfangseinrichtung RXE zugeführt, in der eine Digitalisierung und weitere Signalauswertung erfolgt.
Eine Steuereinrichtung SE entnimmt den Signalen die Korrekturwerte PCBTS und bestimmt auch die Tendenz bezüglich der Empfangsleistung aus den jeweils zu einer Teilnehmerstation MSI gehörigen Empfangssignale. Weiterhin bestimmt die Steuereinrichtung SE die Korrekturwerte PCMS für die Teilnehmerstationen MS und veranlaßt die Übertragung der Korrekturwerte PCMS über die Sendeeinrichtung TXE und die Antenneneinrichtung AE. Auswahl und Kodierung der Korrekturwerte PC sind ETSI SMG2 UMTS Ll#8, Tdoc SMG2 UMTS Ll 549/98, Siemens AG, vom 09.11.1998, entnehmbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Sendeleistungseinstellung in Funk-Kommunikationssystemen, bei dem - Funkstationen (BS, MS) über eine Funkschnittstelle miteinander verbunden sind, wobei die Funkschnittstelle nach einem TDD-Ubertragungsverfahren mit mehreren, unterschiedlichen Verbindungen zuweisbaren Zeitschlitzen (ts) pro Rahmen (fr) organisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Funkstation (BS, MS) Aussendungen einer zweiten Funkstation (MS, BS) in zumindest zwei Zeitschlitzen (ts) des Rahmens (fr) empfängt,
- und daß die zumindest zwei von der zweiten Funkstation empfangenen Aussendungen miteinander verglichen werden und das Vergleichsergebnis bei der Sendeleistungseinstellung der ersten Funkstation berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- von der zweiten Funkstation (MS, BS) Aussendungen einer ersten Funkstation (BS, MS) empfangen werden, aus den empfangenen Aussendungen Korrekturwerte (PC) für eine Sendeleistung der ersten Funkstation (BS, MS) be- stimmt werden,
- die Korrekturwerte (PC) zur ersten Funkstation (BS, MS) übertragen werden,
- . die Korrekturwerte (PC) in der ersten Funkstation (BS, MS) für die Sendeleistungseinstellung folgender Aussendungen berücksichtigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturwerte (PC) für die Sendeleistungseinstellung aus Aussendungen eines Kontrollkanals (BCH) ermittelt werden.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Aussendungen der zweiten Funkstation (MS, BS) im Block (frdl, frul) zeitlich möglichst weit auseinanderliegen.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Ausendungen der zweiten Funkstation (MS, BS) im ersten und letzten Zeitschlitz (ts) des jeweiligen Blocks (frdl, frul) für die jeweilige Übertragungsrichtung (UL, DL) durchgeführt werden.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Ermittlung und Übertragung der Korrekturwerte (PC) um eine geschlossene Regelschleife und bei der Berücksichtigung des Vergleichsergebnisses um eine offene Regelschleife handelt.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Funkstation (MS, BS) in einer möglichst großen Anzahl von Zeitschlitzen (ts) des Rahmens (fr) sendet.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussendungen der zweiten Funkstation (MS, BS) in Verkehrskanälen (TCH) gesendet werden.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussendungen der zweiten Funkstation (MS, BS) zumindest teilweise nur Kanalmeßsequenzen beinhalten.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalmeßsequenzen als Mittambeln ausgebildet sind.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalmeßsequenzen in Abwärtsrichtung als Aussendungen an mehrere Teilnehmerstationen mit einem vorher definierten individuellen Kode (c) ausgebildet sind.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalmeßsequenzen mit gleicher Leistung oder mit einem vorab definierten Leistungsunterschied gesendet werden.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich der zumindest zwei Aussendungen eine Extrapolation für eine zukünftige Sendeleistung einschließt.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin bei der Sendeleistungseinstellung ein Offset-Wert (K) berücksichtigt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich- net, daß der Offset-Wert (K) sich aus dem Verhältnis der
Zeitschlitze (ts) in Auf- und Abwärtsrichtung, aus der Kenngröße der Übertragungsqualität, aus der Geschwindigkeit einer Bewegung einer Funkstation (MS) , aus Erfahrungswerten während der Wirkbetriebes oder aus einer Berechnung während eines Testbetriebes ergibt.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Funkstation eine Basisstation (BS) und die zweite Funkstation eine Teilnehmerstation (MS) ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Funkstation eine Teilnehmerstation (MS) und die zweite Funkstation eine Basisstation (BS) ist.
18. Funkstation (BS, MS) für ein Funk-Kommunikationssystem, mit einer Sendeeinrichtung (TX) zum Senden von Signalen über eine Funkschnittstelle zu einer weiteren Funkstation (MS, BS) - wobei die Funkschnittstelle nach einem TDD-Übertragungs- verfahren mit mehreren, unterschiedlichen Verbindungen zu- weisbaren Zeitschlitzen (ts) pro Rahmen (fr) organisiert ist, mit einer Empfangseinrichtung (RXE) zum Empfangen von Signalen von der weiteren Funkstation (MS, BS) , wobei die Sig- nale Korrekturwerte (PC) enthalten, die die weitere Funkstation (MS, BS) aus den empfangenen Aussendungen der Funkstation (BS, MS) ermittelt hat, mit einer Steuereinrichtung (SE) zur Sendeleistungseinstellung, die die Korrekturwerte (PC) und ein Vergleichsergebnis von durch die weitere Funkstation (MS,BS) in zumindest zwei Zeitschlitzen (ts) eines Rahmens (fr) empfangenen Aussendungen bei der Sendeleistungseinstellung berücksichtigt.
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