Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, ein Verfahren zum Erzeugen eines Sendesignals zum Übertragen
von Daten und/oder Signalisierungen über eine Funk-Schnittstelle
mit Blick auf die Leistungssteuerung und die Reduzierung von Interferenzen
zu verbessern.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch
ein Verfahren zum Erzeugen eines Sendesignals zum Übertragen
von Daten und/oder Signalisierungen über eine Funk-Schnittstelle
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw, eine Kommunikationssystem-Vorrichtung zum Durchführen eines
solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 gelöst.
Ausgehend von der Situation, dass
beim Erzeugen eines Sendesignals zum Übertragen von Daten und/oder
Signalisierungen das Sendesignal mit einer eingestellten Leistung
erzeugt und übertragen wird
und bei der Einstellung der jeweiligen Leistung ein Zielwert verwendet
wird und außerdem
die Daten und/oder Signalisierungen bestimmten Übertragungserfordernissen zugeordnet
sind, wird die Interferenzsituation im Netz, insbesondere die Interferenzsituation
in einer Funkzelle dadurch verbesserbar, dass als der Zielwert für die Leistungseinstellung des
Sendesignals ein Zielwert aus einer Vielzahl von möglichen
Zielwerten verwendet wird, wobei die möglichen Zielwerte jeweils Übertragungserfordernissen
zugeordnet sind und entsprechend der Zuordnung der zu übertragenden
Daten bzw. Signalisierungen ausgewählt bzw. verwendet werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
Gegenstand von abhängigen
Ansprüchen.
Vorteilhafterweise können als Übertragungserfordernisse
die für
die Übertragung
der Daten bzw. Signalisierungen zu verwendenden Übertragungsdienste oder zu
verwendende Sprach-Kodex
zugeordnet werden. Dadurch ist es möglich, Daten oder Signalisierung
mit geringen Anforderungen des Signal- bzw. Träger-zu-Interferenz-Verhältnisses
bei dem erforderlichen Übertragungsdienst
bzw. Sprach-Kodex auch nur mit einem entsprechend niedrigen Signal-zu-Interferenzverhältnis zu
berücksichtigen
und somit nicht mit einem hohen Träger-zu-Interferenz-Verhältnis bei der Leistungsregelung
berücksichtigen
zu müssen,
welches für
alle verschiedenartigsten Übertragungsbedingungen
als Mindestanforderung anzusetzen ist. Entsprechend werden die Zielwerte
vorzugsweise Träger-zu-Interferenz-Verhältnissen
(C/I) zugeordnet, die für
verschiedene Übertragungserfordernisse
eine sinnvolle Abstufung ermöglichen.
Sind für die Übertragung von Daten oder Signalisierungen über beispielsweise
einen unidirektionalen Kanal verschiedene Zielwerte aus der Vielzahl der
Zielwerte auswählbar,
so wird vorzugsweise ein geringst möglicher Zielwert ausgewählt, um
eine optimale Interferenzreduzierung ermöglichen zu können. Bei
der Auswahl des Zielwerts bzw. der Zuordnung der Vielzahl von Zielwerten
zu bestimmten Übertragungserfordernissen
kön nen
auch Faktoren berücksichtigt
werden, wie die Möglichkeit
einer Nutzung von Übertragungskanälen mit
oder ohne Frequenzhopping. Bei der Möglichkeit des Wechsels einer
Verbindung von einer ersten zugewiesenen und momentan benutzten
Frequenz auf eine andere Frequenz, eine sogenanntes Frequenzhopping,
besteht neben der Auswahl möglicherweise
verschiedener Zielwerte abhängig
von beispielsweise einem durch den gewählten Sprach-Kodex zuzuordnenden C/I-Wert
auch die Möglichkeit
bei Bedarf einen anderen Frequenzkanal zu verwenden, um das Wechseln in
einen ungünstigeren
Sprach-Kodex oder ein Soft-Blocken
für die
gewünschte
Verbindung vermeiden zu können.
Insbesondere können die Zielwerte bzw. die Zuordnung
der Vielzahl von Zielwerten zu verschiedenen Übertragungserfordernissen auch
abhängig von
lokalen Bedingungen verschieden festgelegt werden. Lokale Bedingungen
können
dabei beispielsweise räumliche
Hindernisse sein, welche eine Übertragung
in einen abgeschatteten Bereich nur mit besonders hohen Anforderungen
an den C/I-Wert ermöglichen
oder welche durch Reflexionen zusätzliche Interferenzen durch
Mehrwegeausbreitung verursachen, so dass ein gegenüber normalen
Anwendungen erhöhter
Zielwert bzw, insbesondere C/I-Wert erforderlich werden kann. Andere
lokale Bedingungen sind beispielsweise elektromagnetischen Störquellen
oder andere Funk-Kommunikationssysteme sowie Zellbereiche einer
Funkzelle mit Überlappungen
zu Nachbarzellen, in welchen Interferenzen durch Signale auf gleichen
oder benachbarten Ressourcen störend
wirken können.
Zweckmäßigerweise können die
Zielwerte für Übertragungen
in einem Signalisierungskanal verschieden zu den Zielwerten für Übertragungen
in Nutzdatenkanälen
festgelegt werden, da die Anforderungen an die Übertragungssicherheit bzw. Übertragungsqualität bei der Übertragung
von Signalisierungen bzw. Nutzdaten verschieden hoch sind. Insbesondere
innerhalb der Signalisierungsdaten kann wiederum eine Unterteilung
nach deren Wichtigkeit vorgenommen werden, so dass auch diesbezüg lich abgestaffelte
bzw. zusätzlich
abgestaffelte Zielwertvorgaben festgelegt werden können.
Vorteilhaft ist auch die Möglichkeit
eines intrazellularen Wechsels auf eine andere Verbindung, insbesondere
auf einen anderen Kanal, falls der vorgesehene bzw. erforderliche
Zielwert auf der momentan verwendeten Verbindung nicht bzw. nicht
mehr erreichbar ist, wobei dies insbesondere dann gilt, wenn die
andere Verbindung einen anderen, insbesondere niedrigeren Zielwert
zulässt,
bei dem trotzdem eine ausreichend sichere Übertragung möglich ist.
Ein derartiger intrazellularer Wechsel auf eine andere Verbindung
bzw. auf einen anderen Kanal kann auch dann vorteilhaft sein, wenn
die andere Verbindung weniger durch Interferenz gestört werden
würde.
Eine weitere Ausgestaltung erlaubt
die Definition mehrerer Zielwerte pro verwendeten Kodex, welche
eine gute, eine mittlere und eine gerade noch akzeptable Qualität zulassen.
Je nach Systemlast und Netzinterferenz schaltet das Netzwerk zwischen den
Zielwerten automatisch und selbständig um. Das Netzwerk kann
auch selektiv erst Teilnehmer niedrigerer Priorität auf einen
niedrigeren Zielwert setzen, um so für wichtigere Teilnehmer eine
gleichbleibend hohe Qualität
bieten zu können.
AMR Kodex erlauben dem Netz bei Überlast
das Umschalten auf Kodex mit größerer Robustheit
durch Link Adaptation, für
welche ebenfalls niedrigere C/I-Zielwerte gelten.
Vorteilhaft ist die Anwendung der
Verfahrensweise auch für
Datenkodierschematas, z.B, gemäß GPRS CS1,...4
und EDGE MCS1,...9.
Auch ist eine gemessene Teilnehmer-
bzw. Stationsgeschwindigkeit bzw. deren Einfluss auf die Übertragungsqualitäten etc.
und damit auf den Zielwert berücksichtigbar.
Die Zielwerte können
daher auch abhängig
von einer gemessenen Stationsgeschwindigkeit ausgewählt werden.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand
der Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
1 einzelne
Stationen eines beispielhaften zellularen Funk-Kommunikationssystems;
2 eine
beispielhafte Berechnung von erzielbaren Qualitäten bei der Verwendung verschiedener
Parameter;
3 eine
weitere derartige Darstellung von Versuchsergebnissen und
4 ein
Ablaufdiagramm für
ein beispielhaftes Verfahren zum Erzeugen von Sendesignalen unter
Berücksichtigung
ausgewählter
Zielwerte für das
Träger-zu-Interferenz-Verhältnis als
Parameter bei der Bestimmung der Sendeleistung.
Wie in 1 angedeutet,
besteht ein Kommunikationssystem, wie beispielsweise das Funk-Kommunikationssystem
gemäß dem Standard GSM
(Global System for Mobile telecommunications) aus einer Vielzahl
von Einrichtungen, Vorrichtungen und Funktionen, die zum Übertragen
von Sprache, Daten und Informationen zwischen teilnehmerseitigen
Stationen MS, M52 erforderlich sind. Die hier beschriebene Verfahrensweise
lässt sich
aber auch auf andere Kommunikationssysteme übertragen.
Um mit Hilfe einer teilnehmerseitigen
Station MS, MS2, z.B. einem zellularen Mobilfunkgerät, kommunizieren
zu können,
wird eine funkgestützte
Verbindung V bzw. V2 zu einer Sende- und Empfangsstation BS aufgebaut, welche
nachfolgend auch als Basisstation bezeichnet wird. Um einen zellularen Funksystem
gleichzeitig mehrere Verbindung V, V2 zu verschiedenen teilnehmerseitigen
Stationen MS bzw. MS2 aufbauen und unterhalten zu können, werden
den einzelnen der Verbindung V, V2 jeweils eigenen und eineindeutige
Ressourcen zugewiesen. Neben der Zuweisung von bestimmten Zeitschlitzen oder
Frequenzen f1, f2 werden
auch Kodierungsverfahren verwendet.
Die Basisstation BS weist als netzseitige
Zugangsstation üblicherweise
eine Steuereinrichtung C und einen Speicher M auf, welche über für die Betrieb erforderliche
Parameter und Steuerprogramme und entsprechende Ausführungsmöglichkeiten
verfügen. Die
Basisstation BS kann optional auch auf separate Einrichtungen zum
Empfangen bzw. Sende aufgesplittet sein. Die Basisstation BS ist
mit einer Basisstations-Steuereinrichtung
BSC verbunden, welche den Betrieb mehrerer an dieser angeschlossener
Basisstationen koordiniert und steuert. Insbesondere werden beispielsweise
die Zuweisungen von Ressourcen für
einzelne der Verbindungen V, V2 von der Basisstations-Steuereinrichtung
BSC verwaltet. Die Basisstations-Steuereinrichtung BSC weist neben den
Verbindungen zu verschiedenen Basisstationen BS auch Verbindung
zu anderen netzseitigen Einrichtungen auf, beispielsweise einem
Betriebs- und Wartungszentrum OMC, Heimatregistern, Besucherregistern
und Schnittstellen zu fremden Kommunikationssystemen.
Beim Aufbau einer Verbindung V zu
einer teilnehmerseitigen Station MS sowie während des Übertragens von Daten bzw. Datenblöcken über diese
Schnittstelle V wird durch die netzseitige Basisstation BS eine
Leistungssteuerung vorgenommen, welche gewährleistet, dass die übertragenen
Datenpakete in Aufwärtsrichtung
zu der teilnehmerseitigen Station MS bzw. in Abwärtsrichtung zu der netzseitigen
Station BS mit ausreichender Leistung übertragen werden, um Datenverluste
ganz oder zumindest bis auf nur einen begrenzten Anteil zu vermeiden.
Bei Datendiensten wie GPRS und EDGE kann diese Leistungssteuerung
auch von der Basisstations-Steuereinrichtung BSC übernommen
werden.
Beim beispielhaft beschriebenen Kommunikationssystem
GSM beruht der Leistungssteuerungs-Algorithmus auf Messungen der
empfangenen Funksignalstärke
und der Qualität
des empfangenen Signals. Diese Messungen werden für jeden SACCH-Mehrfachübertragungsrahmen
durchgeführt
und bereitgestellt, wobei ein SACCH-Mehrfachübertragungsrahmen aus 104 TDMA-Übertragungsblöcken bzw.
-rahmen für
einen Transportkanal (TCH) bzw. 102 TDMA-Übertragungsblöcken für einen
SDCCH besteht.
Bei GSM überwacht die netzseitige Station, insbesondere
die Basisstation BS die Leistungssteuerung (PC/Power Control) für sowohl
die Abwärtsverbindung
als auch die Aufwärtsverbindung.
Für die Aufwärtsverbindungs-Leistungssteuerung
untersucht die netzseitige Sende- und Empfangsstation BS ihre eigenen
Messungen, um die Leistungsanforderungen bei der teilnehmerseitigen
Station MS abzuschätzen.
Für die
Abwärtsverbindungs-Leistungssteuerung
verwendet die Basisstation BS Ergebnisse von Messungen, die durch
die teilnehmerseitige Station MS durchgeführt und signalisiert wurden,
um den Leistungspegel für
Abwärtsverbindungsübertragungen
einzustellen.
Die empfangene Signalstärke bzw.
der empfangenen Signalpegel wird auf einen sogenannten RXLEV-Wert
abgebildet. Der RXLEV-Wert
ist Null, falls der empfangene Signalpegel (RSL: Received Signal
Level) geringer als -110 dBm ist. Der RXLEV-Wert ist 1, falls -110
dBm <= RSL < -102 dBm gilt und
der RXLEV-Wert beträgt 63, falls
RSL < -48 dBm gilt.
Weitere RXLEV-Werte
sind in den dazwischen liegenden Bereichen zugeordnet.
Die Signalqualität des empfangenen Signals wird
durch das Abschätzen
der Chipfehlerrate bestimmt, d, h. der Bitfehlerrate (BER) vor der
Kanaldekodierung, wobei die Metrik des Viterbi-Kanalequalizers und/oder die des Viterbi-Konvolutions-Dekoders verwendet
wird. Die Bitfehlerrate wird als Qualitätsmaß auf einen sogenannten RXQUAL-Wert
zwischen 0 und 7 abgebildet. Falls Frequenzspringen (Frequency Hopping)
angewendet wird, werden die RXQUAL-Werte in den Mittelungsprozess
eingeschlossen. Beide Parameter, RXLEV und RXQUAL, werden bei der
Bestimmung in der teilnehmerseitigen Station MS von die ser zu der
diese bedienenden Basisstation BS über den Kanal SACCH gesendet.
Dadurch ist die Basisstation BS in der Lage, die Qualität der Verbindung
in Abwärtsrichtung
zu überwachen. Bei
der Vorverarbeitung für
die Leistungssteuerung werden die Messergebnisse in der Basisstation
BS bzw. dem Basisstations-Subsystem
Bemittelt. Bei neueren Systemen wird der RXQUAL-Wert durch die Bitfehlerwahrscheinlichkeit,
den sogenannten BEP (Bit Error Probability) ersetzt, welche mit
63 Stufen eine höherer
Genauigkeit aufweist.
Nach einer geeigneten Filterung der
gemessenen Parameter werden diese Werte in der Basisstation BS mit
den diesen zugeordneten oberen und unteren Schwellenwerten für die Leistungssteuerung verglichen,
wobei die Schwellenwerte durch das Betriebs- und Wartungszentrum
OMC festgelegt werden, um zu entscheiden, ob ein Leistungsanstieg oder
eine Leistungsverringerung erforderlich sind. Die Basisstation BS
bzw. das Basisstations-Subsystem kommt abhängig von den Vergleichsergebnissen zu
einer Leistungssteuerungsentscheidung.
Nach einer Leistungssteuerungsentscheidung
mit einem Ergebnis einer erforderlichen Leistungsänderung
wird ein Leistungssteuerungs-Algorithmus gestartet, welcher die
Prozedur der Leistungssteuerungs-Änderung vornimmt. Bei diesem Punkt
des Algorithmus wird der gewünschte
bzw. erforderliche Sendeleistungspegel bestimmt.
Bis zu diesem Punkt der Leistungsregelung berücksichtigen
die momentan verwendeten Leistungssteuerungs-Algorithmen die verschiedenen
Anforderungen hinsichtlich Signal- bzw. Träger-zu-Interferenz-Verhältnissen C/I für verschiedene
Kodex, insbesondere Sprach-Kodex nicht. Für die Leistungssteuerung wird
derzeit für
alle Kodex in dem Kommunikationssystem ein einheitlicher Satz von
Schwellenwerten verwendet. Vorteilhaft ist daher, an insbesondere
dieser Stelle des Leistungsregelungs-Algorithmus eine Berücksichtigung
verschiedener Träger- zu-Interferenz-Verhältnis-Anforderungen
zu berücksichtigen,
beispielsweise für
die Sprach-Kodex EFR und AMR FR.
Nach der Bestimmung des gewünschten Sendeleistungspegels
wird dieser Wert für Übertragungen
von der Basisstation BS zu der teilnehmerseitigen Station MS bei
der Erzeugung von Sendesignalen verwendet. Sofern der gewünschte bzw.
erforderliche Sendeleistungspegel seitens der Basisstation BS für Übertragungen
in Rbwärtsrichtung
bestimmt wurde, wird der bestimmte Sendeleistungspegel an die teilnehmerseitige
Station MS signalisiert, so dass diese für zukünftige Übertragungen bei der Erzeugung
ihres Sendesignals den aktualisierten Sendeleistungspegel verwendet.
Durch ein mögliche Reduzierung des Interferenzpegels
in dem Netz bzw. dem Funkbereich der Basisstation BS kann vorteilhafterweise
die Anzahl verwendeter Ressourcen, insbesondere Zeitschlitze deutlich
erhöht
werden.
Die durch eine Teilnehmer, welcher
mit der teilnehmerseitigen Station MS telefoniert, wahrgenommene
Sprachqualität
hängt deutlich
von den Bedingungen des Träger-zu-Interferenz-Verhältnisses C/I
ab. Dabei sind die Träger-zu-Interferenz-Verhältnisse
C/I für
die verschiedenen verfügbaren Sprach-Kodex, z.B. GSM FR,
GSM HR, EFR, AMR FR und AMR HR verschieden. AMR-Charakterisierungsversuche
(gemäß 3G TR
26.075) haben gezeigt, dass für
jeden der verschiedenen AMR Kodex verschiedene Sättigungspunkte bei der wahrnehmbaren
Sprachqualität
feststellbar sind. Eine Zunahme des Träger-zu-Interferenz-Verhältnisses C/I darüber hinaus
führt nicht
zu einer signifikanten Verbesserung der wahrgenommenen Sprachqualität. Das Diagramm
aus 2 stellt die Ergebnisse
eines ersten Experiments 1a der AMR-Charakterisierungstests dar,
wobei ein Vergleich zwischen EFR und AMR FR durchgeführt wurde.
Die x-Achse stellt die C/I-Bedingungen dar und die y-Achse zeigt die wahrgenommene
Sprachqualität.
Die wahrgenom mene Sprachqualität
wird dabei in gemittelten Meinungsbewertungen (MOS: Mean Opinion
Scores) definiert.
Sichtbar wird, dass verschiedene Ziel-C/I-Werte
in dem Leistungssteuerungs-Algorithmus für verschiedene Kodex vorteilhaft
verwendet werden können.
Für die
betrachteten beiden Kodex können
verschiedene Sättigungspunkte
festgestellt werden. Bei AMR FR wird eine sehr gute Sprachqualität bereits
bei einem C/I-Wert > 7
dB erzielt bzw. wahrgenommen, während
der Sättigungspunkt
bei EFR bei einem C/I-Wert = 13 dB erreicht wird. Ein weiterer Anstieg
der Leistung würde
für einen
geführten
Ruf zu einem höheren
C/I-Wert führen,
jedoch keine signifikante Verbesserung der Sprachqualität bewirken.
Die Zunahme des C/I-Wertes für
diesen Ruf würde
jedoch den Interferenzpegel in dem Netz allgemein erhöhen und
daher die C/I-Werte für
andere Verbindungen verringern. Daher kann eine Kapazitätszunahme
erzielt werden, falls die Interferenz im Netz reduziert werden kann.
Eine höhere
Anzahl von Teilnehmern bzw. teilnehmerseitigen Stationen MS, MS2
kann bedient werden, falls der Interferenzpegel in dem Netz verringert
werden kann. Ausgehend von der Situation eines für alle verschiedenen Sprach-Kodex
ausreichenden einheitlichen C/I-Wertes
kann somit die Gesamtinterferenz im Netz verringert werden, wenn
für Sprach-Kodex
mit geringeren Anforderungen an den C/I-Wert auch nur ein geringerer
C/I-Wert bei der Leistungsregelung zur Erzeugung des Sendesignals
berücksichtigt
und verwendet wird.
Für
AMR sollten verschiedene Ziel-C/I-Werte für jeden Kodex-Modus verwendet werden,
welcher in dem aktiven Kodex-Satz (ACS: active codec set) definiert
ist. In diesem Fall wird die Leistung abhängig von den Anforderungen
des durch den Verbindungsaufbau angeforderten Kodex eingestellt.
Falls nur ein Ziel-C/I-Wert für
alle AMR-Kodex gesetzt ist, stellt der Leistungsregelungs-Algorithmus
den Leistungspegel auf diesen Wert. Dies kann z. B. der Sättigungspunkt für die Qualitäts kurve
sein. In diesem Fall wird die Leistungsreduzierung angewendet, wenn
dieser Schwellenwert überschritten
wird.
Dasselbe gilt auch für die anderen
Kodex, auf die entsprechend verschiedene Sättigungspunkte bzw. Ziel-C/I-Werte
angewendet werden können, wie
dies aus 3 ersichtlich
ist. Bei EFR wird der Sättigungspunkt
bei C/I = 13 dB erreicht. Für
die anderen Kodex gibt es keinen exakt festlegbaren Sättigungspunkt.
Jedoch ist von einem bestimmten C/I-Pegel ab nur eine geringfügige Verbesserung
der Sprachqualität
feststellbar. Dieser Punkt kann vorteilhafterweise als Sättigungspunkt
angenommen werden. Bei GSM HR wird dieser Punkt bei C/I = 10 dB erreicht,
bei AMR HR bei 16 dB erreicht und bei GSM FR bei 13 dB erreicht.
In diesem Bereich fällt
die Entscheidung bezüglich
der Festlegung des Sättigungspunktes
dem Betreiber zu, welcher einen angemessenen Qualitätspegel
zum Befriedigen der Anforderungen der Teilnehmer an die Sprachqualität festlegen
muss.
Falls der Betreiber des Netzes die
Netzkapazität
unter der Bedingung, dass ein akzeptabler Qualitätspegel beibehalten wird, erhöhen möchte, kann er
einen Ziel-MOS-Wert definieren. Dieser Ziel-MOS-Wert wird für verschiedene
Kodex bei verschiedenen C/I-Verhältnissen
erreicht. Z.B. kann die Zielqualität auf einen Wert von 3,5 MOS
festgelegt werden, d. h, auf die Leistungsfähigkeit, die bei dem GSM FR-Codec
bei guten Funkbedingungen erzielt wird. Gemäß der Ergebnisse der Experimente 1a und 1b,
welche in der 2 und
in der 3 skizziert sind,
wird diese Qualität
erzielt bei etwa 4 dB für
AMR FR, 11 dB für
AMR HR, 8 dB für
EFR und 13 dB für GSM
FR.
Anzumerken ist, dass es sich dabei
um eine grobe Abschätzung
handelt und dass beide Diagramme nicht auf eine gemeinsame Basis
normiert wurden, was z.B. an der Leistungsfähigkeit des EFR-Kodex sichtbar
ist, welcher verschiedene Werte in den beiden Experimenten zeigt.
Für die
Bestimmung der exakten oder möglichst
gut geeigneten Ziel-C/I-Werte für
die verschie denen Kodex sollten daher die beiden Diagramme auf die
gleiche EFR-Leistungsfähigkeit
normiert werden und die Implementierungsverluste und ein möglicher
Verlust auf Grund letztendlich nicht-idealer Verbindungskriterien
sollten berücksichtigt
werden.
Bei der Definition individueller
Ziel-C/I-Werte für
verschiedene Kodex kann die Leistung z.B. für teilnehmerseitige Stationen,
welche AMR FR als Sprach-Kodex verwenden, bis auf einen C/I-Wert
von 4 dB herab reduziert werden, anstelle der Definition eines allgemeinen
Ziel-C/I-Wertes, welcher üblicherweise
auf den schwächsten
Kodex des Netzes bezogen ist.
Zusätzliche verschiedene Ziel-C/I-Werte können auch
innerhalb eines Sprach-Kodex für
Kanäle
verwendet werden, auf denen Frequenzspringen zulässig bzw. nicht zulässig ist.
Mit einer solchen Funktionalität
kann die Auswirkung von Frequenzsprüngen bei dem Leistungssteuerungs-Algorithmus mit
berücksichtigt
werden.
Für
jeden zugeordneten Steuerkanal, beispielsweise FACCH oder SACCH
ist ebenfalls ein separater Ziel-C/I-Wert festlegbar. Diese Funktionalität ermöglicht eine
Einstellung für
Signalisierungs-Kanäle
separat von der Leistungssteuerung der Verkehrskanäle bzw.
Nutzdatenkanäle,
so dass z.B. auch die Sicherheitsanforderungen für diese Kanäle individuell angepasst werden
können.
Dies ist insbesondere für
Nutzdatenkanäle
mit größerer Robustheit
als bei Signalisierungskanälen
zweckmäßig, da
sonst die Leistungsregelung auf einem sehr niedrigen C/I-Zielwert
die Nutzdatenübertragung
erlauben würde,
nicht jedoch die entsprechende Inband-Signalisierung.
Vorteilhaft ist auch die Festlegung
verschiedener Ziel-C/I-Werte
entsprechend der Bedeutung von Signalisierungs-Nachrichten. Beispielsweise sollte es
möglich
sein, die Nachricht „Leistung
erhöhen"
mit einem höheren
Leistungspegel zu übertragen,
als die Nachricht „Leistung
reduzieren".
Bei zellularen Funk-Kommunikationsnetzen kann
die Situation auftreten, dass der Ziel-C/I-Wert nicht erreicht werden
kann, beispielsweise da die maximale Übertragungsleistung für die verwendete
Verbindung bereits verwendet wird und/oder die Interferenz in dem
Netz viel zu hoch ist. Dies gilt insbesondere für Netze mit einer hohen Wiederverwendung (reuse),
beispielsweise mit Reuse-Faktoren von 1/1 oder 1/3.
Falls der Ziel-C/I-Wert nicht erreicht
werden kann, ist eine intrazellulare Übergabe (handover) auf einen
anderen Kanal bzw. eine andere Ressource vorteilhaft. Bei AMR Kodex
ist auch die Verbindungsanpassung (Link Adaptation) auf den nächst robusteren
Kodex im aktiven Kodexsatz (ActiveCodecSet) möglich, ohne den Kanal zu wechseln.
Dafür müssen dann
jedoch die C/I-Zielwerte zu den Verbindungsanpassungs-Schwellwerten
passen, d.h. im Allgemeinen etwas darüber liegen. Eine solche erzwungene Übergabe
sollte – wenn überhaupt
nötig – vorteilhafterweise
auf einen Kanal auf einem Träger
durchgeführt
werden, welcher für
die Verwendung mit einem höheren
Wiederverwendungs-Faktor eingeplant ist, z.B. auf einen BCCH-Träger, bei
welchem ein Faktor 4/12 geplant ist. Auf Grund des höheren Wiederverwendungs-Faktors
bei diesem Träger
gibt es typischerweise eine geringere Interferenz als bei einer hohen
bzw. dichten Wiederverwendung (tight reuse).
Diese Funktionalität ermöglicht in
einer leichten Art und Weise simultan z.B. EFR- (oder GSM FR-, GSM
HR-) und AMR-Kodex
in dem gleichen hochkapazitiven Netz zu verwenden. Das derzeitige Problem
der fehlenden Trennung der verschiedenen Kodex bei der Belegungsprozedur
besteht bei der vorliegenden Verfahrensweise nicht mehr. Dies bedeutet,
dass z.B. EFR- und AMR-Rufe bzw. -Verbindungen auf dem gleichen
Träger
belegt werden können.
Falls ein bestimmter Qualitätspegel
beibehalten werden soll, ist die Leistungsfähigkeit der schwächsten Verbindung
zu berücksichtigen,
in diesem Fall sind dies die C/I-Anforderungen für teilnehmerseitige Stationen
mit dem EFR-Kodex. Dies führt
zu einer drastischen Reduzierung der maximalen spektralen Effizienz
im Vergleich zu der Verwendung von teilnehmerseitigen Stationen
MS mit reinem AMR-Kodex. Auf Grund der höheren Robustheit der AMR-Kodex
wird ein Betrieb mit einer hohen bzw. dichten Wiederverwendung bei
hoher fraktionaler Last bei einer akzeptablen Qualität greifbar.
Auf Grund des hohen Interferenzpegels bei dieser Konfiguration ist
die Qualität
bei der Verwendung des EFR-Kodex deutlich geringer, falls der Ziel-C/I-Wert
von etwa 13 dB nicht erreicht werden kann. In diesem Fall kann eine Übergabe
zu z.B. dem BCCH-Träger
mit einem typischerweise geringeren Interfererz-Pegel durchgeführt werden,
so dass der gewünschte
Qualitätspegel beibehalten
werden kann. Mit anderen Worten, EFR-Rufe können auf Transportkanälen (TCH)
mit einer geplanten dichten Wiederverwendung (re use) belegt werden.
Mit einer Erhöhung
der Zelllast steigt auch der Interferenzpegel in dem Netz bzw. der
Zelle an. Dies kann zu einer Reduzierung des C/I-Pegels für die entsprechende
Verbindung führen.
Sobald der Ziel-C/I-Wert für
EFR nicht erreicht werden kann, wird entsprechend eine erzwungene Übergabe durchgeführt. Diese
Funktionalität
ermöglicht
eine deutliche Erweiterung der Netzkapazität ohne eine Verschlechterung
mit Blick auf die Übertragungs- bzw.
Sprachqualität.
Während
die Verfahrensweise vorstehend an Hand Sprach-Kodex beschrieben
wurde, kann eine Übertragung
auch auf allgemeine Übertragungserfordernisse
zu verwendender Übertragungsdienste,
insbesondere auch auf GPRS- und EDGE-Paket-Datendienste vorgenommen
werden.
Wie aus 4 ersichtlich, besteht ein beispielhafter
Verfahrensablauf bei der Erzeugung eines Sendesignals unter Berücksichtigung
einer Leistungsregelung, bei welcher Zielwerte berücksichtigt werden,
aus einer Abfolge von Verfahrensschritten. In einem ersten Verfahrensschritt 51 wird
ein Verbindungsanforderung von der teilnehmerseitigen Station MS
aus zur Basisstation BS oder in umgekehrter Richtung gesendet.
Bei einem zweiten Schritt S2 prüft die Basisstation
BS die vorliegende Interferenz in dem entsprechenden Funkbereich
und einen möglichen C/I-Wert
auf den verfügbaren
oder angeforderten Ressourcen (f1, f2,..... ), um diese Werte bei der Leistungsregelung
PC berücksichtigen
zu können.
Bei einem dritten Schritt S4 ermittelt die Basisstation BS zu dem
geforderten Sprach-Kodex SC einen geeigneten C/I-Wert. Als Ressourcen
können
neben Frequenzen z.B. auch Zeitschlitze, Code oder Kanäle angefordert werden.
Zwischen den Schritten S2 und S4
wird eine geeignete Ressource f1 und ein
best möglicher C/I-Wert
oder Sprach-Kodex ausgewählt.
Optional kann auch ein Frequenzspringen durchgeführt werden, wie dies an Hand
des Schrittes S3 vor dem dritten Schritt S4 skizziert ist.
Anschließend wird die angeforderte
Verbindung V mit dem ermittelten geeigneten C/I-Wert über die
verfügbare
Ressource (f,) aufgebaut bzw. bei aufgebauter Verbindung aufrechterhalten
(Schritt S5). Nach einer folgenden Abfrage S6, ob die Verbindung V
noch aufrechtzuerhalten bzw. erforderlich ist, findet entweder ein
Rücksprung
zur Prüfung
der Netzsituation, also insbesondere der Interferenzsituation und möglicher
C/I-Werte, oder
ein Verbindungsabbau S7 statt. Bei AMR befindet sich vor dem Verbindungsschritt
S5 noch der Verbindungsanpassungsprozess (LinkAdaptation), welcher
bei gegebenem C/I evtl. noch eine Änderung des Kodex durchführt.
Wie aus der Tabelle gemäß 1 ersichtlich, welche beispielsweise
in dem Speicher der Basisstation BS hinterlegt ist, ergeben sich
verschiedene Vorgehensweisen und Alternativen bei der Verfahrensdurchführung. In
der ersten Spalte wird der Sprach-Kodex SC eingetragen. Mit Hilfe
der zweiten Spalte wird ein Ziel-C/I-Wert, angegeben beispielsweise
in dB, eingetragen, welcher dem entsprechenden Sprach-Kodex zugeordnet
wird. Bei der Durchführung
der Leistungssteuerung kann somit direkt aus dem Speicher M ein
geeigneter Ziel-C/I-Wert für den
zu verwendenden Sprach-Kodex SC ausgelesen werden.
Für
den Fall, dass eine Verbindung V mit ausreichenden Qualitätskriterien
nicht aufbaubar oder aufrechtzuerhalten ist, bieten sich Wechsel
zu anderen Parametern an. Sofern die beteiligten Stationen MS, BS
für die
entsprechenden Verfahrensweisen ausgelegt sind, kann beispielsweise
ein Wechsel zu einem anderen Sprach-Kodex vorgenommen werden. In
der Tabelle ist für
den Fall einer nicht ausreichenden Qualität bei der Verwendung des Sprach-Kodex
GSM HR mit einem Ziel-C/I-Wert von 10 alternativ ein Wechsel in
dem Sprach-Kodex GSM FR mit einem alternativen Ziel-C/I-Wert von
8 angegeben. Für
die AMR Kanäle
FR/HR kann in der Tabelle jeder einzelne Kodex aufgeführt werden.
Bei Kodexwechsel erfolgt der Wechsel normalerweise in den nächst robusteren
Kodex des aktiven Kodexsatzes (ActiveCodecSet).
Sofern ein vorgegebener Ziel-C/I-Wert
nicht erreicht werden kann, kann auch eine Übertragung mit geringeren alternativen
Ziel-C/I-Werten vorgesehen werden, wie dies aus Spalte 4 der
dargestellten Tabelle entnehmbar ist. Für AMR FR kann somit eine Reduzierung
des Ziel-C/I-Wertes von 10 auf 4 vorgenommen werden. Diese Vorgehensweise
bietet sich insbesondere bei Sprach-Kodex an, bei denen die Sprachqualität sich über eine
große
Spanne von C/I-Werten nur geringfügig verändert.
Eine weitere Ausgestaltung der Tabelle
kann Zielwerte für
sehr gute, mittlere und gerade noch akzeptable Qualität beinhalten.
Das Netzwerk ist dann in der Lage bei Überlast, d.h. viel Interferenz
für alle bzw.
zuerst für
Teilnehmer bzw. Stationen mit niedrigerer Priorität die Leistung
zu senken. Damit geht zwar die Reduktion der Qualität einher,
jedoch erlaubt die gleichzeitige Senkung der Interferenz auch die
Bedienung von deutlich mehr Teilnehmern, um so Kapazitätsengpässe zu überbrücken. Gemäß Dienstegüte- (Quality
of Service) Kriterien, kann so eine Differenzierung zwischen wichtigen und
weniger wichtigen Stationen erzielt werden. Bei AMR/ GPRS und EDGE
mit Verbindungsanpassung (Link Adaptation) kann man solche Teilnehmer
auch zunächst
auf robustere Kodex/Kodierschemas mit geringeren Leistungs-Zielwerten
zwingen.
Möglich
ist auch die Inkaufnahme einer schlechteren Sprachqualität bzw. bei
der Übertragung
von reinen Daten einer schlechteren Datenqualität mit der Folge einer erneuten
Anforderung von Datenpaketen oder redundanten Informationen, um eine
erhöhte
Kapazität
des Netzes bei zur Not verschlechterten Qualitätsbedingungen erzielen zu können. Unterschieden
werden kann somit auch zwischen gewünschten Ziel-C/I-Werten aus
Spalte 2 und alternativen minimalen C/I-Werten, wie dies
in den ersten Zeilen der vierten Spalte skizziert ist. Insbesondere
ist auch eine variable Ansteuerung von je nach Bedarf reduzierten
bzw. erhöhten
C/I-Werten innerhalb dieser Spanne zwischen den beiden Werten möglich.
Alternativ zur Definition eines Ziel-C/I-Wertes für z.B. AMR
kann auch ein Ziel-C/I-Schwellenwert für jeden Sprach-Kodex des aktiven
Sprach-Kodex-Satzes angewendet werden. Bei dem Leistungsregelungs-Algorithmus
soll entsprechend der momentane Sprach-Kodex berücksichtigt werden und die Leistungsanpassung
soll individuell für
jeden Sprach-Kodex unter Verwendung verschiedener Ziel-C/I-Werte
durchgeführt
werden. Bei einem angemessenen C/I-Offset kann eine Verschlechterung
der Qualität
auf Grund schneller Wechsel beim C/I-Wert vermieden werden, falls
der Leistungsregelungs-Algorithmus nicht in der Lage ist, verschiedene
Werte gleichzeitig anzupassen.
Hervorzuhebende Schritte sind somit
die Implementierung eines individuellen Ziel-C/I-Pegels für jeden
Sprach-Kodex. Dies ermöglicht
eine Reduzierung des Interferenzpegels in dem gesamten Netz bzw.
dem gesamten Funkbereich einer Basisstation BS durch die Beschränkung der
Leistung auf den charakteristischen Pegel für jeden Sprach-Kodex und zusätzlich vorteil hafterweise
für verschiedene Bedingungen
bei der Verwendung von Kanälen
mit zugelassenen bzw. nicht zugelassenen Frequenzsprüngen.
Vorteilhafterweise werden für Signalisierungskanäle separate
Ziel-C/I-Werte definiert, wobei eine weitere Unterteilung entsprechend
der Wichtigkeit verschiedener Signalisierungsnachrichten vorgenommen
werden kann.
Ein erzwungener intrazellularer Handover kann
durchgeführt
werden, falls ein Ziel-C/I-Wert für eine teilnehmerseitige Station
MS, welche einen bestimmten Sprach-Kodex verwendet und verwenden muss,
nicht erreicht werden kann. Diese Funktionalität ermöglicht verschiedene teilnehmerseitige
Stationen unter Verwendung der verschiedenartigen Sprach-Kodex in
dem gleichen Netz zu betreiben, welches für eine hohe Kapazität geplant
ist. Der Handover zu einem Kanal mit geringerer Interferenz, falls der
Ziel-C/I-Wert nicht erreicht werden kann, ermöglicht den gewünschten
Qualitätspegel
beizubehalten. Anwendungen ergeben sich insbesondere im Fall einer
GSM-Funkzelle, bei
welcher derzeit ein einziger C/I-Wert von z.B. 13 dB angewendet
wird. Durch die beschriebene Verfahrensweise können gemäß der beispielhaften Qualitäts-Sättigungspunkte
verschiedene Ziel-C/I-Werte angesetzt werden, z.B. können bei
EFR 13 dB, bei GSM FR 13 dB und bei AMR FR 7 dB angesetzt werden.
Dies führt
zu einer Interferenzreduzierung im Netz. Durch die Interferenzreduzierung
wird wiederum eine Erhöhung
der fraktionalen Last und daher der Kapazität des Gesamtnetzes möglicht.
Bei der gemischten Sprach-Kodex-Betriebsweise ermöglicht diese
Funktionalität
eine lineare Kapazitätserhöhung entsprechend
den Penetrations-Raten, beispielsweise zwischen EFR und AMR, anstelle
der Begrenzung der Kapazität
durch eine Vorgabe des C/I-Wertes abhängig von der Leistungsfähigkeit
der schwächsten
Verbindung.