DE60034582T2

DE60034582T2 - Verfahren zur Regelung der Dienstgüte eines CDMA-basierenden Systems

Info

Publication number: DE60034582T2
Application number: DE60034582T
Authority: DE
Inventors: Lorenz Fred Swindon Freiberg; Peter Christian Gunreben; Jens Mueckenheim
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: EP1215833B1; US20020115443A1; DE60034582D1; EP1215833A1; US7106700B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Dienstgüte eines auf CDMA basierenden Systems und ein auf CDMA basierendes System oder Netz mit solcher Dienstgütesteuerfunktionalität.
In der Technik ist bekannt, daß die Dienstgüte (QoS) im Hinblick auf ein gewünschtes Bitfehlerverhältnis (BER) oder Blockfehlerverhältnis (BLER) in auf CDMA (code division multiple access) basierenden Systemen, wie zum Beispiel einem Mobiltelekommunikationsnetz, hauptsächlich durch richtiges Justieren der Sendeleistung erzielt werden kann. Insbesondere wird in Bezug auf solche Mobiltelekommunikationsnetze eine Kombination von Leistungsregelung in innerer Schleife und äußerer Schleife (PC) für Systeme einer zweiten Generation gemäß dem spezifizierten Standard IS-95 erzeugt, wobei diese Leistungsregelungskombination für Einzel-Voice-Dienste sehr effizient arbeitet.
Systeme der dritten Generation, wie UMTS (Universal mobile telecommunication systems) müssen vielfältige Dienste mit verschiedenen Datenraten, Bitfehlerraten und mit gemultiplexten verschiedenen Diensten unterstützen. Folglich enthalten diese Systeme der dritten Generation mehrere Parameter, die justiert werden können, um die Leistungsfähigkeit des Systems zu verbessern.
Einer dieser Parameter ist das Ziel-Signal/Stör-Verhältnis (SIR) auf einem fest zugeordneten physischen Steuerkanal. Der fest zugeordnete physische Steuerkanal (DPCCH) führt zum Beispiel Steuerinformationen der physischen Schicht, d. h. in Bezug auf die beispielhaften UMTS-System-Pilotsymbole, Bit der Sendeleistungsregelung (TPC) und den Transportformatindikator (TFCI).
Da ein solcher DPCCH kontinuierlich gesendet wird, kann das SIR wie in der Technik bekannt durch Leistungsregelprozeduren justiert werden. Die Leistungsregelung in innerer Schleife versucht folglich, das SIR auf einem konstanten Wert zu halten, während die Leistungsregelung in äußerer Schleife das Ziel-SIR bezüglich der aktuellen Dienstgüte (BER, BLER) jedes Transportkanals (TrCH) justiert.
Ein zweiter dieser Parameter ist ein statischer Ratenanpassungsfaktor (SRF), mit dem die Sendeleistungsanforderungen verschiedener Transportkanäle, die auf einen Codeverbundtransportkanal (CCTrCH) gemultiplext werden, ausgeglichen werden. Die statische Ratenanpassung ist eine physische Funktion und ist auch als "Ausgleich des E_S/N₀ (Verhältnis der Datenbitenergie zur Rauschleistungsdichte)" bekannt. Diese statische Ratenanpassungsfunktion wird mit dem semistatischen Teil des Transportformatkombinationssatzes (TFCS) gesteuert.
Es muß jedoch angemerkt werden, daß die Ratenanpassung zusätzlich eine dynamische Ratenanpassungsfunktion umfaßt, die in der Aufwärtsstrecke verwendet wird, d. h. für eine Datenübertragung von einem Benutzergerät wie etwa einer Mobilstation zu einem CDMA-Netz über eine Basissender-/-Empfängerstation (BTS) davon, um die Symboldatenrate auf dem Codeverbundtransportkanal an eine Symboldatenrate auf dem fest zugeordneten physischen Datenkanal anzupassen, um kontinuierliche Übertragung auf dem fest zugeordneten physischen Datenkanal (DPDCH) zu erhalten. Da diese dynamische Ratenanpassungsfunktion eine autonome physische Funktion ist, wird sie in der vorliegenden Anmeldungsbeschreibung nicht weiter beschrieben.
Ein dritter dieser Parameter, der zur Verbesserung einer Leistungsfähigkeit eines CDMA-Systems gemäß der dritten Generation verwendet werden kann, ist das Leistungsoffset zwischen dem fest zugeordneten physischen Datenkanal (DPDCH), der Daten fest zugeordneter Kanäle (DCH) führt, d. h. gemäß dem UMTS-Beispiel entweder gesendeter Benutzerverkehrs- oder Steuerinformationen der höheren Schicht, und dem fest zugeordneten physischen Steuerkanal. Wie bereits erwähnt, wird das Signal/Störungs-Verhältnis (SIR) auf dem fest zugeordneten physischen Steuerkanal durch die herkömmlichen Leistungsregelprozeduren in innerer und äußerer Schleife geregelt. Zur Bestimmung der Dienstgüte (QoS) jedes Funkträgers (RB) ist jedoch das Verhältnis, das die Datenbitenergie zu der Rauschleistungsdichte (E_b/N₀) jedes auf einem fest zugeordneten physischen Datenkanal gemultiplexten Transportkanals darstellt, der Grundparameter. Folglich sollten die Leistungsregelprozeduren dieses E_b/N₀ regeln.
Gemäß den 3GPP-Spezifikationen (3GPP UMTS TS 25.213 "Spreading and modulation (FDD)") wird ein Leistungsoffsetfaktor zwischen dem fest zugeordneten physischen Steuerkanal und dem fest zugeordneten physischen Datenkanal als ein Leistungsoffsetfaktor "G" definiert, der ein Verhältnis von Amplituden darstellt. Der Wert von "G" muß so justiert werden, daß das Verhältnis der Datenbitenergie zu der Hintergrundrauschdichte und daher die Sendeleistungsanforderungen des fest zugeordneten physischen Steuerkanals und des fest zugeordneten physischen Datenkanals erfüllt werden, ohne zuviel Leistung zu verschwenden. Zum Beispiel muß ein fest zugeordneter physischer Datenkanal mit hoher Datenrate mit einer höheren Sendeleistung als der fest zugeordnete physische Steuerkanal mit der niedrigen Datenrate gesendet werden.
Gemäß den aktuellen 3GPP-Spezifikationen wird das Ziel-SIR dynamisch durch die Leistungsregelprozeduren in innerer Schleife und äußerer Schleife behandelt. Das Leistungsoffset und der statische Ratenanpassungsfaktor werden jedoch am Anfang der Übertragung bestimmt und werden während der gesamten Übertragung konstant gehalten.
Da die obigen drei Parameter sehr von dem Verhältnis der Bitenergie zu der Hintergrundrauschdichte (E_b/N₀) auf jedem Transportkanal abhängen, besteht ein Nachteil darin, daß zur Bestimmung eines bestimmten Werts des Ziel-SIR, der statischen Ratenanpassung und des Leistungsoffset angenommen werden muß, daß die E_b/N₀-Werte etwa konstant sind. Es ist jedoch wohl bekannt, daß jedes der Verhältnisse der Bitenergie-/Hintergrundrauschdichte sich abhängig von dem Funkträgerdienstverhalten, wie zum Beispiel dem Multiplexen der Dienste und den Datenraten und der Umgebung, wie zum Beispiel der Geschwindigkeit einer Mobilstation, der Störungssituation und der Ausbreitungsbedingungen ändert.
WO-A-9858461 beschreibt die Verwendung von Leistungsoffset in Kombination mit schneller und langsamer Regelung insbesondere zur Unterstützung verschiedener Dienste mit verschiedenen Dienstgüteanforderungen.
EP-A-1009174 schlägt einen Algorithmus für eine Zuteilung des Transport formatkombinationsindikators (TFCI) bei UMTS mit dynamischen und semistatischen Teilen des TFCI vor.
Eine Arbeit von Salonahn O et al: "Flexible Power Allocation for Physical Control Channel in Wideband CDMA", Houston, TX, 16.-20.5.1999, New York, NY: IEEE, USA, Band CONF. 49, 16.5.1999 (1999-05-16), Seiten 1455–1458, XP000903286 ISBN: 0-7803-5566-0 beschreibt die Verwendung von Leistungsoffsets für Steuerdatenbit zur Bereitstellung einer zuverlässigen Leistungsregelung.
Die technische Spezifikation: "ETSI TS 125 212 Universal Mobile Telecommunications system (UMTS); Multiplexing and channel coding (FDD)" ETSI TS 125 212 V3. 1.1, XX XX, Januar 2000 (2000-01), XP002161524, liefert die grundlegenden Prozeduren für den Ratenanpassungsalgorithmus.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Steuermechanismus für die Güte von Diensten in einem CDMA-System und eines CDMA-Systems mit einer verbesserten Dienstgütesteuerfunktionalität.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer solchen Verbesserung insbesondere durch Bereitstellung von Steuermitteln, die dafür ausgelegt sind, das Ziel-Signal/Störungsverhältnis, den statischen Ratenanpassungsfaktor das Leistungsoffset dynamisch zuzuweisen und die insbesondere dafür ausgelegt sind, für UMTS-Systeme verwendet zu werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch ein Verfahren, ein System und eine Implementierungssoftware mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 12 bzw. 19 gekennzeichnet.
Die Erfindung schlägt folglich vor und verwendet eine dynamische Gütekontrolle zur Justierung von Dienstgüte eines auf CDMA basierenden Systems, das durch Verwendung mindestens eines Datenkanals mit gemultiplexten Diensten und angewandter Ratenanpassungstechnik und eines assoziierten Steuerkanals mehrere verschiedene Dienste zwischen dem System und einem Benutzergerät überträgt, wobei Übertragungseigenschaften bezüglich der Dienstgüte repräsentierende Parameter, die vorteilhafterweise ein Signal/Störungsverhältnis für den Steuerkanal repräsentieren, ein statischer Ratenanpassungsfaktor für jeden Dienst und ein Leistungsoffset zwischen dem Steuerkanal und dem Datenkanal für jeden Dienst abgeleitet werden, um gewünschte Dienstgüte zu erzielen, während eines Installations- Prozesses auf der Basis von Vorgabe-Güteanforderungen und während einer Betriebsbedingung dynamisch in Abhängigkeit von auf jedem dieser Dienste während der Datenübertragung durchgeführten Güteschätzungen.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen schlägt die Erfindung vor, vielfältige Messungen oder Schätzungen des Benutzerverhaltens und insbesondere der Bitfehlerrate oder Blockfehlerrate und der Datenraten und der Umgebung, wie zum Beispiel die Geschwindigkeit der Benutzergeräte oder Störungen zu verwenden. Mit dem erfindungsgemäßen Ansatz kann sie somit Schwankungen nicht nur auf den Zuverlässigkeitsguten (BER/BLER) auf allen Transportkanälen handhaben, sondern auch Unterschiede zwischen verschiedenen Transportkanälen dynamisch, was zu einer signifikanten Verbesserung der Ersparnis von Funkbetriebsmitteln führt. Da die Erfindung ferner Funkbetriebsmittelsteuer-Prozeduren verwendet, die zur Zeit in den 3GPP-Standards definiert sind, wird eine leichte Implementierung sichergestellt, um derzeitige CDMA-Systeme anzupassen.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird eine Nachschlagetabelle für die Vorgabewerte in Kombination mit einer Aktualisierungsprozedur des erfindungsgemäßen Ansatzes vorgeschlagen, was zu einem Selbstoptimieungsverfahren führt. Anders ausgedrückt, kann durch Verwenden des erfindungsgemäßen Ansatzes, der in einem assoziierten Funknetzcontroller des Senders/Empfängers des CDMA-Systems implementiert wird, ermöglicht werden, die Parameter an unbekannte Umgebungen und das spezifische Funkträgerdienstverhalten anzupassen. Außerdem können Systemeinheiten von verschiedenen Herstellern ohne genaue Kenntnis der Bitenergie-zu-Hintergrundrauschdichte auf jedem Transportkanal und der Symbolenergie-zu-Hintergrundrauschdichte auf dem fest zugeordneten physischen Steuerkanal mit demselben Funknetzcontroller verbunden werden, da eine Iteration auf diese Werte erzielt wird, indem bestimmte vordefinierte Werte gesetzt und die erfindungsgemäßen Aktualisierungsprozeduren verwendet werden. Folglich unterstützt der erfindungsgemäße Ansatz eine Mehrfach-Hersteller-Umgebung auf sehr effiziente Weise. Weiterhin kann eine solche Nachschlagetabelle für die Vorgabewerte auch aus Funkbetriebsmittelzuteilungsgründen wiederverwendet werden, wie zum Beispiel zum Zwecke der Zulassungskontrolle oder der Betriebsmittelzuteilung.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann als dynamische Verbesserung der gleichzeitig anhängigen europäischen Patentanmeldung, Publikationsnummer EP1069798 , Lorenz Freiberg und Jens Mückenheim: "Universal Mobile Telephone System Network with Improved Rate Matching Method" und der gleichzeitig anhängigen europäischen Patentanmeldung, Publikationsnummer EP1089458 , Lorenz Freiberg, Jens Mückenheim und Richard Settler: "Power Offset Assignment for the Physical Control Channel in Universal Mobile Telecommunication Systems (UMTS)" angesehen werden, in denen statische Ratenanpassung bzw. Leistungsoffsetzuweisung für den statischen Fall beschrieben werden.
Die Erfindung wird nachfolgend insbesondere auf der Grundlage bevorzugter beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
1 schematisch ein beispielhaftes Modell der UMTS-Schicht 1, das auf der Senderseite eines Benutzergeräts oder Kernnetzes integriert ist, und
2 eine bevorzugte Ausführungsform des an das Modell der Schicht 1 von 1 angepaßten erfindungsgemäßen Gütesteueransatzes.
Unter erster Bezugnahme auf 1, worin schematisch lediglich aus beispielhaften Gründen ein Modell der physischen Schicht 1 von UMTS (Universal mobile telecommunication system) der Senderseite für die Aufwärts strecken- und für die Abwärtsstreckenrichtung gezeigt ist, d. h. ein Modell der Schicht 1, so wie es sich in einer Basissender-/-empfängerstation (BTS) eines Funktelekommunikationsnetzes für die Abwärtsstrecke und in einem Benutzergerät wie zum Beispiel einer Mobilstation für die Aufwärtsstrecke befindet.
Für Fachleute ist bekannt, daß fest zugeordnete Kanal DCHs, die jeweils einen Transportkanal TrCH für einen bestimmten zwischen dem Netz und einem Benutzer zu sendenden Dienst bilden, codiert und auf einen oder mehrere fest zugeordnete physische Datenkanäle DPDCHs gemultiplext werden. Gemäß 1 werden fest zugeordnete Kanäle DCH₁ bis DCH_n, in die jeweils ein Dienst wie zum Beispiel ein Videodienst oder ein Voice-Dienst mit seinen eigenen Dienstgüteanforderungen eines Benutzers integriert sind, codiert und auf fest zugeordnete physische Datenkanäle DPDCH₁ bis DPDCH_n gemultiplext. Zusätzlich wird eine Ratenanpassungstechnik angewandt, um Anforderungen bezüglich des Verhältnisses der Datensymbolenergie zu der Rauschleistungsdichte (E_S/N₀) verschiedener fest zugeordneter Kanäle auszugleichen. Dann werden die fest zugeordneten physischen Datenkanäle durch einen Amplitudenfaktor G gewichtet, mit einem assoziierten fest zugeordnete physischen Steuerkanal DPCCH gemultiplext und auf eine Chiprate W gespreizt.
Unter ausführlicherer Betrachtung von 1, wobei die Anzahl der Dienste "n" ist. Die Eigenschaft jedes DCH_i mit 1 ≤ i ≤ n wird durch (E_b/N₀)_i beschrieben, d. h. durch das Verhältnis der Datenbitenergie zu Rauschleistungsdichte und ferner durch die Datenbitrate R_bi. Die Anzahl von Datenbit pro Rahmen ist N_biti und die aktuelle Datenbitrate gemäß dem beispielhaften UMTS-Modell wird durch R_bi = N_biti/10 ms gegeben.
Ferner beträgt die Anzahl der verwendeten Multicodes "m", d. h. wird mit m größer 1 mehr als ein fest zugeordneter physischer Datenkanal DPDCH einem Codeverbundtransportkanal (CCTrCH) zugewiesen. Jeder der fest zugeordneten physischen Datenkanäle, d. h. jeder DPDCH_i, mit 1 ≤ i ≤ m, besitzt dasselbe Verhältnis von Energie pro codiertem Symbol zu Rauschen E_S/N₀ und dieselbe Datensymbolrate R_S. Die Anzahl der Symbole ist N_S.
Der fest zugeordnete physische Steuerkanal, d. h. DPDCCH, wird durch das Verhältnis der Energie pro Steuersymbol zu Rauschen (E_S/N₀)_ctrl und durch die Steuersymbolrate R_ctrl beschrieben. Die Anzahl der Steuerbit pro Rahmen ist N_ctrl = N_pilot + N_TPC + N_TPCl (d. h. Summe der Pilotbit, Sendeleistungsregelbit und der Bit für den Transportformatkombinationsindikator). Mit einer solchen Bestimmung repräsentiert das Verhältnis von Energie pro Steuersymbol zu Rauschen (E_S/N₀)_ctrl das Signal/Störungsverhältnis (SIR) auf dem fest zugeordneten physischen Steuerkanal.
Die Beziehung zwischen (E_b/N₀)_i von DHC_i und E_S/N₀ wird gegeben durch
wobei (E'_S/N₀)_i das Verhältnis der Energie pro Datensymbol zu Rauschen von DCH #i ohne angewandte Ratenanpassung und N'_Si die Anzahl der Datensymbole ohne angewandte Ratenanpassung ist.
Die Beziehung zwischen N_Si und N'_Si wird durch den Ratenanpassungsfaktor RF_i bestimmt: NSi = N'Si·RFi = N'SiDRF·SRFi. Gleichung 2
Abhängig von dem Ratenanpassungsfaktor RF_i gibt es drei Möglichkeiten. Ratenanpassung wird durch Wiederholung der Datensymbole (d. h. RF_i ≥ 1) oder durch Punktierung der Datensymbole (d. h. RF_i < 1) erzielt, oder es wird keine Ratenanpassung angewandt (d. h. RF_i = 1). Der Ratenanpassungsfaktor RF_i wird durch das Produkt eines dynamischen Ratenanpassungsfaktors DRF, der für alle gemultiplexten Dienste einer Dienstkombination gleich ist, und eines spezifischen statischen Ratenanpassungsfaktors SRF_i für Dienst #1 gegeben. Die Anzahl der Datensymbole N_s für einen DPDCH wird berechnet durch die Summe aller N_Si, dividiert durch die Anzahl der verwendeten Multicodes, d. h. durch m gemäß
Die Wahl des dynamischen Ratenanpassungsfaktors DRF und des statischen Ratenanpassungsfaktors SRF_i für Dienst #i hängt von den folgenden Einschränkungen ab:

a) Für alle DCH einer Dienstkombination sollte E_S/N₀ nahezu gleich sein (d. h. "E_S/N₀-Ausgleich"), statt ohne Ratenanpassung verschiedene E'_s/N₀ aufzuweisen. Diese Einschränkung kann durch Justieren des statischen Ratenanpassungsfaktors SRF_i erfüllt werden, wobei aus Gleichung 1 und 2 folgt, daß SRF_i von der Dienstanforderung auf dem DCH für Dienst #i, nicht aber von der aktuellen Dienstkombination abhängt.
b) In der Aufwärtsstrecke sollte die Anzahl der Symbole N_s gleich der maximalen Anzahl der Symbole des Codeverbundtransportkanals sein, d. h. N_s = N_Slimit (UL), da keine diskontinuierliche Übertragung benutzt werden kann. Dies erfolgt durch Justieren des dynamischen Ratenanpassungsfaktors DRF. In der Aufwärtsstrecke wird ein variabler Spreizfaktor verwendet, und daher ist NSlimit variabel. Auf der Basis von Gleichung 2 und 3 folgt, daß der DRF für alle gemultiplexten Dienste einer bestimmten Dienstkombination derselbe ist und durch Ändern dieser Kombination, zum Beispiel durch Ändern der Datenrate, variiert.
c) In der Abwärtsstrecke muß die N_s ≤ N_Slimit (DL) sein. Es ist nur ein fester Spreizfaktor SF für die höchsten Datensymbolraten zugeteilt, und daher ist N_Slimit konstant. In der Abwärtsstrecke wird mit dem dynamischen Ratenfaktor sichergestellt, daß für die Transportformatkombination mit der maximalen Datenrate: N_s = N_Slimit (DL) ist. Daher ist der dynamische Ratenfaktor konstant, d. h. DRF = konstant.

In Bezug auf ein Verfahren zur Bestimmung des Ratenanpassungsfaktors wird auf die oben erwähnte europäische Patentpublikation EP1069798 verwiesen. Gemäß dieser Offenbarung könnte der Ratenanpassungsfaktor zum Beispiel abgeleitet werden, indem man für jeden Dienst die Energie pro Bit pro Rauschdichte E_b/N₀ bestimmt, die zur Erzielung einer gewünschten Bitfehlerrate erforderlich ist, daraus den Wert der Energie pro codiertem Symbol pro Rauschdichte E_S/N₀ ableitet und auf dieser Basis einen Ratenanpassungsfaktor ableitet, durch den dieses E_S/N₀ an die minimale Energie pro codiertem Symbol pro Rauschdichte angepaßt werden kann, die für den Kanal gilt, in dem die Dienste gemultiplext sind.
Als nächstes betrachte man den Gewichtungsfaktor G, d. h. der das Leistungsoffset zwischen dem fest zugeordneten physischen Datenkanal und dem fest zugeordneten physischen Steuerkanal darstellt.
In der Aufwärtstrecke ist der DPCCH auf den DPDCH codegemultiplext. Die Beziehung zwischen (E_S/N₀)_ctrl des DPCCH und E_S/N₀ eines DPDCH in der Aufwärtstrecke wird somit gegeben durch
Wenn keine Daten auf DPDCH zu senden sind, wird er ausgeschaltet und daher gilt: G ≡ 0.
Die Abwärtsstrecke verwendet zeitliches Multiplexen zwischen DPDCH & DPCCH. Daher wird die Beziehung zwischen (E_S/N₀)_ctrl des DPCCH und E_S/N₀ eines DPDCH in der Abwärtsstrecke gegeben durch:
Das Leistungsoffset G muß justiert werden, um die folgenden Einschränkungen zu erfüllen:

a) In der Aufwärtsstrecke: (E_S/N₀)_ctrl muß ungeachtet der gerade verwendeten Dienstkombination nahezu konstant gehalten werden. Aus Gleichung 1 bis 4 folgt, daß es für verschiedene Dienstkombinationen verschiedene G-Faktoren gibt.
b) In der Abwärtsstrecke: (E_S/N₀) muß auf einem bestimmten Wert gehalten werden. Da der dynamische Ratenanpassungsfaktor konstant ist (DRF = konstant), gibt es nur einen einzigen Wert von G für alle Dienstkombinationen (vgl. Gleichung 1 bis 3 und 5).

Ein Verfahren zur Bestimmung der Leistungsoffsets für jeden Transformatkombinationssatz (TFCS) wird zum Beispiel in der erwähnten europäischen Patentpublikation mit der Nummer EP1089458 beschriebenen. Gemäß dieser Offenbarung wird der Wert G folgendermaßen bestimmt:
In der Aufwärtsstrecke:
und in der Abwärtsstrecke:
Auf der Basis der Annahmen wird nachfolgend ein dynamischer Gütekontrollansatz gemäß der Erfindung hauptsächlich für die Aufwärtsstrecke und mit Bezug auf 2 beispielhaft beschrieben. Zusätzlich wird für die folgende Beschreibung angenommen, daß eine Verbindung der Funkbetriebsmittelsteuerung (RRC) zwischen einem Benutzergerät (UE), wie zum Beispiel einer Mobilstation, und einem UMTS-Zugangsnetz (UTRAN) immer hergestellt ist und die Funkbetriebsmittelzuteilung (RRA) die Betriebsmittel für angeforderten Funkträger (RB) zugelassen hat. Auf dieser Basis kann eine Initialisierung für den erfindungsgemäßen Ansatz des dynamischen Gütekontrollansatzes folgendermaßen beschrieben werden:
Wenn die Anforderung vorliegt, mindestens einen Funkträger herzustellen oder freizugeben, nimmt ein Steuermittel 1 für die Gütekontrollfunktion Vorgabe-E_b/N₀-Werte und Vorgabedatenraten R_b für jeden Transportformatkombinationssatz TFCS, der durch die Funkbetriebsmittelzuteilung (RRA) zugewiesen ist, aus einer Vorgabetabelle 2. Der (E_S/N₀)_ctrl-Wert für den DPCCH hängt von den Anforderungen der Kanalschätzungen bezüglich Pilotsymbolen, Detektion von Leistungsregelbefehlen, Decodierung von Bit des Transportformatkombinationsindikators (TFCI) usw. ab. Er wird auch der Vorgabetabelle 2 entnommen.
Die Wahl der Werte hängt von Messungen 3 der aktuellen Umgebung, wie zum Beispiel der Geschwindigkeit des Be nutzergeräts, der Störungssituation, den Ausbreitungsbedingungen und zum Beispiel von der Kombination der Dienste, die durch den TFCS gegeben wird, ab. Auf der Basis dieser Werte werden folgendermaßen Anfangsparameter bestimmt:
Ein anfängliches Verhältnis SIR von Zielsignal zu Störungen auf dem DPCCH wird durch den (E_S/N₀)_ctrl-Wert aus der Vorgabetabelle 2 gegeben.
Ein anfänglicher statischer Ratenanpassungsparameter SRF für jeden der Transportkanäle TrCH kann durch ein geeignetes Verfahren berechnet werden, vorzugsweise durch das Verfahren, das in der europäischen Patentpublikation EP1069798 vorgeschlagen wird.
Anfängliche Leistungsoffsets können auch durch Verwendung eines geeigneten Verfahrens bestimmt werden, und nützlicherweise durch Verwendung des Verfahrens, das in der europäischen Patentpublikation mit der Nummer EP1089458 vorgeschlagen wird.
Nach der Bestimmung der Anfangsparameter durch die Gütekontrollfunktionsmittel 1 werden während der Herstellungsprozedur des Funkträgers die statischen Ratenanpassungsparameter, die Leistungsoffsets und das Ziel-SIR an die physische Schicht 4 abgegeben. Die Ratenanpassung und Leistungsoffsets können autonom durch die physische Schicht 4 behandelt werden, wie zum Beispiel in den erwähnten europäischen Patentanmeldungen beschrieben wird. Das Ziel-SIR wird durch die Leistungsregelung in innerer Schleife gehandhabt.
Nach der Initialisierung und daher während der Arbeitsperiode, d. h. wenn alle Funkträger hergestellt sind, erhalten die Gütekontrollfunktionsmittel 1 Güteschätzungen jedes Transportkanals TRCH für einen Dienst #i separat, wie in 2 durch das Bezugszeichen 5 referenziert. Die Bitfehlerrate BER jedes Transport kanals TRCH nach der Decodierung sowie die Blockfehlerrate BLER (zum Beispiel durch Verwendung einer einfachen CRC-Prüfung (cyclic redundancy check)] kann als Güteschätzung benutzt werden. Aufgrund ihrer Signifikanz kann die Bitfehlerrate BER nach der Decodierung bevorzugt werden.
Eine bevorzugte dynamische Handhabung der drei Parameter kann folgendermaßen durchgeführt werden:
Das Ziel-SIR wird durch die herkömmliche Funktion der Leistungsregelung in äußerer Schleife gehandhabt. Anders ausgedrückt wird, wenn die Bitfehlerrate oder die Blockfehlerrate aller Transportkanäle besser als eine definierbare Schwelle sind, das Ziel-SIR verkleinert. Wenn die Bitfehlerrate oder Blockfehlerrate mindestens eines Transportkanals schlechter als eine definierbare Schwelle ist, wird das Ziel-SIR vergrößert. Die Schwellen für das Vergrößern oder Verkleinern des Ziel-SIR hängen von dem Funkträgerdienst-Verhalten ab. Der Betrag der Vergrößerung oder Verkleinerung wird auf der Basis der Messungen 3 der aktuellen Umgebung bestimmt.
Es sollte beachtet werden, daß, wenn die Bitfehlerrate oder Blockfehlerrate eines Transportkanals signifikant schlechter als die Schwelle ist, der statische Ratenanpassungsparameter justiert wird. Da die statischen Ratenanpassungsparameter jedoch niemals perfekt gesetzt werden, muß das SIR-Ziel immer auf eine Fehlausrichtung der Bitfehlerraten- oder Blockfehlerratenziele reagieren.
Eine bevorzugte Handhabung der Leistungsoffsets ist wie folgt: Wenn das Ziel-SIR eine Obergrenze erreicht, werden die Leistungsoffsets zwischen DPCCH und DPDCH für alle Transportformatkombinationssätze TFCS um denselben Betrag vergrößert. Wenn das Ziel-SIR eine Untergrenze erreicht, werden die Leistungsoffsets entsprechend verkleinert. Die Ober- und Untergrenzen des Ziel- SIR hängen zum Beispiel von dem anfänglichen Ziel-SIR ab, und der Betrag der Vergrößerung oder Verkleinerung wird in bezug auf die Umgebungsmessungen 3 bestimmt.
Für die Handhabung der statischen Ratenanpassungsparameter wird bevorzugt, daß ein statischer Ratenanpassungsparameter neu berechnet wird, wenn die Bitfehlerrate oder Blockfehlerrate mindestens eines Transportkanals besser als eine Schwelle ist, wohingegen die Bitfehlerrate oder Blockfehlerrate aller anderen Transportkanäle innerhalb ihrer Grenzen liegen. Die Schwellen oder Grenzen für die Bitfehlerrate oder Blockfehlerrate jedes Transportkanals können dieselben wie für eine herkömmliche Leistungsregelung in äußerer Schleife sein.
Nach den Bestimmungen wird das Ziel-SIR über herkömmliche Signalisierung der Leistungsregelung in äußerer Schleife zum Beispiel durch ein Framing-Protokoll der physischen Schicht 4 signalisiert. Die neuen Leistungsoffsets und Ratenanpassungsfaktoren können der physischen Schicht 4 unter Verwendung der Transportkanalumkonfigurationsprozedur gemäß den 3GPP-Standards signalisiert werden. Um das Signalisierungs-Overhead klein zu halten, sollte eine Transportkanalumkonfiguration nur in Intervallen von einigen wenigen Sekunden verarbeitet werden.
Weiterhin sollten gemäß besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung die Gütekontrollfunktionsmittel 1 die aktuellen E_b/N₀-Werte auf jedem Transportkanal und das E_S/N₀ auf dem DPCCH für eine Optimierung der Vorgabetabelle 2, die die Vorgabe-E_b/N₀ und -R_b auf TrCH und E_S/N₀ auf DPCCH enthalten, regelmäßig überwachen. Die aktuellen Werte können aus dem Ziel-SIR, dem Leistungsoffset und der Ratenanpassung bestimmt werden, wie für Fachleute offensichtlich ist.
Obwohl eine Zelle für eine bestimmte Zielumgebung konfiguriert wird, gibt es in Wirklichkeit eine unendliche Anzahl möglicher Umgebungen in einer Zelle. Deshalb wird vorgeschlagen, daß die Vorgabetabelle 2 diesen Bereich in Umgebungen anerkennt und für einen durchschnittlichen Fall gesetzt wird. Weiterhin kann die Vorgabetabelle 2 in bestimmten Fällen verbessert werden, so daß sie für verschiedene Teilmengen mit dem vollständigen Bereich möglicher Umgebungen verschiedene Mittelwerte enthält. Dessen ungeachtet wird der durchschnittliche Fall so gewählt, das alle Endparameter effizient erreicht werden können und keine bestimmten Parameter bevorzugt werden. Deshalb sollten die Vorgabewerte nur geändert werden, wenn der Mittelwert aktualisiert werden muß. Eine Aktualisierungsfunktionseinrichtung 6 speichert die aktuellen E_b/N₀-Werte in der Vorgabetabelle 2 des Vorgabe-E_b/N₀ zusammen mit der aktuellen Mischung der Datenraten R_b jedes Transportkanals, wie durch das Bezugszeichen 7 in 2 abgebildet, sowie den aktuellen Umgebungsmessungen 3. Folglich hilft diese Prozedur dabei, genauere E_b/N₀-Werte für bestimmte Dienstmischungen und Umgebungen zu finden.
Sogar der dynamische Gütekontrollansatz gemäß der Erfindung hauptsächlich für die Aufwärtsstrecke beschrieben wurde, ist für Fachleute offensichtlich, daß er auch für die Abwärtsstreckenrichtung angewandt werden kann.
Als Zusammenfassung des Obigen besitzt ein Verfahren oder eine Implementierung gemäß der Erfindung die folgenden Eigenschaften in bezug auf den Stand der Technik.
Während eine herkömmliche Leistungsregelung in äußerer Schleife nur das Ziel-SIR auf dem DPCCH steuert, justiert der erfindungsgemäße Gütekontrollansatz zusätzlich das Leistungsoffset zwischen DPCCH & DPDCH und das statische Ratenanpassungsattribut dynamisch. Ferner kann das vorgeschlagene erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung vielfältiger Messungen des Benutzerverhaltens und der (aktuellen) Umgebung Schwankungen nicht nur der Güte, d. h. der Bitfehlerrate oder der Blockfehlerrate, auf allen Transportkanälen behandeln, sondern auch Unterschiede zwischen verschiedenen Transportkanälen, und spart daher Funkbetriebsmittel. Da das erfindungsgemäße Verfahren Funkbetriebsmittelsteuerprozeduren verwendet, die zur Zeit in den 3GPP-Standards definiert sind, und zwar insbesondere die Leistungsregelung in äußerer Schleife und die Transportkanalumkonfigurationsprozeduren, wird eine Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens signifikant vereinfacht. Durch Verwendung einer Tabelle für die Vorgabewerte in Kombination mit der Aktualisierungsprozedur besitzt das erfindungsgemäße Verfahren darüber hinaus ein selbstoptimierendes Verhalten, d. h. durch Verwendung des erfindungsgemäßen Ansatzes kann ein Funknetzcontroller, der das implementierte erfindungsgemäße Verfahren enthält, seinen Parametersatz an unbekannte Umgebung und Funkträgerdienstverhalten anpassen. Weiterhin können Knoten B von verschiedenen Herstellern ohne exakte Kenntnis des E_b/N₀ auf jedem Transportkanal und des E_S/N₀ in dem DPCCH mit demselben Funknetzcontroller verbunden werden, da eine Iteration zu diesen Werten erzielt werden kann, indem man bestimmte vordefinierte Werte setzt und die Aktualisierungsprozedur verwendet. Der erfindungsgemäße Ansatz unterstützt daher eine Mehrfach-Hersteller-Umgebung auf effiziente Weise. Darüber hinaus kann die Vorgabewerttabelle 2 auch von der Funkbetriebsmittelzuteilung wiederverwendet werden, zum Beispiel zum Zwecke der Zulassungskontrolle und Betriebsmittelzuteilung.
Als letztes sollte beachtet werden, daß die Erfindung hauptsächlich in bezug auf ein UMTS-System beschrieben wurde. Die Erfindung kann jedoch auch in anderen auf CDMA-Technologie basierenden Systemen angewandt werden.

Claims

Verfahren zur Steuerung der Dienstgüte eines auf CDMA basierenden Systems, insbesondere eines auf CDMA basierenden Telekommunikationsnetzes, das durch Verwendung mindestens eines Datenkanals (DPDCH) mit gemultiplexten Diensten und angewandter Ratenanpassungstechnik und eines assoziierten Steuerkanals (DPCCH) mehrere verschiedene Dienste zwischen dem System und einem Benutzergerät überträgt, mit den folgenden Schritten: Ableiten von zur Erzielung gewünschter Dienstgüte notwendigen Vorgabe-Güteanforderungen für die zu übertragenden Dienste und für den Steuerkanal; Bestimmen mehrerer Übertragungseigenschaften bezüglich der Dienstgüte repräsentierender Anfangsparameter auf der Basis der Vorgabe-Güteanforderungen; und dynamisches Justieren jedes der Anfangsparameter abhängig von Güteschätzungen (5, BER/BLER), die während der Datenübertragung an jedem der Dienste durchgeführt werden; und dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ableitens von Vorgabe-Güteanforderungen umfaßt, für jeden zu übertragenden Dienst ein Verhältnis von Energie pro Bit pro Rauschdichte (E_b/N₀) und eine Datenrate (R_b) und für den Steuerkanal (DPCCH) ein Verhältnis von Energie pro Symbol pro Rauschdichte ((E_S/N₀)_ctrl) abhängig von Umgebungsmessungen (3) und von der Kombination zu übertragender Dienste aus einer Nachschlagetabelle (2) zu wählen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Übertragungseigenschaften bezüglich der Dienstgüte repräsentierenden Parameter einen statischen Ratenanpassungsfaktor (SRF) für jeden Dienst, ein Signal- Störungsverhältnis (SIR) für den Steuerkanal (DPCCH) und ein Leistungsoffset (G) zwischen dem Steuerkanal (DPCCH) und dem mindestens einen Datenkanal (DPDCH) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umgebungsmessungen (3) die Geschwindigkeit des Benutzergeräts, die Störungssituation und/oder die Ausbreitungsbedingungen umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit dem Schritt des Abgebens der Anfangs- und/oder justierten Paramter an eine physische Schicht (4) innerhalb von vordefinierbaren Zeitintervallen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt des dynamischen Justierens jeweils durch Verwendung von tatsächlichen Bitfehlerraten (BER) jedes Transportkanals (TrCH) nach der Decodierung und/oder von Blockfehlerraten (BLER) in bezug auf einen einzelnen Dienst durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt des dynamischen Justierens eine Neuberechnung eines statischen Ratenanpassungsfaktors (SRF) für jeden Dienst als Reaktion auf einen Vergleich der Güteschätzungen (5, BER/BLER) mit vordefinierbaren Schwellen umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schritt des dynamischen Justierens die Justierung des Signal-Störungsverhältnisses (SIR) für den Steuerkanal (DPCCH) durch Verwendung einer Leistungsregelung in äußerer Schleife als Reaktion auf einen Vergleich der Güteschätzungen (5, BER/BLER) mit vordefinierbaren Schwellen umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des dynamischen Justierens eine Neuberechnung eines Leistungsoffset (G) zwischen dem Steuerkanal (DPCCH) und dem mindestens einen Datenkanal (DPDCH) als Reaktion auf einen Vergleich des Signal-Störungsverhältnisses (SIR) mit einer weiteren vordefinierbaren Schwelle umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vorgabe-Güteanforderungen (2) mittels Überwachung von Verhältnissen von Energie pro Bit pro Rauschdichte (E_b/N₀), Datenraten (R_b) und Verhältnissen von Energie pro Symbol pro Rauschdichte ((E_S/N₀)_ctrl) in bezug auf Umgebungsmaße und/oder damit zusammenhängendes Benutzerverhalten aktualisiert (6) werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren in einem UMTS-System durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der mindestens eine Datenkanal und der Steuerkanal durch einen eigenen physischen Datenkanal (DPDCH) bzw. einen eigenen physischen Steuerkanal (DPCCH) bereitgestellt werden.
Auf CDMA basierendes System, insbesondere ein Mobiltelekommunikationssystem, das dafür ausgelegt ist, durch Verwendung mindestens eines Datenkanals (DPDCH) mit gemultiplexten Diensten und angewandter Ratenanpassungstechnik und eines assoziierten Steuerkanals (DPCCH) mehrere verschiedene Dienste zwischen dem System und einem Benutzergerät zu übertragen, umfassend: Mittel (2, 3, 6, 7) zum Bereitstellen von zur Erzielung gewünschter Dienstgüte in bezug auf die zu übertragenden Dienste und den Steuerkanal notwendigen Vorgabe-Güteanforderungen, Mittel (5) zum Durchführen von Güteschätzungen zur Bestimmung mehrerer Übertragungseigenschaften bezüglich der Dienstgüte repräsentierender Anfangsparameter; und Mittel zum dynamischen Justieren jedes der Anfangsparameter abhängig von Güteschätzungen (5, BER/BLER), die während der Datenübertragung an jedem der Dienste durchgeführt werden; und dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bereitstellen von Vorgabe-Güteanforderungen Mittel zum Wählen eines Verhältnisses von Energie pro Bit pro Rauschdichte (E_b/N₀) und einer Datenrate (R_b) für jeden zu übertragenden Dienst und eines Verhältnisses von Energie pro Symbol pro Rauschdichte ((E_S/N₀)_ctrl) für den Steuerkanal (DPCCH) abhängig von Umgebungsmessungen (3) und von der Kombination zu übertragender Dienste aus einer Nachschlagetabelle (2) umfassen.
Auf CDMA basierendes System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Mittel zum Abgeben der Parameter an eine physische Schicht (4) innerhalb von vordefinierbaren Zeitintervallen.
Auf CDMA basierendes System nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Mittel (5) zum Durchführen von Güteschätzungen jeweils tatsächliche Bitfehlerraten (BER) jedes Transportkanals (TrCH) nach der Decodierung und/oder Blockfehlerraten (BLER) in bezug auf einen einzelnen Dienst verwenden.
Auf CDMA basierendes System nach Anspruch 14, wobei die Mittel (1) zum Bestimmen Mittel zum Vergleichen der Güteschätzungen (5, BER/BLER) mit mindestens einer vordefinierbaren Schwelle zur Neuberechnung des statischen Ratenanpassungsfaktors (SRF) zur Justierung des Signal-Störungsverhältnisses (SIR) und zum Vergleichen des Signal-Störungsverhältnisses (SIR) mit einer weiteren vordefinierbaren Schwelle zur Neuberechnung eines Leistungsoffset (G) umfassen.
Auf CDMA basierendes System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Mittel (2, 3, 6, 7) zum Bereitstellen von Vorgabe-Güteanforderungen Mittel (6) zum Aktualisieren der Vorgabe-Güteanforderungen (2) durch Mittel (7) zur Überwachung von Verhältnissen von Energie pro Bit pro Rauschdichte (E_b/N₀), Datenraten (R_b) und Verhältnissen von Energie pro Symbol pro Rauschdichte ((E_S/N₀)_ctrl) und/oder Mittel (3) zum Messen von tatsächlichen Umgebungen und/oder Benutzerverhalten umfassen.
Auf CDMA basierendes System nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das System ein UMTS-System enthält.
Auf CDMA basierendes System nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die Übertragungseigenschaften bezüglich der Dienstgüte repräsentierenden Parameter einen statischen Ratenanpassungsfaktor (SRF) für jeden Dienst, ein Signal-Störungsverhältnis (SIR) für den Steuerkanal (DPCCH) und ein Leistungsoffset (G) zwischen dem Steuerkanal (DPCCH) und dem mindestens einen Datenkanal (DPDCH) umfassen.
Implementierungssoftware zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 insbesondere in einem System nach einem der Ansprüche 12 bis 18.