Title:
Regelung der Übertragungsleistung bei drahtloser Paket-Datenübertragung
Kind Code:
B4


Abstract:

Verfahren zum Regeln der Übertragungsleistung in einem Endgerät eines zellularen Funksystems, dessen Funkverbindung mit einer Basisstation alternativ einen ersten Zustand (10) und zweiten Zustand (11) umfasst,
wobei das Endgerät im ersten Zustand regelmäßig von der Basisstation gesendete Signale empfängt (30) und
im zweiten Zustand zusätzlich Daten als Pakete zu der Basisstation sendet (34), dadurch gekennzeichnet,
dass im ersten Zustand die Regelung eines Standardwerts der Übertragungsleistung in dem Endgerät auf Messungen (31, 32) der regelmäßig von der Basisstation gesendeten Signale basiert, und
im zweiten Zustand die Regelung der Übertragungsleistung in dem Endgerät auf der Messung von regelmäßig durch die Basisstation gesendeten Signalen und auf einer von der Basisstation gesendeten Rückmeldung über die Qualität der Datenübertragungsverbindung (35, 36, 37, 39) basiert.




Inventors:
Honkasalo, Zhichun (Vantaa, FI)
Hämäläinen, Jari (Tampere, FI)
Jokinen, Harri (Hiisi, FI)
Fehlmann, Richard (Helsinki, FI)
Application Number:
DE19725438A
Publication Date:
11/26/2015
Filing Date:
06/16/1997
Assignee:
Nokia Mobile Phones Ltd. (Espoo, FI)



Foreign References:
52789921994-01-11
50561091991-10-08
EP04280991991-05-22
WO1996003813A11996-02-08
Attorney, Agent or Firm:
Samson & Partner Patentanwälte mbB, 80538, München, DE
Claims:
1. Verfahren zum Regeln der Übertragungsleistung in einem Endgerät eines zellularen Funksystems, dessen Funkverbindung mit einer Basisstation alternativ einen ersten Zustand (10) und zweiten Zustand (11) umfasst,
wobei das Endgerät im ersten Zustand regelmäßig von der Basisstation gesendete Signale empfängt (30) und
im zweiten Zustand zusätzlich Daten als Pakete zu der Basisstation sendet (34), dadurch gekennzeichnet,
dass im ersten Zustand die Regelung eines Standardwerts der Übertragungsleistung in dem Endgerät auf Messungen (31, 32) der regelmäßig von der Basisstation gesendeten Signale basiert, und
im zweiten Zustand die Regelung der Übertragungsleistung in dem Endgerät auf der Messung von regelmäßig durch die Basisstation gesendeten Signalen und auf einer von der Basisstation gesendeten Rückmeldung über die Qualität der Datenübertragungsverbindung (35, 36, 37, 39) basiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Zustand die Regelung des Standardwerts der Übertragungsleistung in dem Endgerät auf der Messung der Signalleistung (R0) der regelmäßig von der Basisstation übertragenen Signale basiert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn
– die Übertragungsleistung (SB), mit welcher die Basisstation die Signale sendet, die sie regelmäßig sendet, und
– der Zielpegel (t0) der Verbindungsqualität, mit welchem es für die Basisstation vorteilhaft ist, von dem Endgerät gesendet Pakete zu empfangen, dem Endgerät bekannt sind, es den Standardwert seiner Übertragungsleistung so korrigiert, dass er dem Wert Si(ti) entspricht, de durch die Formel Si(ti) = SB + (t0 – R0)festgelegt ist, wobei SB die Übertragungsleistung der Basisstation, t0 der Zielpegel der Verbindungsqualität und R0 die von dem Endgerät gemessene Signalleistung beim Empfang des Signals sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Zustand die Regelung des Standardwerts der Übertragungsleistung in dem Endgerät auf der Messung des C/I-Verhältnisses der regelmäßig von der Basisstation gesendeten Signale basiert.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Zustand die Bedeutung der Rückmeldung, die von einer von der Basisstation gesendeten Bestätigungsnachricht mitgeführt wird und die die Qualität der Datenübertragungsverbindung ausdrückt, für die Regelung der Übertragungsleistung des Endgeräts umso kleiner ist, je länger die Zeit ist, die seit dem Empfang dieser Rückmeldung durch das Endgerät vergangen ist.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät, das sich im zweiten Zustand befindet, zum ersten Zustand übergeht, wenn eine vorbestimmte Zeit seit dem Empfang der Rückmeldung auf das letzte gesendete Paket abgelaufen ist, ohne dass das Endgerät begonnen hat, das nächst Paket zu senden (ZEIT AUS).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeit umso länger ist, je seltener die Übertragungsleistung vorher während derselben paketgeschalteten Funkverbindung korrigiert wurde.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Zustand der für das nächste Paket berechnete Wert der Übertragungsleistung zu einem gegebenen Zeitpunkt der Formel S(t) = Si(ti) + (Sc(tc) – Si(ti))*e–α(t-tc)folgt, wobei Si(ti) der auf der Grundlage der Messung der regelmäßig von der Basisstation gesendeten Signale berechnete Standardwert der Übertragungsleistung, ti eine zum Berechnen von Si(ti) benutzte gemittelte Zeit, Sc(tc) die auf der Grundlage der von der Basisstation gesendeten Rückmeldung berechnete Übertragungsleistung, tc eine zum Berechnen von Sc(tc) benutzte gemittelte Zeit, und α ein positiver Parameter sind.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das Endgerät den Wert einer neuen Übertragungsleistung bestimmt hat, es seine Übertragungsleistung von dem vorherigen Wert in Richtung auf den neuen Wert der Übertragungsleistung um nicht mehr als einen bestimmten Randfaktor ändert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Randfaktor auf der Grundlage der Größe der in der Datenübertragungsverbindung zu sendenden Pakete festgelegt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Randfaktor umso größer ist, je länger die in der Datenübertragungsverbindung zu sendenden Pakete sind.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das Endgerät im zweiten Zustand keine Bestätigung für ein bestimmtes Paket, das es gesendet hat, erhält, es seine Übertragungsleistung erhöht.

13. Verfahren zum Regeln der Übertragungsleistung in einer Basisstation eines zellularen Funksystems, dessen Funkverbindung mit zumindest einem Endgerät alternativ einen ersten Zustand (10) und zweiten Zustand (11) umfasst, wobei die Basisstation im ersten Zustand regelmäßig Steuersignale und im zweiten Zustand zusätzlich Daten als Pakete zu einem bestimmten Endgerät sendet, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Zustand ein Standardwert der Übertragungsleistung in der Basisstation derselbe wie die größte Übertragungsleistung der Basisstation ist und im zweiten Zustand die Regelung der Übertragungsleistung in der Basisstation sowohl auf einer Rückmeldung der Qualität der Datenübertragungsverbindung (35, 36, 37, 39), die von dem Endgerät gesendet wird, als auch auf der seit dem Empfang einer vorherigen Bestätigungsnachricht von dem Endgerät durch die Basisstation vergangenen Zeit basiert.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Zustand die Bedeutung einer bestimmten von dem Endgerät gesendeten Rückmeldung, die die Qualität der Datenübertragungsverbindung anzeigt, um so kleiner ist, je länger die Zeit ist, die seit dem Empfang dieser Rückmeldung durch die Basisstation vergangen ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation, die sich im zweiten Zustand befindet, in den ersten Zustand übergeht, wenn eine vorbestimmte Zeit seit dem Empfang der Rückmeldung auf das zuletzt gesendete Paket abgelaufen ist, ohne dass die Basisstation begonnen hat, das nächste Paket zu senden (ZEIT AUS).

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeit umso länger ist, je seltener die Übertragungsleistung vorher während derselben paketgeschalteten Funkverbindung korrigiert wurde.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Basisstation den Wert für die ne Übertragungsleistung festgestellt hat, sie ihre Übertragungsleistung von dem vorherigen Wert in Richtung auf den neuen Wert der Übertragungsleistung um nicht mehr als einen bestimmten Randfaktor ändert.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Randfaktor auf der Grundlage der Größe der in der Datenübertragungsverbindung zu sendenden Pakete bestimmt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Randfaktor umso größer ist, je länger die in der Datenübertragungsverbindung zu sendenden Pakete sind.

20. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Basisstation im zweiten Zustand keine Bestätigung zu einem bestimmten von ihr gesendeten Paket erhält, sie ihre Übertragungsleistung erhöht.

21. Endgerät eines zellularen Funksystems, eingerichtet, die Übertragungsleistung in einem zellularen Funksystem zu regeln, dessen Funkverbindung mit einer Basisstation alternativ einen ersten Zustand (10) und zweiten Zustand (11) umfasst,
wobei das Endgerät eingerichtet ist, im ersten Zustand regelmäßig von der Basisstation gesendete Signale zu empfangen (30) und
wobei das Endgerät eingerichtet ist, im zweiten Zustand zusätzlich Daten als Pakete zu der Basisstation zu senden (34),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Endgerät eingerichtet ist, im ersten Zustand einen Standardwert der Übertragungsleistung in dem Endgerät basierend auf Messungen (31, 32) der regelmäßig von der Basisstation gesendeten Signale zu regeln, und
dass das Endgerät eingerichtet ist im zweiten Zustand die Übertragungsleistung in dem Endgerät basierend auf der Messung von regelmäßig durch die Basisstation gesendeten Signalen und basierend auf der von der Basisstation gesendeten Rückmeldung über die Qualität der Datenübertragungsverbindung (35, 36, 37, 39) zu regeln.

22. Basisstation eines zellularen Funksystems, eingerichtet,
die Übertragungsleistung in einem zellularen Funksystem, dessen Funkverbindung mit zumindest einem Endgerät alternativ einen ersten Zustand (10) und zweiten Zustand (11) umfasst,
wobei die Basisstation eingerichtet ist, im ersten Zustand regelmäßig Steuersignale zu senden und
eingerichtet ist, im zweiten Zustand zusätzlich Daten als Pakete zu einem bestimmten Endgerät zu senden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Basisstation eingerichtet ist im ersten Zustand einen Standardwert der Übertragungsleistung in der Basisstation so zu setzen dass er derselbe wie die größte Übertragungsleistung der Basisstation ist und
im zweiten Zustand die Basisstation eingerichtet ist, die Übertragungsleistung in der Basisstation basierend sowohl auf einer Rückmeldung der Qualität der Datenübertragungsverbindung (35, 36, 37, 39), die von dem Endgerät gesendet wird,
als auch auf der seit dem Empfang einer vorherigen Bestätigungsnachricht von dem Endgerät durch die Basisstation vergangenen Zeit zu regeln.

Description:

  • Priorität: 17. Juni 1996 Finnland Nr. 962510

Die Erfindung betrifft im allgemeinen die Regelung der Übertragungsleistung in einem zellularen Funknetzwerk und insbesondere ein Verfahren zum Regeln der Übertragungsleistung unter Berücksichtigung der besonderen Eigenschaften von paketgeschalteten Verbindungen (packet switched links).

Auf Radio- oder Funkkommunikation basierende Zellennetzwerke bilden die allgemeinste Form von Systemen zur mobilen, bidirektionalen Datenübertragung. Verbindungen zwischen den Endgeräten und Basisstationen werden meistens im Wählbetrieb geschaltet (circuit switched), d. h., eine gewisse Übertragungskapazität muß vollständig für die Benutzung einer einzelnen aktiven Datenübertragungsverbindung reserviert werden, unabhängig davon, ob die fragliche Verbindung eine kontinuierliche Datenübertragung erfordert oder nicht. Im GSM-System (Global System for Mobile Communications), das in dieser Anmeldung beispielsweise als Zellensystem behandelt wird, ist die für eine Verbindung zu reservierende Datenübertragungskapazität ein Verkehrskanal, der von einem TDMA Zeitschlitz (Time Division Multiple Access; Vielfachzugriff im Zeitmulitplex) gebildet wird, der sowohl auf der Übertragungsfrequenz als auch auf der Empfangsfrequenz zyklisch wiederholt wird.

Bei der Datenübertragung im Wählbetrieb besteht ein Problem dahingehend, daß nicht ausreichend Funkfrequenzen zur Verfügung stehen. Wenn eine bestimmte gewählte Verbindung nur gelegentlich eine tatsächliche Datenübertragung erfordert, wird die für sie reservierte Kapazität für den Rest der Zeit unnötigerweise reserviert. Dieses Problem wird besonders bei Kommunikationen wie den Datenrufen (data calls) deutlich. Als eine Lösung wurde die Datenübertragung in Paketform entwickelt, bei der die zu übertragenden Daten in separaten Paketen zusammengefaßt werden, die die Information über den Empfänger einschließen und in unregelmäßigen Intervallen übertragen werden können. Zwischen den Paketen kann die für ihre Übertragung benutzte Kapazität adressiert werden, um von irgendeiner anderen Verbindung benutzt zu werden.

Für die Regelung der Übertragungsleistung der Funkübertragung bewirkt die Datenübertragung in Paketform jedoch Probleme, die durch die im Zusammenhang mit im Wählbetrieb geschalteten Verbindungen bekannten Verfahren nicht gelöst werden können. Um den Hintergrund der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, werden im folgenden die Regelung der Übertragungsleistung und die auf sie Einfluß habenden Faktoren in einem bekannten Zellenfunksystem mit Wählbetrieb kurz beschrieben.

Das Zellensystem umfaßt Zentrale- und Steuerungsvorrichtungen, Basisstationen und Endgeräte, die Funkschnittstellen mit den Basisstationen aufweisen. Es ist bevorzugt, eine gewisse Leistungsbegrenzung für die Funkübertragung für jede Basisstation und jedes Endgerät festzusetzen. In einem Endgerät zielt die Begrenzung der Übertragungsleistung sowohl auf die Verringerung der Interferenz mit anderen Funkverbindungen als auch auf die Verringerung des Energieverbrauchs des Geräts ab. Der entscheidende Faktor für die Begrenzung der Übertragungsleistung der Basisstation ist die Verringerung von Interferenzen. Es ist vorteilhaft, die Übertragungsleistung der sendenden Funkeinrichtung so gering wie möglich zu begrenzen, jedoch auf solche Weise, daß die emfangende Vorrichtung in der Lage ist, die Übertragung ohne beachtliche, durch Rauschen und Interferenz bewirkte Fehler und Störungen zu empfangen. Die Begrenzung der Leistung ist eng verbunden mit der Aufrechterhaltung der Qualität der Funkverbindung und verschiedene die Qualität des empfangenen Signals anzeigende Parameter werden im allgemeinen darin benutzt. Die für die Qualität der Verbindung festgesetzten Anforderungen können in Abhängigkeit von der Art der in der Verbindung zu übertragenden Information variieren.

Die Regelung der Übertragungsleistung kann auf einer offenen Schleife (open-loop) oder einer geschlossenen Schleife (closed-loop) basieren. Bei der Regelung mit offener Schleife, wo die Datenübertragung bidirektional ist, erhält die sendende Einrichtung keinerlei Information über die Qualität des ankommenden Signals als Rückmeldung, sondern sie trifft eine Entscheidung über die Änderung der Übertragungsleistung durch Messen des Pegels des von ihr empfangenen Signals. Die Funktionsfähigkeit des Verfahrens basiert auf der Tatsache, daß die Übertragungs- und Empfangsfrequenzen die gleichen sind, wodurch die Wegabschwächungen oder -dämpfungen in beiden Richtungen die gleichen oder so nahe beieinander sind, daß die Wegabschwächungen zumindest stark korrelieren. Bei der Regelung mit geschlossener Schleife mißt die empfangende Vorrichtung die Qualität des Signals, das sie empfängt und liefert einen die Qualität beschreibenden Parameter zurück zu der sendenden Vorrichtung. Die Regelung mit geschlossener Schleife ist ein zuverlässiges Verfahren, aber das Empfangen des Signals, das Verarbeiten der Parameter, die die Qualität beschreiben, und die Übertragung der Information zurück zu der sendenden Vorrichtung erfordern Zeit. Zusätzlich vergrößert die Regelung mit geschlossener Schleife die für die Funkverbindung erforderliche Signalisierungsleistung (signaling effort).

Faktoren, die im Zusammenhang mit der Leistungsregelung stehen und durch die Signaldämpfung bewirkt werden, können als langsame und schnelle klassifiziert werden. Der langsame Schwund (fading) wird durch die Änderung der Entfernung zwischen dem Endgerät und der Basisstation oder durch Abwandern des Endgeräts zu toten Räumen bewirkt, die durch irgendein Objekt oder durch irgendeine Geländeform bewirkt werden, die die Ausbreitung von Funkwellen verhindert. Diese Faktoren haben auch auf gleiche Weise Einfluß auf die Aufwärts- und Abwärtsfunkverbindung, und die entsprechende Zeitskala liegt im Bereich von einigen Sekunden. Der schnelle Schwund wird durch die Tatsache bewirkt, daß eine destruktive oder auslöschende Interferenz von Wellen, die sich auf verschiedenen Wegen ausbreiten, beim Funkempfänger auftritt, und geschieht typischerweise in weniger als einer Sekunde. Der Einfluß des schnellen Schwunds auf die Aufwärts- und Abwärtsfunkverbindung korreliert außerdem nicht.

Bei dem bekannten Regelverfahren mit geschlossener Schleife, das z. B. in dem GSM System angewendet wird, muß der Empfangssignalpegel wenigstens während einer halben Sekunde gemessen werden, nach welcher die Übersendung des Resultats, d. h. des Meßreports, aufwärts vom Endgerät zu der Basisstationssteuerung etwa eine halbe Sekunde benötigt. Die Basisstationssteuerung mittelt typischerweise die empfangenen Meßberichte für etwa zwei Sekunden, und es dauert wiederum eine halbe Sekunde, das erhaltene Ergebnis zum Endgerät zu liefern. Die kummulierte Verzögerung beträgt somit einige Sekunden.

Bei der Paketdatenübertragung ist der Funkkanal für eine bestimmte Übertragung für etwa 50 ms jeweils während 5 s reserviert. Das oben beschriebene Regelverfahren mit geschlossener Schleife ist auf diese Art von Funkübertragung nicht anwendbar, da die sendende Vorrichtung keine Zeit hat, irgendeine Steuernachricht zu empfangen, bevor die Übertragung beendet ist. Selbst in solchen Fällen, in denen die Steuernachricht rechtzeitig eintrifft, ist der Teil der Übertragung mit falscher Leistung der Zeit nach übermäßig groß.

Für einen Fachmann ist es klar, daß es möglich ist, die oben beschriebene Regelung mit geschlossener Schleife in bekannter Weise durch Verringerung der Verzögerungen zu beschleunigen. Außerdem kann die Mittelung von der empfangenden Vorrichtung auf die sendende Vorrichtung übertragen werden, wodurch jedoch der Bedarf an Signalisierung vergrößert wird und die sendende Vorrichtung komplizierter gemacht wird. Aus der US 5,465,398 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Empfänger eines drahtlosen lokalen Netzwerks die Signalleistung von jedem erfolgreich empfangenen Paket mißt und sie mit dem kleinstein gespeicherten Leistungswert vergleicht, bei dem der Empfang des Pakets erfolgreich ist. Der Empfänger sendet der sendenden Vorrichtung Informationen über die Differenz zwischen der empfangenen Signalleistung und der kleinsten Leistung. Die sendende Vorrichtung berechnet einen sich bewegenden Durchschnitt aus den empfangenen Differenzen und stellt ihre Sendeleistung so ein, daß der Mittelwert der Differenzen sich einem vorbestimmten Grenzwert nähert.

Das durch die Veröffentlichung vorgeschlagene Leistungsregelverfahren ist jedoch hauptsächlich anwendbar auf kontinuierliche Übertragung oder auf Umstände, bei denen der Schwund (fading) des Funksignals sich im Laufe der Zeit nicht ändert, da die aus den empfangenen Paketen berechnete Größe nicht mehr gilt, wenn die Zeit zwischen den Paketen so lang ist, daß die Schwundeffekte Zeit haben, sich signifikant zu ändern. Das vorgeschlagene Verfahren ist für drahtlose lokale Netzwerke gedacht, wo das Anwendungsgebiet im allgemeine eine Büroumgebung ist und die Endgeräte während des Gebrauchs mit Bezug auf die Basisstationen nahezu stationär sind.

US 5 056 109 A offenbart ein Leistungssteuersystem für ein Mobilfunksystem, in dem Systembenutzer Informationssignale untereinander über mindestens eine Zelle austauschen. Das Leistungssteuersystem steuert die Sendeleistung für jedes Mobiltelefon in dem Mobilfunksystem. In US 5 056 109 A wird die von der Basisstation gesendete Signalstärke am Mobiltelefon gemessen und die Sendeleistung wird am Mobiltelefon entgegengesetzt zu einer Zunahme oder Abnahme der Empfangsleistung gesteuert. Zudem sendet die Basisstation Leistungssteuerbefehle an das Mobiltelefon, um dessen Sendeleistung zu beeinflussen.

EP 0 428 099 A2 betrifft ein digitales Funksystem und ein Verfahren die Sendeleistung in dem Funksystem zu steuern. Das System umfasst eine Sendeseite und eine Empfangsseite und die Sendeleistung wird auf Grundlage einer Fehlerratenerwartung und eines vorbestimmten Schwellwerts durchgeführt.

US 5 278 992 A offenbart eine Steuerung der Sendeleistung eines, aus einer Entfernung gesendeten Signals, durch eine Kommunikationseinrichtung, die sich in einer Entfernung zu einer Basisstation befindet und die in Kommunikation mit der Basisstation steht. Die entfernte Kommunikationsvorrichtung, empfängt von der Basisstation ein Signal, dessen Signalleistung bestimmt wird. Die Sendeleistung des entfernt gesendeten Signals wird entsprechend einer Formel, welche Leistungen von Signalen an verschiedenen Standorten beinhaltet, geregelt.

WO 96/03 813 A1 zeigt ein Leistungssteuerverfahren, das es einer Basisstation ermöglicht, über einen vorwärts gerichteten Paketkanal mit einem Mobilfunkgerät zu kommunizieren, um die Sendeleistung des Mobilfunkgeräts zu steuern, das über einen rückwärts gerichteten Paketkanal an die Basisstation sendet. Auf Grundlage eines Verhältnisses aus der Signalenergie pro Bit zur gesamten Interferenzleistung sowie oberen und unteren Grenzwerten jenes Verhältnisses, werden Befehle an das Mobiltelefon erzeugt, um die Sendeleistung zu erhöhen oder zu verringern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, durch das eine Vorrichtung mit einer drahtlosen paketgeschalteten Verbindung in der Lage ist, ihre Übertragungsleistung unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen der paketgeschalteten Verbindung zu regeln.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch Verschmelzen der Merkmale der Regelung mit offener und mit geschlossener Schleife, wodurch die von der geschlossenen Schleife geforderte Rückkoppelungsinformation an das Bestätigungspaket angefügt wird, das zu erkennen gibt, daß ein bestimmtes Paket erfolgreich empfangen wurde und die Regelung mit offener Schleife wird benutzt, wenn diese Art von Bestätigungspaketen nicht verfügbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß im ersten Zustand der Sendevorrichtung die Übertragungsleistung einen Standardwert aufweist und im zweiten Zustand der Sendevorrichtung basiert die Übertragungsleistungsregelung sowohl auf der durch die Bestätigungsnachricht der Empfangsvorrichtung gegebenen Rückkoppelungsinformation über die Qualität der Datenübertragungsverbindung als auch auf einem gegebenen Standardwert. Auf Seiten des Endgeräts basiert der Standardwert auf der Messung von durch die Basisstation regelmäßig gesendeten Signalen und auf Seiten der Basisstation basiert der Standardwert auf der größten Leistung und der seit der vorhergehenden Bestätigungsnachricht vergangenen Zeit.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren berechnet eine nur periodisch sendende Funkvorrichtung vor dem Beginn der Übertragung und zwischen den Übertragungen, was die für die Übertragung erforderliche kleinste Leistung ist. Die durch die Berechnung bestimmte Leistung wird Übertragungsleistungsstandardwert genannt. Die Berechnung kann auf Eigenschaften der Funkübertragung in der umgekehrten Richtung oder auf einer in irgendeiner anderen Weise gebildeten Annahme über die Art basieren, wie sich die Ausbreitungsbedingungen der Funkwellen ändern werden. Nachdem die Sendevorrichtung ein gewisses Datenpaket gesendet hat, empfängt sie entsprechend des benutzten Datenübertragungsprotokolls eine Bestätigung von der Empfangsvorrichtung, an die durch die Empfangsvorrichtung Informationen darüber angefügt sind, wie erfolgreich die Übertragung war. Die Sendevorrichtung berechnet die Korrektur der Übertragungsleistung auf der Grundlage der in der Bestätigung enthaltenden Rückmeldung. Zur gleichen Zeit berechnet sie jedoch kontinuierlich auch den Bedarf an Übertragungsleistung ohne jede Rückmeldung von der Empfangsvorrichtung. Der Wert der Übertragungsleistung wird innerhalb der durch bestimmte Randwerte gegebenen Grenzen bestimmt durch die Rückmeldung, den Standardwert der Übertragungsleistung und die Zeit, die seit dem Empfang der Rückmeldung vergangen ist. Somit weist das erfindungsgemäße Verfahren Merkmale auf, die mit beiden Regelungen, also mit der Regelung mit offener Schleife und der Regelung mit geschlossener Schleife in Verbindung stehen.

In einem Zellensystem hängt die Anwendung der Erfindung davon ab, ob die Basisstation oder das Endgerät betroffen ist. Bei den bekannten Lösungen sendet die Basisstation nämlich kontinuierlich oder zumindest sehr regelmäßig bestimmte Steuernachrichten, wodurch das Endgerät auf der Grundlage der von ihm empfangenen Steuernachrichten der Änderung der Ausbreitungsbedingungen der Funkwellen folgen kann und den von ihm beibehaltenen Standardwert aktualisiert. Die Basisstation kann nicht exakt die gleiche Art von Verfahren benutzen, da die Endgeräte nicht kontinuierlich senden. Die Leistungsregelung für die Übertragung in Paketform, die gelegentlich in der Basisstation bewirkt wird, muß numerisch durchgeführt werden, so daß z. B. der Standardwert – innerhalb gewisser Grenzwerte – um so größer ist, je länger die Zeit ist, die seit der Übertragung des vorhergehenden Pakets vergangen ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

1 das Prinzip der Erfindung als vereinfachtes Zustandsdiagramm,

2 bekannte Protokolle im GPRS System, und

3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung als Flußdiagramm.

Die Erfindung ist vorgesehen für die Anwendung in einem Zellenfunksystem, bei dem zumindest für das Endgerät (z. B. ein Mobiltelefon) und vorzugsweise auch für die Basisstation die Möglichkeit freigehalten ist, die Übertragungsleistung in Verbindung mit der Datenübertragung in Paketform zu regeln. Der verfügbare Leistungsbereich ist durch bestimmte größte und kleinste Werte begrenzt, und eine Hauptaufgabe ist es, die Leistung jedesmal so niedrig wie möglich einzustellen, jedoch in einer Weise, das die Qualität der Verbindung einen bestimmten erforderlichen Standard erreicht. In dieser Anmeldung wird das GSM System als beispielhaftes Zellensystem behandelt. Das GPRS Paketprotokoll (Global Packet Radio Service) ist als Erweiterung hierzu geplant. Die Abkürzungen, die auf GSM und GPRS bezogen sind, sind jedoch nicht gedacht, die Erfindung hierauf zu beschränken.

Entsprechend den Vorschlagen betreffend den GPRS, sind die Paketdatenkanäle in Haupt- und Nebenkanäle, im folgenden Master- und Slave-Kanäle genannt, getrennt. Der MPDCH Kanal (Master Packet Data CHannel, Hauptpaketdatenkanal) schließt zwei getrennte logische Kanaltypen ein, nämlich den PCCCH (Packet Common Control CHannel, allgemeiner Regelkanal im Paketbetrieb) und den PBCCH (Packet Broadcast Control CHannel, Rundfunk-Regelungskanal im Paketbetrieb). Auf dem letzten dieser beiden sendet die Basisstation regelmäßig bestimmte Steuersignale vom Rundfunk- oder Rundsendetyp. Im Fall das kein freier MPDCH Kanal in einer bestimmten Zelle vorhanden ist, muß die Steuernachricht, die zu den Paketverbindungen gehört, entlang der Signalisierungskanäle übertragen werden, die als im Wählbetrieb geschalteten Verbindungen (circuit switched links) festgelegt wurden. Die SPDCH Kanäle (Slave Packet Data CHannel, untergeordneter Paketdatenkanal) umfassen ebenfalls zwei getrennte Kanaltypen, den PDTCH (Packet Data Transfer CHannel, Paketdatenübertragungskanal) und den PACCH (Packet Associated Control CHannel, paketbezogener Regelkanal). Von diesen beiden wird der letztere für die Übertragung der den empfangenen Paketen zugeordneten Bestätigungen benutzt. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert bestimmte, die Qualität des empfangenen Signals bezeichnende Meßergebnisse, die als Rückmeldung zur Sendevorrichtung zu liefern sind. Die Meßergebnisse können einfach an die auf dem PACCH Kanal übertragenen Bestätigungen angefügt werden.

1 ist ein vereinfachtes Zustandsdiagramm, das den Anfangszustand 10 und den ”fortdauernden” Zustand 11 beschreibt. Der erste dieser beiden bedeutet einen Zustand entsprechend der vorliegenden Erfindung, in dem die Rückmeldeinformation über die Qualität des empfangenen Signals für die Sendevorrichtung nicht verfügbar ist, um die Leistung zu regeln, sondern in dem die Regelung der Übertragungsleistung auf irgendeiner Art von Regelung mit offener Schleife basieren muß. Eine positive oder eine negative Rückmeldung ACK/NACK von der Empfangsvorrichtung bewirkt, daß die Sendevorrichtung zum ”fortdauernden” Zustand übergeht, in dem die Regelung der Übertragungsleistung zumindest auf der Information basiert, die sagt, wie erfolgreich der Empfang der vorhergehenden Übertragung war. In dem ”fortdauernden” Zustand setzt die Sendevorrichtung voraus, daß sie regelmäßig Rückmeldeinformationen von der Empfangsvorrichtung empfängt. Wenn innerhalb einer gegebenen Zeit keine Rückmeldeinformation empfangen wird, kehrt sie entsprechend dem Pfeil ZEIT AUS zurück, und der durch das Zustandsdiagramm beschriebene Betrieb beginnt von vorn.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Berechnung, die die Standardwerte der Übertragungsleistung im Anfangszustand 10 bildet, auch fortgeführt, wenn die Sendevorrichtung im ”fortdauernden” Zustand 11 ist. In diesem Fall wird der Wert der Übertragungsleistung im ”fortdauernden” Zustand 11 sowohl entsprechend dem Standardwert der Übertragungsleistung als auch entsprechend der von der Empfangsvorrichtung empfangenen Rückmeldung bestimmt. Je länger die Zeit ist, die seit der Übertragung der Bestätigung durch die Empfangsvorrichtung vergangen ist, um so mehr wird der Wert der Übertragungsleistung durch den Standardwert der Übertragungsleistung für die Regelung mit offener Schleife beeinflußt und um so weniger durch die von der Empfangsvorrichtung gesendete Rückmeldung. Eine etwaige Rückkehr zum Anfangszustand entsprechend dem Pfeil ZEIT AUS erfolgt basierend auf der Zeit, die seit dem Empfang der vorhergehenden Rückmeldung vergangen ist. Wenn eine gewisse vorbestimmte Zeit seit dem Empfang der vorhergehenden Bestätigung vergangen ist, ist die in der Bestätigung eingeschlossene Rückmeldung völlig ungültig, wodurch die Sendevorrichtung als vollständig in den Anfangszustand 10 gebracht betrachtet werden kann.

Entsprechend der Erfindung ist der Anfangszustand 10 ein Zustand, in dem keine von der Empfangsvorrichtung empfangene Rückmeldeinformation für die Sendevorrichtung verfügbar ist, um die Übertragungsleistung zu regeln. Aus der Sicht der Sendevorrichtung kann der ”fortdauernde” Zustand 11 andererseits als ein Zustand festgelegt werden, in welchem sie Daten als Pakete so häufig zur Empfangsvorrichtung überträgt, daß, wenn die Empfangsvorrichtung als Antwort auf den Empfang eines bestimmten Pakets eine Bestätigungsnachricht einschließlich Informationen über die Qualität der Datenübertragungsverbindung sendet, die bei dem Empfang des Pakets ermittelt wurden, die Zeit, die seit dem Empfang von jeder Bestätigungsnachricht durch die Sendevorrichtung bis zum Übertragen des nächsten Pakets vergangen ist, nicht länger als ein vorgegebenes Zeitlimit ist. Die Rückmeldeinformation, die in einer bestimmten Bestätigungsnachricht eingeschlossen ist, bleibt für die erwähnte vorbestimmte Zeitdauer gültig.

Im folgenden wird zunächst die Regelung der Übertragungsleistung auf seiten des Endgeräts im Anfangszustand behandelt. Die Sendevorrichtung ist im Anfangszustand, wenn die Datenübertragungsverbindung noch nicht aktiv ist oder wenn eine längere Pause zwischen den auf der Verbindung zu übertragenden Paketen auftritt. Das Endgerät mißt regelmäßig (z. B. alle 2 Sekunden oder von jedem empfangenen Rahmen) die Signalleistung, die von ihr auf dem BCCH Kanal (Broadcast Control CHannel; Regelungskanal vom Rundfunktyp) oder auf dem PBCCH Kanal, der zum Paketprotokoll gehört, oder auf irgendeinem anderen entsprechenden Signalisierungskanal, auf welchem die Basisstation regelmäßig mit der Funkkommunikation verbundene Daten überträgt, empfangen wird. Der regelmäßige Empfang stellt keine neuen Anforderungen an den Betrieb des Endgeräts, da es das BCCH Signal und/oder das PBCCH Signal sowieso überwachen muß, für den Fall, daß es eine Übergabe (handover) ausführen muß.

Die Basisstation kennt die kleinste Signalleistung (auf der dB Skala), die sie von dem Endgerät empfangen sollte, wenn das Endgerät beginnt Pakete zu übertragen, so daß der Qualitätsstandard des empfangenen Signals auf der Basisstation akzeptabel ist. Die Basisstation hat, in besonders bevorzugter Weise, verschiedene unterschiedliche Empfangsleistungspegel bestimmt, von denen der kleinste der sogenannte Empfindlichkeitspegel ist. Da der von der Basisstation für den Empfang geforderte Leistungspegel entsprechend den Umständen variieren kann, schließt sie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in die auf dem BCCH Kanal und/oder dem PBCCH Kanal zu übertragenden Datenrahmen Informationen über den jedesmal geforderten Leistungspegel ein.

Wenn es z. B. acht Pegel gibt, können diese durch eine ganze Zahl T0, im folgenden Zielpegel genannt, beschrieben werden. Der Wert 0 zeigt an, daß die Basisstation mit dem Empfang auf dem Empfindlichkeitspegel zufrieden ist. Der Wert 1 entspricht einem Pegel über dem Empfindlichkeitspegel u. s. w. Der Wert 7 bedeutet den höchsten Pegel.

Zum Bestimmen des Zielpegels muß die Basisstation berücksichtigen, daß der für die Funkverbindung zu berechnende Verbindungsbedarf (link budget) abwärts (von der Basisstation zum Endgerät) und aufwärts (vom Endgerät zur Basisstation) unterschiedlich sein kann. Der Unterschied zwischen den den Verbindungsbedarfen kann für den Wert T0 des Zielpegels wie folgt berücksichtigt werden. Nehmen wir an, daß es vorteilhaft für die Basisstation ist, auf dem Pegel T0 = 2 zu empfangen, der zwei Pegel über dem Empfindlichkeitspegel liegt. Nehmen wir weiter an, daß die Verbindungsbedarfsberechnung oder die auf der Grundlage des tatsächlichen Verkehrs ausgeführten Messungen anzeigen, daß wenn das Endgerät über einen bestimmten Zielpegel informiert wird, der Qualitätspegel beim Empfang in der Basisstation in Wirklichkeit zwei Pegel niedriger sein wird. Somit würde, wenn die Basisstation das Endgerät informieren würde, das der Zielpegel T0 = 2 ist, der Qualitätspegel des nächsten vom Endgerät zu übertragenden Pakets in der Basisstation T0 = 0 sein, was dem Empfindlichkeitspegel entspricht. In diesem Fall berücksichtigt die Basisstation die Wirkung des Verbindungsbedarfs dadurch, daß sie das Endgerät informiert, daß der Zielpegel T0 = 4 ist. Dasselbe Prinzip ist natürlich anwendbar auf willkürliche Werte des Zielpegels und Verbindungsbedarfsberechnungen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren muß das Endgerät auch wissen, wie die Übertragungsleistung der Basisstation auf dem BCCH Kanal und/oder auf dem PBCCH Kanal ist. Im Fall daß die Übertragungsleistung der einzelnen Basisstationen des Systems nicht konstant ist, fügt jede Basisstation vorzugsweise an jeden auf dem BCCH Kanal zu übertragenden Datenrahmen den Parameter SB an, der die Übertragungsleistung in dBm Einheiten anzeigt. Die absolute Information über die Übertragungsleistung der Basisstation kann ersetzt werden, so daß das Endgerät voraussetzt, daß jede Basisstation einen bekannten nominalen Standardleistungspegel benutzt und die Differenz zwischen dem tatsächlichen Leistungspegel wird in dem Parameter T0 berücksichtigt, der den Zielpegel festlegt. Wenn die Basisstation wünscht, daß der Zielpegel z. B. T0 = 2 ist, ihre eigene Übertragungsleistung aber um eine Zielpegeleinheit höher ist, sendet sie den Zielpegelparameter T0 = 3. Das Endgerät setzt dann seine eigene Übertragungsleistung so, daß sie mit der tatsächlichen Abschwächung oder Dämpfung der Verbindung korrespondiert. Das Endgerät sieht beim Empfang einen höheren Signalpegel, als wenn die Basisstation mit der nominalen Standardleistung senden würde, wodurch der höhere Pegel des empfangenen Signals in dem Endgerät zu einer geringeren Übertragungsleistung als benötigt führen würde. Der um eine Einheit höhere Wert des Zielpegelparameters T0 korrigiert diese Situation. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit zwei getrennte Parameter zu übertragen vermieden.

Nachdem das Endgerät Datenrahmen auf dem BCCH Kanal und/oder auf dem PBCCH Kanal empfangen hat, mißt es die empfangene Signalleistung je Rahmen und findet durch Dekodieren die Werte der in dem Rahmen enthaltenen T0 und SB Parameter heraus. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Endgerät das C/I Verhältnis des empfangenen Signals (Carrier over Interference ratio; Träger zu Überlagerungsverhältnis) messen und beschreibt das C/I Verhältnis als Leistungspegel beim Empfang in der Weise, die durch Standard GSM 05.08. festgelegt ist. Die Rahmenzeit ist typischerweise sehr kurz (beim GSM-System 4.615 ms), so daß es vorteilhaft ist, die durch den schnellen Schwund und plötzliche Störungen bewirkten Änderungen zu kompensieren, so daß das Endgerät die Messungen pro Rahmen für die Dauer von einigen Rahmen mittelt. Eine typische Zeit ti zur Mittelwertbildung ist die sogenannte Multirahmenzeit (multi frame time), die einige hunderte von Millisekunden dauert. Um einen zu starken Einfluß des langsamen Schwunds auf die Messung zu vermeiden, ist die Zeit zur Mittelwertsbildung jedoch kürzer als 1 Sekunde. Im folgenden wird die gemittelte, empfangene Signalleistung mit R0 bezeichnet. Das Endgerät ändert den T0 Parameter in dB Einheiten in einer Weise, die umgekehrt ist zu der Weise, in der die Basisstation den T0 Parameter bildet und in der der Effekt der Verbindungsbedarfe berücksichtigt wird. Der in Dezibel angegebene T0 Parameter wird hier mit t0 bezeichnet. Der vom Endgerät als seine eigene Übertragungsleistung berechnete Standardwert Si(ti) ist dann Si(ti) = SB + D.(1)wobei D = t0 – R0.

Die Formel (1) ist natürlich nur gültig in dem Fall, daß das von ihr gelieferte Ergebnis zwischen dem kleinsten und dem größten Wert liegt, der für die Sendeleistung des Endgeräts festgelegt ist. Das Endgerät speichert den Wert Si(ti) in seinem Speicher, so daß er verfügbar ist, wenn das Endgerät mit der Übertragung von Packetdaten beginnt. Wenn der durch die Formel (1) gegebene Wert Si(ti) kleiner als der kleinste Wert der Übertragungsleistung des Endgeräts ist, sichert das Endgerät den kleinsten Wert und wenn der Wert Si(ti) zu groß ist, speichert das Endgerät den größten Wert.

Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann das Endgerät im Anfangszustand die durch die Formel (1) gegebenen Werte der Übertragungsleistung korrigieren durch Korrektion von Koeffizienten, die zum Beispiel auf der Zeit basieren, die seit dem vorhergehenden, ”fortdauernden” Zustand vergangen ist oder auf dem gemessenen C/I Verhältnis des BCCH Kanals und/oder des PBCCH Kanals. Wenn zum Beispiel das vom Endgerät gemessene C/I Verhältnis kleiner ist als ein bestimmter Schwellenwert kann es die Übertragungsleistung um einen Pegel anheben.

Im folgenden wird ein Leistungsregelalgorithmus nach der vorliegenden Erfindung für das Endgerät während des ”fortdauernden” Zustands beschrieben. Ein Paket ist bei der Übertragung in einzelne Blöcke unterteilt, die weiter in Datenbündel (bursts) unterteilt sind. Entsprechend dem OSI Modell (Open Structured Interface; offen strukturierte Schnittstelle), das die Paketfunkverbindung gestaltet, sendet die bestimmte RLC Protokollschicht (radio link control; Funkverbindungssteuerung) auf der Seite des Datenübertragungsnetzwerks, die in 2 mit 20 gekennzeichnet ist, eine Bestätigung, die jedes Paket betrifft, das als Ganzes übertragen wurde. Da die Länge der Pakete von vier Datenbündeln bis zu einigen hundert Datenbündeln variieren kann, kann die Zeit zur Übertragung eines Paketes zum Beispiel im GPRS System 18, 46 ms als kürzeste und über eine Sekunde als längste Zeit sein. Die Dauer des Pakets wird im folgenden mit tc bezeichnet.

Das Endgerät beginnt die Übertragung unter Benutzung der Standardleistung Si(ti), deren Berechnung oben beschrieben wurde. Wenn die Basisstation (oder irgendeine andere Einrichtung des Datenübertragungsnetzwerks, die Bestätigungen verarbeitet) die erste Bestätigung bildet, fügt sie daran Informationen über den mittleren Qualitätspegel des empfangenen Signals von den im Paket enthaltenen Datenbündeln an. Die Bestätigungsnachricht ist vorzugsweise so gebildet, daß die Basisstation den Qualitätspegel von allen Datenbündeln mißt und die ermittelte Information an das Paket anfügt, das auf der Grundlage der durch das Endgerät übertragenen Datenbündel in der Basisstation zusammengestellt wurde, und das von der Basisstation weiter zu der SGSN Vorrichtung des Netzwerks (Serving GPRS Support Node; GPRS Unterstützungsknoten), von wo die Bestätigungsmeldung mit ihren Meßergebnissen abwärts durch die Basisstation zum Endgerät übertragen wird.

Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird die Information über den Qualitätspegel der von der Basisstation empfangenen Datenbündel anstatt an die Bestätigungsnachrichten des RLC Pegels an die Steuermeldungen angefügt, die von der Basisstation zum Endgerät während der Aufwärtsübertragung von langen Paketen ebenfalls übertragen werden. Diese Ausgestaltung ist dort vorteilhaft, wo die mittlere Länge der Pakete so lang ist, daß das Warten auf die Bestätigungsnachrichten des RLC Pegels eine viel zu große Verzögerung für die Übergabe von Rückmeldeinformationen an das Endgerät bewirken würde. Eine Vorbedingung für diese Ausgestaltung ist, daß die Multirahmenstruktur der Übertragung es gestattet, die Übertragungsleistung zwischen den in einem bestimmten Paket eingeschlossenen Rahmen zu ändern, und daß die von der Basisstation gesendeten Steuermeldungen angefügt werden kann.

Auf die oben beschriebene Weise wird der Zielpegel t0 im Speicher der Basisstation gespeichert. Der Zielpegel beschreibt den verfolgten Qualitätspegel des Basisstationsempfangs in Dezibel. Wenn das Endgerät die Rückmeldung von der Basisstation empfangen hat, das heißt Informationen über den gemessenen Qualitätspegel, berechnet es die Differenz zwischen dem Zielpegel und dem gemessenen Pegel in Dezibel. Diese Differenz wird mit D1 bezeichnet. Wenn der gemessene Qualitätspegel höher als der Zielpegel ist, ist die Differenz D1 negativ, und wenn der von der Basisstation gemessene Qualitätspegel niedriger ist als der Zielpegel, ist die Differenz positiv. Entsprechend der Regelung mit geschlossener Schleife würde der nächste Wert der Übertragungsleistung der Basisstation die numerisch korrigierte Übertragungsleistung sein, das heißt, die Summe aus der früher benutzten Übertragungsleistung und D1, die mit Sc(tc) bezeichnet wird. Mit anderen Worten würde das Endgerät seine Übertragungsleistung so korrigieren, daß der von der Basisstation empfangene Qualitätspegel sich dem Zielpegel nähern würde.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren berücksichtigt die Leistungsregelung im ”fortdauernden” Zustand jedoch auch die Zeit, die zwischen der Übertragung von Paketen vergangen ist. Wie oben beschrieben aktualisiert das Endgerät also während des ”fortdauernden” Zustands den Standardwert Si(ti) der Regelung mit offener Schleife. Der nächste Übertragungsleistungswert S(t) des Endgeräts wird durch die Formel bestimmt, die die numerisch korrigierte Übertragungsleistung Sc(tc), die gemittelte Zeit tc bezogen auf den gemittelten, empfangenen Qualitätspegel, den aktualisierten Standardwert Si(ti) der Übertragungsleistung und die für die Bestimmung des Standardwerts benutzte gemittelte Zeit ti berücksichtigt. Mathematisch kann angegeben werden, daß S(t) = f(Sc(tc), t – tc, Si(ti), t – ti)(2)mit anderen Worten ist der nächste Übertragungsleistungswert S(t) eine Funktion f, deren Argumente die oben erwähnten Faktoren sind. Das Endgerät berechnet die Übertragungsleistung S(t) zu einem beliebigen Zeitpunkt t, der dem Zeitpunkt der Übertragung des nächsten Pakets entspricht. Wenn der Wert t der Zeit groß ist, wenn mit anderen Worten eine relativ lange Zeit seit dem Empfang der vorhergehenden Bestätigung bis zur Übertragung des nächsten Pakets vergangen ist, liegt der Wert S(t) der Übertragungsleistung vorzugsweise dichter an dem letzten Standardwert Si(ti) der Übertragungsleistung. Eine Beschränkung muß selbstverständlich zur Formel (2) hinzugefügt werden, entsprechend welcher der Wert S(t) der neuen Übertragungsleistung zwischen dem kleinsten und dem größten für das Endgerät festgelegten Wert liegen muß. Es gibt zwei Arten von kleinsten und größten Leistungsbegrenzungen: feste Grenzwerte in Abhängigkeit von der Konstruktion des Endgeräts und Grenzen pro Zelle, die durch das Netzwerk bestimmt werden, die häufig von einer Zelle zu einer anderen wechselt. In einer sehr kleinen Zelle verbietet die Basisstation den Endgeräten im Gebiet der Zelle mit einer Leistung zu senden, die höher als eine bestimmte Leistungsgrenze ist. Das Verbot wird zu den Endgeräten als Signalisierung in bekannter Weise übertragen.

Eine mögliche Form der Funktion f ist eine Funktion, die sich exponentiell an den Wert Si(ti) annähert. S(t) = Si(ti) + (Sc(tc) – Si(ti))*e–α(t-tc)(3)wobei α ein positiver Parameter ist, dessen am meisten geeigneter Wert durch Tests gefunden werden kann.

Das Endgerät speichert den Leistungswert S(t) in dem Speicher und überträgt die Datenbündel, die die Blöcke des nächsten Pakets tragen unter Benutzung der Übertragungsleistung S(t). Nach Empfang der nächsten Bestätigungsnachricht und während der Vorbereitung das nächste Paket zu senden, berechnet das Endgerät wieder einen neuen Leistungswert. Bei einer alternativen Ausgestaltung kann das Endgerät in dem ”fortdauernden” Zustand eine bestimmte Anzahl von letzten Leistungswerten berücksichtigen und nicht nur den letzten. Bei einer weiteren Alternative kann das Endgerät den Wert S(t) der Übertragungsleistung in Richtung auf die höchste zulässige Übertragungsleistung Smax in dem Maße anheben, wie oft ein bestimmter Rahmen oder Paket bereits erneut gesendet wurde. Erneute Übertragungen sind üblich wegen Datenübertragungsfehlern, die durch Anheben der Übertragungsleistung vermieden werden können.

Wenn mehr Zeit als ein vorgegebenes Zeitlimit seit dem Empfang der letzten Bestätigung vergangen ist, verliert die in der Bestätigung enthaltene Rückkoppelungsinformation ihre Gültigkeit und sie ist für das Endgerät nicht zu gebrauchen, um die Übertragungsleistung entsprechend der Regelung mit geschlossener Schleife zu korrigieren, da eine große Wahrscheinlichkeit für einen Regelfehler besteht. In diesem Fall wird die nächste Übertragungsleistung durch die Formel (1) bestimmt. Mit anderen Worten, das Endgerät ist entsprechend 1 in den Anfangszustand zurückgekehrt. Mathematisch bedeutet das bei der beispielsweise in Formel (3) genannten Funktion, daß der Ausdruck Sc(tc) – Si(ti))*e–α(t-tc) vernachlässigbar klein ist.

Bei den Änderungen der Übertragungsleistung ist es ratsam, einen gegebenen Randfaktor zu verwenden, der die größte zulässige Einzeländerung der Übertragungsleistung bedeutet und der die Größe von beispielsweise 2 dB aufweist. Durch Benutzung des Randfaktor wird versucht, die Oszillation der Leistungspegel zu verhindern. Schnelle und große Änderungen des Leistungspegels bewirken nämlich entsprechend schnelle Änderungen bei den sogenannten Nebenkanalinterferenzen (cochannel interference), die Einfluß haben auf den Betrieb von Zellen, die nahe nebeneinander auf gleichen oder benachbarten Frequenzen liegen. Eine schnelle und große Änderung bewirkt zunächst eine korrektive Reaktion in der anderen, nahegelegenen Zelle und diese korrektive Reaktion wiederum reflektiert zurück zu der ursprünglichen Zelle als eine Nebelkanalinterferenz, wodurch das System unstabil werden kann.

Der Randfaktor M kann eine Standardgröße haben oder er kann jeweils an die Größe der zu übertragenden Pakete angepaßt werden: da bei der Übertragung von langen Paketen Bestätigungen selten übertragen werden und entsprechende Korrekturen der Übertragungsleistung selten vorgenommen werden, können die Korrekturen größer sein (der Faktor M kann größer sein) als beim Übertragen kurzer Pakete. Bei in Wählbetrieb geschalteten GSM Verbindungen wird die Übertragungsleistungsregelung in Schritten von 2 dB alle 60 ms in einem 30 dB weiten Bereich ausgeführt. Somit kann ein bekanntes GSM Endgerät die Leistung von einem Grenzwert des zulässigen Bereichs zum anderen in etwa einer Sekunde ändern. Wenn die zu übertragenden Pakete bei dem GPRS die Länge von maximal drei Blöcken haben, kann der Randfaktor 2 dB sein. Mit längeren Paketen, jedenfalls mit der maximalen Länge von acht Blöcken kann der Wert von M 4 dB sein und im Fall von extrem langen Paketen (z. B. mit 80 Blöcken) kann der Randfaktor M 30 dB groß sein.

Wenn das Datenübertragungsnetzwerk nicht alle der durch die Basisstation gemessenen Qualitätsinformationen im Empfang bereitstellt, benutzt das Endgerät automatisch nur die Regelung mit offener Schleife. Mit den durch das Netzwerk getragenen Parametern kann das Zeitlimit nach welchem das Endgerät vom ”fortdauernden” Zustand in den Anfangszustand übergeht im wesentlichen auf unendlich gesetzt werden, wodurch das Endgerät die ganze Zeit im ”fortdauernden” Zustand ist, das Verhältnis zwischen dem auf der Grundlage von Bestätigungsinformationen berechneten Leistungswert und einem durch das offene Schleifenprinzip berechneten hängt jedoch von den Parametern von Formel (3) oder irgendeiner anderen für diesen Zweck benutzten Funktion ab. Der Leistungspegel der ersten Übertragung bei reiner Regelung mit geschlossener Schleife kann beispielsweise durch Benutzung des größten Wertes des Zielpegels T0 auf die größte Leistung gesetzt werden.

Das Datenübertragungsnetzwerk kann alle die Parameter, die einen Effekt auf die Leistungsregelung durch die Basisstationen haben, als Übertragungen vom Rundfunktyp zu allen Endgeräten übertragen. In diesem Fall wird die Steuerung der Leistungsregelung im Netzwerk gehalten, obwohl die Ausführung des Leistungsregelalgorithmus in den Endgeräten bewirkt wird.

Die erfindungsgemäße Übertragungsleistungsregelung wurde oben anhand eines Endgeräts eines Zellenfunksystems beschrieben. Im folgenden wird die Anwendung des Verfahrens auf die Übertragungsleistungsregelung in einer Basisstation eines zellenförmigen Funksystems behandelt. Wie in der Beschreibung des Standes der Technik festgestellt, hat die Leistungsregelung in der Basisstation nicht die signifikante Bedeutung wie in dem Endgerät, in welchem versucht wird, den Leistungsverbrauch auf jede mögliche Weise zu minimieren. Die Basisstation kann keine reguläre Übertragung vom BCCH oder PBCCH Typ vom Endgerät benutzen, somit kann sie die Regelung mit offener Schleife nicht auf den gleichen Algorithmus stützen, wie das Endgerät. Es gibt zwei Alternativen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Basisstation kann entweder die für sie festgelegte größte Leistung jeweils beim Beginn der Übertragung von Paketen benutzen oder sie kann den im Zusammenhang mit einer führeren Übertragung von Paketen im Speicher gesicherten bestimmten Übertragungswert beibehalten und als solchen benutzen oder durch bestimmte Standards modulieren. Ein Standard dieser Art ist, daß je länger die Zeit ist, die seit der Übertragung des vorhergehenden Pakets vergangen ist, die Wahrscheinlichkeit um so größer ist, daß das Endgerät sich signifikant bewegt hat, wodurch die Umstände sich verschlechtert haben können und eine größere Übertragungsleistung erfordern. In diesem Fall wird der im Speicher der Basisstation gesicherte frühere Übertragungswert in regelmäßigen Abständen größer korrigiert bis er der für die Basisstation festgelegten maximalen Übertragungsleistung entspricht.

Bei der Regelung mit geschlossener Schleife empfängt die Basisstation von dem Endgerät eine Bestätigung entsprechend dem RLC Pegel, wenn das Endgerät ein bestimmtes Paket empfangen hat. Die für die Übertragung von einem Paket erforderliche Anzahl von Datenbündeln reicht von vier zu einigen hundert Datenbündeln. Das Endgerät schließt in die Bestätigungsmeldung Information über den mittleren Qualitätspegel in den Datenbündeln des empfangenen Pakets ein. Das Basisstationssystem oder die Basisstationssteuerung berechnet den Leistungswert Sc(tc) in derselben Weise wie oben im Zusammenhang mit dem Betrieb des Endgeräts beschrieben. Da die Basisstation einen Si(ti) Wert von derart wie der des Endgeräts, der auf der Grundlage eines regulär empfangenen Steuersignals berechnet ist, nicht benutzen kann, bestimmt die Basisstation den Wert der nächsten Übertragungsleistung unter Benutzung einer geeigneten Funktion, in welcher der Wert der Übertragungsleistung zumindest so groß ist wie der Wert Sc(tc), sich jedoch im Laufe der Zeit der maximalen Leistung Smax annähert. Ein Fachmann kann leicht verschiedene geeignete Funktionen vorsehen.

3 beschreibt das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung in Form eines vereinfachten Flußdiagramms. Die Bezeichnungen in der Figur beziehen sich insbesondere auf das Endgerät, da die Feststellung des Wertes Si(ti) darin beschrieben ist. Angewendet auf die Basisstation, muß der Wert Si(ti) in der Figur durch den Wert Smax ersetzt werden, wodurch die Blöcke 30 und 31 unnötig werden. In dem Anfangszustand durchläuft das Endgerät die von den Blöcken 30, 31, 32 und 33 gebildete Schleife. Nach dem Senden eines Pakets in Block 34 und dem Empfangen der Bestätigung vom RLC Pegel in Block 35 geht es in den ”fortdauernden” Zustand. In den Blöcken 36 und 37 wird der numerisch korrigierte Leistungswert Sc(tc) entsprechend der Regelung mit geschlossener Schleife berechnet. Hier wird das zusammen mit der Bestätigungsmitteilung übertragene gemessene Ergebnis der empfangenen Signalqualität mit dem Ausdruck RXQUAL bezeichnet. Wenn es eine kurze Unterbrechung zwischen der Übertragung von Paketen gibt, durchläuft das Endgerät weiterhin die von den Blöcken 38 und 40 gebildete Schleife, welche durch die Übertragung eines neuen Pakets oder, wenn das vorbestimmte Zeitlimit für den ”fortdauernden” Zustand abläuft, unterbrochen wird. Die Tatsache, daß die Aktualisierung des Wertes Si(ti) auch in dem ”fortdauernden” Zustand weitergeführt wird, ist wegen der grafischen Klarheit in dem Flußdiagramm nicht enthalten, aber auf der Grundlage dessen was oben gesagt wurde, sollte es klar sein, daß im Block 39 immer der letzte aktualisierte Si(ti) Wert für die Berechnung der Übertragungsleistung benutzt wird.

Zu dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch die Beseitigung von Fehlerzuständen durch Anheben der Übertragungsleistung hinzugefügt werden. In dem Fall nimmt die Nachrichten sendende Vorrichtung automatisch an, daß, wenn die Übertragung eines bestimmten Pakets fehlschlägt, die Übertragungsleistung ungenügend war, und sie wird aufwärts durch den größten zulässigen Korrektionsschritt (der Gleiche wie der Randfaktor M) korrigiert. Auch die Kanalzuweisungsanforderungen oder -anfragen, also die von dem Endgerät vor der tatsächlichen Übertragung von Paketen übertragenen, sogenannten wahlfreien Zugriffsnachrichten (random access messages), werden mit dem von der Regelung mit offener Schleife entsprechend der Erfindung bestimmten Leistungspegel übertragen. Auch die automatische Prioritätsbewertung von wichtigen Kanalzuweisungsanforderungen kann zu dem Verfahren hinzugefügt werden. Wenn das Endgerät eine Kanalzuweisungsanfrage senden muß, die beispielsweise auf eine Notfallmeldung bezogen oder anderweitig besonders wichtig ist, kann es automatisch die Übertragungsleistung so setzen, daß sie einige Dezibel größer ist als der durch die Formel (1) gegebene gültige Standardwert für die Übertragungsleistung.

Das Zeitlimit nach welchem das Endgerät in den Anfangszustand zurückkehrt kann ebenfalls dynamisch bestimmt werden, z. B. so daß, wenn die Übertragungsleistung während einer paketgeschalteten Verbindung (packed switched link) viele Male korrigiert wurde das Zeitlimit kürzer eingestellt wird, als in dem Fall, indem die Übertragungsleistung für lange Zeit die gleiche geblieben ist. Die gleichen dynamischen Änderungsmöglichkeiten betreffen alle Parameter A, B, α und β der Formel (3) oder, im Fall das irgendein anderer Ausdruck der Funktion f anstelle der Formel (3) benutzt wird, andere Parameter, die Einfluß auf die Wertigkeit von verschiedenen Typen von Korrekturfaktoren haben.

Die vorliegende Erfindung ist von Vorteil verglichen mit dem Stand der Technik, da die Sendevorrichtung immer Kenntnis von dem Standardwert der Übertragungsleistung zum Übertragen des folgenden Pakets hat, ungeachtet dessen, wie lang die Zeit ist, die seit der Übertragung des vorhergehenden Pakets vergangen ist, wodurch die übertragende Vorrichtung die Übertragung unmittelbar beginnen kann, wenn das zu übertragende Paket fertig ist. Dies ist eine bedeutende Verbesserung verglichen mit Systemen, in welchen die Basisstation zunächst die Qualität der Datenübertragungsverbindung messen und basierend auf den Messungen einen Leistungsregelbefehl an das Endgerät geben muß, entsprechend welchem das Endgerät seine Übertragungsleistung vor der Übertragung des Pakets so regeln muß, daß sie korrekt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren verbindet sowohl die nützlichen Merkmale einer Regelung mit offener Schleife als auch die einer Regelung mit geschlossener Schleife.