Evaluation and modeling of power control information in a 3G cellular mobile network
Markus Laner · reposiTUm (TU Wien) · 2009
In modernen 3rd Generation (3G) Netzwerken wie zum Beispiel Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) wird Wide-band Code Division Multiple Access (WCDMA) als Zugriffsmethode für die Luftschnittstelle verwendet. Dabei spielt Leistungskontrolle eine sehr wichtige Rolle, Interferenzen und Leistungsverbrauch können auf ein Minimum beschränkt und somit auch der Datendurchsatz maximiert werden. Aus diesem Grund wird in UMTS eine strikte Leistungsregelung verwendet, welche aus einem inneren und einem äußeren Regelkreis besteht. Die jeweiligen Bezeichnungen sind Inner Loop Power Control (ILPC) und Outer Loop Power Control (OLPC). Während sich die ILPC im Laufe der letzten Jahre stetig weiterentwickelte, gab es keinen entsprechenden Fortschritt der OLPC zu verzeichnen. Entsprechende Literatur ist rar. Die OLPC ist ein Regelungsalgorithmus, der versucht die Blockfehlerrate konstant zu halten, indem das empfangene Signal zu Störungs-Verhältnis entsprechend angepasst wird. Das geschieht mit Hilfe einer Rückkopplung zum Sender. In letzter Zeit wurde festgestellt, dass der OLPC Algorithmus regelmäßige Fehlermuster bei der Übertragung verursacht. Dies ist ein Zeichen für suboptimale Auslegung und Verbesserungspotenzial. In dieser Diplomarbeit sollen die Schwachstellen des OLPC Algorithmus Festgestellt und Verbesserungsmöglichkeiten erarbeitet werden. Dies soll mit Hilfe von ausgiebigen Messungen in einem in Betrieb stehenden UMTS Netzwerk erreicht werden, wofür leistungsfähige Software zur Verfügung steht. Die erhaltenen Messergebnisse zeigen das Verhalten des OLPC Algorithmus im Detail, welches anschließend mithilfe von statistischen Methoden modelliert wurde. Zusätzlich ist nach weiteren Parametern gesucht worden, mit denen der Regelungsmechanismus verbessert werden könnte. Dabei stellte sich die unkodierte Bitfehlerrate, genannt Bit Error Ratio (BER), als ein Wert heraus, der mit der Blockfehlerrate stark korreliert ist. In weiterer Folge wird ein neuer Algorithmus vorgeschlagen, der sich die in der unkodierten Bitfehlerrate enthaltene Information zu Nutze macht um ein verbessertes Verhalten zu garantieren. Um die Leistungsfähigkeit dieser Methode beurteilen zu können wurden Simulationen durchgefhrt. Die resultierende Erkenntnis ist, dass der hier vorgeschlagene Algorithmus durchaus Potenzial zur Leistungssteigerung hat. Unter verschiedenen Umständen, wie zum Beispiel konstanten und dynamischen Leistungsanforderungen, wurden zwischen 0.2 und 1 dB an eingesparter mittlerer Leistung geschätzt. Außerdem ist der hier vorgeschlagene Algorithmus standardkonform und relativ einfach zu implementieren.