CZ293835B6 - Způsob dynamického přidělování kanálů v mobilních rádiových sítích - Google Patents

Abstract

U způsobu dynamického přidělování kanálů v mobilních rádiových sítíchŹ při němž pro jednotlivé kanály jsou určovány priorityŹ které v závislosti na interferencích vznikajících v daném kanálu jsou zvětšovány nebo snižoványŹ mohou být při dobrých podmínkách šíření obsazovány kanály s nižší prioritou@ Ke zvýšení a snížení priority může být použito tvoření střední hodnoty velikosti závislé na rozsahu interferencí@ Mimo to mohou být pro různé interferenční a@nebo zátěžové situace vedeny různé prioritní seznamyŕ

Description

Způsob dynamického přidělování kanálů v mobilních rádiových sítích

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu dynamického přidělování kanálů v mobilních rádiových sítích, přičemž pro jednotlivé kanály se stanovují priority, které se v závislosti na interferencích vznikajících v daném kanálu zvětšují nebo zmenšují

Dosavadní stav techniky

V mobilních rádiových sítích se provádí přenos mezi základní stanicí a mobilní stanicí v kanálech, které jsou stanovovány nejméně jedním časovým útržkem na nejméně jeden nosič. V případě vodivě orientovaného přenosu je při tvoření spojení a při změně mobilní stanice z jedné základní stanice na jinou nutné přidělení kanálu, který je k dispozici. V případě balíkově orientovaného přenosu dochází k přidělování kanálů pro každý související spojovací úsek.

V kanálech mohou vznikat různé interference ovlivňující kvalitu přenosu. Při tom působí vedle interferencí stejných frekvencí sousedních buněk také interference jiných rušičů, například zapalovacích jisker motorových vozidel, atmosférické poruchy a tepelné šumy při malé síle přijímacího pole. Tyto interference zakládají časové kolísání, při kterém by mělo být zohledněno přidělování kanálů.

Samoadaptivní, učenlivý způsob dynamického přidělování kanálů je popsán vFuruya. Y., Akaiwa. Y.: Channel Segregation, A Distributed Adaptive Channel Allocation Scheme for Mobile Communication Systems vIEICE Transactions, díl E 74, č. 6, červen 1991, str. 1531 a následující, a v Akaiwa. Y., Andoh. H.: Channel Segregation A Self-Irganized Dynamic Channel Allocation Method: Application to TDMA/FDMA Microcellular Systém in IEEE Joumal on Selected Areas in Communications, díl 11, č. 6, srpen 1993, str. 949 a následující. Při tom používaný algoritmus je nazýván Channel Segregation (CSEG). Známý způsob může být použit jak při balíkově orientovaném, tak i při vodivě orientovaném přenosu. Přitom udržuje každá základní stanice seznam priorit o všech kanálech, které jsou jí k dispozici. Seznam priorit je po každém souvisejícím spojovacím úseku v případě nerušeného přenosu inkrementován nebo při rušení dekrementován. Při každém novém poskytování kanálu je stále poskytován volný kanál s momentálně nejvyšší prioritou.

S časem se pak v síti vytváří uživatelský vzor, ve kterém se stále častěji přidělují kanály s vyšší prioritou a stále řidčeji se přidělují kanály s nižší prioritou. Tento uživatelský vzor se podobá statickému jako tzv. Fixed Channel Allocation (FCA), u kterého se frekvenční zdroje, které jsou k dispozici, rozdělují přes opakující se buňkovou strukturu. Tento způsob zajišťuje, že se kanály při současném provozu sítě ruší co možná nejméně.

Je však při nerovnoměrném provozním rozdělování nanejvýš neefektivní.

Vylepšený způsob dynamického přidělování kanálů založený na shora popsaném algoritmu Chanel Segregation je popsán v Hamabe. K., Ueda. T., Otsu. T.: Distributed Adaptive Channel Allocation Scheme with Variable C/I Threshold in Cellular Systems in 43. IEEE Vehicular Technology Conference. Meadowlands Hilton. Secaucus. NJ, USA, květen 18 - 20, 1993. Při něm je k rovnoměrnému přidělování kanálů stanovována prahová hodnota pro poměr nosič/interference (C/I), který je pro kanály s nižší prioritou nasazován nižší než pro kanály s vyšší prioritou. K tomu jsou kanály, které jsou k dispozici, děleny do třech skupin, přičemž každé skupině je přiřazována prahová hodnota.

-1 CZ 293835 B6

Tímto způsobem je zajištěno rovnoměrné využití kanálů; nereaguje ale optimálně na změny, např. při změně spojovacích poměrů.

Podstata vynálezu

Úkolem předloženého vynálezu je poskytnout způsob přidělování kanálů v mobilních rádiových sítích, který sice vychází rovněž z přidělování kanálů v minulosti, avšak umožňuje vysoké využití kanálů, které jsou k dispozici, při různých provozních situacích, a který reaguje na změny co 10 možná pružně.

Tento úkol je u způsobu podle vynálezu řešen tím, že při dobrých podmínkách šíření se obsazují kanály s nižší prioritou.

S tímto způsobem podle vynálezu dochází k obsazování kanálů s nižší prioritou častěji něž u známého způsobu. Tím je podstatně zlepšena účinnost sítě. Mimo to existuje možnost, že nejdříve nízká priorita kanálu se při vzniku odpovídajících předpokladů zvyšuje.

S výhodou je u tohoto způsobu navrženo, že při zkoušce, zda má být kanál obsazen, použitá 20 prahová hodnota, zejména poměr nosič/interference, je funkcí priority daného kanálu. Tím je možné přednostní zohlednění podmínek šíření při přidělování kanálů. Při tom je výhodně navrženo, že funkce má vycházejíc z konstanty se zmenšující se prioritou monotónně padající průběh, který je logaritmický.

Vyhodnocení podmínek šíření, resp. interferencí se může provádět prostřednictvím různých měření, například poměru nosič/interference, síly přijímaného pole, u mobilních rádiových sítí s regulací vedení k tomu požadované stavěči velikosti a případně také signálního času.

Rychlá adaptace priorit může být u jiného způsobu podle vynálezu zajištěna tím, že pro zvětšení 30 nebo snížení priority se provádí vytváření střední hodnoty závislé na rozsahu interferencí, výhodně prostřednictvím rekurzivního filtrování.

Další způsob podle vynálezu slouží k dymanizaci přidělování kanálů tím, že se kanálům při různých interferenčních a/nebo zátěžových situacích přidělují různé priority, přičemž priority všech 35 kanálů pro danou interferenční a/nebo zátěžovou situaci jsou vedeny v prioritním seznamu, a že se při obsazování kanálů priorita prioritního seznamu, která má být použita, bere pro právě jsoucí interferenční a/nebo zátěžovou situaci. Odpovídajícím způsobem aktuální situaci se k přidělení kanálu používá seznam priorit přizpůsobený této situaci. Tím se redukuje reakční čas na rozpoznání dané situace, resp. předprogramované přepnutí z jednoho prioritního seznamu na jiný.

Výběr prioritního seznamu se může uskutečňovat jak přes celou síť, tak i v jednotlivých oblastech uvnitř sítě vzájemně nezávisle. Při shrnutí více základních stanic k takovým oblastem musí být zohledněno, aby se okrajové buňky jednotlivých oblastí ovlivňovaly co možná nejméně.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 průběhový diagram k vysvětlení způsobu podle vynálezu, obr. 2 diagram rekurzivního filtru prvního řádu a obr. 3 průběh vstupních a výstupních veličin rekurzivního filtru.

-2CZ 293835 B6

Příklady provedení vynálezu

Program, znázorněný na obr. 1 je nastartován pokaždé v kroku L, je-li třeba kanál. To je požadováno například v případě vodivě orientovaných spojení při vytváření spojení nebo při předávání (hand-over) z jiné buňky. Při balíkově orientovaném přenosu dochází k obsazení volného kanálu u každého spojovacího úseku.

V kroku 2 je do programu přebíráno celé číslo m, které představuje objednávané číslo právě používaného prioritního seznamu. Číslo m může být zadáno ručně. V rámci vynálezu však muže docházet i k automatickému výběru prioritního seznamu v závislosti na aktuální interferenční a/nebo zátěžové situaci.

V následujícím kroku 3 programu se z právě zvoleného prioritního seznamu L(m) vybírá volný kanál s nejvyšší prioritou P. V kroku 4 se rozhoduje, zda v kroku 3 vybraný kanál může být použit nebo ne. Rozhodnutí závisí na tom, zda poměr nosič/interference CIR je větší než prahová hodnota CIRt, která se znovu skládá z minimálního poměru nosič/interference CIRmin a bezpečnostního odstupu CIRs.

U znázorněného příkladu provedení je bezpečnostní odstup CIRs funkcí priority P právě zvoleného kanálu. Poměr nosič/interference CIR může být pro způsob podle vynálezu určován v průběhu signalizace prováděné již od počátku spojení. Je však možné i použití hodnot, které byly zjištěny a pak uloženy pro daný kanál prostřednictvím měření při předchozích spojeních nebo spojovacích úsecích.

Závislost bezpečnostního odstupu CIRs na prioritě může být například dána funkcí

CIRs = C - f(P), přičemž hodnoty P jsou mezi 0 a 1 a platí f(P=l) = 0. Tím jsou kanály vyšší priority již používány s relativně menším bezpečnostním odstupem CIRs, zatímco kanály s nižší prioritou musí překonat podstatně větší bezpečnostní odstup. Funkce f(P) může být logaritmická funkce, například f(P) = log₁₀(P).

Není-li poměr nosič/interference CIR větší, než prahová hodnota, následuje po rozvětvení v kroku 4 krok 5 programu, kterým je vybrán další kanál z prioritního seznamu L(m). Ukazuje-li se při tom však, že již žádné kanály nejsou volné, dochází po rozvětvení v kroku 6 podle toho, zda došlo k nastartování programu na základě nového přání na spojení nebo předání, v kroku 7 k hlášení, že není k danému času možné vytvoření spojení. V případě balíkově orientovaných spojení se přenášená data mezitímně ukládají o sobě známým přechodným způsobem. Potom je program v kroku 8 ukončen.

Je-li však u rozvětvení v kroku 4 k dispozici kanál s dostatečným poměrem nosič/interference, je tento kanál obsazen v kroku 9. Na konci spojení nebo na konci jednotlivých spojovacích úseků se zjišťuje, zda pro kvalitu spojení nebo spojovacích úseků jsou dodržovány předem dané požadavky. To může být například posuzováno na základě měřeného poměru nosič/interference.

V případě nedodržení požadavků se v kroku 11 umístí binární velikost i = 0, zatímco při nerušeném spojení se v kroku 12 umístí i = 1. S danou hodnotou i se v kroku 13 uskutečňuje výpočet nové priority P, načež v kroku 8 se program ukončuje.

Volba m se může, jak bylo dosud vysvětleno, uskutečňovat ručním vložením nebo automatickým zjištěním interferenční a/nebo zátěžové situace. Tak může být například při vzniku normálního

-3CZ 293835 B6 rozhovoru v průběhu většiny dne používán prioritní seznam L(l), zatímco při zvláštních událostech, jaké vznikají například při ukončení hromadných podniků a po zvýšené potřebě rozhovorů, se používá prioritní seznam L(2). Aby se obdržel prioritní seznam přizpůsobený dané situaci, může v průběhu trvání odpovídající situace programová část v kroku 13 působit na tento seznam. K tomu může být programová část t v kroku 13 řízena odpovídajícím způsobem velikostí m. Je však rovněž možné při vzniku zvláštních situací, které se pravděpodobně neopakují, neukládat změněné seznamy vzniklé vypočítáním nových priorit v kroku 13.

Pro automatické zjištění dané interferenční a/nebo zátěžové situace může být použita například četnost požadavků na rozhovor nebo četnost rozvětvení po N v kroku 4.

Obr. 2 ukazuje schematicky rekurzivní filtr prvního řádu. Vstupu 21 je přiváděn vstupní signál i(n), přičemž n je proměnná k označení za sebou následujících hodnot. V kroku 22 je i(n) zhodnocena faktorem A a přes sčítací člen 23 vedena a k výstupu 24, na kterém je stanovena priorita P (n). Ta je přes mezizásobník 25 a přepočítání 26 o faktor a vedena zpět ke sčítacímu členu 23. Aby zůstávaly prioritní hodnoty P(n) v rozpětí mezi 0 a 1, je stanoveno

A = 1 - a.

Vysvětlením dalších podrobností rekurzivního filtru je zbytečné se zaobírat v souvislosti s předloženým vynálezem, protože rekurzivní filtr je dostatečně popsaný v literatuře. Je pouze odkázáno na to, že se zvětšujícím se a je hraniční frekvence dolní propusti nižší a integrační čas o to větší a odpovídajícím způsobem také o to větší vliv dřívějších interferenčních dat na okamžitou prioritu P(n). Z důvodů stability je však hodnota a menší než 1.

Obr. 3 ukazuje chování priorit P(n) jako výchozí hodnoty rekurzivního filtru při vstupní hodnotě i(n), která se mění mezi hodnotami 0 a 1.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob dynamického přidělování kanálů v mobilních rádiových sítích, přičemž pro jednotlivé kanály se stanovují priority, které se v závislosti na interferencích vznikajících v daném kanálu zvětšují nebo zmenšují, a při zkoušce, zda má být kanál obsazen, se zohledňuje použitá prahová hodnota (CIRt), poměr nosič/interference (C/I), přičemž prahová hodnota (CIRt) je funkcí priority (P) daného kanálu, vyznačující se tím, že při dobrých podmínkách šíření se obsazují kanály s nižší prioritou, a funkce prahové hodnoty v závislosti na prioritě má, vycházejíc z konstanty se zmenšující se prioritou (P), monotónně padající průběh.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že padající průběh je logaritmický.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro zvětšení nebo snížení priority se provádí vytváření střední hodnoty závislé na rozsahu interferencí.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se t í m , že tvoření střední hodnoty se provádí prostřednictvím rekurzivního filtrování.