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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der
Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0037942 , eingereicht am 8. April 2013, die hierdurch in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Frequenzbandzuweisung und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Frequenzbandzuweisung, die ein Verfahren bieten, welches im Stande ist, effizient Frequenzressourcen in einer Duplex-Struktur eines Eisenbahn-Funkkommunikationsnetzes zu erstellen, das Zuverlässigkeit und Stabilität gewährleisten muss, und welches außerdem ein Schema bietet, das es dem Eisenbahn-Funkkommunikationsnetz ermöglicht, Frequenzressourcen mit einem Funkkommunikationsnetz, das einen anderen Zweck hat, gemeinsam zu benutzen.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Durch Ersetzen von Zugsteuerschemata, die auf eine verdrahtete Weise zwischen Stücken vorhandener Boden-Ausrüstung erstellt worden sind, und durch Neuerstellen der Zuweisung von Steuerregeln eines Boden-Gerätes und eines Bord-Gerätes vom Standpunkt der Funktionalität hat man ein sicheres und einfaches CBTC-System (CBTC = Communication Based Train Control; Kommunikationsbasierte Zugsteuerung) entwickelt, welches Funkkommunikation benutzt. In manchen Ländern ist ein derartiges CBTC-System schon kommerzialisiert worden, und im Zuge der Entwicklung der Technik wird erwartet, dass zukünftig ein Zugsteuerungs- und -kommunikationssystem auf Basis von Funkkommunikation verbreiteter als gegenwärtige Systeme auf Eisenbahnen angewendet wird.
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Ein derartiges CBTC-System wird am Boden und in einem Zug installiert und sichert die Stabilität des Zugbetriebs über wechselseitige kontinuierliche Kommunikation. Verglichen mit einem typischen verdrahteten Signalsteuersystem kann außerdem der Zugfolgeabstand verkürzt werden, so dass die Transportkapazität vergrößert werden kann. Und da Datenkommunikation zwischen einem Zug und einem zentralen Steuersystem durchgeführt werden kann, kann die Betriebseffizienz des Zuges verbessert werden, und die Stabilität und Bequemlichkeit von Eisenbahnen können optimiert werden.
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In Bezug auf ein derartiges CBTC-System auf Basis von Funkkommunikation wird in Europa GSM-R (Global System for Mobile Communications – Railway) benutzt, so dass ein Teil eines GSM-Bandes als Frequenzen nur für Eisenbahnen zugewiesen wird. In manchen Ländern einschließlich der Vereinigten Staaten wird der IEEE 802.11-Standard für ein 2,4-GHz-ISM-Band (ISM = Industrial Scientific Medical) für Eisenbahnsteuerung benutzt. Funkkommunikation eines auf der Sinbundang-Strecke oder dergleichen in Korea benutzten CBTC-Systems benutzt ein 2,4-GHz-ISM-Band, und die zusätzliche Installation eines CBTC-System, welches das ISM-Band benutzt, ist als ein zukünftiges Vorhaben geplant.
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Ein RF-CBTC-System (RF-CBTC = Radio Frequency-Communication Based Train Control), welches das ISM-Band benutzt, ist jedoch darin nachteilig, dass aufgrund der Eigenschaften des 2,4-GHz-Bandes Probleme wie z. B. Interferenz und Störung verursacht werden können, was es schwierig macht, kontinuierlich gute Leistung sicherzustellen. Als Folge hat man Besorgnisse über die Unterbrechung von Eisenbahndiensten erhoben, und als Maßnahme gegen solche Besorgnisse wird das Sichern von exklusiven Eisenbahnfrequenzen verlangt. In Anbetracht der inländischen Situationen entsprechend dem 2,4-GHz-Band kann Eisenbahnbetrieb aufgrund von Interferenz und Störung unsicher sein. Um Züge zuverlässig betreiben zu können, ist daher das Sichern von exklusiven Eisenbahnfrequenzen dringend erforderlich, um Züge in Eisenbahntransportsystemen sicher und bequem betreiben zu können, auch wenn es schwierig ist, die Prozedur und Periode der Zuweisung von Frequenzen sicherzustellen.
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Gegenwärtig ist es jedoch nicht leicht, ein breites Frequenzband als ein exklusives Eisenbahnfrequenzband zuzuweisen, da die Menge der Funkdaten in der letzten Zeit und explosiv zugenommen hat. Insbesondere müssen im Wesentlichen das Duplexen von einem Eisenbahn-Netz und Zellenabdeckung, die im Stande sind, einen Notfall sofort zu bewältigen, erstellt werden. Folglich ist in einem vorhandenen LTE-System (LTE = Long Term Evolution) der Verbrauch einer Zahl von Frequenzen erforderlich, die das Doppelte einer Zahl von vorhandenen Frequenzen ist, um Frequenzinterferenz zwischen benachbarten Basisstationen aufzuheben, die erforderlich sind, um ein Eisenbahn-Kommunikationsnetz zu erstellen. Um in diesem Fall ein Zugsteuersignal mit wenig Übertragungsverkehr zu duplexen, sind doppelt so viele Frequenzen wie die Zahl der vorhandenen Frequenzen erforderlich, so dass die Frequenzausnutzung sehr verschlechtert wird.
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Und da ein Gebiet, in dem hauptsächlich Eisenbahn-Funkkommunikation benutzt wird, auf das Gebiet in der Nähe eines Eisenbahn-Stationsgebäudes oder einer Eisenbahnstrecke beschränkt ist, werden solche Frequenzen in anderen Gebieten nicht häufig benutzt, so dass die Nutzungseffizienz von Frequenzen sehr verschlechtert wird. Um dieses Problem zu lösen, bedarf es eines effizienten Frequenzduplex-Schemas und eines Schemas, das im Stande ist, mit anderen Kommunikationsnetzen zu verbinden, ohne die Hauptfunktionen eines Eisenbahn-Kommunikationsnetzes zu beeinträchtigen.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung eingedenk der obigen im Stand der Technik auftretenden Probleme gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Frequenzen effizient zuzuweisen, indem Frequenzinterferenz in einer Duplex-Struktur eines Eisenbahn-Funkkommunikationsnetzes, das Zuverlässigkeit und Stabilität gewährleisten muss, verhindert wird.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einem Eisenbahn-Funkkommunikationsnetz, das Zuverlässigkeit und Stabilität gewährleisten muss, zu ermöglichen, Frequenzressourcen mit einem Funkkommunikationsnetz, das einen anderen Zweck hat, gemeinsam zu benutzen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Empfangsempfindlichkeit durch Synchronisieren von Signalen von jeweiligen Basisstationen in einer Duplex-Struktur eines Eisenbahn-Funkkommunikationsnetzes, das Zuverlässigkeit und Stabilität gewährleisten muss, zu verbessern.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung der obigen Aufgaben ein Frequenzband-Zuweisungsverfahren für eine erste Basisstation und eine zweite Basisstation, die ein identisches Frequenzband haben und ein überlappendes Zellenabdeckungsgebiet ausbilden, bereitgestellt, welches umfasst: Zuweisen eines ersten Frequenzressourcenblocks (RB), der erforderlich ist, um einen ersten Zweck zu erreichen, in einem ersten Band, das ein Frequenzband der ersten Basisstation ist; Zuweisen eines virtuellen zweiten Frequenzressourcenblocks, der erforderlich ist, um für den ersten Zweck vorzubereiten, und der zu einem Teilband des ersten Bandes gehört, das von jenem des ersten Frequenzressourcenblocks verschieden ist, in dem ersten Band; und Zuweisen eines dritten Frequenzressourcenblocks in einem zweiten Band, das ein Frequenzband der zweiten Basisstation ist, wobei der dritte Frequenzressourcenblock zu einem Teilband gehört, das jenem des zweiten Frequenzressourcenblocks entspricht, und erforderlich ist, um den ersten Zweck zu erreichen.
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Vorzugsweise kann das Frequenzband-Zuweisungsverfahren weiterhin umfassen: nach dem Zuweisen des dritten Frequenzressourcenblocks individuelles Zuweisen eines vierten Frequenzressourcenblock, welcher zu einem Teilband gehört, das von Teilbändern des ersten Frequenzressourcenblocks, des zweiten Frequenzressourcenblocks und des dritten Frequenzressourcenblocks verschieden ist und welches erforderlich ist, um einen zweiten, von dem ersten Zweck verschiedenen Zweck zu erreichen, in entsprechenden Teilbändern des ersten Bandes und des erden die dritte
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Vorzugsweise kann das Frequenzband-Zuweisungsverfahren weiterhin umfassen: nach dem Zuweisen des dritten Frequenzressourcenblocks Durchführen von Synchronisation durch gemeinsam Benutzen und Steuern der Zeiten von Übertragungssignalen von der ersten Basisstation und der zweiten Basisstation Transceiver-Teilsystem.
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Vorzugsweise kann der zweite Frequenzressourcenblock eine Kapazität haben, die mit jener des ersten Frequenzressourcenblocks identisch ist.
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Vorzugsweise kann der erste Zweck ein Zweck sein, es der ersten und der zweiten Basisstation zu erlauben, gleichzeitig Signale zu übertragen und ein bewegtes Objekt steuern zu können.
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Vorzugsweise können Frequenzbänder der ersten und der zweiten Basisstation Eisenbahn-Frequenzbänder sein.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung der obigen Aufgaben eine Frequenzband-Zuweisungsvorrichtung für eine erste Basisstation und eine zweite Basisstation, die ein identisches Frequenzband haben und ein überlappendes Zellenabdeckungsgebiet ausbilden, bereitgestellt, welche umfasst: eine erste Zuweisungseinheit zum Zuweisen eines ersten Frequenzressourcenblocks, der erforderlich ist, um einen ersten Zweck zu erreichen, in einem ersten Band, das ein Frequenzband der ersten Basisstation ist; eine zweite Zuweisungseinheit zum Zuweisen eines virtuellen zweiten Frequenzressourcenblocks, der erforderlich ist, um für den ersten Zweck vorzubereiten, und der zu einem Teilband des ersten Bandes gehört, das von jenem des ersten Frequenzressourcenblocks verschieden ist, in dem ersten Band; und eine dritte Zuweisungseinheit zum Zuweisen eines dritten Frequenzressourcenblocks in einem zweiten Band, das ein Frequenzband der zweiten Basisstation ist, wobei der dritte Frequenzressourcenblock zu einem Teilband gehört, das jenem des zweiten Frequenzressourcenblocks entspricht, und erforderlich ist, um den ersten Zweck zu erreichen.
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Vorzugsweise kann die Frequenzband-Zuweisungsvorrichtung weiterhin eine vierte Zuweisungseinheit zum individuellen Zuweisen eines vierten Frequenzressourcenblock, welcher zu einem Teilband gehört, das von Teilbändern des ersten Frequenzressourcenblocks, des zweiten Frequenzressourcenblocks und des dritten Frequenzressourcenblocks verschieden ist und welches erforderlich ist, um einen zweiten, von dem ersten Zweck verschiedenen Zweck zu erreichen, in entsprechenden Teilbändern des ersten Bandes und des zweiten Bandes umfassen.
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Vorzugsweise kann die Frequenzband-Zuweisungsvorrichtung weiterhin eine Synchronisationseinheit zum gemeinsamen Benutzen und Steuern der Zeiten von Übertragungssignalen von der ersten Basisstation und der zweiten Basisstation umfassen.
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Vorzugsweise kann der zweite Frequenzressourcenblock eine Kapazität haben, die mit jener des ersten Frequenzressourcenblocks identisch ist.
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Vorzugsweise kann der erste Zweck ein Zweck sein, es der ersten und der zweiten Basisstation zu erlauben, gleichzeitig Signale zu übertragen und ein bewegtes Objekt zu steuern.
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Vorzugsweise können Frequenzbänder der ersten und der zweiten Basisstation Eisenbahn-Frequenzbänder sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung anhand der begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine Skizze ist, die das Duplexen eines Basisstation-Transceiver-Teilsystems und einer Mobilvermittlungsstelle, konfiguriert in einem GSM-R, zeigt;
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2 ein Blockdiagramm ist, das eine Frequenzband-Zuweisungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ein Flussdiagramm ist, das ein Frequenzband-Zuweisungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine Skizze ist, die eine Duplex-Struktur von Zellenabdeckung zeigt;
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5 eine Skizze ist, die die Zuweisung von ersten Frequenzressourcenblöcken und zweiten Frequenzressourcenblöcken zeigt;
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6 eine Skizze ist, die die Zuweisung von dritten Frequenzressourcenblöcken zeigt; und
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7 eine Skizze ist, die die Zuweisung von vierten Frequenzressourcenblöcken zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen nachfolgend im Detail beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden redundante Beschreibungen und detaillierte Beschreibungen von bekannten Funktionen und Elementen, die das Wesen der vorliegenden Erfindung unnötigerweise unklar machen können, weggelassen.
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Eisenbahn-Funkkommunikation erfordert das Duplexen von Zellenabdeckung, um Zuverlässigkeit und Netzverfügbarkeit zu sichern. Insbesondere, um Zellenabdeckung in einem Kommunikationsschema wie z. B. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) zu duplexen, das bei LTE (Long Term Evolution) verwendet wird, müssen Frequenzressourcen zusätzlich zugewiesen werden.
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1 ist eine Skizze, die das Duplexen eines Basisstation-Transceiversystems und einer Mobilvermittlungsstelle, konstruiert in einem GSM-R (Global System for Mobile Communications-Railway), zeigt. Ein Netz ist derart konstruiert, dass, wenn ein Fehler oder eine Störung in einem einzelnen BTS (Base station Transceiver System; Basisstation-Transceiversystem) 21a oder 22a, einem einzelnen BSC (Base Station Controller; Basisstation-Steuergerät) 30a oder einem einzelnen MSC (Mobile Switching Center; Mobilvermittlungsstelle) 40a auftritt, ein gestörtes BTS, BSC oder MSC sofort durch ein vorläufiges BTS 21b oder 22b, ein vorläufiges BSC 30b oder ein vorläufiges MSC 40b ersetzt wird.
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Hier ist ein erstes Zellenabdeckungsgebiet 11a eine durch das Basisstation-Transceiversystem 21a ausgebildete Zellenabdeckung und ist ein erstes Zellenabdeckungsgebiet 12a eine durch das Basisstation-Transceiversystem 22a ausgebildete Zellenabdeckung. Weiterhin ist ein zweites Zellenabdeckungsgebiet 11b eine durch das Basisstation-Transceiversystem 21b ausgebildete Zellenabdeckung und ist ein zweites Zellenabdeckungsgebiet 12b eine durch das Basisstation-Transceiversystem 22b ausgebildete Zellenabdeckung. Weiterhin benutzt eine Bord-Funksignalempfangseinheit ein Prinzip, nach dem sie getrennt Funksignale (zwei Signale sind identische Zugsteuersignale) empfängt, die von dem ersten Zellenabdeckungsgebiet 11a oder 12a und dem zweiten Zellenabdeckungsgebiet 11b oder 12b übertragen werden, benutzt nur eines der Funksignale und benutzt, wenn das entsprechende Empfangssignal versehentlich abgeschaltet ist, ein Funksignal aus dem vorläufigen zweiten Zellenabdeckungsgebiet 11b oder 12b, das während der Kommunikation ohne Unstetigkeit (nahtlose Abdeckung) in Bereitschaft ist. Das heißt, die Bord-Funksignalempfangseinheit verwendet ein Sofortbereitschaftsschema, bei dem ein Funksignal aus dem ersten Zellenabdeckungsgebiet 11a oder 12a benutzt wird, und ein Funksignal aus dem zweiten Zellenabdeckungsgebiet 11b oder 12b wird empfangen, aber nicht benutzt. Mittlerweise kann im Falle von GSM-R Frequenzzuweisung auf eine solche Weise verwirklicht werden, dass Interferenz zwischen Frequenzen minimiert wird, indem Teilkanäle, die jeder eine Bandbreite von 200 kHz in dem gesamten zugewiesenen Frequenzband haben, organisch jeweiligen Zellenabdeckungsgebieten zugewiesen werden. Im Falle eines OFDM-Kommunikationsschemas wie z. B. LTE wird jedoch das gesamte zugewiesene Frequenzband vollständig in einem einzelnen Zellenabdeckungsgebiet benutzt, statt dass ein Teilkanalschema benutzt wird. Das heißt, da zum Beispiel die Gesamtheit einer bestimmten Frequenzbandbreite dem ersten Abdeckungsgebiet 11a oder 12a in 1 zugewiesen wird, kann Interferenz zwischen den identischen Frequenzen nur dann aufgehoben werden, wenn dem zweiten Abdeckungsgebiet 11b oder 12b notwendigerweise neue Frequenzen zugewiesen werden. Im Falle von LTE ist daher die Zuweisung von zusätzlichen Frequenzen zu einer vorläufigen Basisstation erforderlich, um Interferenz zwischen identischen Frequenzen zu vermeiden.
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Folglich sind bei dem vorhandenen LTE-System doppelt so viele Frequenzen wie die Zahl der vorhandenen Frequenzen erforderlich, um Frequenzinterferenz zwischen benachbarten Basisstationen, die ein Eisenbahn-Kommunikationsnetz bilden, aufzuheben. Da in diesem Fall doppelt so viele Frequenzen wie die Zahl der vorhandenen Frequenzen erforderlich sind, um ein Zugsteuersignal mit wenig Übertragungsverkehr zu duplexen, wird die Frequenzausnutzung sehr vermindert. Die vorliegende Erfindung bietet ein Schema zum Duplexen von Zellenabdeckung ohne Zuweisung von zusätzlichen Frequenzressourcen in einem Kommunikationsschema wie z. B. OFDM oder WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Weiterhin bietet die vorliegende Erfindung auch ein Schema, das es dem Eisenbahn-Kommunikationsnetz und einem anderen Kommunikationsnetz ermöglicht, Frequenzressourcen miteinander gemeinsam zu benutzen.
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Nachfolgend werden die Konfiguration und der Betrieb einer Frequenzband-Zuweisungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Frequenzband-Zuweisungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 ist eine Skizze, die eine Duplex-Struktur von Zellenabdeckung zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird eine Frequenzband-Zuweisungsvorrichtung 100 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung durch einen Prozessor betrieben und enthält eine Zuweisungseinheit 110 und eine Synchronisationseinheit 120. Die Zuweisungseinheit 110 enthält eine erste Zuweisungseinheit 111, eine zweite Zuweisungseinheit 112, eine dritte Zuweisungseinheit 113 und eine vierte Zuweisungseinheit 114. Der Betrieb der Frequenzband-Zuweisungsvorrichtung 100 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 2 und 4 beschrieben. Das heißt, es sind eine erste Basisstation 1 und eine zweite Basisstation 2 vorgesehen, welche dasselbe Frequenzband haben, gleichzeitig Übertragung durchführen und ein überlappendes Zellenabdeckungsgebiet ausbilden. Ein erstes, durch die erste Basisstation 1 ausgebildetes Abdeckungsgebiet 10a und ein zweites, durch die zweite Basisstation 2 ausgebildetes Abdeckungsgebiet 10b haben ein gemeinsam benutztes überlappendes Gebiet dazwischen. Die Steuerung oder dergleichen eines Zuges 50 wird durch ein derartiges überlappendes Zellenabdeckungsgebiet geleitet. In diesem Fall besteht in einem überlappenden Abdeckungsgebiet 10c die Notwendigkeit, ein Signal von der ersten Basisstation 1 und ein Signal von der zweiten Basisstation 2 zu übertragen, ohne Interferenz zwischen ihnen zu verursachen. Daher müssen die Frequenzbänder der ersten und der zweiten Basisstation 1 und 2 effizient zugewiesen werden.
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Die erste Zuweisungseinheit 111 weist erste Frequenzblöcke, die erforderlich sind, um einen ersten Zweck zu erreichen, in einem ersten Band zu, welches das Frequenzband der ersten Basisstation 2 ist. Der erste Zweck ist hier ein Zweck, den Zug zu steuern, ist aber auf einen derartigen Zweck beschränkt und kann vorzugsweise irgendein Zweck sein, der Stabilität oder Zuverlässigkeit erfordert.
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Die zweite Zuweisungseinheit 112 weist virtuelle zweite Frequenzressourcenblöcke, die erforderlich sind, um für den ersten Zweck vorzubereiten und die zu einem Teilband des ersten Bandes gehören, welches von jenem der ersten Frequenzressourcenblöcke verschieden ist, in dem ersten Band zu. Der Begriff ”virtuell” bezeichnet hier, dass die zweiten Frequenzressourcenblöcke leer gehalten werden, ohne tatsächlich für einen bestimmten Zweck zugewiesen zu werden. Der Begriff ”Teilband” ist hier ein Teil des Frequenzbandes. Das Teilband hat ein bestimmtes Frequenzband für einen bestimmten Zweck. Weiterhin können die zweiten Frequenzressourcenblöcke dieselbe Kapazität wie die ersten Frequenzressourcenblöcke haben.
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Die dritte Zuweisungseinheit 113 weist dritte Frequenzressourcenblöcke in einem zweiten Band zu, welches das Frequenzband der zweiten Basisstation 2 ist. Die dritten Frequenzressourcenblöcke gehören zu einem Teilband des zweiten Bandes, das dem Teilband der zweiten Frequenzressourcenblöcke entspricht, und sind Frequenzressourcen, die erforderlich sind, um den ersten Zweck zu erreichen.
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Die vierte Zuweisungseinheit 112 weist individuell vierte Frequenzressourcenblöcke, welche zu Teilbändern gehören, die von den Teilbändern entsprechend den ersten Frequenzressourcenblöcken, den zweiten Frequenzressourcenblöcken und den dritten Frequenzressourcenblöcken verschieden sind und welche erforderlich sind, um einen zweiten Zweck zu erreichen, der von dem ersten Zweck verschieden ist, in den entsprechenden Teilbändern des ersten Bandes und des zweiten Bandes zu. Der zweite Zweck ist hier, ein anderes Kommunikationsnetz zu steuern, ohne den Zug zu steuern. Da die vierten Frequenzressourcenblöcke die ersten Frequenzressourcenblöcke, die zweiten Frequenzressourcenblöcke und die dritten Frequenzressourcenblöcke, die erforderlich sind, um den Zug zu steuern, nicht überlappen, kann daher das andere Funkkommunikationsnetz in dem Eisenbahn-Kommunikationsnetz benutzt werden, während Zuverlässigkeit und Stabilität, die zum Steuern des Zuges erforderlich sind, gesichert werden. Detaillierte Prozeduren, die von der ersten Zuweisungseinheit 111, der zweiten Zuweisungseinheit 112, der dritten Zuweisungseinheit 113 und der vierten Zuweisungseinheit 114 durchgeführt werden, werden später unter Bezugnahme auf 5 bis 7 beschrieben.
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Weiterhin hat die Synchronisationseinheit 12 die Funktion, die Zeiten von Übertragungssignalen von der ersten Basisstation 1 und der zweiten Basisstation 2 gemeinsam zu benutzen und zu steuern. Das Duplexen von Zugsteuerkommunikation ist das Konzept, es völlig identischen Zugsteuersignalen zu erlauben, von verschiedenen benachbarten Basisstationen übertragen zu werden. Wie in 4 gezeigt, kann dementsprechend in einem OFDM-Schema, falls die völlig identischen Zugsteuersignale gleichzeitig in denselben Frequenzressourcenblöcken übertragen werden, die Empfangsempfindlichkeit etwas vergrößert sein, ohne wechselseitige Empfangsfrequenzinterferenz zwischen ihnen zu verursachen, und die Zugsteuersignale können dann empfangen werden. Für diese Funktion müssen genaue Übertragungszeiten der von beiden Basisstationen gesendeten Signale gemeinsam benutzt werden, und es ist Synchronisation zum Steuern der Übertragungszeiten von Zugsteuersignalen außerhalb der Basisstationen erforderlich. Zum Beispiel, wenn ein von der ersten Basisstation 1 übertragenes Zugsteuersignal A und ein Zugsteuersignal B, welches von der zweiten Basisstation 2 übertragen wird und mit dem Zugsteuersignal A identisch ist, in demselben Frequenzband gesendet werden, kann eine Zugsteuersignal-Empfangseinheit die identischen Zugsteuersignale mit höherer Empfangsempfindlichkeit empfangen, ohne Interferenz zwischen den Signalen zu verursachen.
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Nachfolgend wird das Frequenzband-Zuweisungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. 3 Ist ein Flussdiagramm, das ein Frequenzband-Zuweisungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 ist eine Skizze, die eine Duplex-Struktur von Zellenabdeckung zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 3 ist das Frequenzband-Zuweisungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, die Frequenzbänder einer ersten Basisstation 1 und einer zweiten Basisstation 2, welche dasselbe Frequenzband haben, gleichzeitig Signale übertragen und eine überlappendes Zellenabdeckungsgebiet ausbilden, zuzuweisen. Das Frequenzband-Zuweisungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält den Schritt S10, erste Frequenzressourcenblöcke (RBs), die erforderlich sind, um einen ersten Zweck zu erreichen, in einem ersten Band, welches das Frequenzband der ersten Basisstation ist, zuzuweisen, den Schritt S20, virtuelle zweite Frequenzressourcenblöcke, welche erforderlich sind, um für den ersten Zweck vorzubereiten, und welche zu einem Teilband des ersten Bandes gehören, das von dem Teilband der ersten Frequenzressourcenblöcke verschieden ist, in dem ersten Band zuzuweisen, und den Schritt S30, dritte Frequenzressourcenblöcke in einem zweiten Band, welches das Frequenzband der zweiten Basisstation ist, zuzuweisen. In diesem Fall gehören die dritten Frequenzressourcenblöcke zu dem Teilband entsprechend jenem der zweiten Frequenzressourcenblöcke und sind erforderlich, um den ersten Zweck zu erreichen.
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Nach dem Schritt, die dritten Frequenzressourcenblöcke zuzuweisen, kann das Frequenzband-Zuweisungsverfahren weiterhin den Schritt S40 enthalten, individuell vierte Frequenzressourcenblöcke, welche zu Teilbändern gehören, die von den Teilbändern entsprechend den ersten Frequenzressourcenblöcken, den zweiten Frequenzressourcenblöcken und den dritten Frequenzressourcenblöcken verschieden sind und welche erforderlich sind, um einen zweiten, von dem ersten Zweck verschiedenen Zweck zu erreichen, in den entsprechenden Teilbändern des ersten Bandes und des zweiten Bandes zuzuweisen.
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Nach dem Zuweisen der dritten Frequenzressourcenblöcke kann das Frequenzband-Zuweisungsverfahren weiterhin den Synchronisationsschritt S50 enthalten, die Übertragungszeiten der ersten Basisstation und der zweiten Basisstation gemeinsam zu benutzen und zu steuern.
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Die Arbeitsweise des Frequenzband-Zuweisungsverfahrens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. Es sind die erste Basisstation 1 und die zweite Basisstation 2 vorgesehen, welche dasselbe Frequenzband haben, gleichzeitig Signale übertragen und ein überlappendes Zellenabdeckungsgebiet ausbilden. Das erste, durch die erste Basisstation 1 ausgebildete Abdeckungsgebiet 10a und das zweite, durch die zweite Basisstation 2 ausgebildete Abdeckungsgebiet 10b haben einen überlappendes Gebiet, das gemeinsam benutzt wird, und die Steuerung oder dergleichen des Zuges 50 wird durch ein derartiges überlappendes Zellenabdeckungsgebiet geleitet. in diesem Fall besteht die Notwendigkeit, ein Signal von der ersten Basisstation 1 und ein Signal von der zweiten Basisstation 2 zu übertragen, ohne Interferenz in dem überlappenden Abdeckungsgebiet 10c zu verursachen. Daher müssen die Frequenzbänder der ersten und der zweiten Basisstation, welche dasselbe Frequenzband haben, gleichzeitig Signale übertragen und das überlappende Zellenabdeckungsgebiet ausbilden, effizient zugewiesen werden.
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Der Schritt S10, die ersten Frequenzressourcenblöcke zuzuweisen, ist konfiguriert, die ersten Frequenzressourcenblöcke, die erforderlich sind, um den ersten Zweck zu erreichen, in dem ersten Band zuzuweisen, welches das Frequenzband der ersten Basisstation 1 ist. In diesem Fall bezeichnet der erste Zweck vorzugsweise einen Zweck, den Zug zu steuern, ist nicht notwendigerweise darauf beschränkt und ist ein Zweck, der Stabilität oder Zuverlässigkeit erfordert.
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Der Schritt S20, die zweiten Frequenzressourcenblöcke zuzuweisen, ist konfiguriert, virtuelle zweite Frequenzressourcenblöcke, welche zu einem Teilband des ersten Bandes gehören, das von dem Teilband der ersten Frequenzressourcenblöcke verschieden ist, und welche erforderlich sind, um für den ersten Zweck vorzubereiten, in dem ersten Band zuzuweisen. Der Begriff "virtuell" bezeichnet hier, dass die zweiten Frequenzressourcenblöcke leer gehalten werden, ohne tatsächlich für einen bestimmten Zweck zugewiesen zu werden. Weiterhin können die zweiten Frequenzressourcenblöcke dieselbe Kapazität wie die ersten Frequenzressourcenblöcke haben.
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Der Schritt S30, die dritten Frequenzressourcenblöcke zuzuweisen, ist konfiguriert, dritte Frequenzressourcenblöcke in einem zweiten Band, welches das Frequenzband der zweiten Basisstation ist, zuzuweisen. Die dritten Frequenzressourcenblöcke gehören zu dem Teilband, das jenem der zweiten Frequenzressourcenblöcke entspricht, und sind erforderlich, um den ersten Zweck zu erreichen.
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Der Schritt S40, die vierten Frequenzressourcenblöcke zuzuweisen, ist konfiguriert, individuell vierte Frequenzressourcenblöcke, welche zu Teilbändern gehören, die von den Teilbändern entsprechend den ersten Frequenzressourcenblöcken, den zweiten Frequenzressourcenblöcken und den dritten Frequenzressourcenblöcken verschieden sind und welche erforderlich sind, um einen zweiten, von dem ersten Zweck verschiedenen Zweck zu erreichen, in den entsprechenden Teilbändern des ersten Bandes und des zweiten Bandes zuzuweisen. In diesem Fall ist der zweite Zweck ein Zweck, ein anderes Kommunikationsnetz zu steuern statt den Zug zu steuern. Da die vierten Frequenzressourcenblöcke die ersten Frequenzressourcenblöcke, die zweiten Frequenzressourcenblöcke und die dritten Frequenzressourcenblöcke, die erforderlich sind, um den Zug zu steuern, nicht überlappen, kann daher das andere Funkkommunikationsnetz in dem Eisenbahn-Kommunikationsnetz benutzt werden, während Zuverlässigkeit und Stabilität, die zum Steuern des Zuges erforderlich sind, gesichert werden. Detaillierte Prozeduren, die in dem Schritt, die ersten Frequenzressourcenblöcke zuzuweisen, dem Schritt, die zweiten Frequenzressourcenblöcke zuzuweisen, dem Schritt, die dritten Frequenzressourcenblöcke zuzuweisen, und dem Schritt, die vierten Frequenzressourcenblöcke zuzuweisen, durchgeführt werden, werden später unter Bezugnahme auf 5 bis 7 beschrieben.
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Weiterhin hat der Synchronisationsschritt S50 die Funktion, die Zeiten von Übertragungssignalen von der ersten Basisstation 1 und der zweiten Basisstation 2 gemeinsam zu benutzen und zu steuern. Das Duplexen von Zugsteuerkommunikation ist das Konzept, es völlig identischen Zugsteuersignalen zu erlauben, von verschiedenen benachbarten Basisstationen übertragen zu werden. Wie in 4 gezeigt, kann dementsprechend in einem OFDM-Schema, falls die vollständig identischen Zugsteuersignale gleichzeitig in denselben Frequenzressourcenblöcken übertragen werden, die Empfangsempfindlichkeit etwas vergrößert werden, ohne wechselseitige Empfangsinterferenz zwischen ihnen zu verursachen, und die Zugsteuersignale können dann empfangen werden. Für diese Funktion müssen genaue Übertragungszeiten der von beiden Basisstationen gesendeten Signale gemeinsam benutzt werden, und es ist Synchronisation zum Steuern der Übertragungszeiten von Zugsteuersignalen außerhalb der Basisstationen erforderlich. Zum Beispiel, wenn ein von der ersten Basisstation übertragenes Zugsteuersignal A und ein Zugsteuersignal B, welches von der zweiten Basisstation übertragen wird und mit dem Zugsteuersignal A identisch ist, in demselben Frequenzband (Ressourcenblöcke: RB) gesendet werden, kann eine Zugsteuersignal-Empfangseinheit die identischen Zugsteuersignale mit höherer Empfangsempfindlichkeit empfangen, ohne Interferenz zwischen den Signalen zu verursachen.
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Nachfolgend wird ein Prozess beschrieben, bei dem die Vorrichtung und das Verfahren zur Frequenzbandzuweisung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erste Frequenzressourcenblöcke, zweite Frequenzressourcenblöcke und dritte Frequenzressourcenblöcke zuweisen. 5 ist eine Skizze, die die Zuweisung der ersten Frequenzressourcenblöcke und der zweiten Frequenzressourcenblöcke zeigt. 6 ist eine Skizze, die die Zuweisung der dritten Frequenzressourcenblöcken zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 5 werden in einem ersten Band 200a, welches das Frequenzband eines ersten, durch die erste Basisstation ausgebildeten Abdeckungsgebiets ist, erste Frequenzressourcenblöcke 210 für einen ersten Zweck in einem vorbestimmten Teilband des ersten Bandes 200a zugewiesen. Vorzugsweise kann der erste Zweck ein Zweck sein, den Zug zu steuern. Der erste Zweck ist aber nicht notwendigerweise auf einen derartigen Zweck zum Steuern des Zuges beschränkt und kann irgendeiner von verschiedenen Zwecken sein, um nach Zuverlässigkeit oder Stabilität zu streben. Weiterhin werden in dem ersten Band 200a virtuelle zweite Frequenzressourcenblöcke 220, welche zu einem Teilband des ersten Bandes 200a gehören, das von jenem der ersten Frequenzressourcenblöcke 210 verschieden ist, und welche erforderlich sind, um für den ersten Zweck vorzubereiten, zugewiesen. Vorzugsweise können die zweiten Frequenzressourcenblöcke 220 dieselbe Kapazität wie die ersten Frequenzressourcenblöcke haben. Zuweisung, die erforderlich ist, um für den ersten Zweck vorzubereiten, bedeutet, dass die zweite Frequenzressourcenblöcke tatsächlich in dem ersten Band gesichert werden. Mit anderen Worten, es bedeutet, dass ein Teilband, in dem die dritten Frequenzressourcenblöcke zuzuweisen sind, in dem zweiten Band gesichert werden, was später beschrieben wird. In Bezug auf die Prozedur, die dritten Frequenzressourcenblöcke zuzuweisen, werden die dritten Frequenzressourcenblöcke in einem zweiten Band 200b zugewiesen, welches das Frequenzband der zweiten Basisstation ist, wie in 6 gezeigt. Die dritten Frequenzressourcenblöcke haben das Teilband entsprechend jenem der zweiten Frequenzressourcenblöcke und sind erforderlich, um den ersten Zweck zu erreichen. Das heißt, die zweiten Frequenzressourcenblöcke werden leer gelassen, und so werden die dritten Frequenzressourcenblöcke 230 in dem Teilband der zweiten Frequenzressourcenblöcke zugewiesen. Daher werden bei der Duplex-Struktur von Zellenabdeckung Frequenzbänder unter Berücksichtigung von Interferenz zugewiesen, und somit kann Frequenzzuweisung mit einer effizienten Duplex-Struktur von Zellenabdeckung, die Interferenz zwischen benachbarten Frequenzen verhindert, durchgeführt werden.
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Nachfolgend wird ein Prozess beschrieben, bei dem die Vorrichtung und das Verfahren zur Frequenzbandzuweisung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung vierte Frequenzressourcenblöcke zuweisen. 7 ist eine Skizze, die die Zuweisung der vierten Frequenzressourcenblöcke zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 7 wird ein Schema vorgeschlagen, in dem ein Eisenbahn-Netz und ein anderes Funkkommunikationsnetz dasselbe Frequenzband gemeinsam miteinander benutzen können. Um ein Funkkommunikationsnetz zu erstellen, müssen im Allgemeinen Basisstationen über dem gesamten Nationalgebiet installiert werden, und dann müssen Zellenabdeckungsgebiete derart ausgebildet werden, dass es überall in der Nation kein Dienstunterbrechungsgebiet gibt. Im Falle des Eisenbahn-Kommunikationsnetzes wird ein Zellenabdeckungsgebiet jedoch im Allgemeinen elliptisch um eine Eisenbahnstrecke herum ausgebildet. Wenn daher bestimmte Frequenzen für das Eisenbahn-Kommunikationsnetz zugewiesen werden und nur für die Eisenbahnstrecke benutzt werden, kann diese Zuweisung vom Standpunkt der Frequenznutzungseffizienz als ein sehr ineffizientes Schema angesehen werden. Daher kann es möglich sein, ein anderes Funkkommunikationsnetz, das einen anderen Zweck hat, in dem anderen Gebiet als dem Eisenbahn-Netz zu erstellen und ein derartiges Netz zu benutzen. In diesem Fall ist das wichtigste Problem das Verfahren, das für den anderen Zweck benutzte Funkkommunikationsnetz in dem Gebiet der Eisenbahnstrecke zu betreiben. Falls die Netze verschiedene Funkzugriffsprotokolle benutzen, sind sie miteinander inkompatibel, doch wenn das Funkkommunikationsnetz dasselbe Funkzugriffsprotokoll wie das Eisenbahn-Funkkommunikationsnetz benutzt, sind die Netze miteinander kompatibel. Unter der Annahme, dass diese Netze miteinander kompatibel sind, darf es keinen Einfluss einer derartigen Kompatibilität auf die Stabilität und Zuverlässigkeit des Eisenbahn-Kommunikationsnetzes geben, welches Stabilität und Zuverlässigkeit betont. Das heißt, Funktionalität wie z. B. die in dem Eisenbahn-Kommunikationsnetz benutzte Steuerung eines Zuges oder Rundfunk- und Gruppenruffunktionen im Falle eines Eisenbahnunfalls darf nicht durch das andere Funkkommunikationsnetz beeinträchtigt werden. Daher werden vierte Frequenzressourcenblöcke 240, welche zu Teilbändern gehören, die von jenen der ersten Frequenzressourcenblöcke, der zweiten Frequenzressourcenblöcke und der dritten Frequenzressourcenblöcke verschieden sind, und welche den zweiten, von dem ersten Zweck verschiedenen Zweck erreichen, in den entsprechenden Teilbändern des ersten Bandes und des zweiten Bandes zugewiesen. Das heißt, bei der Eisenbahn-Funkkommunikation müssen notwendigerweise Zugfrequenzressourcenblöcke 260 gesichert werden, die im Stande sind, lebenswichtige Informationen zu übertragen. Die Zugfrequenzressourcenblöcke 260 entsprechen den ersten Frequenzressourcenblöcken, den zweiten Frequenzressourcenblöcken und den dritten Frequenzressourcenblöcke. Unter der Annahme, dass das Eisenbahn-Funkkommunikationsnetz und das andere Funkkommunikationsnetz dasselbe Funkzugriffsprotokoll benutzen, kann ein Minimum der Zugfrequenzressourcenblöcke 260, die erforderlich sind, um den Zug sicher zu betreiben, notwendigerweise für die Benutzung des Zuges gesichert werden, und die vierten Frequenzressourcenblöcke 240, welche einem Minimum von Frequenzressourcenblöcken entsprechen, die von dem anderen Funkkommunikationsnetz benötigt werden, können zugewiesen werden. Daher stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren bereit, Frequenzressourcen derart zuzuweisen, dass jeweilige Kommunikationsnetze Aufgaben durchführen können, die für den Betrieb der Netze notwendig sind, und gemeinsame (gemeinsam benutzte) Frequenzressourcenblöcke 250 entsprechend dem übrigen Frequenzband zuzuweisen, um Frequenzressourcen auf Basis eines Algorithmus für geeignetes Zuweisen von Frequenzressourcen bereitzustellen, wenn ein Ereignis in jedem Kommunikationsnetz eintritt. Ein derartiger Mechanismus erlaubt es dem Eisenbahn-Kommunikationsnetz, Frequenzressourcen mit dem anderen Kommunikationsnetz gemeinsam zu benutzen, während Kommunikationsressourcen bereitgestellt werden, die für sicheren Zugbetrieb notwendig sind. Das heißt, der sichere Betrieb des mittels des Eisenbahn-Funkkommunikationsnetzes betriebenen Zuges wird nicht durch die Zusammenarbeit mit dem anderen Kommunikationsnetz beeinträchtigt. Daher kann die vorliegende Erfindung begrenzte Frequenzressourcen effizient nutzen, während Zuverlässigkeit und Stabilität aufrechterhalten werden.
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Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Erfindung darin vorteilhaft, dass in einer Duplex-Struktur eines Eisenbahn-Funkkommunikationsnetzes, das Zuverlässigkeit und Stabilität gewährleisten muss, Frequenzen effizient zugewiesen werden können, indem Frequenzinterferenz verhindert wird.
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Weiterhin ist die vorliegende Erfindung darin vorteilhaft, dass sie es einem Eisenbahn-Funkkommunikationsnetz ermöglicht, Frequenzressourcen mit einem Funkkommunikationsnetz, das einen anderen Zweck hat, gemeinsam zu benutzen, während die Zuverlässigkeit und Stabilität des Eisenbahn-Funkkommunikationsnetzes gesichert werden, so dass die Nutzungseffizienz von Frequenzen verbessert wird.
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Weiterhin ist die vorliegende Erfindung darin vorteilhaft, dass in einer Duplex-Struktur eines Eisenbahn-Funkkommunikationsnetzes, das Zuverlässigkeit und Stabilität gewährleisten muss, die Empfangsempfindlichkeit verbessert werden kann, indem Signale von jeweiligen Basisstationen synchronisiert werden.
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Wie oben beschrieben, werden bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Frequenzbandzuweisung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Konfigurationen und Schemata in den oben beschriebenen Ausführungsformen nicht beschränkt angewendet, und einige oder alle der obigen Ausführungsformen können wahlweise kombiniert und konfiguriert werden, so dass verschiedene Modifizierungen möglich sind.
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In Übereinstimmung mit einer exemplarischen Ausführungsform werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Frequenzbandzuweisung bereitgestellt. Bei dem Frequenzband-Zuweisungsverfahren für eine erste und eine zweite Basisstation, die ein identisches Frequenzband haben und ein überlappendes Zellenabdeckungsgebiet ausbilden, wird ein erster Frequenzressourcenblock für einen ersten Zweck in einem ersten Band zugewiesen, das ein Frequenzband der ersten Basisstation ist. Ein virtueller zweiter Frequenzressourcenblock, der erforderlich ist, um für den ersten Zweck vorzubereiten, und der zu einem Teilband gehört, das von jenem des ersten Frequenzressourcenblocks verschieden ist, wird in dem ersten Band zugewiesen. Ein dritter Frequenzressourcenblocks wird in einem zweiten Band zugewiesen, das ein Frequenzband der zweiten Basisstation ist. Der dritte Frequenzressourcenblock gehört zu einem Teilband, das jenem des zweiten Frequenzressourcenblocks entspricht, und ist für den ersten Zweck erforderlich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2013-0037942 [0001]
