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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Durchführen einer Übergabe
einer Verbindung (engl. Handover) in einem Kommunikationssystem,
insbesondere einem MC-CDMA-Kommunikationssystem mit den oberbegrifflichen
Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. auf eine Kommunikationssystemvorrichtung
zum Durchführen
eines solchen Verfahrens.
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In
funkgestützten
Kommunikationssystemen kommuniziert eine erste, in der Regel teilnehmerseitige Station
mit je nach Standort und Verbindungsqualität einer oder mehreren netzseitigen
Stationen über
eine bzw. mehrere Funkschnittstellen. Dabei werden über eine
aktive Verbindung Signale zwischen der teilnehmerseitigen Station
und einer netzseitigen Station übertragen.
Kommt die teilnehmerseitige Station in den Bereich einer anderen
netzseitigen Station mit einer besseren Verbindungsqualität, so wird
eine Verbindung zu dieser anderen netzseitigen Station aufgebaut
und die aktive Verbindung wird auf diese neu aufgebaute oder neu
aktivierte Verbindung übergeben,
was üblicherweise
als Handover bezeichnet wird. Die Durchführung des Handover kann dabei
hart erfolgen, d. h. sämtliche
derzeit in der Übertragung
befindlichen Daten und Datenpakete gehen verloren und müssen neu übertragen
werden, oder kann weich (soft oder softer) erfolgen, d. h. derzeit auf
der Verbindungsstrecke befindliche Daten oder Datenpakete werden
umgeleitet, so dass ein Verlust von Daten und eine erneute Übertragung
nicht auftreten.
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Nachfolgend
werden kurz das MC-CDMA-Übertragungssystem
(MC-CDMA: Multi
Carrier-Code Division Multiple Access) und konventionelles soft
bzw. softer Handover in UMTS-FDD (Universal Mobile Telecommunications
System – Frequency
Division Duplex) beschrieben, wie sie für sich bekannt sind.
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Das
MC-CDMA-Übertragungsschema
besteht im wesentlichen aus der Verkettung (concatenation) einer
Direktabfolge-Spreizspektrum-Modulation (Direct Sequence Spread-Spectrum
(DS-SS)-Modulation)
und einer Mehrträgerübertragung
(multi carrier transmission). Der ursprüngliche Datenstrom eines einzelnen
Teilnehmers bzw. einer einzelnen teilnehmerseitigen Station wird
mit Hilfe eines vorgegebenen K-chips langen Spreizcodes gespreizt,
wobei jeder Chip einen von K Unterträgern eines verwendeten Trägers der
Schnittstelle moduliert, wobei die Unterträger innerhalb der verfügbaren Bandbreite
gleichmäßig beabstandet
sind. Im Prinzip können
durch Verwendung orthogonaler Codes bis zu K teilnehmerseitige Stationen
gleichzeitig deren Informationen bzw. Daten auf den gleichen Unterträgern simultan
Spreizen.
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Aus
dem UMTS FDD ist es bekannt, dass eine mobile teilnehmerseitige
Station gleichzeitig mit zwei netzseitigen Basisstationen verbunden
werden kann. Bei der für
sich bekannten grundlegenden Soft-Handover-Annäherung verarbeitet eine Funknetz-Steuereinrichtung
das Signal, welches von einer i-ten netzseitigen Station für eine j-te
teilnehmerseitige Station empfangen und über die Funkschnittstelle ausgesendet
wird, wobei durch die Übertragung über die
Funkschnittstelle ein Stör-
bzw. Rauschanteil überlagert
wird. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) ζ
j ergibt
sich bei einer Vielzahl von Stationen zu
wobei Ã
j der aktive Satz von kommunizierenden Basisstationen
für den
j-ten Teilnehmer ist. Für den
Fall einer Kommunikation der teilnehmerseitigen Station mit zwei
Basisstationen, welche jeweils eine Antenne zum Versorgen einer Funkzelle
aufweisen, ergibt sich der aktive Satz für die Teilnehmerstation j zu Ã
j = {1,2}.
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Für den Fall,
dass eine netzseitige Station mehr als einen Sektor bzw. eine Funkzelle
kontrolliert, kann der so genannte Softer-Handover auf Basis der
maximalen Verhältniskombination
(maximum ratio combination) verarbeitet werden. Das Signalzu-Rausch-Verhältnis ζ
j für die j-te
teilnehmerseitige Station ergibt sich dann zu
wobei Ã
j der
aktive Satz für
die j-te teilnehmerseitige Station ist. Der aktive Satz Ã
j ist bei einer Basisstation mit einer Sektorantenne
mit zwei Antennenelementen wiederum Ã
j =
{1,2}.
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In
einem MC-CDMA-Kommunikationssystem wird das von den Sektorantennen
zu versendende Signal der netzseitigen Station aufgrund der Mehrträger-Natur
aus der Linearkombination aller verschiedener Unterträger-Signalkomponenten
erzeugt. Auf Grund der typischen Frequenzauswahl der Funkkanäle werden
verschiedene Signalkomponenten in jedem der Unterträger verschieden
verschlechtert.
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Aus
der
EP 0 902 551 A2 ist
ein so genanntes Soft-Handover-System
und -Verfahren für
ein Kommunikationssystem mit einer Mehrzahl von Unterträgern bekannt.
Dabei wird die Mehrzahl von Unterträgern derart genutzt, dass Signale
parallel zwischen zumindest zwei Basisstationen und einer mobilen
Einrichtung in Auf- und/oder Abwärtsrichtung übertragen
werden.
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In
der WO 01/47148 A2 ist ein zellulares Funkkommunikationssystem beschrieben.
Zur Unterstützung eines
Soft-Handovers werden Signale eines mobilen Endgerätes von
zwei Antenneneinrichtungen einer Basisstation, die jeweils einen
Sektor funktechnisch abdecken, empfangen, von einem nachgeschalteten
Empfänger
unabhängig
voneinander verstärkt,
und mittels eines Kombinierers selektiv kombiniert.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Durchführen einer Übergabe
einer Verbindung in einem Kommunikationssystem, insbesondere MC-CDMA-Kommunikationssystem
zu verbessern. Ferner soll eine Kommunikationssystemvorrichtung
zum Durchführen
eines solchen Verfahrens bereitgestellt werden.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren zum Durchführen einer Übergabe einer Verbindung in
einem Kommunikationssystem und durch die Kommunikationssystemvorrichtung
zum Durchführen
eines solchen Verfahrens mit den jeweiligen Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Besonders
vorteilhaft ist das Verfahren zum Durchführen einer Übergabe einer Verbindung in
einem Kommunikationssystem mit zumindest zwei Verbindungen, die
zwischen einer teilnehmerseitigen Station und zwei Antennen von
zumindest einer netzseitigen Station aktivierbar sind. Dabei können die
Verbindungen von der teilnehmerseitigen Station aus mit einzelnen
Antennen von mehreren solcher netzseitigen Stationen aufbaubar sein.
Alternativ oder zusätzlich
können
die Verbindungen von der teilnehmerseitigen Station aus zu Sektorantennenelementen
einer oder mehrerer dieser netzseitigen Stationen aufbaubar sein.
Der Verbindungsaufbau erfolgt dabei über eine Schnittstelle, insbesondere
Funk-Schnittstelle. Die Übertragung
von Daten oder Signalen auf den Verbindungen wird auf diesen jeweils
eigen zugeordneten Unterträgern
(sck) durchgeführt. Von den Verbindungen wird
zumindest eine erste Verbindung zu einem ersten Zeitpunkt als aktiv übertragende
Verbindung und zumindest eine zweite Verbindung als nach einer Übergabe
zu einem späteren
zweiten Zeitpunkt aktiv übertragende
Verbindung verwendet. Zur Lösung
der Aufgabe werden dabei mindestens zwei Verbindungen zu einer Sektorantenne
einer zweiten netzseitigen Station und zumindest eine Verbindung zu
einer Antenne an einem anderen Ort aufgebaut, wobei für eine durchzuführende Übergabe
zwischen einem soft-handover zu einer Verbindung zu einer Antenne
an dem anderen Ort oder bevorzugt einem softer-handover zu einem
anderen Antennenelement der Sektorantenne ausgewählt wird.
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Zusätzlich in
besonders vorteilhafter Kombination oder alternativ kann diese Aufgabe
auch gelöst
werden, wenn die Übergabe
zweckmäßigerweise
abhängig
von aktuellen oder erwarteten zukünftigen Übertragungseigenschaften der
Unterträger
durchgeführt
wird.
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Eine
Kommunikationsvorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach
einem der vorstehenden Ansprüche
ist zweckmäßigerweise
mit einer Vielzahl von Signaleingängen für Verbindungen von verschiedenen
Antennen bzw. Antennenelementen und mit einer Auswahleinrichtung
zum Auswählen
einer für
zukünftige Signalverbindungen
best geeigneten von bereits aufgebauten oder verfügbaren der
Verbindungen und zum Durchführen
einer Übergabe
der Verbindungen ausgestattet.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Die Übertragungseigenschaften
bestimmen sich vorteilhafterweise aus unterschiedlichen Verschlechterungen,
beispielsweise durch Fading, der Übertragungsqualität auf den
verschiedenen der Unterträger.
Als Unterträger
werden insbesondere verschiedene Unter-Frequenzbänder eines Träger-Frequenzbandes
verwendet. Die Übertragung
von Daten und Signalen ist dabei nach dem Mehrträger-Prinzip (multi carrier)
durchführbar.
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Empfängerseitig
kann eine Bestimmung oder Abschätzung
der Übertragungseigenschaften
anhand des Fadingprofils des Trägerspektrums
durchgeführt
werden. Die Übertragungseigenschaften
können
dabei insbesondere aus verschiedenen Signal-zu-Rausch-Verhältnissen
einzelner der verschiedenen Unterträger bestimmt werden.
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Für die Übertragung
wird vorteilhafterweise für
jeden Antennenpunkt ein Signalvektor
als
Summe über
die Signale Î
i,k der netzseitigen Stationen bestimmt,
insbesondere gemäß
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Bei
der Auswahl einer durchzuführenden Übergabe
kann zwischen einem Soft-Handover und einem Softer-Handover ausgewählt werden,
wobei ein Softer-Handover insbesondere gemäß der Maximum-Ratio-Kombination
durchgeführt
wird.
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Vorteilhafterweise
weist zumindest eine der netzseitigen Stationen eine Sektorantenne
mit verschiedenen Antennenelementen zum Aufbauen von zumindest zwei
eigenständigen
Verbindungen zu der teilnehmerseitigen Station an einem Sende/Empfangsort
auf.
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Gemäß einer
Ausführungsform
mit eigenständigem
erfinderischen Gehalt werden mindestens zwei Verbindungen zu einer
Sektorantenne einer zweiten netzseitigen Station und zusätzlich zumindest
eine Verbindung zu einer Antenne an einem anderen Ort aufgebaut.
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Im
wesentlichen wird die Entscheidung eines Soft- oder Softer-Handover
unter Verwendung einer bestimmbaren Information aus allen oder aus
einzelnen ausgewählten
der Unterträger
getroffen, um vorteilhafterweise die inhärente Übertragungsdiversität in frequenzselektiven
Fadingkanälen
des MC-CDMA-Systems zu verbessern, was zu einer höheren Übertragungsqualität führt.
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Anwendungen
bieten sich insbesondere in den zellularen Funk-Kommunikationssystemen gemäß den in
Entwicklung befindlichen Standards der dritten Generation digitaler
Mobilfunksysteme an. Diese Systeme beruhen voraussichtlich auf dem
Mehrträger-Übertragungskonzept und werden
mit einer sehr hohen Datenrate betrieben werden, was zu hochfrequenzselektiven
Kanälen
führt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Anordnung von zwei Basisstationen mit einer bzw. drei Funkzellen
und einer über
diese kommunizierenden teilnehmerseitigen Station;
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2 die
Verarbeitung von zu versendenden Signalen gemäß einem bevorzugten MC-CDMA-Schema;
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3 eine
Anordnung von Basisstationen mit jeweils einer Funkzelle und einer
mit dieser kommunizierenden teilnehmerseitigen Station gemäß UMTS FDD;
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4 eine
Anordnung mit einer Basisstation, welche eine Sektorantenne zum
Versorgen von drei Funkzellen aufweist, sowie einer teilnehmerseitigen
Station, die damit kommuniziert;
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5 ein
Frequenzspektrum zum Darstellen der verschiedenen Unterträger in einem
MC-CDMA-System; und
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6 eine
Darstellung der Signalverarbeitung zum Durchführen eines Soft-Softer-Handover
bei MC-CDMA.
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Wie
aus 2 ersichtlich, wird eine zu übertragenden Datenfolge bzw.
Information als ursprüngliches Signal
a(m)(i) in einem ersten Verarbeitungsschritt
spektral gespreizt. Auf die in zeitlicher Abfolge Ts eintreffenden
Daten wird dabei ein der teilnehmerseitigen Station bzw. dem Teilnehmer
zugeordneter Code aus einer K-chip-langen Spreizcodefolge c(m)(k) angewendet. Dabei gilt für die Indizes
s = 0,1,..., K – 1
und k = 0,1,...,K – 1.
Bei einem derartigen System können
Signale von K teilnehmerseitigen Stationen bzw. K verschiedene Datenfolgen
kodiert und gleichzeitig über
den Träger übertragen
werden.
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Das
derart gespreizte Signal wird in einem zweiten Verfahrensschritt
gemäß dem Prinzip
der Multiträger-Übertragung
(MC-Übertragung)
von einem einzelnen Signal in einer Aufspreizungseinrichtung S/P
in K Datenströme
bzw. Datenpfade aufgesplittet. In die einzelnen aufgesplitteten
Datenpfade mit den aufgesplitteten Signalen a(m)(i)c(m)(0), a(m)(i)c(m)(1), ...,a(m)(i)c(m)(K – 1)
werden die entsprechenden Signale anderer teilnehmerseitiger Stationen
bzw. anderer unabhängiger
Datenquellen eingemischt. In einem weiteren Schritt wird auf jeden
der Datenpfade eine Modulation angewendet, und zwar durch das Anwenden
einer Phasenverschiebung mit dem Term cos(2πfct
+ 2π·0·t/Ts), cos(2πfct + 2π·1·t/Ts), ..., cos(2πfct
+ 2π·(K – 1)·t/Ts). Die Signalfolgen der einzelnen aufgesplitteten
Pfade werden dann in einem abschließenden Schritt aufsummiert,
um ein auszugebendes und über
die Schnittstelle, insbesondere Funk-Schnittstelle zu übertragendes
Signal si(t) zu erzeugen und auszugeben.
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Wie
dies aus 3 ersichtlich ist, kann eine
einzelne teilnehmerseitige Station MU über eine Funk-Schnittstelle
mit mehreren netzseitigen Stationen BS1,
BS2 gleichzeitig kommunizieren, wie dies
aus UMTS FDD Standard für
sich bekannt ist. Wie dargestellt versorgt jede der netzseitigen
Stationen, insbesondere Basisstationen BS1 bzw.
BS2, jeweils eine Funkzelle Z1 bzw.
Z2. Die netzseitigen Stationen sind über eine Stationssteuereinrichtung,
insbesondere Basisstations-Steuereinrichtung
BSC (Base Station Controller) bzw. Funknetzsteuereinrichtung RNC
(Radio Network Controller), als übergeordneter
Steuereinrichtung gesteuert, wobei zu versendende oder zu empfangende
Daten ebenfalls über
diese zentrale netzseitige Steuereinrichtung BSC übertragen
werden. Netzseitig können
mehrere derartige Anordnungen von zentralen Steuereinrichtungen
BSC und netzseitigen Stationen BS1, BS2 im Kommunikationssystem enthalten sein,
wobei die netzseitigen Steuereinrichtungen BSC beispielsweise zusätzlich von
einer nicht dargestellten übergeordneten Steuereinrichtung
gesteuert und verwaltet werden.
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Wie
dargestellt bestehen zwischen der teilnehmerseitigen, insbesondere
mobilen, Station MU und den Antennen der netzseitigen Stationen
BS1, BS2 über die
Funkschnittstelle Verbindungen S1 bzw. S2 zum Übertragen
von Signalen, insbesondere Informationen und Daten. Eine erste dieser
Verbindungen dient dabei als aktive Verbindung S1 zum Übertragen
von Daten oder Informationen während
die zweite Verbindung S2 aktiv oder passiv
aufgebaut und bereitgehalten wird. Stellt eine der Netzeinrichtungen,
insbesondere die Stationssteuereinrichtung BSC/RNC fest, dass die
zweite Verbindung S2 eine bessere Übertragungsqualität bieten kann,
so wird die aktive Signalübertragung
von der ersten Signal-Verbindung S1 auf
die zweite Signal-Verbindung S2 übergeben,
was nachfolgend als Handover bezeichnet wird.
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Bei
dem für
sich bekannten Basis-Soft-Handover aus dem UMTS FDD Standard verarbeitet
die Stationssteuereinrichtung BSC/RNC das Signal Si, welches von
der i-ten netzseitigen Station für
die j-te teilnehmerseitige Station MU empfangen wurde, wobei das
Signal-zu-Rausch-Verhältnis
(SNR) ζ
j zu
resultiert,
wobei Ã
j den aktiven Satz von Parametern bzw. kommunizierenden
netzseitigen Basis-Stationen BS für die j-te teilnehmerseitige
Station darstellt. Bei der in
3 dargestellten
Situation mit i = 2 netzseitigen Stationen BS
1 BS
2 ergibt sich für den Parameter des aktiven
Satzes Ã
j = {1,2}.
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Wie
dies aus 4 ersichtlich ist, kann eine
netzseitige Station BS auch mehr als eine einzelne Funkzelle, beispielsweise
3 Funkzellen Z1, Z2,
Z3 versorgen. Die netzseitige Station BS
weist dabei wiederum Verbindungen zu anderen netzseitigen Einrichtungen
wie einer Basisstations-Steuereinrichtung BSC bzw. zu einer Funknetz-Steuereinrichtung
RNC auf. Zum Versorgen einer Vielzahl von Funkzellen Z1 – Z3 weist die dargestellte netzseitige Station
BS entweder eine Vielzahl einzelner von einander beabstandeter Antennen
oder, wie dargestellt eine Sektorantenne mit mehreren Antennenelementen
an einem Ort auf. Die Erzeugung des über die Schnittstelle zu übertragenden
Signals erfolgt dabei derart, dass die einzelnen Antennenelemente
der Sektorantenne jeweils spezifische Signalkomponenten zugeführt bekommen,
so dass das resultierende Gesamtsignal der Sektorantenne jeweils
bestimmte Signalanteile in bestimmte gewünschte Richtungen stärker als
in andere Richtungen aussendet bzw. eine entsprechende Empfangscharakteristik
für empfangene
Signale aufweist. Zur Verarbeitung von zu versendenden oder empfangenen
Signalen weist die netzseitige Station BS insbesondere auch Speicher
M und eine Steuereinrichtung C auf.
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Wiederum
kommuniziert eine dargestellte teilnehmerseitige Station MU mit
der Basisstation BS, wobei beispielsweise. zwei Signal-Verbindungen
S1 und S2 zwischen
diesen Stationen MU, BS über
die Funkschnittstelle aufgebaut werden.
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In
einer solchen Situation kann der so genannte Softer-Handover als Übergabe
von einer der beiden Signal-Verbindungen S
1 als
aktiver Verbindung auf die zweite der beiden Signal-Verbindungen
S
2 als zuvor passive und danach aktive Verbindung
zum Übertragen
von Daten und Informationen durchgeführt werden. Die Signale werden
dafür gemäß der so
genannten maximalen Verhältniskombination
(maximum ratio combination) verarbeitet. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis ζ
j für die j-te
teilnehmerseitige Station MU ergibt sich dann als Summe der einzelnen
Signal-zu-Rausch-Verhältnisse ζ
i für die einzelnen
Sektorantennenverbindungen, also zu
wobei wiederum Ã
j der aktive Satz für die j-te teilnehmerseitige
Station ist und ζ
j das Signal-Rausch-Verhältnis der Verbindungen S
1 und S
2 zu den beiden
Sektorantennenelementen dergleichen netzseitigen Stationsposition
zugeordnet sind. Bei dem in
4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
mit zwei Antennenelementen einer Sektorantenne ergibt sich für den Parameter Ã
j = {1,2}. Dies ist für sich bekannt aus J. Luo,
M. Dillinger, etc., Investigations and Improvements on the Interhandover
Time of the Soft Handover in WCDMA, 3Gwireless2000, San Francisco,
June, 2000, U.S.A., J. Luo, M. Dillinger, etc., Optimal timer setting
for Soft Handover in WCDMA, 3Gwireless2000, San Francisco, June
2000, U.S.A. und J. Luo, M: Dillinger, etc., Adaptive Timer Settings
for the Soft Handover Algorithm with Different System Load in WCDMA,
ICCT 2000, Beijing, Aug. 2000, China.
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Wie
bereits ausgeführt
ergibt sich bei einem MC-CDMA-System das Gesamtsignal (S), welches über die
einzelnen Antennenelemente einer Sektorantenne der netzseitigen
Station BS übertragen
wird, durch die Linearkombination aller verschiedener Unterträger-Signalkomponenten
sck, und zwar aufgrund der Mehrträgernatur
(multi carrier). Wie aus 5 ersichtlich ergibt sich aufgrund
der typischen Frequenzselektivität
des Funkkanals, dass die einzelnen Signalkomponenten sck mit
k = 1,2,....,K in den einzelnen der Unterträger unterschiedlich verschlechtert übertragen
werden.
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Für die Anwendung
eines verbesserten Handovers soll die Möglichkeit der Auflösung eines
Ausblend-Prozesses (Fading) in jedem Unterträger ausgenutzt werden, welche
die Empfänger
von MC-CDMA-Systemen bieten. Je nach Übertragungsrichtung können Empfänger dabei
die teilnehmerseitigen Stationen MU oder die netzseitigen Stationen
BS sein. Das nachfolgend beschriebene System eines Handover soll eine
Umschaltmöglichkeit
zwischen dem für
sich bekannten Soft-Handover und dem für sich bekannten Softer-Handover
bieten und wird daher nachfolgend auch als Soft/Softer-Handover
bezeichnet. Dabei soll das frequenzselektive Soft/Softer-Handover
per Definition zwei Kategorien aufweisen. Erstens die selektive
Diversität im
Soft-Handover-Fall
und zweitens die maximum ratio combination im Softer-Handover-Fall.
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Die
Empfangseinrichtung, insbesondere die Steuereinrichtung C jeder
netzseitiger Station BSi bzw. BS1, BS2 sollte die Fähigkeit aufweisen, das Ausblendprofil
bzw. Fading-Profil abzuschätzen
bzw. zu berechnen, und zwar bis zu der Unterträgerauflösung hin, d. h. die Fähigkeit
aufweisen, abzuschätzen,
wie stark der Schwund bzw. das Fading in jedem der einzelnen oder
jedem der ausgewählten
Unterträger
ist, da diese Größe im Verhältnis zum
Signal-zu-Rausch-Verhältnis
in dem zugeordneten Unterträger
sck steht. In diesem Fall lässt sich
das Signal-zu-Rausch-Verhältnis
für jeden
der MU-BS-Träger
bestimmen, d. h. der Unterträger
zwischen teilnehmerseitiger und netzseitiger Station MU bzw. BS,
dargestellt als ζj,i,k, wobei j der Index für die teilnehmerseitigen
Stationen MU, i der Index für
die netzseitigen Stationen BS und k der Index für den Unterträger ist.
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Im
Soft-Handover-Fall wird das selektive Diversitätsschema verwendet, um die
richtige bzw. best geeignetste netzseitige Station BSi für jeden
einzelnen Unterträger
auszuwählen,
um das Frequenzdomänensignal
entsprechend zuzuführen
bzw. zu bestimmen.
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Für die teilnehmerseitige
Station j wird der empfangene Informationsstrom bzw. Datenstrom
on einem
Fourier-Transformations-Block,
insbesondere einem Fast-Fourier-Transformations-Block (FFT), gebildet
durch
wobei S ⇀ das empfangene Zeitdomänensignal
bzw. Signal in zeitlicher Abfolge ist und T ~ die FFT-Transformationsmatrix
darstellt, um das Signal S ⇀ aus der zeitlichen Ebene in den Frequenzbereich
bzw. die Frequenzdomäne
zu integrieren.
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Der
Soft-Handover sollte in einer Art und Weise angewendet werden, um
die beste netzseitige Station BS
i auszuwählen, um
das Signal s
i von dieser in jedem der Unterträger sc
k derart bereitzustellen, wie sich dies aus
der nachfolgenden Gleichung ergibt:
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Dabei
steht "im" für die Basisstation
BSi im aktiven Satz der teilnehmerseitigen Station j, welche das höchste Signal-zu-Rausch-Verhältnis im
Träger
k bietet.
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In
dem Softer-Handover-Fall wird die Maximum-Ratio-Kombination aufgrund
der Kenntnis von jedem einzelnen Unterträger sc
k ausgeführt. Dazu
wird von empfangenen Signalen die Signalqualität der einzelnen Unterträger bzw.
der Dämpfung
und/oder das Signal-zu-Rausch-Verhältnis bestimmt, wie dies auch
aus
5 ersichtlich ist. Nach der Fourier-Transformation
gemäß Gleichung
(1) wird die Maximum-Ratio-Kombination durchgeführt. Der sich dann ergebende
Signalvektor
ergibt
sich zu
wobei
das sich ergebende Signal Î
i,k das Signal ist, welches für jeden
einzelnen Sektorantennenpunkt verarbeitet bzw. erzeugt wird, welcher
in dem aktiven Satz Ã
j definiert ist, α
i,k die
Fading- bzw. Schwundvariable gemäß dem Verhältnis von
der Antenne i der netzseitigen Station BS
i und
dem Träger
bzw. Unterträger
sc
k ist und "*" eine
komplexkonjugierte Operation zum Erreichen des Maximums gemäß der Cauchy-Schwartz-Ungleichung indiziert.
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In
dem Fall, in dem die teilnehmerseitige Station MU gleichzeitig Verbindungen
S1 bzw. S2, S2' zu
verschiedenen netzsei tigen Stationen BS1 bzw.
BS2 an verschiedenen Orten und zu verschiedenen
Sektorantennen an einem einzelnen Ort aufweist, wie dies aus 1 ersichtlich
ist, können
der Soft-Handover und der Softer-Handover verfahrenstechnisch kombiniert
werden.
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Anstelle
der Verbindung zu verschiedenen netzseitigen Basis-Stationen an verschiedenen
Orten reicht auch die Verbindung zu verschiedenen eigenständigen Antennenanordnungen
an verschiedenen Orten, wobei diese Antennen nicht als Sektorantennen
an einem einzigen Ort anzusehen sind. Für eine teilnehmerseitige Station
MU gibt sich in solchen Situationen die Möglichkeit, wahlweise einen
Soft-Handover von einer Verbindung zu einem Ort zu einer Verbindung
an einem anderen Ort als auch alternativ einen Verbindungswechsel zwischen
Verbindungen zu einem einzigen Ort mit verschiedenen Antennen einer
Sektorantenne durchzuführen.
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Wie
dies aus der beispielhaften 1 ersichtlich
ist, hat eine teilnehmerseitige Station MU somit eine erste Signalverbindung
S1 zu einer Antenne einer ersten Basisstation
bzw. netzseitigen Station BS1 sowie zwei Signalverbindungen
S2 und S2' zu einer zweiten
netzseitigen Station BS2 mit einer Sektorantenne,
welche zumindest i = 2 Antennenelemente aufweist. Ist die aktive
Verbindung die erste Signal-Verbindung S2 der
beiden Verbindungen S2, S2' zur Sektorantenne
der zweiten netzseitigen Station BS2, so
kann wahlweise der Softer-Handover h2 zu der zweiten Signal-Verbindung
S2, bei der Sektorantenne dieser netzseitigen
Station BS2 als auch der Soft-Handover h1 zu der
Signal-Verbindung S1 zur Antenne der ersten
netzseitigen Station BS1 durchgeführt werden.
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Eine
Schaltungsanordnung zum Durchführen
eines solchen Soft/Softer-Handovers ist aus 6 ersichtlich.
Kern sind dabei eine Vielzahl von Schaltungsanordnungen, wie sie
für sich
bereits an Hand von 2 beschrieben wurden, wobei
jeder dieser Schaltungsanordnungen eine der Signal-Verbindungen
S1, S2, S2' zugeordnet
ist. Die Ausgangssignale werden einer Auswahleinrichtung bzw. Steuereinrichtung
zum Auswählen der
idealen dieser Verbindungen als zukünftiger aktiver Verbindung
zugeführt,
wobei die Auswahleinrichtung Bestandteil des Speichers M und der
Steuereinrichtung C in der Basisstation bzw. netzseitigen Station
BS1, BS2 aber auch
einer übergeordneten
Station wie der Basisstations-Steuereinrichtung BSC oder der Funknetz-Steuereinrichtung
RNC sein kann. Die Eingangssignale dieser einzelnen Schaltungen
stammen von den jeweiligen Einzelantennen, wie der Antenne der ersten
netzseitigen Station BS1, oder einzelnen
der Antennen einer Sektorantenne, wie der Sektorantenne der zweiten
netzseitigen Station BS2.
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In
der Einrichtung Soft/Softer-Handover zum Auswählen der idealen Verbindung
werden Daten bzw. Informationen der Subträger verwendet, um das Signal
mit Blick auf eine bessere Gesamtsystem-Leistungsfähigkeit
durch Optimierung des Signalzu-Rausch-Verhältnisses zu optimieren. Insbesondere
kann die Komplexität
des Soft-Handover für
verschiedene netzseitige Stationen reduziert werden, wenn ein Softer-Handover angewendet
werden kann, wobei insbesondere auf die αi,k-Information
zurückgegriffen
wird. Vorzugsweise werden die Signal-zu-Rausch-Verhältnisse SNR der einzelnen Verbindungen
fortwährend
analysiert und die Verbindung mit dem besten Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird
jeweils als aktive Verbindung für
zukünftige Übertragungen
verwendet. Handelt es sich dabei um eine momentan nicht aktiv zur
Datenübertragung
verwendete Verbindung, so wird ein Soft-Handover oder ein Softer-Handover
durchgeführt.
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In
der Einrichtung Soft/Softer-Handover werden somit vorteilhafterweise
insbesondere mit Blick auf Zeitverzögerungen bzw. Laufzeitunterschiede
und den Berechnungsaufwand bei der Daten- und Signalverarbeitung
verschiedene Handover-Schemata durchgeführt. Falls sich an einem Standort
Sektorantennen befinden, d.h. die Verbindungen durch verschiedene
Sektorantennenelemente getrennt sind, kann das Signal zumeist leicht
bei einem Softer-Handover verarbeitet werden, da dies typischerweise
ein Fall ist, bei dem die Signalankunft über verschiedene Verbindungen
mit ähnlichen
Verzögerungs-
und Kanalfadingbedingungen in jedem Unterträger leicht mit dem Signal kohärent kombiniert
werden kann (maximum ratio combination). Für den Fall, dass das Netz jedoch
keine schnelle Verbindung zwischen Basisstation BSi und Stationssteuereinrichtung
BSC/RNC bieten kann oder dass die Stationssteuereinrichtung BSC/RNC
keine komplizierte kohärente Kombination
von Signalen von verschiedenen Basisstationen bzw. Verbindungen
an verschiedenen Standorten ermöglicht,
kann jedoch zumindest noch ein Soft-Handover durchgeführt werden.