DE10226648A1

DE10226648A1 - Radio channel allocation method for packet data mobile radio communications selects channel and coding scheme based on total system load and channel occupancy

Info

Publication number: DE10226648A1
Application number: DE2002126648
Authority: DE
Inventors: Carsten Dr. Ball; Kolio Dr. Ivanov; Robert Müllner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-15

Abstract

A radio channel allocation method takes account of radio conditions especially instantaneous occupancy by other packet data connections, received field strength, carrier to interference and timing advance to allocate a channel using a coding scheme and BCCH (Broadcast Channel) or non BCCH connection depending if the entire system load is high.

Description

Verfahren zur Kanalzuweisung bei einer Nutzdatenübertragung über eine Funkschnittstelle zwischen einer sendenden und einer empfangenden FunkstationProcedure for channel assignment at a user data transmission via a Radio interface between a transmitting and a receiving radio station

Funkkommunikationssysteme dienen der Übertragung von Informationen, Sprache oder Daten, mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle, auch Luftschnittstelle genannt, zwischen einer sendenden und einer empfangenden Funkstation. Ein Beispiel für ein Funkkommunikationssystem ist das bekannte GSM-Mobilfunksystem sowie dessen Weiterentwicklung mit einem Paketdatendienst GPRS beziehungsweise EGPRS, deren Architektur zum Beispiel in B. Walke, "Mobilfunknetze und ihre Protokolle", Band 1, Teubner-Verlag Stuttgart, 1998, Seite 138 bis 151 und Seite 295 bis 311, beschrieben ist. Dabei ist zur Übertragung eines Teilnehmersignals jeweils ein durch einen schmalbandigen Frequenzbereich und einen Zeitschlitz gebildeter Kanal vorgesehen. Da sich ein Teilnehmersignal in einem Kanal in Frequenz und Zeit von dem übrigen Teilnehmersignalen unterscheidet, kann die Funkstation eine Detektion der Daten des Teilnehmersignals vornehmen. In neueren Funkkommunikationssystemen, wie zum Beispiel dem UMTS-System, werden die einzelnen Teilnehmer darüber hinaus durch unterschiedliche Spreizcodes unterschieden.Serve radio communication systems the transfer of information, voice or data, with the help of electromagnetic Waves over a Radio interface, also called air interface, between one transmitting and a receiving radio station. An example of a radio communication system is the well-known GSM mobile radio system and its further development with a packet data service GPRS or EGPRS, their architecture for example in B. Walke, "Cellular Networks and their protocols ", Volume 1, Teubner-Verlag Stuttgart, 1998, pages 138 to 151 and page 295 to 311. It is used to transmit a subscriber signal one each through a narrowband frequency range and one Time slot formed channel provided. Since there is a subscriber signal can differ in frequency and time in one channel from the other subscriber signals the radio station detects the data of the subscriber signal. In newer radio communication systems, such as the UMTS system, the individual participants are also different Differentiated spreading codes.

Bei der paketvermittelten Datenübertragung erfolgt die Datenübertragung für mehrere Teilnehmer über ein- und denselben physikalischen Kanal. Jeder Teilnehmer kann dabei auch mehrere physikalische Kanäle gleichzeitig belegen (Multi Slot). Je Teilnehmer wird ein Paketdatenfluss (Temporary Block Flow TBF) dabei in zeitlich begrenzte Funkblöcke zerlegt, die übertragen werden. Je nach eingestelltem Modulations-/Kodierschema haben diese Funkblöcke bei gleicher Länge unterschiedliche Nutzlast. Die möglichen Modulations-/Kodierschemata unterscheiden sich bezüglich der Aufteilung des Funkblocks in Nutzlast und Fehlerschutzinformation. Abhängig von den Funk bedingungen wird einer Verbindung ein Kodierschema mit höherem oder geringerem Fehlerschutz zugeordnet. Bei schlechten Funkbedingungen wird ein Kodierschema mit höherem Fehlerschutz und bei guten Funkbedingungen ein Kodierschema mit geringerem Fehlerschutz zugewiesen.In the case of packet-switched data transmission the data transmission for many Participants about one and the same physical channel. Every participant can also multiple physical channels occupy at the same time (multi slot). One packet data flow per participant (Temporary Block Flow TBF) broken down into temporary radio blocks that transmit become. Depending on the set modulation / coding scheme, these have radio blocks with the same length different payload. The possible Modulation / coding schemes differ in terms of Division of the radio block into payload and error protection information. Dependent a coding scheme is used to establish a connection with the radio conditions higher or less error protection assigned. In bad radio conditions becomes a coding scheme with higher Error protection and with good radio conditions a coding scheme with assigned less error protection.

Die zeitlich begrenzten Funkblöcke von unterschiedlichen Teilnehmern beziehungsweise die zeitlich begrenzten Paketdatenflüsse verschiedener Teilnehmer werden zeitlich verschachtelt über den Kanal übertragen. Die Qualität des Kanals wird für den einzelnen Teilnehmer anhand von Messwerten festgestellt. Als Messwerte dienen die Empfangsfeldstärke, die Blockfehlerrate, der Interferenzpegel des Kanals sowie die Bitfehlerwahrscheinlichkeit. Die Messwerte werden zur Einstellung verschiedener Funkparameter verwendet. Insbesondere wird anhand der Messwerte das Modulations-/Kodierschema den Kanalbedingungen dynamisch angepasst. Dadurch erhält der Teilnehmer jeweils den Fehlerschutz, den er auf Grund der Funkbedingungen benötigt. Damit verbunden ist im Allgemeinen eine wechselnde Datenrate, welche beispielsweise durch die Reallokierung der zugewiesenen Kanäle ausgeglichen werden kann.The radio blocks from different participants or the limited time Packet data flows different participants are transmitted over the channel in a nested manner. The quality of the channel is for the individual participants determined on the basis of measured values. As measured values serve the reception field strength, the block error rate, the interference level of the channel and the bit error probability. The measured values are used to set various radio parameters used. In particular, the modulation / coding scheme is based on the measured values dynamically adapted to the channel conditions. This gives the participant the fault protection that he needs due to the radio conditions. In order to is generally connected to a changing data rate, for example can be compensated for by reallocating the assigned channels.

Bei bekannten Funkkommunikationssystemen nach dem GSM/GPRS Standard erfolgt die paketvermittelte Datenübertragung heute hauptsächlich über den Rundfunkkanal (Broadcast Channel BCCH-Träger), der von jeder Basisstation kontinuierlich in allen Zeitschlitzen mit konstanter Leistung abgestrahlt wird. Vermehrt gehen Operatoren dazu über, Paketdatenkanäle auch auf nicht BCCH-Trägern zu allokieren, welche meist ein unterschiedliches Frequenz-Reuse Pattern aufweisen und ein unterschiedliches Frequenz-Hopping Verfahren haben. Bei den Paketdatenkanälen muss man zwischen reservierten Kanälen für GPRS/EDGE, welche keine leitungsvermittelnde Sprache zulassen, und gemischten Kanälen für GPRS/EDGE und Sprache unterscheiden.In known radio communication systems packet-switched data transmission takes place according to the GSM / GPRS standard today mainly about the Broadcast channel (broadcast channel BCCH carrier), that of each base station continuously in all time slots is emitted with constant power. Operators are increasingly leaving about, Packet data channels even on non-BCCH carriers to allocate, which is usually a different frequency reuse Have patterns and a different frequency hopping process to have. With the packet data channels one must switch between reserved channels for GPRS / EDGE, which are not circuit-switching Allow speech, and distinguish mixed channels for GPRS / EDGE and speech.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Kanalzuweisung bei einer Nutzdatenübertragung über eine Funkschnittstelle zwischen einer sendenden Funkstation und einer empfangenden Funkstation anzugeben, mit dem die Kapazität der Funkschnittstelle besser ausgenutzt werden kann.The invention is based on the problem Procedure for channel assignment in a user data transmission via a radio interface between a transmitting radio station and a receiving radio station specify the capacity of the Radio interface can be better used.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den übrigen Ansprüchen hervor.According to the invention, this problem is solved by a method according to claim 1. Further embodiments of the invention emerge from the remaining claims.

Einer Teilnehmerverbindung wird erfindungsgemäß ein Kanal auf einem Träger zugewiesen, der aus einer Menge von mindestens zwei Trägern ausgewählt wird, die mit unterschiedlichem Frequenzwiederholungsmuster geplant sind und/oder verschiedene Frequenzsprungsysteme aufweisen. In den verschiedenen Frequenzsprungsysteme werden Frequenzsprungverfahren mit unterschiedlich vielen Frequenzen angewandt. Das schließt auch den Fall Frequenzsprungverfahren mit null Frequenzen, d. h. kein Frequenzsprungverfahren mit ein. Beispielsweise wird der Träger aus einer Menge von mindestens zwei Trägern ausgewählt, von denen der eine Träger ein Frequenzsprungverfahren und der andere Träger kein oder ein anderes Frequenzsprungverfahren vorsieht. Ferner wird das Frequenzwiederholungsmuster der Träger berücksichtigt. Dabei wird der Teilnehmerverbindung der Kanal auf demjenigen Träger zugewiesen, auf dem bei gegebenen Funkbedingungen eine optimale Datenrate erzielt wird. Mit dem Verfahren wird daher der Datendurchsatz eines Teilnehmers optimiert.According to the invention, a subscriber connection is assigned a channel on a carrier which is selected from a set of at least two carriers which are planned with a different frequency repetition pattern and / or have different frequency hopping systems. In the different frequency hopping systems, frequency hopping methods with different numbers of frequencies are used. This also includes the case of frequency hopping with zero frequencies, ie no frequency hopping. For example, the carrier is selected from a set of at least two carriers, of which one carrier provides a frequency hopping method and the other carrier no frequency hopping method or another frequency hopping method. The frequency repetition pattern of the carriers is also taken into account. In this case, the channel is assigned to the subscriber connection on that carrier, on the given radio conditions an optimal data rate is achieved. The method therefore optimizes a subscriber's data throughput.

Das Verfahren ist sowohl zur Nutzdatenübertragung von Paketdaten als auch von Sprachdaten geeignet. Dabei kann einer Verbindung auch mehr als ein Kanal zugewiesen werden, wobei das Verfahren dann auf die Auswahl aller Kanäle angewandt wird.The procedure is both for user data transmission of packet data as well as of voice data. One can Connection can also be assigned to more than one channel, whereby the Procedure is then applied to the selection of all channels.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass sich verschiedene Kodierschemata, die bei der Paketdatenübertra gung und bei einigen Sprachdatenübertragungen, z.B. bei Verwendung von Adaptive Multirate Codecs, bezüglich erzielbarer Datenrate unterschiedlich verhalten je nachdem, ob sie einer Verbindung auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren zugewiesen werden oder einer Verbindung auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren. Ferner hängt die erzielbare Datenrate von dem verwendeten Frequenzwiederholungsmuster ab. Dieser Effekt wird dadurch ausgenutzt, das einer Verbindung ein oder mehrere Kanäle auf dem Träger zugewiesen wird, auf dem bei den gegebenen Randbedingungen die optimale Datenrate erzielt wird.The invention makes itself known take advantage of the fact that there are different coding schemes involved in packet data transmission and with some voice data transmissions, e.g. when using Adaptive Multirate Codecs, regarding achievable data rate behave differently depending on whether they are connected a carrier be assigned with frequency hopping or a connection on a support without frequency hopping. The achievable data rate also depends depends on the frequency repetition pattern used. This effect is exploited by the fact that a connection one or more channels on the Assigned carrier the optimal data rate under the given boundary conditions is achieved.

Bei einer Verbindung mit einem Kodierschema mit einem hohen Fehlerschutz wie beispielsweise CS1 oder CS2 bei GPRS oder MCS1 oder MCS2 bei EGPRS ist die erzielte Datenrate höher, wenn der Verbindung ein Kanal auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren zugewiesen wird, als wenn derselben Verbindung ein Kanal auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren zugewiesen wird. Bei einer Verbindung mit einem Kodierschema mit einem geringen Fehlerschutz dagegen wie z.B. CS3 oder CS4 bei GPRS oder M-CS4 bis M-CS9 bei EGPRS ist die Datenrate höher, wenn der Verbindung ein Kanal auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren zugewiesen wird, als wenn derselben Verbindung ein Kanal auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren zugewiesen wird.When connected to a coding scheme with a high level of error protection such as CS1 or CS2 GPRS or MCS1 or MCS2 in EGPRS, the data rate achieved is higher, though connecting a channel on a carrier with frequency hopping is assigned as if a channel on a Carrier without Frequency hopping is assigned. When connecting to a coding scheme with a low level of error protection, e.g. CS3 or CS4 for GPRS or M-CS4 to M-CS9 for EGPRS is the data rate higher, when connecting a channel on a carrier without frequency hopping is assigned as if a channel on a carrier is assigned with frequency hopping.

Die Erfindung macht sich ausserdem die Erkenntnis zu nutze, dass bei hoher System-Last (hohem fractional Load) die C/I Verteilung in der Zelle für einen Träger mit großem Frequenzwiederholabstand geplant besser ist als für einen Träger mit kleinem Frequenzwiederholabstand. Daher erfüllen Verbindungen mit Kodierschema mit grossem Fehlerschutz die an sie gestellten Anforderungen voraussichtlich noch zufriedenstellend auf Trägern mit kleinem Frequenzwiederholabstand, während unkodierte oder nahezu unkodierte Verbindungen nur auf Trägern mit grossem Frequenzwiederholabstand vernünftig laufen. Ins besondere der BCCH-Träger wird mit einem hinreichend grossen Frequenzwiederholabstand geplant.The invention also makes itself to use the knowledge that with high system load (high fractional Load) the C / I distribution in the cell is planned for a carrier with a large frequency repetition distance is better than for a carrier with a small frequency repetition distance. Therefore, connections with coding scheme meet with great error protection, the requirements placed on them are still likely satisfactory on carriers with a small frequency repetition distance, while uncoded or nearly uncoded connections only on carriers with a large frequency repetition distance reasonable to run. Especially the BCCH carrier is planned with a sufficiently large frequency repetition interval.

Dagegen ist bei geringer System-Last die Erfüllung der Anforderungen auf non-BCCH Trägern besser als auf BCCH-Trägern, da die BCCH-Träger immer mit konstanter Ausgangsleistung abstrahlen und damit Interferenz erzeugen. Bei kleiner System-Last ist die Interferenz auf einem non BCCH-Träger mit gleichem Frequenzwiederholabstand daher drastisch geringer. Daher sollten die Paketdaten-Verbindungen dann bevorzugt auf non BCCH-Trägern allokiert werden.In contrast, with a low system load the fulfillment the requirements on non-BCCH carriers better than on BCCH carriers because the BCCH carriers always radiate with constant output power and thus interference produce. With a small system load is the interference on a non BCCH carrier with the same frequency repetition distance therefore drastically lower. Hence the packet data connections then preferably allocated to non-BCCH carriers become.

Die Zuweisung der verfügbaren Kanal-Resourcen zu einer neuen bzw. laufenden Paketdatenverbindung hängt zusätzlich noch von der aktuellen Belegung der Resourcen durch andere Paketdatenflüsse ab, da durch das Multiplexing sich der Durchsatz einer Verbindung drastisch reduzieren kann. Auch spielt die Anzahl verfügbarer Zeitschlitze für ein Multislot Mobile eine Rolle.The allocation of the available channel resources a new or ongoing packet data connection also depends on the current allocation of resources through other packet data flows, because multiplexing drastically increases the throughput of a connection can reduce. The number of available time slots for a multislot also plays Mobile matter.

Vorzugsweise wird einer Teilnehmerverbindung, der auf Grund der Funkbedingungen ein Kodierschema mit einem hohen Fehlerschutz zugewiesen wird, ein Kanal auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren zugewiesen. Dabei wird ein Träger bevorzugt, der auch mit kleinem Frequenzwiederholabstand geplant wurde. Einer Teilnehmerverbindung, der auf Grund der Funkbedingungen ein Kodierschema mit einem geringen Fehlerschutz zugewiesen wird, wird dagegen ein Kanal auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren zugewiesen, vorzugsweise auf einem Träger, der im Allgemeinen einen grossen Frequenzwiederholabstand aufweist wie etwa der BCCH-Träger.A subscriber connection, due to the radio conditions, a coding scheme with a high Error protection is assigned using a channel on a carrier Frequency hopping assigned. A carrier is preferred which was also planned with a small frequency repetition interval. one Subscriber connection, which based on the radio conditions a coding scheme is assigned with a low level of error protection Channel on a support assigned without frequency hopping, preferably on one Carrier, which generally has a large frequency repetition distance such as such as the BCCH carrier.

Der Verbindung wird somit stets ein Kanal zugewiesen, bei dem eine möglichst hohe Datenrate erzielt werden kann. Auf diese Weise wird die Kapazität der Funkschnittstelle besser ausgenutzt. Wenn nämlich Teilnehmer mit kleinen Datenraten (bedingt durch das Kodierschema mit hohem Fehlerschutz) von den Kanälen mit maximalem Durchsatz ferngehalten werden, dann stehen diese ausschliesslich den Teilnehmern mit hohen Datenraten zur Verfügung. Verluste treten dabei kaum auf, da ja die Teilnehmer mit kleinen Datenraten bedingt durch die Physik auf ihren zugewiesenen Kanälen den Anforderungen sogar besser genügen als auf den Kanälen mit maximalem Durchsatz.The connection is therefore always on Channel assigned where possible high data rate can be achieved. In this way, the capacity of the radio interface better exploited. If namely Participants with low data rates (due to the coding scheme with high error protection) from the channels with maximum throughput are kept away, then these are only available to the participants available with high data rates. Losses hardly occur, since the participants with small ones Data rates due to the physics on their assigned channels Requirements even better meet than on the channels with maximum throughput.

Es liegt im Rahmen der Verbindung, zu Beginn einer Verbindung eine Empfangsfeldstärke, ein Verhältnis von Nutz- zu Interferenzsignal (C/I) und/oder einen Zeitvorhalt zu messen. Unter Berücksichtigung der gemessenen Werte wird dann das zuzuweisende Kodierschema und der zuzuweisende Kanal für die Verbindung bestimmt .It's in the context of the connection, at the beginning of a connection a reception field strength, a ratio of Measure useful to interference signal (C / I) and / or a time reserve. Considering The measured values then become the coding scheme and the channel to assign for the connection determines.

Zur dynamischen Anpassung der Verbindung ist es vorteilhaft, während der Verbindung laufend das Nutz- zu Interferenzsignalverhältnis (C/I), die Bitfehlerrate (BET), die Blockfehlerrate (BLER) und/oder den Zeitvorhalt (Timing Advance TA) zu messen. Anhand der gemessenen Werte wird dann das Kodierschema und der Kanal bzw. die Kanäle bestimmt, mit denen eine maximale Datenrate erzielt wird, wobei die unterschiedlichen Datenraten bei Zuweisung eines Kanals auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren und einem Träger ohne bzw. anderem Frequenzsprungverfahren berücksichtigt werden. Gegebenenfalls ist bei der Anpassung des Kodierschemas ein Wechsel des Kanals von einem Träger mit Frequenzsprungverfahren auf einen Träger ohne bzw, anderem Frequenzsprungverfahren oder umgekehrt notwendig. Dasselbe gilt für die Frequenzwiederholungsmuster-Planung des Trägers.For dynamic adaptation of the connection, it is advantageous to continuously measure the useful to interference signal ratio (C / I), the bit error rate (BET), the block error rate (BLER) and / or the time reserve (timing advance TA) during the connection. The encoding scheme and the channel or channels with which a maximum data rate is achieved are then determined on the basis of the measured values, the different data rates being taken into account when assigning a channel on a carrier with frequency hopping and a carrier without or another frequency hopping method become. It may be necessary to change the channel from a carrier with frequency hopping to a carrier without or another frequency hopping method or vice versa when adapting the coding scheme. The same applies to the repetition pattern planning of the carrier.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, je nach Auslastung des Systems die Paketdaten-Kanäle bei kleiner Last bevorzugt auf einem non BCCH-Träger mit Frequenzsprungverfahren und eventuell kleinem Frequenzwiederholabstand und die Paketdaten-Kanäle bei grosser Last auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren und grossem Frequenzwiederholabstand wie beispielsweise auf den BCCH-Rundfunkkanal zu konfigurieren.It is within the scope of the invention depending on the load on the system, the packet data channels are smaller Last preferred on a non BCCH carrier with frequency hopping and possibly small frequency repetition distance and the packet data channels with a large one Load on a support without frequency hopping and large frequency repetition distance such as to configure the BCCH broadcast channel.

Vorzugsweise wird der Verbindung für ein Nutz- zu Interferenzsignalverhältnis zwischen 6 und 15 dB ein Kodierverfahren mit hohem Fehlerschutz und ein Kanal auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren zugewiesen.Preferably the connection for a useful to interference signal ratio between 6 and 15 dB a coding method with high error protection and a channel on a support assigned with frequency hopping.

Im Folgenden wird das Verfahren anhand von Figuren, in denen Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert.In the following, the procedure is based on Figures in which embodiments are shown in more detail explained.

1 zeigt die Datenrate in Abhängigkeit des Nutzdaten-zu Interferenzsignalverhältnisses für zwei Kodierschemata mit geringem Fehlerschutz für eine Übertragung auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren beziehungsweise einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren. 1 shows the data rate as a function of the useful data to interference signal ratio for two coding schemes with little error protection for transmission on a carrier with frequency hopping or a carrier without frequency hopping.

2 zeigt die Datenrate in Abhängigkeit des Nutzdaten-zu Interferenzsignalverhältnisses für zwei Kodierschemata mit hohem Fehlerschutz für die Übertragung auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren beziehungsweise ohne Frequenzsprungverfahren. 2 shows the data rate as a function of the useful data to interference signal ratio for two coding schemes with high error protection for transmission on a carrier with frequency hopping or without frequency hopping.

3 eine Nutzdaten-zu Interferenzsignalverhältnisverteilung für einen effektiven Frequenzwiederholungsfaktor von 12. 3 a payload to interference signal ratio distribution for an effective frequency repetition factor of 12.

4 zeigt eine Nutzdaten-zu Interferenzsignalverhältnisverteilung für einen Frequenzwiederholungsfaktor von 1. 4 shows a payload to interference signal ratio distribution for a frequency repetition factor of 1.

Beim Aufbau einer Verbindung werden eine Empfangsfeldstärke, ein Verhältnis von Nutzdaten- zu Interferenzsignal (C/I) und ein Zeitvorhalt (Timing Advance TA) gemessen. In Abhängigkeit dieser Messgrößen wird ein Kodierschema festgelegt, das der Verbindung zugewiesen wird. Dieses erfolgt beispielsweise anhand einer Tabelle. Die Tabelle ist dabei so aufgebaut, dass sie für die jeweiligen Funkbedingungen dasjenige Kodierschema angibt, mit dem die höchste Datenrate erzielt werden kann. Bei GPRS handelt es sich um eines der Kodierschemen CS1, CS2, CS3 oder CS4. Bei EGPRS handelt es sich um eines der Kodierschemen MCS1, MCS2, MCS3, MCS4, MCS5, MCS6, MCS7, MCS8 oder MCS9. Die Kodierschemata CS1 bis CS4 beziehungsweise MCS1 bis MCS4 werden mit der GMSK-Modulation, die Kodierschemata MCS5 bis MCS9 mit der 8PSK-Modulation verwendet.When establishing a connection a reception field strength, a relationship from user data to interference signal (C / I) and a time reserve (timing advance TA) measured. Dependent on of these metrics set an encoding scheme to be assigned to the connection. This is done, for example, using a table. The table is designed so that it is suitable for the respective radio conditions indicates the coding scheme with which the highest data rate can be achieved can. GPRS is one of the coding schemes CS1, CS2, CS3 or CS4. EGPRS is one of the coding schemes MCS1, MCS2, MCS3, MCS4, MCS5, MCS6, MCS7, MCS8 or MCS9. The coding schemes CS1 to CS4 or MCS1 to MCS4 are with GMSK modulation, used the coding schemes MCS5 to MCS9 with the 8PSK modulation.

Die Kodierschemata weisen unterschiedlichen Fehlerschutz auf, der durch Redundanzbits zur Fehlererkennung und Fehlerkorrektur bewirkt wird. Die Kodierschemata CS1 beziehungsweise MCS1 weisen den höchsten Fehlerschutz, die Kodierschemata CS4 beziehungsweise MCS9 den geringsten Fehlerschutz auf bzw. sind sogar unkodiert. Bei den Kodierschemata verschiebt sich das Verhältnis zwischen Informations- und Redundanzbits von CS1 bis CS4 beziehungsweise MCS1 bis MCS9 zu Gunsten der Informationsbits. Dadurch wird die Übertragung fehleranfälliger. Daher ist es sinnvoll, bei guten Funkbedingungen die Kodierschemata CS4 beziehungsweise MCS9 und bei schlechten Funkbedingungen die Kodierschemata CS1 beziehungsweise MCS1 einzusetzen.The coding schemes have different Error protection, which is provided by redundancy bits for error detection and Error correction is effected. The coding schemes CS1 respectively MCS1 have the highest Error protection, the coding schemes CS4 or MCS9 the least error protection on or are even uncoded. Moved with the coding schemes yourself the relationship between information and redundancy bits from CS1 to CS4 respectively MCS1 to MCS9 in favor of the information bits. This makes the transmission more error-prone. It is therefore advisable to use the coding schemes if the radio conditions are good CS4 or MCS9 and in bad radio conditions Use coding schemes CS1 or MCS1.

Beträgt das Nutzdaten- zu Interferenzsignalverhältnis C/I zu Beginn der Verbindung beispielsweise 24 dB, so wird der Verbindung zum Beispiel ein Kanal auf einem Rundfunkkanal BCCH, der kontinuierlich auf derselben Frequenz sendet, mit dem Kodierschema CS4, das geringen Fehlerschutz aufweist, zugewiesen (siehe Punkt I in 1). In 1 sind die Datenrate in Abhängigkeit des Nutzdaten- zu Interferenzsignalverhältnisses C/I für das Kodierschema CS4 bei Übertragung auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren (Bezugszeichen 4), für das Kodierschema CS4 bei Übertragung auf einen Träger mit Frequenzsprungverfahren (Bezugszeichen 4'), für das Kodierschema CS3 auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren (Bezugszeichen 3), sowie für das Kodierschema CS3 auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren (Bezugszeichen 3') dargestellt. Es zeigt sich, dass im Bereich oberhalb etwa 9 dB die Datenrate 4 für das Kodierschema CS4 auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren am Höchsten ist.For example, if the useful data to interference signal ratio C / I is 24 dB at the start of the connection, the connection is assigned, for example, a channel on a broadcast channel BCCH that continuously transmits on the same frequency with the coding scheme CS4, which has little error protection (see Point I in 1 ). In 1 are the data rate depending on the user data to interference signal ratio C / I for the coding scheme CS4 when transmitted on a carrier without frequency hopping (reference symbol 4 ), for the coding scheme CS4 when transferred to a carrier with frequency hopping (reference number 4 ' ), for the coding scheme CS3 on a carrier without frequency hopping (reference number 3 ), as well as for the coding scheme CS3 on a carrier with frequency hopping (reference number 3 ' ). It turns out that in the range above about 9 dB the data rate 4 is highest for the coding scheme CS4 on a carrier without frequency hopping.

Während der Verbindung werden laufend, das heisst periodisch zu bestimmten Zeitpunkten, das Nutzdaten- zu Interferenzsignalverhältnis C/I, die Bitfehlerrate BER, die Blockfehlerrate BLER und der Zeitvorhalt TA gemessen. Anhand dieser gemessenen Werte wird das Kodierschema und der Kanal bestimmt, mit denen eine maximale Datenrate erzielt wird. Dieses erfolgt beispielsweise anhand einer Tabelle, die zu den gegebenen Messwerten angibt, für welches Kodierschema auf welchem Kanal die maximale Datenrate erzielt wird. In der Tabelle wird berücksichtigt, dass bei Zuweisung eines Kanals auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren und auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren unterschiedliche Datenraten erzielt werden.While the connection is ongoing, that is to say periodically to be determined Points in time, the useful data to interference signal ratio C / I, the bit error rate BER, the block error rate BLER and the time reserve TA measured. The coding scheme is based on these measured values and determines the channel with which a maximum data rate is achieved. This is done, for example, using a table that corresponds to the given Measured values indicates for which Coding scheme on which channel the maximum data rate is achieved. The table takes into account that when assigning a channel on a carrier with frequency hopping and on a support achieved different data rates without frequency hopping become.

Verschlechtern sich während der Verbindung die Funkbedingungen zum Beispiel von 24 dB auf 17,5 dB (Punkt II in 1), so wird ein Punkt erreicht, bei dem auf Grund der Bitfehlerrate BER und der Blockfehlerrate BLER die Datenrate 3 für das Kodierschema CS3 auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren die maximale Datenrate für die Verbindung darstellt. Daher wird der Verbindung im Punkt II das Kodierschema CS3 auf dem Rundfunkkanal BCCH, der kontinuierlich ohne Frequenzsprungverfahren sendet, zugewiesen (siehe Punkt III in 1).During the connection, the radio conditions deteriorate, for example from 24 dB to 17.5 dB (point II in 1 ), a point is reached at which, based on the bit error rate BER and the block error rate BLER, the data rate 3 represents the maximum data rate for the connection for the coding scheme CS3 on a carrier without frequency hopping. Therefore, the connection in point II becomes the coding scheme CS3 on the radio BCCH channel, which transmits continuously without frequency hopping, assigned (see point III in 1 ).

Bei einer weiteren Verschlechterung der Funkbedingungen wird der Punkt IV erreicht, bei dem das Nutzdaten- zu Interferenzsignalverhältnis C/I 12,5 dB beträgt. An diesem Punkt IV wird bei Berücksichtigung der Bitfehlerrate und der Blockfehlerrate die maximale Datenrate 2' für das Kodierschema CS2 auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren erreicht (siehe 2).If the radio conditions deteriorate further, point IV is reached at which the useful data to interference signal ratio C / I is 12.5 dB. At this point IV, taking into account the bit error rate and the block error rate, the maximum data rate 2 ' achieved for the coding scheme CS2 on a carrier with frequency hopping (see 2 ).

In 2 sind die Datenraten in Abhängigkeit des Nutzdatenzu Inferenzsignalverhältnisses C/I für das Kodierschema CS2 auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren (Bezugszeichen 2), für das Kodierschema CS2 auf einem Träger mit Frequenz sprungverfahren (Bezugszeichen 2'), für das Kodierschema CS1 auf einem Träger ohne Frequenzsprungverfahren (Bezugszeichen 1) sowie für das Kodierschema CS1 auf einem Träger mit Frequenzsprungverfahren (Bezugszeichen 1') dargestellt.In 2 are the data rates as a function of the useful data to the inference signal ratio C / I for the coding scheme CS2 on a carrier without frequency hopping (reference symbol 2 ), for the coding scheme CS2 on a carrier with frequency hopping (reference number 2 ' ), for the coding scheme CS1 on a carrier without frequency hopping (reference number 1 ) and for the coding scheme CS1 on a carrier with frequency hopping (reference symbol 1' ).

Die Zuweisung des Kodierschemas CS2 ist verbunden mit einer gleichzeitigen Zuweisung eines anderen Trägers mit Frequenzsprungverfahren , zum Beispiel eines Verkehrskanals TCH.The assignment of the coding scheme CS2 is associated with a simultaneous assignment of another carrier with Frequency hopping, for example a TCH traffic channel.

Verschlechtern sich die Funkbedingungen von Punkt V auf den Punkt VI, bei dem das Nutzdaten- zu Interferenzsignalverhältnis 10 dB beträgt, so erfolgt ein Wechsel auf das Kodierschema CS1 auf dem Träger mit Frequenzsprungverfahren (Punkt VII in 2). Bei einer weiteren Verschlechterung der Funkbedingungen auf etwa C/I = 6 dB reisst im Punkt VIII die Funkverbindung ab.If the radio conditions deteriorate from point V to point VI, at which the useful data to interference signal ratio is 10 dB, a change is made to the coding scheme CS1 on the carrier with frequency hopping (point VII in 2 ). If the radio conditions deteriorate further to about C / I = 6 dB, the radio connection is broken off in point VIII.

Im Folgenden wird ein Beispiel für den Algorithmus für den Wechsel des Kodierschemas näher erläutert:

1) Messe die System-Last durch Bestimmung der belegten Kanäle in der Zelle und gegebenenfalls durch Bestimmung der belegten Kanäle in den Nachbarzellen.
2) Messe die Interferenz auf allen Kanälen der Zelle, welche für Paketdatenverkehr freigeschaltet sind.
3) Bestimme auf allen Kanälen die bereits anderen laufenden Paketdatenübertragungen.
4) Berechne für alle möglichen Kanalkombinationen gemäss der Multislot-Klasse und dem möglichen Kodierschema (anhand der Funkbedingungen/Interferenz) der Teilnehmerstation sowie dem eingestellten Frequenzsprungverfahren, die Kombination von Kanälen, so dass a) der Durchsatz optimal ist, b) die Anzahl der zugewiesenen Zeitschlitze maximal ist, c) möglichst wenige andere Teilnehmer gemultiplext werden, d) eine maximale Anzahl von reservierten GPRS Paketdatenkanälen verwendet wird, d) je nach Kodierschema CS/MCS ein Träger mit entspre chendem Frequenzwiederholungsmuster bzw. Frequenzsprungsystem gewählt wird, e) je nach Kodierschema CS/MCS eine Präferenz für BCCH oder non-BCCH Träger erfüllt ist.

An example of the algorithm for changing the coding scheme is explained in more detail below:

1) Measure the system load by determining the occupied channels in the cell and, if necessary, by determining the occupied channels in the neighboring cells.
2) Measure the interference on all channels of the cell that are enabled for packet data traffic.
3) Determine the other packet data transfers that are already running on all channels.
4) Calculate the combination of channels for all possible channel combinations according to the multislot class and the possible coding scheme (based on the radio conditions / interference) of the subscriber station and the set frequency hopping method, so that a) the throughput is optimal, b) the number of assigned channels Time slots is maximum, c) as few other subscribers as possible are multiplexed, d) a maximum number of reserved GPRS packet data channels is used, d) depending on the coding scheme CS / MCS, a carrier with a corresponding frequency repetition pattern or frequency hopping system is selected, e) depending on the coding scheme CS / MCS a preference for BCCH or non-BCCH carriers is met.

Liegen in einer Funkzelle mehrere Träger mit verschiedenen Frequenzwiederholungsmustern vor, so kann – wie in der Algorithmen-Beschreibung oben ersichtlich – ausgenutzt werden, dass die erzielbare Datenrate zusätzlich vom Frequenzwiederholungsmuster sowie von der System-Last abhängt. In 3 ist der Wert CDF(1) in Abhängigkeit des Nutzdaten- zu Interferenzsignalverhältnisses C/I für eine Zelle mit einem Frequenzwiederholungsmuster 4×3 bei 100% Last dargestellt. Zum Vergleich ist in 4 der Wert CDF(1) in Abhängigkeit des Nutzdaten- zu Interferenzsignalverhältnisses C/I für eine Zelle mit Frequenzwiederholungsmuster 1×1 bei 30% Last dargestellt. Der Wert CDF (1) bedeutet „Cumulative Distribution Function" und beschreibt die integrale Verteilung der C/I Verhältnisse in der Zelle für den Träger mit jeweiligem Frequenzwiederholungsmuster.If there are several carriers with different frequency repetition patterns in a radio cell, it can be used - as can be seen in the algorithm description above - that the achievable data rate also depends on the frequency repetition pattern and the system load. In 3 the value CDF (1) is shown as a function of the useful data to interference signal ratio C / I for a cell with a frequency repetition pattern 4 × 3 at 100% load. For comparison is in 4 the value CDF (1) is shown as a function of the useful data to interference signal ratio C / I for a cell with frequency repetition pattern 1 × 1 at 30% load. The value CDF (1) means "Cumulative Distribution Function" and describes the integral distribution of the C / I ratios in the cell for the carrier with the respective frequency repetition pattern.

Der Vergleich der 3 und 4 zeigt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass das Nutzdaten- zu Interferenzsignalverhältnis höher ist, bei einem Frequenzwiederholungsmuster 4×3 selbst bei 100% Last größer ist als bei dem Träger mit 1/1 Frequenzwiederholungsmuster bei 30% Last. Damit sind in diesem Fall die Funkbedingungen statistisch gesehen besser. Insbesondere weist der Träger mit 4×3 Frequenzwiederholungsmuster zum Grossteil C/I Verhältnisse auf, welche den Betrieb der unkodierten GPRS CS4 bzw. EDGE MCS9 Kodierungen erlaubt. Der Träger mit 1/1 Frequenzwiederholungsmuster, hingegen wird bei 30% Last fast nur kleine Kodierungs-Schemata wie CS1/2 bzw. MCS1/2 erlauben. Bei sehr kleiner Last hingegen, wird auch ein Träger mit 1/1 Frequenzwiederholungsmuster sehr gute Verhältnisse bieten können, da die Interferenz bei fehlender Last nicht entsteht.The comparison of the 3 and 4 shows that the payload to interference signal ratio is more likely to be greater with a 4 × 3 frequency repetition pattern even at 100% load than with the 1/1 frequency repetition pattern carrier at 30% load. In this case, the radio conditions are statistically better. In particular, the carrier has 4 × 3 frequency repetition patterns to a large extent C / I ratios, which allows the operation of the uncoded GPRS CS4 or EDGE MCS9 encodings. The carrier with 1/1 frequency repetition pattern, on the other hand, will only allow small coding schemes such as CS1 / 2 or MCS1 / 2 at 30% load. With a very low load, however, a carrier with a 1/1 frequency repetition pattern will also be able to offer very good conditions, since the interference does not occur if there is no load.

Daher beinhaltet obiger Algorithmus sowohl die Berücksichtigung der momentanen System-Last als auch die Berücksichtigung des Frequenzwiederholungsmusters pro Träger.Therefore, the above algorithm includes both considering the current system load as well as the consideration of the frequency repetition pattern per carrier.

Das obige Verfahren lässt sich von Paketdaten auf Sprachdaten verallgemeinern. Insbesondere bei Adaptive Multirate Codecs (AMR) gibt es Kodierschemas mit niedrigem und hohem Fehlerschutz, welche durch einen Link Adaptation Prozess den Funkkanalgegebenheiten angepasst werden. Mit der Einführung von Wideband-AMR gemäss 3GPP Release 5 Standard werden sogar Sprachcodecs auf 8PSK Modulations-Basis eingeführt, welche optimale Qualität bieten, jedoch auch nur unter sehr guten Funkkanalbedingungen (grosses C/I) zufriedenstellend laufen. Auch hier muss versucht werden, durch ein geschicktes Resourcen Management bzw. eine optimale Zeitschlitz-Zuweisung auf Basis des oben vorgestellten Algorithmus die System-Kapazität zu maximieren.The above procedure can be done generalize from packet data to voice data. Especially at Adaptive multirate codecs (AMR) exist with low coding schemes and high error protection, which is achieved through a link adaptation process be adapted to the radio channel conditions. With the introduction of Wideband AMR according to 3GPP Release 5 Standard even become speech codecs based on 8PSK modulation introduced, what optimal quality offer, but only under very good radio channel conditions (large C / I) run satisfactorily. Again, an attempt must be made by clever resource management or an optimal time slot allocation to maximize system capacity based on the algorithm presented above.

Claims

Method for channel assignment in a user data transmission via a Radio interface between a transmitting and a receiving radio station, - in which assigned a channel on a carrier to a subscriber connection being, the carrier is selected from a set of at least two carriers, of which the carrier with different frequency repetition patterns are planned and / or have different frequency hopping systems, - in which the channel on the carrier assigned to the subscriber connection on which an optimal data rate is achieved under given radio conditions becomes.

Method according to claim 1, - in the case of a subscriber connection, due to the radio conditions, a coding scheme with a high Error protection is assigned using a channel on a carrier Frequency hopping is assigned - in the case of a subscriber connection, due to the radio conditions, a coding scheme with a low Error protection is assigned to a channel on a carrier without Frequency hopping is assigned.

The method of claim 1 or 2, wherein the subscriber connection the channel on that carrier is assigned, taking into account the occupancy by other packet data connections and taking into account the system load an optimal data rate is achieved.

Method according to one of claims 1 to 3, - in which a channel on a BCCH carrier is assigned to a subscriber connection if the system load is high, - in the case of a subscriber connection a channel on a non BCCH carrier is assigned preferentially when the system load is low.

Process according to claims 1 to 4, - at that of a subscriber connection based on the radio conditions a coding scheme with a high level of error protection is assigned Channel on a support is assigned with a small frequency repetition distance, - in which a subscriber connection based on radio conditions Coding scheme with a low level of error protection is assigned Channel on a support is assigned with a large frequency repetition distance.

Method according to one of claims 1 to 5, - in which at the beginning of a connection a reception field strength, a ratio of User data to interference signal (C / I) and / or a time reserve (TA) be measured - at considering that the measured reception field strength, the useful data to interference signal ratio and / or the time reserve the coding scheme to be assigned and / or the channel to be assigned for the connection be determined - at the channels with if possible low interference / interference be used.

Method according to one of claims 1 to 6, - in which the minimum allocation of the channels to be allocated for the connection by others Packet data connections taken into account becomes, - at in the case of a multi-slot connection, the number of assigned channels is maximized - at which maximizes the use of reserved packet data channels.

Method according to one of claims 1 to 7, - in which the channel assignment is carried out at the start of a new packet data connection, - in which the procedure for channel allocation several times or periodically during the current packet data connection is called, - in which the procedure for channel allocation during the ongoing packet data connection is called up as soon as the radio conditions of the connection or change the coding scheme, - in which the procedure for channel allocation during the ongoing packet data connection is called as soon as the allocation status of the channels in the Cell changes.

Method according to one of claims 1 to 8, - in which while a connection, the received field strength, the useful data to interference signal ratio, a Bit error rate, a block error rate and / or the time reserve measured become, - at the coding scheme and / or the channel based on the measured values or the channels can be determined with which a maximum data rate is achieved, wherein the different data rates when assigning a channel a carrier dependent on taken into account by frequency hopping and repetition patterns become.

Method according to claim 6 or 9, - where the connection for a user data to interference signal ratio between 6 and 15 dB a coding method with high error protection and a channel on a support is assigned with frequency hopping.

Method according to one of claims 1 to 10, - in which the channels on a carrier with frequency hopping on a traffic channel and the channels on a carrier without frequency hopping drive can be configured on a broadcast channel.