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Verwandte
Anmeldungen
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Diese
Anmeldung beansprucht den Benefit der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/531,419,
die am 19. Dezember 2003 eingereicht wurde. Diese Anmeldung ist
eine Continuation-In-Part der nicht vorläufigen US-Patentanmeldung mit
Seriennr. 10/280,733, die am 25. Oktober 2002 eingereicht wurde.
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Funkkommunikationen
oder drahtlose Kommunikationen und insbesondere die Interferenzsteuerung
mit Hilfe einer Zeitschlitzverwaltung für Pikobasisstationen/persönliche Basisstationen,
die in herkömmlichen
drahtlosen Netzwerken integriert sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei
der Einführung
eines herkömmlichen drahtlosen
Trägernetzes
ist eine der primären
Erwägungen
der Prozeß des
Auswählens
und Zuweisens von Frequenzkanälen
für alle
zellularen Basisstationen innerhalb des Systems. Dieser Prozeß, der Frequenzwiederverwendung
oder Frequenzplanung genannt wird, hängt von verschiedenen Faktoren
wie Frequenzen ab, die für
Gebrauch, Zellgeometrie, Antennenart und Topographie verfügbar sind.
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Ein
Schlüsselparameter
beim Bestimmen der Frequenzwiederverwendung ist das Träger-zu-Interferenz-(C/I)
Verhältnis,
welches das Verhältnis
des Leistungspegels des Funkfrequenzträgers zu dem Leistungspegel
des Interferenzsignals in dem Kanal mißt. Das C/I-Verhältnis
hilft bei der Bestimmung des maximalen Interferenzpegels, der noch
immer ermöglicht,
daß eine
zellulare Systemkonfiguration eine angemessene Dienstqualität bereitstellt.
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Bei
der Einführung
eines neuen GSM-Outdoor-Makro-Basisstation-Netzes ist unter der
Vorraussetzung eines Zellcluster-Wiederverwendungsmusters mit einer
standardgemäßen 4/12-Geometrie (siehe 1) in der Regel eine minimale
Anzahl von 12 Frequenzen erforderlich, um die Qualität des Dienstes
innerhalb annehmbarer Grenzen zu halten. Für das GMS-Netz bedeutet dies,
das Übereinstimmen
mit oder Überschreiten
der GSM-9-db-C/I-Verhältnis-Spezifizierung.
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Bei
der Einführung
eines neuen GSM-Outdoor-Mikro- oder Pikobasisstation-Netzes kann
eine von mehreren Frequenzplanungsstrategien umgesetzt werden. Eine
Strategie ist die Zuweisung neuer (unbenutzter) Frequenzen zu Mikro-/Pikozellen
in Abhängigkeit
von der Verfügbarkeit
von unbenutzten Frequenzen in dem Bestand des Trägers. Alternativ kann der Träger wählen, die
gleichen Frequenzen gemeinsam zu nutzen, die dem existierenden Makrozellennetz
zugewiesen sind. In beiden Fällen
ist unter der Voraussetzung eines standardgemäßen geometrischen 4/12-Zellengruppen-Wiederverwendungsmusters
in der Regel eine minimale Anzahl von 9 bis 12 Frequenzen erforderlich,
um der GSM-9-db-C/I-Qualität
der Funkdienstspezifizierung für
das Mikro-/Pikozellennetzwerk zu entsprechen oder diese zu übertreffen.
Der Grund für
die reduzierte Anzahl von Frequenzen besteht darin, daß die Mikro-
oder Pikozellen unter der Störungshöhe verwendet
werden, was einen höheren
Signalverlust für
entferntere Bereiche bedeutet, wodurch der Interferenzpegel wirksam
reduziert wird.
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Wenn
die Einführung
eines noch anderen Netzes von Basisstationen, insbesondere Piko-Indoor-Basisstationen
oder persönlichen
Basisstationen, berücksichtigt
wird, bestünde
die übergeordnete Frequenzplanungsstrategie
in der Zuweisung neuer (unbenutzter) Frequenzen, um Interferenzen
aus leistungsstärkeren
Outdoor-Makrostationen, insbesondere in hohen Strukturen, zu vermeiden.
Obwohl das Zuweisen neuer (unbenutzter) Frequenzen eine übergeordnetere
(leichter umsetzbare) Strategie ist als das gemeinsame Benutzen
von Frequenzen mit den Makro- und Mikrozellen bei der Einführung eines neuen
Indoor-Netzes, ist dies aus mehreren Gründen nicht immer durchführbar.
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Erstens
besitzen die meisten Träger
nicht genug zusätzliche
Frequenzen, um die Strategie mit unbenutzten Frequenzen umzusetzen.
In der Regel sind die einzigen unbenutzten Frequenzen in einer Bandbreite
von Trägerbeständen die
zwei „Wach"-Frequenzen an den äußeren Enden
der lizenzierten Bandbreite des Trägers. Diese Frequenzen sind
jedoch in der Regel auf Grund potentieller Interferenzen durch Frequenzen,
die von anderen Trägern
lizen ziert sind und verwendet werden, in der Praxis unbrauchbar.
Zweitens, selbst wenn diese zwei Wachfrequenzen benutzt würden, würden sie nicht
ermöglichen,
daß der
Träger
die oben beschriebene aktuelle GSM-9-db-C/I-Verhältnisqualität der Dienstspezifizierung
erfüllt
oder diese übertrifft.
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Vom
Standpunkt der Träger
wäre eine
ideale Lösung
ihres Frequenzplanungsproblems ein Verfahren oder ein Mechanismus,
das oder der die Einführung
eines GSM-Netzes von Piko-Indoor-Basisstationen oder persönlichen
Basisstationen ermöglicht, welches
die folgenden Kriterien erfüllt:
a) Benutzung von nur einer oder zwei unbenutzten Frequenzen, vorzugsweise
Wachfrequenzen, b) Erfüllung
der GSM-9-db-C/I-Verhältnisqualität der Dienstspezifizierung
und c) nahtlose Integrierung in das existierende Outdoor-Makro-/Mikronetz
der Träger.
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Herkömmliche
Zeitschlitzzuweisungsverwaltung: Herkömmliche Netzwerke benutzen
eine Zeitschlitzzuweisungsverwaltung, um das Steuern von Interferenzen
von Mobilstationen innerhalb einer einzigen Zelle und nicht zwischen
Zellen zu unterstützen.
Eine Basisstation oder eine Basisstationssteuerung weist innerhalb
von Kanälen
allen Mobilstationen innerhalb ihrer Zelle Zeitschlitze zu und gewährleistet,
daß nicht
zwei Mobiltelefone Signale innerhalb des gleichen Zeitschlitzes
senden oder empfangen, wodurch jegliche Interferenzen zwischen Mobilstationen
innerhalb einer bestimmten Zelle vermieden werden. Außerdem mißt die Mobilstation
die Signalstärke
oder Signalqualität
(basierend auf dem Bitfehlerverhältnis)
und gibt die Information an die Basisstationssteuerung weiter, welche
schließlich entscheidet,
ob und wann der Leistungspegel geändert werden soll oder eine Übergabe
initiiert werden soll.
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Herkömmliche
Kanalstruktur und Benutzung von Zeitschlitzen: Da das Verhältnisspektrum
eine begrenzte Ressource ist, die von allen Benutzern gemeinsam
genutzt wird, muß ein
Verfahren entwickelt werden, um die Bandbreite unter so vielen Benutzern wie
möglich
aufzuteilen. Das von GSM gewählte
Verfahren ist eine Kombination aus Vielfachzugriff im Zeitmultiplex
und im Frequenzmultiplex (TDMA/FDMA). Der FDMA-Teil betrifft die
Frequenzaufteilung der gesamten MHz-Bandbreite in zuweisbare Trägerfrequenzen
mit einer Bandbreite von 200 kHz. Eine oder mehrere Trägerfrequenzen
werden jeder Basisstation zugeordnet. Jede Trägerfrequenz besteht aus 2 Kanälen von
200 kHz, die durch einen Duplexabstand (zum Beispiel 45 MHz in GSM
900) getrennt sind. Eine Frequenz wird für die Abwärtsstrecke (down link) (BTS → MS) benutzt
und die andere Frequenz wird für
die Aufwärts strecke
(uplink) (MS → BTS)
benutzt. Das Paar von 200-kHz-Kanälen wird ein Duplexkanal genannt.
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Jeder
dieser Duplexkanäle
wird dann zeitlich unter Verwendung eines TDMA-Schemas in acht Zeitschlitze aufgeteilt.
Gruppen von acht aufeinander folgenden Zeitschlitzen bilden TDMA-Rahmen,
wobei jeder eine Dauer von 4,615 ms aufweist. Jeder Zeitschlitz
ist ein Burstzeitraum (BP), während
dem ein Übertragungsburst
modulierter Bits übertragen wird.
Ein Zeitschlitz wird für
die Übertragung
durch das Mobiltelefon (Aufwärtsstrecke)
und einer für
den Empfang (Abwärtsstrecke)
benutzt. Sie werden zeitlich derart getrennt, daß die Mobileinheit nicht gleichzeitig
empfängt
und sendet, wodurch die Elektronik vereinfacht wird.
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Der
GSM-BP dauert 15/26 Millisekunden (ms) (oder etwa 0,577 ms) an.
Acht Burstzeiträume werden
in einem TDMA-Rahmen (120/26 ms oder etwa 4,615 ms) gruppiert, der
die Basiseinheit für
die Definition logischer Kanäle
bildet, nämlich
einen endlos wiederkehrenden Zyklus von BP-Zeitschlitzübertragungen.
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Logische
Kanäle
werden durch die Anzahl und Position ihrer entsprechenden Burstzeiträume oder
Zeitschlitze definiert. Die logischen Kanäle werden benutzt, um Informationen
zwischen Mobilstationen und Basisstationen auszutauschen. Die logischen
Kanäle
sind in zweckgebundene Kanäle,
die einer Mobilstation zugewiesen werden, und allgemeine Kanäle aufgeteilt,
die von Mobilstationen im Leerlaufmodus benutzt werden. Innerhalb
eines logischen Kanals tritt die Übertragung (Abwärtsstrecke) zu
einer Mobilstation 3 Zeitschlitze früher auf als der Empfang (Aufwärtsstrecke)
von einer Mobilstation.
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Der
erste Träger
innerhalb einer Zelle wird Übertragunssteuerkanal-(Broadcast
Control Channel = BCCH) Träger
genannt. Der BCCH-Träger überträgt BCCH-Systeminformation über einen
Zeitschlitz 0, plus Zugangsgenehmigungskanäle (Access Grant Channels),
Rufkanäle
(Paging Channels) und meistens SDCCH-Kanäle. Der BCCH-Träger muß stets eingeschaltet
sein, so daß die
Mobiltelefone in umgebenden Zellen und in seinen Zellen das BCCH-Trägersignal
auf allen Zeitschlitzen überprüfen können. Ein
weiteres Kennzeichen des BCCH-Trägersignals ist,
daß die
Basisstation, welche das BCCH-Trägersignal überträgt, dies
mit einer konstanten Ausgangsleistung tut. Selbst wenn Verkehrskanäle aktiv
benutzt werden und eine potentielle Interferenz mit dem BCCH- Trägersignal
erzeugen, wird das BCCH-Trägersignal
noch immer mit einer konstanten Ausgangsleistung auf allen Zeitschlitzen übertragen.
Alle anderen Frequenzträger
einer Zelle (TCH-Träger) können ausgeschaltet
werden, wenn auf dem Träger/Zeitschlitz
kein Verkehr vorhanden ist.
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Herkömmliche
Leistungssteuerung: Um Interferenzen gemeinsamer Kanäle zu minimieren
und die Leistung zu erhalten, arbeiten sowohl die Mobiltelefone
als auch die Sender-Empfänger-Basisstationen
bei dem niedrigsten Leistungspegel, der eine annehmbare Signalqualität bewahrt.
Leistungspegel können
hochgestuft oder in Schritten von 2 dB von der Spitzenleistung für die Klasse
auf ein Minimum von 13 dBm (20 Milliwatt) oder 2,5 mW in GSM 1900 heruntergestuft
werden. Die Leistungssteuerung wird in der Regel auf den TCH-Trägern durchgeführt. Mobil-
und Basisstationen müssen
nur genug Leistung übertragen,
um eine Verbindung herzustellen. Alles andere ist überflüssig, wobei
das Benutzen von weniger Leistung weniger Interferenzen bedeutet.
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Die
Mobil- und Basisstation mißt
die Signalstärke
und Signalqualität
(basierend auf dem Bitfehlerverhältnis)
und gibt die Information an die Basisstationssteuerung weiter, welche
schließlich
entscheidet, ob und wann der Leistungspegel in entweder der Mobil-
oder der Basisstation geändert
werde soll. Die Leistungssteuerung muß vorsichtig behandelt werden,
da die Möglichkeit
der Instabilität
besteht. Diese ergibt sich aus der Tatsache, daß ein Mobiltelefon seine Leistung
in Antwort auf erhöhte
Interferenzen gemeinsamer Kanäle
erhöht,
welche durch andere Mobiltelefone verursacht werden, welche ihre
Leistung erhöhen.
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Im
Gegensatz zum herkömmlichen
Gebrauch einer GSM-Zeitschlitzzuweisungsverwaltung zur Steuerung
von Interferenzen benutzt die vorliegende Erfindung eine Zeitschlitzzuweisungsverwaltung,
um die Anzahl von Frequenzen zu verringern, welche zum Steuern von
Interferenzen zwischen benachbarten Zellen (intrazellulare Interferenzsteuerung)
erforderlich sind. Ein Mechanismus für solch eine Fähigkeit
wird für
sowohl Makrobasisstationen als auch Pikobasisstationen oder persönliche Basisstationen
bereitgestellt.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die
US-Patentanmeldung Nr. 10/280,733, die am 25. Oktober 2002 eingereicht
und gemeinsam übertragen
wurde, schlägt
eine tragbare Basisstation mit niedriger Leistung vor, welche konfiguriert
ist, um zwischen einer mobilen Basisstation und einem herkömmlichen
drahtlosen Netz über
das Internet drahtlosen Verkehr bereitzustellen. Die Basisstation
kann als eine „persönliche" oder „Piko"-Basisstation („PBS") bezeichnet werden
und ist konfiguriert, um sich mit dem Internet an einer von dem
Benutzer ausgewählten
Stelle zu verbinden und innerhalb eines größeren Makrozellennetzes einen
kleinen Bereich drahtloser Abdeckung zu bilden. Der Benutzer stellt die
Betriebsparameter der Basisstation ein. Die US-Patentanmeldung Nr. 10/280,733 wird
durch Bezugnahme aufgenommen und ihr Gegenstand ist in der entsprechenden
internationalen Veröffentlichung Nr.
WO 2004/040938 veröffentlicht
worden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Aktivieren eines
Netzes von Piko-Indoor-Basisstationen
oder persönlichen
Basisstationen (PBSs) bereit, welche die Kriterien erfüllen, die
in dem obigen Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung dargelegt
worden sind. Insbesondere aktiviert das Verfahren ein Netz von Piko-
oder persönlichen
Basisstationen, die eine oder zwei unbenutzte Frequenzen benutzen,
um einen annehmbaren Dienstpegel innerhalb eines existierenden Trägernetzes
von Makrobasisstationen bereitzustellen. Dies wird durch das Steuern
von Interferenzen zwischen benachbarten Piko-/persönlichen
Basisstationen unter Verwendung verschiedener Zeitschlitzverwaltungsmechanismen
erreicht.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Verringern der
Anzahl von Frequenzen bereit, die zum Steuern von Interferenzen
zwischen benachbarten Piko-/persönlichen
Basisstationen (PBS) erforderlich sind. Die vorliegende Erfindung umfaßt einen
oder mehrere der folgenden Vorgänge der
GSM-TDMA-Zeitschlitzressourcenverwaltung: Zeitschlitzinterferenzerkennung,
Zeitschlitzleistungsreduzierung, Zeitschlitzzuweisung, Zeitschlitzversetzungskalibrierung
und Zeitschlitzsynchronisierung. Einer oder mehrere dieser Vorgänge zur
Ressourcenverwaltung werden sowohl auf die BCCH- als auch auf die
TCH-Zeitschlitzressourcen
angewendet. Es gibt viele Konfigurationen (Mechanismen und Ausführungsformen),
um diese Funktion zu erreichen.
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Es
ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß diese Erfindung der Einführung von
Trägern
eines Piko-/persönlichen
Indoor-Basisstationsnetzes zugute kommt, und zwar unabhängig davon,
ob der Träger wählt, entweder
eine gemeinsam benutzte oder eine unbenutzte Frequenzplanungsstrategie
für das PBS-Netz
zu verwenden. Es muß auch
darauf hingewiesen werden, daß diese
Erfindung nicht nur auf die interzellulare Interferenzsteuerung
zwischen PBS-Zellen angewendet werden kann, sondern auch zwischen
PBS und Makrobasisstationszellen sowie in einer gemeinsam benutzten
Strategie.
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Die
der PBS-Interferenzerkennung unterliegenden Prinzipien und die Ressourcenverwaltungsvorgänge sind überschaubar. 1 zeigt
zwei benachbarte PBS-Zellen mit störenden Mobilsignalen. 2 stellt
das Prozeßflußdiagramm
zum Initialisieren, Aktualisieren und Beibehalten von zwei PBS-Interferenzerkennungsdatenbanken
dar. 3 und 4 stellen den Zustand „Ausgeschaltet" mit dem Ereignis „Eingeschaltet" (Einschalt-Inbetriebnahme-Vorgang) und Betriebsvorgänge im Zustand „Eingeschaltet" für die Zeitschlitzinterferenzerkennung, Interferenzdatenaktualisierungen
und Zeitschlitzressourcenverwaltung dar.
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Wie
in 2 dargestellt, unterhält jede PBS ihre eigenen Interferenzdatenbanken.
Die zwei dargestellten PBS-Datenbanken werden benutzt, um TCH- und
BCCH-Zeitschlitzinterferenzen
für benachbarte
PBS-Einheiten zu verfolgen. Die BCCH-DB ist eine Langzeitdatenbank
(das heißt,
Wochen und Monate), welche ihre aktive Interferenzzeitschlitzliste einstellt,
um das Kommen und Gehen benachbarter PBS-Einheiten zu reflektieren.
Die TCH ist eine Kurzzeitdatenbank (das heißt, Minuten, Stunden oder Tage),
welche ihre aktive Interferenzzeitschlitzliste einstellt, um die
Mobilfunkdienste in Echtzeit zu reflektieren, die von benachbarten
PBS-Einheiten bereitgestellt werden.
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Die
PBS-Einheiten arbeiten in einem von zwei Modi. Während des „Inbetriebnahme-Einschalt"-Vorgangs „Inbetriebnahme-Einschalt" befindet sich die
PBS im Mobilmodus (das heißt,
empfängt auf
der Abwärtsstreckenfrequenz)
und die PBS schaltet im Zustand „Eingeschaltet" je nach der Notwendigkeit
zur Erkennung eines BCCH-Störsignals von
dem normalen Basisstationsmodus zu einem Abtastmodus (dem Mobilmodus ähnlich)
intermittierend vor und zurück
(das heißt, überträgt auf der
Abwärtsstreckenfrequenz
und empfängt
auf der Aufwärtsstreckenfrequenz)
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Gemäß Ausführungsformen
in dieser Erfindung erkennt die PBS während des „Inbetriebnahme-Einschalt"-Vorgangs BCCH-Signale
von einer benachbarten PBS und fügt
Störzeitschlitze
zu ihrer aktiven Liste hinzu. Im Zustand „Eingeschaltet" schaltet die PBS
intermittierend zu einem Abtastmodus um BCCH-Signale von einer benachbarten
PBS zu erkennen und fügt
entweder Zeitschlitze zu der aktiven Interferenzliste ihrer BCCH-DB
hinzu (wenn ein Signal erkannt wird) oder löscht Zeitschlitze daraus (wenn über einen
langen Zeit raum, zum Beispiel einen Monat die Abwesenheit eines
vorher erkannten Signals bemerkt wird). Wie in dieser Erfindung
ausgeführt,
erkennt die PBS dementsprechend im Zustand „Eingeschaltet" auch TCH-Signale
von benachbarten Mobiltelefonen und fügt Zeitschlitze in Echtzeit
zu der aktiven Interferenzliste ihrer TCH-DB hinzu oder löscht sie
daraus.
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Immer
wenn der Zustand in entweder der BCCH-DB oder der TCH-DB (das heißt, die
Hinzufügung
oder Löschung
von Störzeitschlitzen
zu oder aus der DB) geändert
wird oder verschiedene Marken oder Zähler anzeigen, daß TCH- oder BCCH-Zeitschlitzinterferenzen
erkannt worden sind, unternimmt die PBS Schritte zum angemessenen Verwalten
der Zeitschlitzressourcen durch Ausführen, je nach Bedarf, eines
oder mehrerer der folgenden Vorgänge:
Zeitschlitzzuweisung (Auswählen nicht
störender
Zeitschlitze für
zukünftige
Mobilfunkdienstanfragen), Zeitschlitzleistungssteuerung (Verringern
der Leistung auf störenden
Zeitschlitzen und Erhöhen
der Leistung auf nicht störenden
Zeitschlitzen), Zeitschlitzversetzungskalibrierung (Versetzen von
BCCH-TDMA-Zeitrahmen, um das Interferieren mit benachbarten PBS-Steuersignalen
zu verhindern), und/oder Zeitschlitzsynchronisierung (Synchronisieren
von TDMA-Zeitschlitzen mit denjenigen von benachbarten PBS-Einheiten,
um Interferenzprobleme zu vermeiden, die mit der Zeitschlitzfrequenzverschiebung
in Verbindung stehen).
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Die
Zeitschlitzzuweisung gemäß Ausführungsformen
dieser Erfindung ist ein Vorgang zum Auswählen nicht interferierender
Zeitschlitze, die sich nicht auf den aktiven DB-Interferenzlisten der PBS zum Gebrauch
für zukünftige Mobiltelefonanfragen innerhalb
der lokalen PBS-Zelle befinden.
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Die
Zeitschlitzleistungssteuerung gemäß Ausführungsformen dieser Erfindung
ist ein Vorgang, der die Übertragungsstärke der
lokalen PBC-Zelle auf interferierenden Zeitschlitzen verringert,
die sich in aktivem Gebrauch von benachbarten PBC-Zellen befinden.
Die Leistungspegel werden auf ihre ursprünglichen Pegel zurückgesetzt,
wenn die lokale PBS-Zelle keine Interferenzsignale empfängt.
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Die
Zeitschlitzversetzungskalibrierung gemäß Ausführungsformen in dieser Erfindung
ist ein Vorgang, damit die lokale PBS-Zelle ihren BCCH-TDMA-Zeitrahmen
versetzt, um Interferenzen zu vermeiden, indem die Benutzung des
gleichen BCCH-Zeitrahmens, der von der benachbarten PBS-Zelle benutzt
wird, vermieden wird.
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Die
Zeitschlitzsynchronisierung gemäß Ausführungsformen
dieser Erfindung ist ein Vorgang, bei welchem die lokale PBS-Zelle
ihren TDMA-Zeitrahmentakt mit einer zentralen Taktreferenz wie GPS,
Internet oder denjenigen von benachbarten PBS-Einheiten synchronisiert,
um Interferenzprobleme zu vermeiden, die mit der Zeitschlitzfrequenzverschiebung
in Verbindung stehen.
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Andere
Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden für
den Fachmann aus der Untersuchung der folgenden Zeichnungen und
detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es wird beabsichtigt, daß solche
zusätzlichen Systeme,
Verfahren, Merkmale und Vorteile in diese Beschreibung und in den
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung aufgenommen und durch die
Patentanmeldung geschützt
werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Man
wird die obigen und andere Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung
der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen leichter
verstehen. Die Elemente (Komponenten) in den Zeichnungen sind nicht
unbedingt maßstabsgetreu,
statt dessen liegt der Schwerpunkt auf der klaren Darlegung der
Prinzipien der vorliegenden Erfindung und auf den Beziehungen zwischen
den Elementen. Darüber
hinaus bezeichnen gleiche (identische) Textreferenzen oder Textbeschreibungen
in den Zeichnungen durchgehend entsprechende Elemente (Komponenten)
in der Vielzahl von Figuren oder Diagrammen.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das Interferenzen zwischen Mobilstationen darstellt,
die sich in benachbarten PBS-Zellen in angrenzenden Wohnungen befinden.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das darstellt, wie die PBS-TCH- und BCCH-DBs
erhalten und benutzt werden, um Zeitschlitzressourcen zu verwalten.
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3 ist
ein Blockflußdiagramm,
das den PBS-Einschalt-Inbetriebnahme-Vorgang darstellt.
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4 ist
ein Blockflußdiagramm
und eine Fortsetzung von 3, welches die PBS-Betriebsvorgänge, welche
die BCCH-/TCH-DBs kontinuierlich aktualisieren, und die laufenden
Vorgänge
darstellt, welche die Zeitschlitzressourcen kontinuierlich verwalten.
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5 ist
ein Blockdiagramm, das die logische Zeitschlitzzuweisung und Ressourcenverwaltung
der Leistungsreduzierung darstellt, um Interferenzen zwischen benachbarten
PBS-Zellen zu steuern.
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6 ist
ein Blockdiagramm, das die anfängliche
PBS-Inbetriebnahme mit BCCH-Zeitschlitzversetzungskalibrierung
und die nachfolgende Zeitschlitzressourcenverwaltung darstellt.
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7 ist
ein Blockdiagramm, das die Auswirkung auf die Feldstärke darstellt,
wenn Zeitschlitze zwischen Basisstationen asynchron werden.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Einleitung
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Die
US-Patentanmeldung Nr. 10/280,733, die am 25. Oktober 2002 eingereicht
und gemeinsam übertragen
wurde, schlägt
eine tragbare Basisstation mit niedriger Leistung vor, welche konfiguriert
ist, um zwischen einer mobilen Basisstation und einem herkömmlichen
drahtlosen Netzwerk über
das Internet drahtlosen Verkehr bereitzustellen. Die Basisstation kann
als eine „persönliche" oder „Piko"-Basisstation („PBS") bezeichnet werden
und ist konfiguriert, um sich mit dem Internet an einer von dem
Benutzer ausgewählten
Stelle zu verbinden und bildet innerhalb eines größeren Makrozellennetzes
einen kleinen Bereich drahtloser Abdeckung. Der Benutzer stellt
die Betriebsparameter der Basisstation ein. Die US-Patentanmeldung Nr.
10/280,733 wird durch Bezugnahme aufgenommen und ihre Thematik ist
in der entsprechenden internationalen Veröffentlichung Nr. WO 2004/040938
veröffentlicht
worden.
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1.0 Umsetzung
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Die
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann als ein Verfahren betrachtet werden,
das aus einem oder mehreren der folgenden Ressourcenverwaltungsvorgänge besteht:
Zeitschlitzinterferenzerkennung und Datenbankaktualisierung, Zeitschlitzleistungsreduzierung,
Zeitschlitzzuweisung, Zeitschlitzversetzungskalibrierung und Zeitschlitzsynchronisierung.
Ein oder mehrere dieser Ressourcenverwaltungsvorgänge werden
sowohl auf TCH- als auch auf BCCH-GSM-TDMA-Zeitschlitzressourcen
angewendet. Abschnitt 2.0 beschreibt die Vorgänge der PBS-Inbetriebnahme,
welche zunächst
Interferenzen zwischen benachbarten PBS-Zellen (1)
erkennt, die Interferenz-BCCH-/TCH-DBs (2) füllt und
nachfolgend die Zeitschlitzressourcen-Inbetriebnahmeverwaltung (3 bis 7) umsetzt.
Abschnitt 3.0 beschreibt die PBS-Betriebsvorgänge, welche Interferenzen kontinuierlich
erkennen, die Interferenz-BCCH-/TCH-DBs aktualisieren und die Zeitschlitzressourcen
kontinuierlich verwalten (2 bis 7).
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2.0 PBS-Inbetriebnahme-Einschalt-Vorgang
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Wenn
eine neue PBS anfangs aktiviert oder eine existierende PBS angesichts
eines Ereignisses wie einer Verbindung mit dem Internet oder Leistungsausfall
aktiviert wird, startet sie den in 3 dargestellten
Inbetriebnahme-Einschalt-Vorgang. Ausführungsformen dieser Inbetriebnahme-Einschalt-Vorgänge sind
unten in Abschnitt 2.1 bis 2.6 beschrieben.
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2.1 Inbetriebnahme-Einschalten
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Eine
Ausführungsform
des Einschaltens tritt immer dann ein, wenn eine PBS elektrische
Leistung verliert, entweder aufgrund eines Leistungsausfalls oder
weil ihr Ein-Aus-Schalter
auf der Aus-Position stand. Nach den Leistungsausfall oder dem Umschalten
des Ein-Aus-Schalters auf die „Ein"-Position, stellt
sich die PBS selbst auf den Inbetriebnahmemodus zurück.
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Eine
weitere Ausführungsform
des Einschaltens tritt immer dann ein, wenn die PBS vom Internet getrennt
ist. Wenn die PBS erneut mit dem Internet verbunden wird, stellt
sich die PBS selbst auf den Inbetriebnahmemodus zurück.
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Eine
weitere Ausführungsform
des Einschaltens tritt immer dann ein, wenn die PBS die letzte TCH-Dateneingabe
mit dem aktuellen Zeittakt vergleicht. Wenn die Zeitdifferenz (TD)
zwischen der neuesten Eingabe und dem aktuellen Zeittakt größer als
eine spezifizierte Zeitdifferenzgrenze (TD-int), wie z.B. 7 Tage
ist, dann setzt sich die PBS selbst auf den Inbetriebnahmemodus
zurück.
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2.2 Löschen von DB-Einträgen
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Jede
PBS unterhält
ihre eigenen Interferenzdatenbanken (siehe 2). Die
zwei PBS-Datenbanken werden benutzt, um die TCH- und BCCH-Zeitschlitzinterferenz
für benachbarte PBS-Einheiten
zu verfolgen (siehe 1). Die BCCH-DB ist eine Langzeitdatenbank
(das heißt, Wochen
und Monate), welche ihre aktive Interferenzzeitschlitzliste einstellt,
um das Kommen und Gehen von benachbarten PBS-Einheiten zu reflektieren.
Die TCH-DB ist eine Kurzzeitdatenbank (das heißt, Minuten, Stunden und Tage),
welche ihre aktive Interferenzzeitschlitzliste einstellt, um die
Echtzeit-Mobilfunkdienste zu reflektieren, die von benachbarten PBS-Einheiten
bereitgestellt werden.
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Eine
Ausführungsform
des Vorgangs Löschen
von DB-Eingaben betrifft basierend auf den oben in Abschnitt 2.1
dargelegten Ausführungsformen
für Eingeschaltet
das Löschen
aller aktiven Einträge
aus den PHS-TCH- und -BCCH-DBs (2), immer
wenn die PHS erkennt, daß sie
sich in dem Inbetriebnahmemodus befindet.
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2.3 Einstellen der PBS
im MS-Modus
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Wenn
die PBS eingeschaltet wird, geht sie zunächst in einen Mobilstations-Inbetriebnahmemodus
und nicht in den Basisstationsmodus. Während des Mobilmodus kann die
PHS genau wie jede andere Mobilstation Abwärtsstreckendaten empfangen, die
von anderen Basisstationen gesendet werden. In dem Mobilmodus ist
es wichtig, darauf hinzuweisen, daß die PHS keine Signale überträgt.
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Die
Ausführungsbeispiele
zum Einstellen der PHS im MS-Modus sind den Ausführungsformen aus dem obigen
Abschnitt 2.2 ähnlich,
welche den Vorgang Löschen
von DB-Einträgen erläutern. Eine
Ausführungsform
des Vorgangs Einstellen der PHS im MS-Modus ist, daß die PHS
in den Inbetriebnahmemobilmodus automatisch eintritt, immer wenn
die PHS basierend auf den im Abschnitt 2.1 dargestellten Ausführungsformen
erkennt, daß sie
sich im Inbetriebnahmemodus befindet.
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2.4 Beginnen der BOCH-Erkennung
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Im
Mobilmodus überträgt oder
stellt die PHS den Mobiltelefonen keine Dienste bereit, sondern sucht
andere benachbarte PHS-Zellen, welche BCCH-Signale auf der zugeteilten
Frequenz übertragen.
Dies ist in 1 dargestellt. Beim Abtasten
im Mobilmodus erkennt die PBS störende
Zeitschlitze mit Hilfe eines oder mehrerer Vorgänge.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Interferenzerkennung ist der folgende Vorgang. Im Mobilmodus sucht
die PBS nach BCCH-Signalen in allen Zeitschlitzen auf der zugeteilten
Frequenz. Wenn die PBS irgendwelche BCCH-Mitteilungen in dem Abwärtsstreckenpfad
erkennt, wird sie diesen Zeitschlitz zu der BCCH-DB hinzufügen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
erfordert, daß jegliche
erkannten BCCH-Zeitschlitzinterferenzsignale
einen vorgegebenen FS-BCCH-Schwellenwert überschreiten müssen. Wenn
dieser Schwellenwert überschritten
wird, wird eine Marke (Flag) (F-int) oder jede beliebige binäre Ja-/Nein-Anzeige
eingestellt, um das Eintreten einer Interferenzbedingung für einen
bestimmten Zeitschlitz (zum Beispiel wahr) anzuzeigen, wobei die
BCCH-Erkennung angezeigt wird.
Zum Beispiel wird die BCCH-Zeitschlitzinterferenz erkannt, wenn
die PBS BCCH-Mitteilungen empfangen kann und die empfangene Feldstärke des
Abwärtsstreckenpfads
FS_BCCH (zum Beispiel –80
dBm) überschreitet.
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Eine
weitere Ausführungsform
zur Interferenzerkennung ist vollkommen unabhängig von der absoluten Feldstärke. Im
Inbetriebnahmemobilmodus sucht die PBS nach BCCH-Signalen auf den zugeteilten Frequenzen.
Immer wenn ein entschlüsseltes
BCCH-Signal erkannt wird, tritt eine Interferenz auf und die Zeitschlitzinterferenzmarke
oder die binäre
Ja-/Nein-Anzeige
wird eingestellt (zum Beispiel wahr) und zeigt die BCCH-Erkennung
an.
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2.5 Einstellen der BCCH-Versetzung
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Der
Vorgang Einstellen der BCCH-Versetzung stellt während des Einschalt-Vorgangs
seinen eigenen BCCH-Zeitschlitz für eine PBS ein, so daß der Zeitrahmen
um einen oder mehrere Zeitschlitzerhöhungen gegen interferierende
BCCH-Zeitschlitze versetzt wird. Ein Beispiel einer BCCH-Zeitschlitzversetzung
ist in 6 zu sehen.
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Eine
Ausführungsform
des Vorgangs des Einstellens der BCCH-Versetzung ist wie folgt.
Bevor die Versetzung eintritt, erkennt eine PBS ein oder mehrere
BCCH-Signale von (einer) störenden PBS-Zelle(n)
auf einem oder mehreren ihrer Zeitschlitze (zum Beispiel Zeitschlitz
2 in 6), indem eine der BCCH-Erkennungsvorgänge der
Ausführungsformen
benutzt wird, die oben in Abschnitt 2.4 beschrieben sind. Die PBS
setzt (rekalibriert) ihren TDMA-Rahmen zurück, so daß das interferierende BCCH-Signal,
das ursprünglich
in einem PBS-Zeitschlitz (zum Beispiel Zeitschlitz 2 in 6)
erkannt wurde, nachfolgend in einem anderen Zeitschlitz (zum Beispiel
Zeitschlitz 6 in 6) erkannt wird. Da dieser Vorgang
im „Mobilmodus" durchgeführt wird, muß beim Versatz
die BS-MS-Verzögerungsversetzung
berücksichtigt
werden. Der BCCH-Versetzungsvorgang wird als „korrekt" betrachtet, wenn sein eigener BCCH-Zeitschlitz
und alle interferierenden BCCH-Zeitschlitze aus benachbarten PBS-Zellen
später,
nachdem die PBS in den Basisstationsmodus schaltet, nicht überlappt
werden.
-
2.6 Füllen der BCCH-DB
-
Die
BCCH-DB ist eine Langzeitdatenbank, die ihre aktive Interferenzzeitschlitzliste
einstellt, um das Kommen und Gehen von benachbarten PBS-Einheiten
zu reflektieren. Eine Ausführungsform des
Vorgangs Füllen
der BCCH-DB für
eine PBS im Mobilmodus benutzt Zeitschlitzinterferenzmarken oder
jegliche andere binäre
Anzeigen, die in dem Vorgang Beginnen der BCCH-Erkennung (siehe
Abschnitt 2.4 oben) auf „Wahr" eingestellt wurden,
um aktive Interferenzzeitschlitze zu identifizieren und zu der BCCH-DB
hinzuzufügen.
Obwohl der Erhalt der BCCH-DB ein Langzeitprozeß ist, tritt der Vorgang des
anfänglichen
Füllens
in Sachen von Sekunden auf.
-
2.7 Einstellen der PBS
im BS-Modus
-
Nach
dem Füllen
der BCCH-DB schaltet die PBS von dem MS-Modus in den BS-Modus. Im BS-Modus
empfängt
die PBS in dem Frequenzband, in welchem die Mobiltelefone übertragen,
und überträgt in dem
Frequenzband, in dem andere Basisstationen übertragen.
-
Mit
anderen Worten, sie empfängt
in der Aufwärtsstrecke
und überträgt in der
Abwärtsstrecke
wie jede andere standardmäßige Basisstation.
-
2.8 Beginnen anderer Vorgänge
-
Während des „Einschalt"-Übergangs werden mehrere Mitteilungen
gesendet, um verschiedene Prozesse (Vorgänge) zu initiieren, so daß diese Funktionen
aktiv sind, sobald der Zustand „Eingeschaltet" erreicht wird. Das
Beginnen anderer Vorgänge
umfaßt
die folgenden Beispiele. „Beginnen
der TCH-Erkennung",
wodurch der Prozeß der
TCH-Erkennung begonnen wird und die Zeitschlitze kontinuierlich überwacht
werden. „Beginnen
der Leistungssteuerung",
wodurch der Prozeß der
Leistungssteuerung/Leistungsreduzierung begonnen wird. „Beginnen
der BCCH-Erkennung" und „Beginnen
der Synchronisierung" sind ähnlich.
Die Details werden in den folgenden Absätzen beschrieben.
-
3.0 PBS im Zustand „Eingeschaltet"
-
Sobald
sich eine PBS im Zustand „Eingeschaltet" befindet, werden
mehrere Prozesse aktiv (siehe oben) und erzeugen die in 4 beschriebenen
Ereignisse. Die Vorgänge
in dem Zustand „eingeschaltet" werden unten in
Abschnitt 3.1 bis 3.6 beschrieben.
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Beginnen der TCH-Erkennung
(TCH-Erkennung/TCH-Fehlen)
-
Um
intrazellulare Zeitschlitzinterferenzen zu steuern, erkennt die
vorliegende Erfindung das Auftreten von Interferenzvorkommnissen
(TCH-Erkennung) oder die Abwesenheit von Vorkommnissen (TCH-Fehlen)
durch Überwachen
der gemessenen Feldstärke
ihrer freien Zeitschlitze in der persönlichen Basisstation und durch
Zählen
der Interferenzvorkommnisse (siehe 5).
-
Ein
Ausführungsbeispiel
des Überwachens und
Zählens
von Interferenzvorkommnissen beginnt durch Definieren einer Feldstärkeninterferenz-Schwellenwertgrenze:
FS-int (zum Beispiel –75 dBm).
Unter Benutzung dieser Schwellenwertgrenze werden Zeitschlitzsignalabtastungen
vorgenommen (überwacht)
und die Anzahl der Zeitschlitzinterferenzvorkommnisse identifiziert
(gezählt).
Eine Dauer für
das Überwachen
von Zeitschlitzsignalen (zum Beispiel eine Dauer eines Zeitschlitzes,
obwohl sie zum Nachweis für
asynchrone Aspekte kürzer
sein kann) wird eingestellt und für jedes Abtastsignal über oder
unter der Schwellenwertgrenze FS-int wird ein Zähler N-int modifiziert (das
heißt,
um einen bestimmten Wert je nach Bedarf erhöht oder verringert).
-
Der
folgende Vorgang ist ein Ausführungsbeispiel
der TCH-Erkennung (Interferenzvorkommnis). Immer wenn die gemessene
Feldstärke
(FS) eines abgetasteten Zeitschlitzes den FS-int-Schwellenwert überschreitet,
erhöht
sich ein Zähler
(N-int) um eine festgelegte Zahl (zum Beispiel 1). Wenn andersherum
der FS-int-Schwellenwert nicht erreicht wird, verringert sich der
Zähler
N-int um eine festgelegte Zahl (zum Beispiel 1). Sobald der Zähler N-int eine Grenze UP-int
(zum Beisiel 3) erreicht, wird die Interferenzbedingung erfüllt und
die TCH-Erkennung angezeigt. Der Zähler N-int kann sich erhöhen, bis eine
Obergrenze UPPER-int
(zum Beispiel 5) erreicht ist. Wenn eine Abtastung den FS-int-Schwellenwert nicht
erreicht, wird der Zähler
N-int um eine festgelegte Zahl (zum Beispiel 1) verringert, bis
der Wert 0 erreicht ist. Die Interferenzbedingung ist nicht mehr gültig, sobald
der Zähler
die Wertgrenze LOWER-int (zum Beispiel 2) erreicht und das TCH-Fehlen
anzeigt. Es sollte beachtet werden, daß der Vorgang umgekehrt werden
könnte,
was bedeutet, daß der Zähler verringert
werden kann, wenn der Schwellenwert erreicht wird, und erhöht werden
kann, wenn der Schwellenwert nicht erreicht wird.
-
Der
folgende Vorgang ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der TCH-Erkennung
(Interferenzvorkommnis). Immer wenn die gemessene Feldstärke (FS)
den FS-int-Schwellenwert überschreitet,
wird eine Marke (Flag) (F-int) oder eine binäre Ja-/Nein-Anzeige eingestellt,
um anzuzeigen, daß eine
Interferenzbedingung eingetreten (zum Beispiel wahr) ist, wodurch
eine TCH-Erkennung anzeigt wird. Immer wenn eine Messung durchgeführt und die
Feldstärke,
die überwacht
(empfangen) wird, den FS-int-Schwellenwert nicht überschreitet,
wird eine Marke (F-int) oder eine binäre Ja-/Nein-Anzeige eingestellt,
um anzuzeigen, daß eine
Interferenzbedingung nicht eingetreten (zum Beispiel falsch) ist,
wodurch ein TCH-Fehlen anzeigt wird.
-
3.2 Beginnen der BCCH-Erkennung
(BOCH-Erkennung/BCCH-Fehlen)
-
Die
BCCH-Erkennung im Zustand „eingeschaltet" ist der BCCH-Erkennung
während
des Inbetriebnahme-Einschalt-Vorgangs (Abschnitt 2.4) ähnlich.
Im Basisstationsmodus kann die PBS in einen Abtast- oder Empfangsmodus
für freie
Zeitschlitze schalten.
-
Eine
Ausführungsform
des Schaltens in den Abtastmodus für freie Zeitschlitze ist wie
folgt. Die PBS bestimmt, welche Zeitschlitze frei sind, das heißt, diejenigen
Zeitschlitze, die weder für
die BOCH-Information noch für
aktive Anrufe benutzt werden. Für
diese freien Zeitschlitze schaltet die PBS ihren Sender ab und kehrt
das Empfangsband durch Einstellen des Empfängers auf die vorherige Übertragungsfrequenz
(Schalten vom Abwärtsstrecken- zum Aufwärtsstreckenmodus)
um. Die PBS ist danach dazu in der Lage, Abtastungen der Abwärtsstreckenzeitschlitze
aus anderen Basisstationen zu entnehmen, die auf der gleichen oder
anderen Frequenzen betrieben werden. Dabei müssen sowohl die übertragenden
als auch die empfangenden Zeitschlitze der PBS frei sein. Dies bedeutet,
daß kein
Zeitschlitz in die Abwärtsstrecke überträgt und kein
Zeitschlitz von einem aktiven Mobiltelefon in der Zelle in die Aufwärtsstrecke
empfängt.
-
Der
folgende Vorgang ist ein Ausführungsbeispiel
der Interferenzerkennung. Zuerst werden alle Zeitschlitze abgetastet.
Wenn die PBS irgendwelche BCCH-Mitteilungen in dem Abwärtsstreckenpfad
erkennt, wodurch die BCCH-Erkennung angezeigt wird, wird sie diesen
Zeitschlitz zu der BCCH-DB hinzufügen. Wenn die PBS keinerlei BCCH-Mitteilung
in dem Abwärtsstreckenpfad
erkennt, wodurch das BCCH-Fehlen angezeigt wird, wird sie diesen
Zeitschlitz aus der BCCH-DB löschen.
-
Eine
weitere Ausführungsform
besteht darin, daß das
Interferenzsignal der erkannten BCCH-Zeitschlitze auch einen vorhandenen
FS-BCCH-Schwellenwert überschreiten
muß. Wenn
diese Bedingungen erfüllt
werden, wird eine Marke (F-int) oder jede beliebige binäre Ja-/Nein-Anzeige
eingestellt, um anzuzeigen, daß eine
Interferenzbedingung für
einen bestimmten Zeitschlitz eintritt (zum Beispiel wahr), wodurch
die BCCH-Erkennung angezeigt wird. Wenn diese Bedingungen nicht
erfüllt
werden, wird eine Marke (F-int) oder jede beliebige binäre Ja-/Nein-Anzeige
neu eingestellt, um anzuzeigen, daß eine Interferenzbedingung
für einen
bestimmten Zeitschlitz nicht eintritt (zum Beispiel falsch), wodurch
das BCCH-Fehlen
angezeigt wird. Zum Beispiel wird die BCCH-Zeitschlitzinterferenz
erkannt, wenn die PBS die BCCH-Mitteilungen empfangen kann und die empfangene
Feldstärke
des Abwärtsstreckenpfads FS_BCCH
(zum Beispiel –80
dBm) überschreitet.
-
Eine
weitere Ausführungsform
ist, daß die Erkennung
im Aufwärtsstreckenmodus
vorgenommen wird, was bedeutet, daß die PBS während des normalen Basisstationsbetriebs nicht
in den Mobilmodus schalten wird. Statt dessen versucht die PBS, die
Aufwärtsstrecken-BCCH-Mitteilungen,
wie z.B. die SDCCH- und RACH-Mitteilungen zu messen. In diesem Fall
geht der DB-Löschprozeß für ein BCCH-Störsignal
langsam vonstatten (benötigt
Wochen und Monate), wohingegen der DB-Hinzufügungsprozeß für BCCH-Störsignale schnell vonstatten
geht (Minuten oder Stunden benötigt).
Nur nach einer längeren
Abwesenheit von Störsignalen
aus Mobiltelefonen in einer benachbarten PBS-Zelle kann angenommen
werden, daß die
benachbarte PBS permanent inaktiv ist. Wie bei dem Vorgang zur Hinzufügung von
DB-Störsignalen
kann auch hier ein Zähler,
zum Beispiel N-noint verwendet werden. Um jedoch ein fehlendes BCCH-Störsignal
zu erkennen, kann ein Zähler
erhöht
werden, immer wenn keine BCCH-Mitteilung empfangen werden konnte.
Wenn der N-noint-Zähler
einen vorgegebenen Wert (zum Beispiel 10.000) erreicht. Wenn der
N-noint-Zähler seinen
vorgegebenen Wert erreicht, wird eine Marke (F-noint) oder jede
beliebige binäre
Ja-/Nein-Anzeige eingestellt, um die Abwesenheit eines BCCH-Störsignals
für einen
bestimmten Zeitschlitz (zum Beispiel falsch) anzuzeigen, wodurch
das BCCH-Fehlen angezeigt wird.
-
Eine
weitere Ausführungsform
der BCCH-Erkennung ist wie folgt. Wenn ein ruhender nicht störender Zeitschlitz
auf eine BCCH-Mitteilung überprüft wird
und eine BCCH-Mitteilung
nicht empfangen werden kann, wird ein Zähler (N-int) zurückgestellt
(zum Beispiel auf null gestellt) und um einen vorbestimmten Wert
erhöht,
immer wenn eine BCCH-Mitteilung erkannt
wird. Dies kann entweder unabhängig
von der gemessenen Feldstärke
oder in Kombination mit der Anforderung, daß die BCCH-Mitteilung auch
einen minimalen Schwellenwert überschreitet,
durchgeführt
werden. Wenn der Zähler
den Wert N-BCCH-MAX
(zum Beispiel 2) erreicht, wird die „BCCH-Erkennungsbedingung
erfüllt
und eine Marke (F-int) oder jede beliebige binäre Ja-/Nein-Anzeige wird eingestellt,
um ein BCCH-Störsignal
für einen bestimmten
Zeitschlitz (zum Beispiel wahr) anzuzeigen, wodurch die BCCH-Erkennung
angezeigt wird.
-
Dieser
Vorgang funktioniert auch dann, wenn der Erhöhungs-/Verringerungsvorgang
auf dem Zähler
umgekehrt wird. Wenn zum Beispiel eine BCCH-Mitteilung empfangen
wird, wird der Zähler verringert.
-
3.3 Aktualisieren der
BCCH- und TCH-DBs (Hinzufügen/Löschen von
Störsignalen)
-
Die
BCCH-DB ist eine Langzeitdatenbank (das heißt, Wochen und Monate) und
stellt ihre aktive Interferenzzeitschlitzliste ein, um das Kommen
und Gehen von benachbarten PBS-Einheiten
zu reflektieren. Die TCH ist eine Kurzzeitdatenbank (das heißt, Minuten,
Stunden und Tage) und stellt ihre aktive Interferenzzeitschlitzliste
ein, um die Echtzeit-Mobilfunkdienste
zu reflektieren, die von benachbarten PBS-Einheiten bereitgestellt
werden. Die PBS-Datenbankkonfiguration wird in 2 erläutert.
-
Eine
Ausführungsform
des Aktualisierens der BCCH- und TCH-DBs ist wie folgt. Immer wenn die
PBS ein neues TCH- oder BCCH-Störsignal
oder durch Benutzen eines oder mehrerer der Vorgänge aus Abschnitt 3.1 (TCH-Erkennung/TCH-Fehlen) oder
3.2 (BCCH-Erkennung/BCCH-Fehlen)
die Abwesenheit eines Störsignals
auf einem freien Zeitschlitz erkennt, wird die entsprechende BCCH-DB oder
TCH-DB durch Hinzufügen
zu der Liste aktiver Interferenzzeitschlitze oder durch Löschen daraus angemessen
eingestellt.
-
Beginnen der TCH-Leistungssteuerung
(Reduzieren der Leistung)
-
Um
intrazellulare Zeitschlitzinterferenzen zu steuern, stellt die vorliegende
Erfindung in einigen, jedoch nicht in allen Situationen die Übertragungsleistung
der ausgewählten
Zeitschlitze der PBS ein (reduziert diese). In der Regel überträgt eine BCCH-Trägerbasisstation
ihr BCCH-Signal bei einem konstanten Leistungspegel über alle
freien Zeitschlitze („normale
Leistung"). Dies
kann Mobiltelefone in einer anderen Zelle stören. Aus diesem Grund verändert diese
Erfindung die Leistungspegel des BCCH-Trägerzeitschlitzes, um die Reduzierung
von Interferenzen zu unterstützen.
Sie tut dies aus den folgenden Gründen. Im Gegensatz zu einer
Makrozelle, bei der sich die Leistungsreduzierung der Basisstation
auf Hunderte von Mobiltelefonen auswirken kann, sind potentiell
bei einer PSB mit einem kleinen Zellenbereich und niedriger Leistungsabgabe nur
wenige lokale benachbarte Mobiltelefone betroffen. Ferner ist die
Auswirkung dieser Leistungsveränderung
zum Reduzieren von Interferenzen in benachbarten Zellen überaus vorteilhaft,
wobei sogar eine kleine Veränderung
der Mobiltelefonposition (das heißt, nur wenige Meter) zu einer
bedeutenden Veränderung
der Feldstärke
führt.
Schließlich
ist eine volle Ausgangsleistung auf allen Zeitschlitzen nur von
Bedeutung, wenn ein Mobiltelefon innerhalb der Makrozelle und in
der Nähe
der PBS-Zelle angeordnet ist, was eine Übergabe oder eine erneute Auswahl
von Zellen von der herkömmlichen
Makrozelle zu einer PBS-Zelle auslösen kann. Dies ist jedoch nicht
oft der Fall. Die gemessene Feldstärke in dem Mobiltelefon ist
nur dann betroffen, wenn das Mobiltelefon während eines Zeitraums mißt, in dem
ein Zeitschlitz abgeschaltet wird. Sogar wenn das Mobiltelefon diesen
Zeitschlitz mißt,
wird die gemessene Feldstärke
in direktem Verhältnis
zu der Ausgangsleistungsreduzierung (zum Beispiel 6 dB) abgeschwächt.
-
1 ist
ein Blockdiagramm, das zwei benachbarte Wohnungen [APT 1 und APT
2] zeigt, die Mobilstationen [MS 1 und MS 2] und persönliche Basisstationen
(PBS 1 und PBS 2) enthalten. Sobald PBS 2 MS 1 als einen potentiellen
Störer
auf einem bestimmten Zeitschlitz erkennt, stellt PBS 2 gemäß dieser
Erfindung ihre Ausgangsleistung auf diesem Zeitschlitz ein (reduziert
sie), was die Reduzierung von Interferenzen auf der Abwärtsstrecke
von PBS 2 zu MS 1 unterstützt. 5 stellt
die Wirkung auf die BCCH-Feldstärke
in Zeitschlitz 3 nach der Reduzierung der Ausgangsleistung von PBS
2 dar. Das effektive Signal-zu-Geräusch-Verhältnis auf
dem Verkehrskanal in Zeitschlitz 3 ist bedeutend verringert worden,
wodurch das Potential für
jegliche Interferenzen von PBS 2 auf MS 1 verringert wird.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
zur Einstellung der PBS-Leistung ist wie folgt. Falls die PBS ausgehend von
ihrem N-int-Zähler
oder der F-in-Marke oder der TCH-DB oder BCCH-DB bestimmt, daß die Ausgangsleistung
für einen
ihrer Zeitschlitze verringert werden muß, reduziert sie die Leistung
durch einen konstanten festgelegten Wert Tx-int db (zum Beispiel 6
dB) („gestörte Zeitschlitzleistung"). Umgekehrt, wenn
die PBS ausgehend von ihrem N-int-Zähler oder der F-in-Marke oder
der TCH-DB oder BCCH-DB bestimmt, daß der Zeitschlitz nicht gestört wird,
wird die Ausgangsleistung für
diesen Zeitschlitz auf „normale
Leistung" eingestellt.
-
Falls
die PBS ausgehend von ihrem N-int-Zähler oder der F-in-Marke oder
der TCH-DB oder
BCCH-DB bestimmt, daß die
PBS-Ausgangsleistung verringert werden muß, reduziert eine andere Ausführungsform
dieser Erfindung die Leistung für die
PHS durch die Differenz zwischen der PHS-Feldstärke und der Schwellenwert-Feldstärkengrenze FS-int.
Wenn zum Beispiel FS-int = –80
dBm und die gemessene Feldstärke
des Störsignals
= –75
dBm ist, dann wird die Ausgabe im Vergleich zu dem „normalen
Leistungs"-Pegel
um 5 db verringert.
-
Beginnen der TCH-Zuweisung
-
Um
intrazellulare Zeitschlitzinterferenzen zu steuern, reduziert die
vorliegende Erfindung in einigen, jedoch nicht in allen Situationen,
nicht nur die Übertragungsleistung
der ausgewählten
Zeitschlitze, die von einer störenden
PBS-Zelle benutzt werden, sondern blockiert auch die Benutzung gestörter Zeitschlitze
und weist (ordnet) unbenutzte und nicht gestörte Zeitschlitze allen neuen
Anrufen zu, die von Mobiltelefonen innerhalb der Zelle initiiert
werden.
-
Sobald,
wie aus 5 ersichtlich, gemäß dieser
Erfindung die persönliche
Basisstation [PBS 2] ein potentielles Störsignal der Mobilstation [MS
1] auf Zeitschlitz 3 erkennt und die Ausgangsleistung auf diesem
Zeitschlitz reduziert (siehe oben), was die Reduzierung von Interferenzen
auf der Abwärtsstrecke
(PBS 2 ~ MS 1) unterstützt,
blockiert PBS 2 nicht nur alle neuen Anrufe auf Zeitschlitz 3 von
Mobiltelefonen innerhalb ihrer Zelle, sondern weist auch nur unbenutzte
und nicht störende
Zeitschlitze, in diesem Beispiel Zeitschlitz 6, für jeden
beliebigen neuen Anruf zu, der von einer Mobilstation [MS 2] innerhalb
ihrer Zelle initiiert wird, was die Vermeidung von Interferenzen
auf der Aufwärtsstrecke
(MS 2 → PBS
1) unterstützt.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
zum Beginnen der TCH-Zuweisung der Zeitschlitze ist wie folgt. Sobald eine
PBS ausgehend von ihrem N-int-Zähler
oder F-in-Marke oder BCCH-DB und TCH-DB ein Störsignal auf einem spezifischen
Zeitschlitz erkennt, a) verweigert (blockiert) die PBS allen Mobiltelefonen,
die einen neuen Dienst (neue Anrufe) innerhalb des erkennenden PBS-Zellenbereichs
anfordern, die Benutzung dieser Zeitschlitze und b) weist (ordnet)
allen Mobiltelefonen, die einen neuen Dienst (neue Anrufe) in der
erkennenden PBS-Zelle
anfordern, einen unbenutzten und nicht gestörten Zeitschlitz (zum Beispiel
denjenigen mit dem niedrigsten gemessenen Feldstärkensignal) zu. Falls alle
Zeitschlitze Interferenzen aufweisen, wird der Zeitschlitz mit dem
niedrigsten Störpegel
gewählt,
um Dienste bereitzustellen.
-
3.6 Beginnen der Synchronisierung
-
Die
vorliegende Erfindung stellt einen zusätzlichen, jedoch fakultativen
Vorgang bereit, der die BCCH-Zeitschlitzsynchronisierung umsetzt,
um Interferenzen auf dem BCCH- Zeitschlitz
und die Verschiebung durch benachbarte PBS-Einheiten zu vermeiden.
Dies wird in 7 veranschaulicht. PBS 2 erkennt
Interferenzen von MS 1 auf Zeitschlitz 3. Wie in 5 dargestellt,
blockiert die PBS 2 die Dienste von Zeitschlitz 3 für Mobiltelefone
innerhalb ihrer eigenen Zelle, reduziert ihre eigene Ausgangsleistung während Zeitschlitz
3 und weist einen unbenutzten Zeitschlitz (zum Beispiel 6) zu, der
von Anrufen von Mobiltelefonen innerhalb ihrer eigenen Zelle benutzt wird.
Wie in 2 dargestellt, besteht das Problem jedoch darin,
daß der
physikalische Zeitschlitz in den zwei benachbarten Zellen Zelle
1 und Zelle 2 über
die Zeit asynchron geworden ist, das heißt, die Beziehung zwischen
Zeitschlitzen in den zwei Zellen zeitlich nicht mehr im Einklang
steht.
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Wenn
die asynchrone Verschiebung zwischen den zwei Zellen nicht allzu
schwerwiegend ist, müssen
keine Maßnahmen
zum Korrigieren der Situation ergriffen werden. Die Ausführungsform
der verschiedenen Verfahren und Vorgänge, die vorstehend in dieser
Patentanmeldung beschrieben worden sind, sollen jegliche Interferenzen
aus der erkennenden PBS-Zelle
effektiv reduzieren. Wenn jedoch die asynchrone Verschiebung Überhand
nimmt, ist ein zusätzlicher
Vorgang erforderlich, welcher die benachbarten PBS-Zellen synchronisiert.
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Die
Zeitschlitzsynchronisierung kann entweder durch Benutzen eines universellen
Referenztaktes zur Wiederherstellung der globalen Synchronisierung
(via GPS oder Internet) zwischen allen PBS-Zellen oder durch Benutzen
des BCCH-Trägersignals zur
Wiederherstellung der lokalen Synchronisierung (via intrazellularem
Empfangsmodus) zwischen nur den am nächsten benachbarten PBS-Zellen
erreicht werden.
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Eine
Ausführungsform
dieser Erfindung besteht darin, alle PBS-Zellen im Hinblick auf
den GPS-Referenztakt zu synchronisieren. Eine weitere, ähnliche
Ausführungsform
dieser Erfindung besteht darin, alle PBS-Zellen im Hinblick auf
ein einziges Signal zu synchronisieren, das über das Internet kommt.
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Eine
weitere Ausführungsform
dieser Erfindung besteht darin, daß alle PBS-Einheiten regelmäßig in einem
vorbestimmten Zeitintervall (zum Beispiel alle 60 Sekunden) in den
Empfangsmodus schalten, um ihren eigenen TDMA-Rahmen auf das BCCH-Signal
von ihrem nächsten
Nachbarn einzustellen. Dies ist möglich, da die PBS nur auf Zeitschlitz
0 für die
BCCH und zum Beispiel auf Zeitschlitz 1 übertragen muß, wenn
ein aktiver Anruf vorhanden ist. Die restlichen Zeitschlitze können benutzt werden,
um die Duplexfrequenz abzustimmen und die Feldstärke zu messen und die BCCH-Rahmen der
benachbarten Zelle(n) zu erkennen.
-
4.0 Anwendbare Technologien
-
Obwohl
viele der Ausführungsformen
der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung auf der GMS-Technologie
basieren, unterstützt
die Erfindung auch andere Technologien, einschließlich CDMA, iDEN
und 3G/UMTS.
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Der
Umfang der Erfindung umschließt
auch Ausführungsformen,
bei denen Piko-, Mikro- oder Makrozellen entweder gemeinsam benutzten
oder neuen Frequenzen in einem existierenden Trägernetzwerk zugewiesen werden.
Der Umfang dieser Erfindung umfaßt auch Wohnräume, öffentliche
Bereiche, Unternehmen, Campi, Flughäfen und beliebige Situationen,
in welchen neue Piko-, Mikro- oder Makro-Basisstationen sich gemeinsame
Frequenzen teilen. Es sollte verständlich sein, daß der Ausdruck Zeitschlitz
in einem logischen Sinne benutzt wird, was bedeutet, daß es einen
Zeitschlitz in Abwärtsstrecke,
zum Beispiel ts 0, und einen Zeitschlitz in Aufwärtsstrecke ts 0 + 3 gibt. Dieses
Zeitschlitzpaar wird ein logischer Zeitschlitz genannt und steht
für beide
Zeitschlitze in Abwärts-
und in Aufwärtsstrecke,
die verschiedene Frequenzen benutzen, die durch die Duplexfrequenz
getrennt sind.
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5.0 Schlußbemerkung
-
Abschließend soll
betont werden, daß die oben
beschriebenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, insbesondere alle „bevorzugten" Ausführungsformen,
bloß mögliche Umsetzungsbeispiele
sind, die lediglich für
ein besseres Verständnis der
Prinzipien der Erfindung dargelegt worden sind. Viele Variationen
und Modifikationen können
an den oben beschrieben Ausführungsformen
der Erfindung vorgenommen werden, ohne von dem Wesen und den Prinzipien
der Erfindung wesentlich abzuweichen. All solche Modifikationen
oder Variationen hierin liegen innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung und
der vorliegenden Erfindung.
-
Zusammenfassung
-
Eine
persönliche
Basisstation, die konfiguriert ist, um sich mit dem Internet zu
verbinden und einen kleinen Bereich drahtloser Abdeckung zu schaffen,
die Mittel zum Steuern von Interferenzen mit benachbarten persönlichen
Basisstationen mit Hilfe eines Zeitschlitzverwaltungsmechanismus
aufweist. Zeitschlitzverwaltungsmechanismen weisen die Zeitschlitzinterferenzerkennung,
Zeitschlitzleistungsreduzierung, Zeitschlitzzuordnung, Zeitschlitzversetzungskalibrierung
und Zeitschlitzsynchronisierungsverwaltung auf, welche die Anzahl
von Frequenzen minimiert, die zum Steuern von interzellularen Interferenzen
zwischen benachbarten persönlichen
Basisstationen erforderlich ist.