DE19581428B3

DE19581428B3 - Verfahren zur Zuweisung von Kommunikationssystembetriebsmitteln

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Publication number: DE19581428B3
Application number: DE19581428A
Authority: DE
Inventors: Dennis Ray Buffalo Grove Schaeffer; Mark Todd Lombard Ahlenius
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2015-09-06
Also published as: JPH09507993A; EP0744103B1; CA2178960C; WO1996015600A1; CN1138395A; EP0744103A1; FI962739A0; JP3881013B2; US5455821A; FI962739A; CN1072416C; EP0744103A4; CA2178960A1

Abstract

Verfahren zum Zuweisen von Kommunikationsressourcen in einem Kommunikationssystem (10), mit den folgenden Schritten:
a) Abrufen (404) einer Kommunikationssystemressourcenzuweisung von dem Kommunikationssystem;
b) Einstellen eines Zuweisungsparameters auf einen anfänglichen Wert;
c) Zufälliges Auswählen (414) einer zugewiesenen Kommunikationsressource aus einer Zelle des Kommunikationssystems:
d) Bestimmer (416) eines Kommunikationsressourcenkandidaten innerhalb des Kommunikationssystems durch entweder zufälliges Auswählen (418) des Kommunikationsressourcenkandidaten aus einer anderen Zelle des Kommunikationssystems mit einer ersten Wahrscheinlichkeit oder durch zufälliges Auswählen (420) des Kommunikationsressourcenkandidaten aus einer Mehrzahl von verfügbaren Kommunikationsressourcen mit einer zweiten Wahrscheinlichkeit;
e) Schalten des Kommunikationsressourcenkandidaten für die zugewiesene Kommunikationsressource;
f) Auswerten (422) einer Systemperformancemetrik;
g) Akzeptieren (432) des Kommunikationsressourcenkandidaten, wenn die Systemperformancemetrik verbessert wird
h) Akzeptieren (432), mit einer dritten Wahrscheinlichkeit, des Kommunikationsressourcenkandidaten, wenn die Systemperformancemetrik verschlechtert wird;
i) Zurückweisen (430) des Kommunikationsressourcenkandidaten, wenn er nicht entweder im Schritt g) oder im Schritt h) akzeptiert wird, und Ersetzen des...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Kommunikationssysteme und insbesondere auf ein Verfahren zur Zuweisung von Kommunikationsbetriebsmitteln in einem Kommunikationssystem.
Kommunikationssysteme und insbesondere zellulare Kommunikationssysteme sind wohl bekannt. Zellulare Kommunikationssysteme bestehen, wie das bekannt ist, aus einzelnen Zellplätzen, wobei jeder so ausgerüstet ist, daß er mit mobilen Kommunikationseinheiten, die sich innerhalb des Zellplatzes befinden, kommunizieren kann. Die Kommunikation in einem Zellplatz wird über ein Kommunikationsbetriebsmittel, oft auch als Kommunikationskanal bezeichnet, durchgeführt, das aus einem Paar Funkfrequenzen bestehen kann, die von der mobilen Kommunikationseinheit verwendet werden, um Information mit dem Zellplatztransceiver zu senden und zu empfangen. Mehrere der Kommunikationsbetriebsmittel können speziellen Funktionen zugeordnet sein, wie beispielsweise einer Zweiwegeübertragung von Steuerinformation. Die Gesamtzahl der Kommunikationsbetriebsmittel ist jedoch beschränkt.
Beim Planen von zellularen Funktelefonsystemen gibt es ein nie endendes Ringen um eine Maximierung der Systemkapazität, des Bereitstellens einer Träger-zu-Überlagerer (C/I) Unempfindlichkeit, des Erfüllens der Zellen-zu-Zellen Übergabetopographie, u.s.w.. Das rührt hauptsächlich vom knappen verfügbaren Funkspektrum, das heißt der geringen Zahl verfügbarer Kommunikationskanäle her. Um die Kapazität zu erhöhen, wird die begrenzte Zahl der Kommunikationsbetriebsmittel in verschiedenen Zellplätzen im Kommunikationssystem wiederholt verwendet. Eine höhere Betriebsmittelwiederverwendung beeinträchtigt jedoch die C/I und kann wegen Übergabekriterien nicht möglich sein. Daher bleibt dem Systemoperator die sehr schwierige Aufgabe, die Betriebsmittel den Zellen auf die wirksamste Weise zuzuweisen. Diese Aufgabe ist jedoch sehr arbeitsintensiv. Wenn die Betriebsmittel in einem System einmal zugewiesen wurden, wird eine Abstimmung des Systems, um die Überlagerungseffekte der Betriebsmittel zu vermindern, oder das Hinzufügen/Wegnehmen von Betriebsmitteln von Zellen, um ihre Kapazität auszubalancieren, oft nicht durchgeführt, obwohl die Systemleistung zeigt, daß dies getan werden sollte.
Die vorliegenden Verfahren zur Zuweisung von Frequenzen (Kanälen) an Zellplätze eines zellularen Systems sind im allgemeinen manuelle Verfahren. Vorgeordnete Frequenzgruppen werden üblicherweise Zellen zugeordnet, die in einem speziellen Wiedernutzungsmuster (üblicherweise ein Gitter gleichmäßig gepackter sechseckiger Zellplätze) ausgelegt sind. Dieses Verfahren nimmt an, daß die Zellplätze in "Gitterform" im Planungsverfahren installiert wurden. Unglücklicherweise hindern vielfältige Einschränkungen, wie beispielsweise teure Grundstücke, unbrauchbare Antennenstandorte, Gebietsvorschriften u.s.w. den zellularen Operator, Rechte zu erhalten, die Zellplätze an diesen "Gitterplätzen" zu installieren. Wenn man Zellplätze hat, die nicht auf dem Gitter installiert sind, so kann das viele Überlagerungsprobleme ergeben, wenn man versucht normale Frequenzwiedernutzungsmuster zu verwenden. Das kommt daher, daß viele wiedergenutzte und nebeneinanderliegende Kanäle an Zellplätzen installiert werden, die sich nicht länger "im Gitter" miteinander (das heißt, zu dicht aufeinander) befinden, und sich somit überlagern. Ausbreitungswerkzeuge werden verwendet, um spezielle Gebiete des Gebietes darauf zu untersuchen, ob irgendwelche mögliche Probleme bei der Kanalwiedernutzung oder bei der Verwendung nebeneinanderliegender Kanäle zwischen Zellpaaren auftreten. Bei schwierigen Geländegebieten (Berge, Wasser, hohe Gebäudedichte), ist eine gitterbasierte Frequenzplanung schwierig wegen der Probleme der Ausbreitung der Funkfrequenz (radio frequency RF).
Das Frequenzwiederverwendungsplanungsverfahren verwendet Sätze vordefinierte Frequenzgruppen für jeden Wiedernutzungssektor oder Zellplatz in einem Wiedernutzungsmuster. Es gibt verschiedene Frequenzgruppen für jeden Typ Wiedernutzungsmuster. Beispielsweise sind typischerweise 14 Sprachkanäle in jedem der 24 Untergruppen des 4-Sektoren Wiedernutzungsmusters des Advanced Mobile Phone Service (AMPS) vorgesehen. Eine vollständige Untergruppe der Sprachkanäle ist üblicherweise an jeden Sektor oder Zellplatz abgetreten (für diesen reserviert). Wenn an einem speziellen Platz nur acht Kanäle benötigt werden, so werden die Extrakanäle entweder reserviert (was eine Verschwendung der Betriebsmittel bedeutet) oder die Untergruppe wird in Teilgruppen aufgespalten und anderswo verwendet.
Das Frequenzplanungsverfahren ist ein sehr zeitaufwendiges Verfahren. Üblicherweise wird ein Satz Zuordnungen auf dem Papier vorgenommen, und dann werden RF-Ausbreitungsschätzungen durchgeführt, um zu bestimmen, ob irgendwelche Probleme bei der Wiederverwendung oder bei benachbarten Kanälen auftreten. wenn Probleme entdeckt werden, geht der menschliche Planer zurück, indem er einige der Kanalzuordnungen wieder auflöst und neue Kanalzuordnungen vornimmt. Dieses iterative Verfahren setzt sich fort, bis man einen akzeptablem Plan erhält. Bei einem üblichen System, wie beispielsweise Las Vegas, benötigt das Verfahren 3-4 Wochen von der ersten Skizze an.

Es ist vorgeschlagen worden, automatisierte Verfahren für die Kommunikationsbetriebsmittelzuweisung zu verwenden. Beispielsweise ist in US-Patent 5 603 085 mit dem Titel "Method of Allocating Communication Resources in a Communication System" von Allan Sheldo ein Verfahren zur Kanalabstimmung von in einem zellularen System zugewiesenen Kanälen beschrieben. Das Verfahren verwendet reiterative Techniken zur Änderung der Kanalzuordnung eines zellularen Systems, basierend auf einem vordefinierten Satz von Zuweisungskriterien.

Es ist ebenfalls von Anton, Kunz und Ruber in ihrer Druckschrift "CHANNEL ASSIGNMENT USING SIMULATED ANNEALING" ein Verfahren zur Kanalzuweisung angegeben, das eine Technik verwendet, die als simuliertes Ausglühen bekannt ist. Simuliertes Ausglühen ist, wie schon der Titel sagt, gekennzeichnet durch eine Simulation eines Ausglühprozesses, der in der Natur auftritt, um ein Systemminimum zu erreichen. Bei der Anwendung dieser simulierten Ausglühtechniken auf die Kanalzuordnung treten unter anderem nicht akzeptable Konvergenzzeiten und keine hundertprozentige Kanalzuweisung auf.

Somit existiert ein Bedürfnis für ein Verfahren zur Zuweisung und Neuzuweisung von Kommunikationsbetriebsmitteln an Zellen eines Kommunikationssystems, das die verschiedenen Kriterien erfüllt, die im System befriedigt werden müssen, ohne unmäßige Zeitmengen oder Resourcen zu verbrauchen. Ein solches Verfahren muß ferner eine hundertprozentige Kanalzuordnung erlauben, während es gleichzeitig die Kanalüberlagerung und die Wiedernutzung von Mitkanälen und benachbarten Kanälen bei Übergabekandidatenzellen vermindert.

EP 0 585 994 A2 beschreibt ein Mobilfunksystem, bei dem jeder Basisstation eine Anzahl von Funkkanälen zugewiesen wird. Die Funkkanäle werden nach einem Zufallsprinzip ausgewählt. Durch laufende Messungen der Qualität der Funkkanäle werden die Zuweisungen ständig angepasst.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben:
1 ist ein Diagramm, das ein typisches zellulares Kommunikationssystem darstellt;
2 ist ein Diagramm, das ein sektorisiertes zellulares Kommunikationssystem mit Betriebsmittelzuweisungen darstellt;
3 ist ein Blockdiagramm, das ein typisches Kommunikationssystem darstellt;
Die 4-1 und 4-2 zeigen in Flußdiagrammform ein Verfahren zur Zuweisung von Betriebsmitteln in einem Kommunika tionssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung des Systemleistungspegels gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
Die 6-1, 6-2 und 6-3 sind Flußdiagramme, die weiterhin das Verfahren des Bestimmens des Systemleistungspegels gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Zuweisung von Betriebsmitteln in einem zellularen Kommunikationssystem gerichtet. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist gleichermaßen anwendbar, um eine anfängliche Betriebsmittelzuweisung des zellularen Kommunikationssystems durchzuführen als auch um Kommunikationsbetriebsmittel in einem existieren System "abzustimmen" oder neu zuzuweisen.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein typisches zellulares Kommunikationssystem 10 gezeigt, das eine Vielzahl von Zellen 12-20 umfaßt, wobei jede Zelle von einer Basisstation bedient wird, um Kommunikationsdienste an mobile Kommunikationseinheiten 24, 26 zu liefern, die innerhalb einer Zelle betrieben werden. Die Kommunikationsdienste zwischen der Basisstation und der mobilen Kommunikationseinheit laufen über ein Kommunikationsbetriebsmittel aus einer Vielzahl von Kommunikationsbetriebsmitteln, die dieser Zelle zugewiesen sind. Die Kommunikation zwischen den mobilen Kommunikationseinheiten 24, 26 und den Basisstationen 22 kann in beliebigen Formaten erfolgen, beispielsweise im Vielfachzugriff im Frequenzmultiplex (FDMA) oder im Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA), wie dies bekannt ist. Es sollte somit klar sein, daß das Kommunikationsbetriebsmittel aus einem Kommunikationskanal besteht, der entweder eine einzelne Funkfrequenz oder ein Paar Funkfrequenzen aufweist, wie dies für eine Duplexkommunika tion zwischen den mobilen Kommunikationseinheiten und den Basisstationen notwendig ist.
2 zeigt ein sektorisiertes Zellenkommunikationssystem 11. In 2 sind Zellplätze 40, 42, 44 und 46 jeweils in Sektoren aufgeteilt. Jedem der Sektoren werden dann Kommunikationsbetriebsmittel (A-L) zur Bedienung von mobilen Kommunkationseinheiten, die im Sektor betrieben werden, zugeordnet. Die Kommunikationsbetriebsmittel (A-L) können aus Gruppen von Kommunikationskanälen bestehen, aber auch aus einzelnen Kommunikationskanälen. In dieser Beschreibung wird die Bezeichnung Zelle als Bezugnahme auf eine Zelle, einen Sektor, ein Abdeckungsgebiet oder dergleichen verwendet, das ein Gebiet anzeigt, in welchem zellulare Kommunikationsdienste geliefert werden. Der Operator muß bei der Betriebsmittelzuweisung beispielsweise folgendes berücksichtigen: Träger-zu-Überlagerer (C/I) Verhältnisse zwischen allen Zellen, die Zahl der für jede Zelle erforderlichen Betriebsmittel, die Zahl der Kanalgruppen (wenn die Kommunikationsgruppen als Kommunikationskanalgruppen einer Zelle zugeordnet werden), den minimalen Kanalabstand und die Übergabetopologie.
3 zeigt weiter Elemente des Kommunikationssystems 10. Wie man sieht, umfaßt jede Basisstation 22 eine Vielzahl von Transceivern 28, die arbeiten, um auf einem zugewiesenen Kommunikationsbetriebsmittel in einer mobilen Kommunikationseinheit 24 oder 26 zu kommunizieren. Die Basisstationen 22 können auch zugewiesene Transceiver enthalten, um beispielsweise Steuer- und Signalisierinformationen über zugewiesene Betriebsmittel an mobile Kommunikationseinheiten zu liefern, die in der Zelle betrieben werden. Jede der Basisstationen ist mit einer Basisstationssteuerung 30 verbunden. Wenn eine mobile Kommunikationseinheit einen Dienst anfordert, das heißt, einen Ruf initialisiert oder gerufen wird, um einen Ruf innerhalb einer Zelle zu empfangen, weist die Basisstationssteuerung 30 die entsprechende Basisstation an, ein Kommunikationsbetriebsmittel aus einer Vielzahl von Kommunikationsbetriebsmitteln, die der Basisstation zugewiesen sind, zuzuweisen, um eine Kommunikation mit der mobilen Kommunikationseinheit durchzuführen.
Die Basisstationssteuerung 30 nimmt bei Bedarf auch die Übergabe einer mobilen Kommunikationseinheit von einer ersten Zelle auf eine Übergabezielzelle vor. In einem solchen Fall, wenn eine Übergabe notwendig ist, weist die Basisstationssteuerung die Übergabezielzellenbasisstation an, ein Kommunikationsbetriebsmittel zuzuweisen und weist ferner die erste Basisstation an, die mobile Kommunikationseinheit anzuweisen, daß diese vom Kommunikationsbetriebsmittel, das durch die erste Basisstation zugewiesen wurde, auf das Kommunikationsbetriebsmittel umschaltet, das durch die Übergabezielbasisstation zugewiesen wird. Wie aus Vorangehendem erkennbar wird sollten beim Aufbau der Kommunikationsbetriebsmittelzuweisung sich überlagernde Kommunikationsbetriebsmittel nicht Zellen zugewiesen werden, bei denen es wahrscheinlich ist, daß mobile Kommunikationseinheiten zwischen ihnen übergeben werden. Das verhindert die Zuweisung eines überlagernden Betriebsmittels durch die Übergabezielzellenbasisstation und dem möglichen Verlust des Gesprächs durch die Überlagerung.
Die Basisstationssteuerung 30 befindet sich auch in Verbindung mit einem mobilen Vermittlungszentrum 32. Das mobile Vermittlungszentrum dient dazu, Nachrichten von der Basisstationssteuerung zu empfangen und diese Nachrichten entweder an das öffentliche Telefonnetz (PSTN) 34 oder andere Elemente des Kommunikationssystems weiterzugeben, so daß eine Kommunikation zwischen der mobilen Kommunikationseinheit und einem landleitungsgebundenen Telefonkunden beziehungsweise einer anderen mobilen Kommunikationseinheit hergestellt werden kann.
Unter Bezugnahme auf die 4-1 und 4-2 wird ein Zuordnungsverfahren für Kommunikationssystembetriebsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Verfahren beginnt im Kreis 402 und geht weiter zu Block 404, wo eine existierende Kommunikationssystembetriebsmittelzuweisung aus einer (nicht gezeigten) Kommunkationssystemdatenbasis ermittelt wird. In einem typischen zellularen System kann die Kommunikationsbetriebsmittelzuweisung im MSC, dem BSC oder dem BTS gespeichert sein. Das Verfahren geht dann zu Block 406, wo ein Zuweisungsparameter auf einen Anfangswert gesetzt wird.
Das Verfahren geht dann zur Raute 408. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung iteriert das Verfahren, wie detaillierter beschrieben wird, basierend auf zwei Paar Zählern, max_count und N, mit verschiedenen Zuweisungsparametern. Wenn diese Iterationen des Kanalzuweisungsverfahrens beendet sind, wird die neue Kanalzuweisung auf die Kommunikationssystemdatenbasis im Kreis 410 heruntergeladen.
Wenn max_count nicht erreicht wurde, geht das Verfahren zur Raute 412. In der Raute 412 wird der zweite der vorher erwähnten Iterationsparameter N geprüft. Der Parameter N dient zur Komplettierung einer Zahl von Wechsel/Änderungen der Systemzuweisung bei einem vorgegebenen Zuweisungsparameter. Dies wird erreicht durch eine zufällige Auswahl 414 eines wechselbaren Kommunikationsbetriebsmittels aus einer Zelle des Kommunikationssystems. Ein wechselbares Kommunikationsbetriebsmittel ist ein Betriebsmittel, das einem vorgegebenen Abdeckungsgebiet zugewiesen ist und das nicht eingefroren ist, wie im folgenden beschrieben wird. Als nächstes identifiziert das Verfahren mit einer Wahrscheinlichkeit 416 ein Kandidatenkommunikationsbetriebsmittel im Kommunikationssystem, indem entweder zufällig das Kandidatenkommunikationsbetriebsmittel von einer anderen Zelle des Kommunikationssystems ausgesucht wird (das heißt, indem Kommunikationsbetriebsmittel gewechselt werden) 418 oder indem zufällig das Kandidatenkommunikationsbetriebsmittel aus einer Vielzahl von verfügbaren Kommunkationsbetriebsmitteln (das heißt, sich ändernden Kommunikationsbetriebsmitteln) 420 ausgewählt wird. Diese Wahrscheinlichkeit kann willkürlich zugewiesen werden und in der bevorzugten Ausführungsform beträgt sie 0,5. Das Kandidatenkommunikationsbetriebsmittel wird dann umgeschaltet auf das wechselbare Kommunikationsbetriebsmittel, und die Systemleistung wird mit dem Kandidatenkommunikationsbetriebsmittel ausgewertet, 422.
Da die Kommunikationsbetriebsmittelzuweisung nun das Kandidatenkommunikationsbetriebsmittel aufweist und die Systemleistung ausgewertet ist, wird eine dritte Wahrscheinlichkeit bestimmt, welche abhängig vom Kehrwert des Zuweisungsparameters ist, 424. Diese Wahrscheinlichkeit wird verwendet, um zu bestimmen ob das Kandidatenkommunikationsbetriebsmittel ein Teil der Betriebsmittelzuweisung darstellen soll, oder ob das ausgewählte, wechselbare Kommunikationsbetriebsmittel in der Zuweisung zurückgehalten wird.
In der Raute 426 wird das Kandidatenkommunikationsbetriebsmittel akzeptiert, das heißt, zurückgehalten als Teil der Kommunikationsbetriebsmittelzuweisung 432, wenn die Systemleistung verbessert wurde. Wenn die Systemleistung nicht verbessert wurde, wird das Kandidatenkommunikationsbetriebsmittel zurückgewiesen. Basierend jedoch auf der dritten Wahrscheinlichkeit, Raute 428, wird das Kandidatenkommunikationsbetriebsmittel akzeptiert, sogar wenn sich die Systemleistung verschlechtert. Das wird verwendet, um das System aus einem lokalen Minimum herauszuziehen auf der Suche nach einem niedrigeren globalen Minimum und einer insgesamt verbesserten Betriebsmittelzuweisung und Überlagerungsverminderung. Wenn das Kandidatenkommunikationsbetriebsmittel zurückgewiesen wird, wird es durch das wechselbare Kommunikationsbetriebsmittel 430 ersetzt.
Wie vorher erwähnt wurde, wird das Vorangehende wiederholt, bis "N" Iterationen durchgeführt wurden. Nachdem "N" Iterationen durchgeführt wurden, 412, geht das Verfahren zu Block 434. Die Überlagerung wird für jeden Kanal aufsummiert und die Ergebnisse werden aufgezeichnet oder ausgedruckt, damit sie der Systemplaner anschauen kann. Dann wird in Block 436 Die Temperatur wird vom Anfangswert geändert durch Multiplizieren der aktuellen Temperatur mit einem Temperaturverhältnis; in der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Temperatur anfangs 4,0 und das Temperaturverhältnis 0,5. Somit nimmt beim normalen Verlauf die Temperatur von einem Anfangswert auf einen Endwert exponentiell ab. Wie oben erwähnt wurde, ist die Wahrscheinlichkeit, das heißt, die dritte Wahrscheinlichkeit des Zurückhaltens eines Kandidatenkommunikationsbetriebsmittels, abhängig von der aktuellen Temperatur. Wenn die Temperatur abnimmt, so nimmt diese Wahrscheinlichkeit ab. In der bevorzugten Ausführungsform wird die dritte Wahrscheinlichkeit auf Eins (1) gesetzt, wenn eine Verbesserung auftritt. Wenn nicht, wird ein Parameter im Verhältnis zum Logarithmus des Verhältnisses der neuen Systemleistungsmatrix zur alten Systemleistungsmatrix aufgestellt. Die Wahrscheinlichkeit wird auch auf Eins (1) gesetzt, wenn das Exponential des obigen Parameter geteilt durch die aktuelle Temperatur größer ist als eine Pseudozufallszahl. Ansonsten ist die Wahrscheinlichkeit Null (0). Somit wird, wenn die Temperatur abnimmt, die Zahl der Änderungen in der Betriebsmittelzuweisung, die zu keiner verbesserten Systemleistung pro Iteration führen, vermindert.
Während jeder Iteration wird die Zahl der gewechselten Kanäle, das heißt, die Zahl der Zeiten, in denen ein Kandidatenkanal gegen einen wechselbaren Kanal bei der Betriebsmittelzuweisung ausgetauscht wird, gemessen. Wenn bei der anfänglichen Iteration sich die Zahl der gewechselten Kanäle unter einem Wert befindet, so wird die Temperatur aufwärts eingestellt. In der bevorzugten Ausführungsform wird die aktuelle Temperatur durch das Temperaturverhältnis geteilt. Somit wird das Temperaturverhältnis verändert, so daß die Temperatur langsamer abnimmt. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt das eingestellte Verhältnis 0,9. Das liefert ein besseres "Mischen", das heißt Austauschen und Verändern der Kanäle bei der Betriebsmittelzuweisung und verbessert das Gesamtergebnis der Betriebsmittelzuweisung.
Wenn nach der anfänglichen Iteration sich die Zahl der geänderten Kanäle unter einem Wert befindet, wird das Temperaturverhältnis so eingestellt, daß es bewirkt, daß die Temperatur schneller abfällt, in der bevorzugten Ausführungsform auf 0,1. Das beschleunigt das Gefrierverfahren und vermindert die Zeit, um eine nahezu optimale Betriebsmittelzuweisung zu erreichen.
Nach einer solchen Temperatureinstellung werden Kanäle, die fortlaufend mit einer Anzahl, die einem Grenzwert entspricht, probiert aber nicht gewechselt wurden, eingefroren, 438. Das heißt, das Verfahren führt Statistiken über Kanäle, bezüglich der Zahl von aufeinanderfolgenden nicht erfolgreichen Versuchen, den änderbaren Kanal durch einen Kandidatenkanal zu ersetzten, das heißt, der Kanal wurde "versucht". Wenn ein Kanal mehr Male versucht wurde als eine Gefriergrenzwertzahl von Malen, ohne daß er gewechselt wurde, so wird er eingefroren. Das heißt, es wird eine statistische Meßzahl gesetzt, die anzeigt, daß der Kanal eingefroren ist und nicht mehr änderbar ist. Dies vermindert die Zahl der änderbaren Kanäle auf die, bei denen eine angemessene Zahl von Änderungen noch gemacht werden kann, während relativ "gute" Kanäle eingeforeren werden kann, welches solche sind, die nicht geändert werden, was eine niedrige Überlagerung anzeigt. Diese Messung dient auch dazu, die Zeit zu vermindern, die es braucht, um eine nahezu optimale Kanalzuweisung zu erreichen.
Der max_count Parameter wird auch unter Bezug auf die Zahl der während einer vorgegebenen Iteration gewechselten Kanäle eingestellt. Wenn irgendwelche Kanäle bei einer gegebenen Temperatur gewechselt werden und eine merkliche Verbesserung der Systemleistung beobachtet wird, wird max_count auf den anfänglichen Wert gesetzt, so daß das Verfahren weiter macht, um nach einer nahezu optimalen Lösung zu suchen. Wenn jedoch keine Kanäle bei der Temperatur gewechselt werden, wird max_count erniedrigt. Wie vorher erwähnt wurde, ist, wenn max_count Null (0) ist, die Kanalzuweisung beendet, 408, und die Ergebnisse werden in das Kommunikationssystem geschrie ben, 410. Somit wird sich die Kanalzuweisung fortsetzen bis keine Kanäle bei einer Temperatur geändert werden während max_count Iterationen.
Unter Bezugnahme auf die 5, 6-1, 6-2 und 6-3, wird das Verfahren zur Auswertung der Systemleistung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Systemleistungsmaß für eine gegebenen Kanalzuweisung basiert auf einer Überlagerung von Kanälen im System. In der bevorzugten Ausführungsform erfordert dies eine Buchführung des Kanalunterschieds, der Mitkanalüberlagerung und der Überlagerung nebeneinanderliegender Kanäle und Zelltypen.
Die Systemleistungsauswertung beginnt im Kreis 502 und geht zu Block 504, wo der aktuelle Basiskanal, das heißt, der Kanal, der ausgewertet wird, identifiziert wird und ein Summationsparameter, sum, auf Null (0) gesetzt wird. Wie noch erklärt werden wird, wächst der Summationsparameter als ein Anzeiger der Systemüberlagerung an. Wie auch erklärt werden wird, umfaßt dieser Systemüberlagerungswert eine Gewichtung einzelner Kanalüberlagerungswerte, basierend auf dem Kanaltyp und dem Typ des Ortes oder der Zelle. Er liefert ein Maß für die Auswertung der Systemleistung durch Vergleich der Summen der verschiedenen Kanäle.
In der Raute 506 prüft das Verfahren, ob die überlagernde Zelle des Basiskanals die letzte ist. Für jeden Kanal in der überlagernden Zelle wird eine Kanaldifferenz berechnet, 508. Die Kanaldifferenz ist die numerische Differenz zwischen der Kanalnummer des Basiskanals und der Kanalnummer des überlagernden Kanals. Als nächstes wird die Summe für den Basiskanal aufaddiert, basierend auf der Kanaldifferenz, der Beziehung zu anderen Kanälen, d.h. der Mitkanal oder benachbarte Kanal, und einem Zelltypenfaktor.
Unter Bezugnahme auf die 5 und 6-1 wird in der Raute 510, wenn es sich beim überlagernden Kanal um einen "Nachbarzellen"-Kanal handelt, das Verfahren bei Kreis 602 fortgesetzt. Eine Nachbarzelle wird durch die Platznummer des überlagernden Kanals identifiziert. Wenn die Platznummer sich von der Platznummer des Basiskanals unterscheidet, so ist die Zelle eine benachbarte Zelle. In der benachbarten Zelle wird, wenn der überlagernde Kanal ein Mitkanal ist, 604, die Summe erhöht, indem der Überlagerungspegel hinzuaddiert wird, 608. Wenn der überlagernde Kanal ein benachbarter Kanal 606 ist, wird die Summe erhöht, indem das Produkt des Überlagerungspegels und eines Nachbarkanalschutzfaktors Adj_Chan_Prot hinzuaddiert wird, 610. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Adj_Chan_Prot Faktor 21,0 dB. Wenn der überlagernde Kanal weder ein Mitkanal noch ein Nachbarkanal ist, wird kein Wert zur Summe addiert. Der Summenwert wird im Kreis 612 zurückgegeben.
Unter Bezugnahme auf die 5 und 6-2 geht das Verfahren in Raute 512 zum Kreis 620, wenn der überlagernde Kanal ein Kanal des "gleichen Platzes" ist. Ein überlagernder Kanal ist ein Kanal des gleichen Platzes, wenn er sich an der gleichen Basisstation befindet, das heißt, wenn er die gleiche Platznummer des Basiskanals aufweist, aber sich nicht innerhalb desselben Sektors befindet. Wenn die Kanaldifferenz weniger als der Schwellwert Chan_Sep_Site beträgt, 622, dann wird der überlagernde Kanal als Mitkanal 624 ermittelt. Wenn der überlagernde Kanal ein Mitkanal ist, so wird die Summe um das Produkt des Überlagerungspegels und eines Mitkanalschutzfaktors CoChan_Prot erhöht, 628. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Mitkanalschutzfaktor 19,0 dB. Wenn der überlagernde Kanal kein Mitkanal ist, so besteht dennoch ein Nachteil, da die Kanäle am gleichen Platz angeordnet sind. Die Summe wird erhöht um das Produkt des Überlagerungspegels und einem Platzschutzfaktor Site_Prot, 626. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Platzschutzfaktor 20,0 dB. Die Summe wird im Kreis 612 zurückgegeben.
Unter Bezugnahme auf die 5 und 6-3, geht das Verfahren in Raute 514, wenn der Überlagerungskanal ein Kanal der "gleichen Zelle" ist, zu Kreis 640. Ein überlagernder Kanal ist ein Kanal der gleichen Zelle, wenn er die gleichen Platznummer und Zellnummer wie die Basiszelle aufweist. Von Kreis 640 geht das Verfahren zur Raute 642, um zu bestimmen, ob die Kanäle der gleichen Antennengruppe zugeordnet sind. Wenn dies so ist, geht das Verfahren zur Raute 652, um festzustellen, ob die Kanäle genügend Trennung aufweisen, das heißt, ob die Kanaldifferenz größer ist als ein Kanaltrennparamter Chan_Sep_Cell. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Kanaltrennparameter 17. Wenn der überlagernde Kanal und der Basiskanal nicht genügend getrennt sind, so wird der überlagernde Kanal als Mitkanal erkannt, 660. Wenn ein Mitkanal existiert, wird die Summe um das Produkt des Überlagerungspegels und des Mitkanalschutzparameters CoChan_Prot erhöht, 664. Wenn es sich beim überlagernden Kanal nicht um einen Mitkanal handelt, wird die Summe um das Produkt des Überlagerungspegels und eines Rufschutzparameters Cell_Prot erhöht, 662. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Zellschutzparameter 1,5.
Wenn bei Raute 652 die Kanaltrennung größer ist als der Kanaltrennparameter, dann wird die Differenz Delta zwischen der Kanaldifferenz und 21 bestimmt, 654. Wenn die Kanäle weniger als 21 Kanäle voneinander entfernt sind, 656, dann findet keine Aktion statt. Das bedeutet, daß die Kanäle genügend weit voneinander entfernt sind, ohne die Kanäle übermäßig über eine Zelle zu verbreiten. Wenn die Kanäle mehr als 21 voneinander entfernt sind, wird die Kanaldifferenz um das Produkt des Abstandsschutzfaktors Space_Prot und des Überlagerungspegels erhöht, 658. Dies begünstigt die dichte Packung von Kanälen in einer Zelle.
Wenn in Raute 642 sich die Kanäle nicht auf derselben Antennengruppe befinden, so geht das Verfahren zu Raute 644, um wieder die Kanaltrennung zu bestimmen, 644. Ähnlich wie oben geht, wenn die Kanaltrennung kleiner als ein Platzkanaltrennungsparameter Chan_Sep_Site ist, 644, das Verfahren weiter, um zu bestimmen, ob der überlagernde Kanal und die Basiskanäle Mitkanäle sind, 646. Wenn sie Mitkanäle sind, wird die Summe um das Produkt des Überlagerungspegels und eines Mitkanalschutzfaktors CoChan_Prot erhöht, 650. Ansonsten wird die Summe um das Produkt des Überlagerungspegels und des Platzschutzfaktors Site_Prot erhöht, 648. Die Summe wird in Kreis 612 zurückgegeben.
Der Überlagerungspegel zwischen dem überlagernden Kanal und dem Basiskanal wird bezogen auf den Kehrwert des Träger-zu-Überlagerer C/I-Verhältnisses sowohl auf den Vorwärts als auch auf den Rückwärtskanälen. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Überlagerungspegel die Summe des Kehrwertes C/I auf den Vorwärts- und Rückwärtskanälen, ausgedrückt als Leistungsverhältnis.
Aus Vorangehendem wird leicht deutlich, daß die Zuweisung von Kommunikationssystembetriebsmitteln stark vergrößert wurde. Die erzielten Kanalzuweisungen haben nicht nur eine verminderte Kanalüberlagerung, sondern liefern auch effizient beabstandete, dicht gepackte Kommunikationskanäle. Jeder der vorhergehenden Vorteile wurde mit stark verminderten Bearbeitungszeiten erzielt. Darüberhinaus kann das Verfahren sowohl für eine anfängliche Betriebsmittelzuweisung als auch für eine Neueinstellung des Systems für einen größeren Systembetrieb und eine größere Systemleistung verwendet werden. Fachleute werden jedoch leicht erkennen, daß die Lehren der Erfindung Anwendungen jenseits der hier beschriebenen Ausführungsformen beinhalten.

Claims

Verfahren zum Zuweisen von Kommunikationsressourcen in einem Kommunikationssystem (10), mit den folgenden Schritten: a) Abrufen (404) einer Kommunikationssystemressourcenzuweisung von dem Kommunikationssystem; b) Einstellen eines Zuweisungsparameters auf einen anfänglichen Wert; c) Zufälliges Auswählen (414) einer zugewiesenen Kommunikationsressource aus einer Zelle des Kommunikationssystems: d) Bestimmer (416) eines Kommunikationsressourcenkandidaten innerhalb des Kommunikationssystems durch entweder zufälliges Auswählen (418) des Kommunikationsressourcenkandidaten aus einer anderen Zelle des Kommunikationssystems mit einer ersten Wahrscheinlichkeit oder durch zufälliges Auswählen (420) des Kommunikationsressourcenkandidaten aus einer Mehrzahl von verfügbaren Kommunikationsressourcen mit einer zweiten Wahrscheinlichkeit; e) Schalten des Kommunikationsressourcenkandidaten für die zugewiesene Kommunikationsressource; f) Auswerten (422) einer Systemperformancemetrik; g) Akzeptieren (432) des Kommunikationsressourcenkandidaten, wenn die Systemperformancemetrik verbessert wird h) Akzeptieren (432), mit einer dritten Wahrscheinlichkeit, des Kommunikationsressourcenkandidaten, wenn die Systemperformancemetrik verschlechtert wird; i) Zurückweisen (430) des Kommunikationsressourcenkandidaten, wenn er nicht entweder im Schritt g) oder im Schritt h) akzeptiert wird, und Ersetzen des Kommunikationsressourcenkandidaten durch die zugewiesene Kommmmunikationsressource; j) Einstellen (436) des Zuweisungsparameters entsprechend einem definierten Plan; k) Wiederholen (412) der Schritte c) bis i) während der Zuweisungsparameter einen Schwellenwert übersteigt; l) Speichern (410) der Kommunikationssystemressourcenzuweisung zu der Kommunikationssystemdatenbank; und nach dem Schritt j), Einfrieren (939) von Kommunikationsressourcen, die der Zelle zugewiesen sind, wenn fehlgeschlagene aufeinanderfolgende Versuche den Kommunikationsressourcenkandidaten auszutauschen deshalb einen Einfrierschwellenwert übersteigen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die dritte Wahrscheinlichkeit eine Funktion des Zuweisungsparameters ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das vor dem Schritt j) weiterhin den Schritt des Wiederholens (412) der Schritte c) bis i) eine erste Anzahl von Malen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt j) weiterhin das Messen einer Akzeptierrate des Kommunikationsressourcenkandidaten und das Einstellen (936) des Zuweisungsparameters, wenn die Akzeptierrate kleiner als ein Akzeptierschwellenwert ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 4, bei dem der Schritt c) weiterhin das zufällige Auswählen (914) einer nicht-eingefrorenen zugewiesenen Kommunikationsressource umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt f) die Bestimmung eines Systeminterferenzwertes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kommunikationssystem (10) ein TDMA-Kommunikationssystem (TDMA = Time Division Multiple Access/Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex) umfasst oder der zugewiesene Kommunikationskanal ein Paar von Funkfrequenzen in einem FDMA-Kommunikationssystem (FDMA = Frequency Division Multiple Access/Mehrfachzugriff im Frequenzmultiplex) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt f) das Auswerten der Systemleistung mit dem Kommunikationsresourcenkandidaten umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsresourcen Kommunikationskanäle sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt f) das Berechnen eines Systemüberiagenmgswertes umfasst durch: i) Bestimmung eines Überlagerungspegels zwischen dem Kommunikationsresourcenkandidaten und einer interferierenden Kommunikationsresource als das Inverse des Träger-zu-Interferenz Verhältnis, das in Form eines Leistungsverhältnisses ausgedrückt ist; ii) Identifizierung des Typs des interferierenden Kanals; iii) Modifizierung des Interferenzpegels in Abhängigkeit vom Typ; iv) Wiederholung der Schritte i) bis iii) für eine Vielzahl von interferierenden Kanälen; und v) Summierung des Interferenzpegels für jeden aus der Vielzahl von interferierenden Kanälen.