DE19713666A1 - Verfahren und Einrichtung zur Kanalzuteilung - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Kanalzuteilung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kanalzuteilung für eine Kommunikationsverbindung zu einer Funkschnittstelle in einem Mobil-Kommunikationssystem mit räumlicher Teilnehmerseparierung, wobei über die Funkschnitt­ stelle bereits Kges bestehende Kommunikationsverbindungen versorgt werden.
Kanalzuweisungsverfahren für Mobil-Kommunikationssystem mit räumlicher Teilnehmerseparierung sind aus M. Tangemann, "Near-Far effects in adaptive SDMA Systems", 6th International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications, (PIMRC 95), 1995, Toronto, Kanada, S. 1293-1297 bekannt. In solchen SDMA (space division multiple access) Systemen können mehrere Kommunikationsverbindungen in einem gemeinsamen Kanal versorgt werden, wobei der Kanal durch ein Frequenzband und evtl. einen Zeitschlitz in SDMA/TDMA (time division multiple access) Systemen beschrieben wird. Dazu werden sendeseitig, z. B. in Basisstationen von Mobilfunknetzen, adaptive Antennen eingesetzt. Durch diese adaptive Antennen können durch Strahlformung mehrere auf die jeweiligen Position der empfangenden Funkstation, z. B. Mobilstationen von Mobilfunk­ netzen, abgestimmte Abstrahlungskeulen geformt werden. Durch diese von einander unabhängigen Abstrahlungskeulen erfolgt die räumliche Auflösung, die zur Separierung von Teilnehmer­ signalen benutzt wird.
Die Übertragungsstrecke von einer Basisstation zu einer Mo­ bilstation wird als Abwärtsstrecke und die Übertragungs­ strecke von einer Mobilstation zu einer Basisstation wird als Aufwärtsstrecke bezeichnet. Die räumliche Teilnehmerseparie­ rung durch Strahlformung kommt üblicherweise bei der Abwärts­ strecke zum Einsatz.
Eine räumliche Teilnehmerseparierung bringt einen Kapazitäts­ gewinn in Mobil-Kommunikationssystemen mit sich, da zusätz­ lich zu anderen Teilnehmerseparierungsverfahren TDMA, FDMA oder CDMA bei gleichbleibender benötigter Bandbreite eine größere Zahl von Kommunikationsverbindungen versorgt werden kann.
In Mobil-Kommunikationssystemen mit SDMA-Teilnehmerseparie­ rung tritt das Problem auf, für eine hinzukommende - durch Verbindungsaufbau oder durch eine Übergabeprozedur von einer Nachbarzelle - Kommunikationsverbindung einen geeigneten Kanal auszuwählen. Aus M. Tangemann, "Near-Far effects in adaptive SDMA aystems", 6th International Symposium on Personal Indoor adn Mobile Radio Communications, (PIMRC'95), 1995, Toronto, Kanada, S. 1294, ist es bekannt, ein vorge­ gebenes Signal/Rausch-Verhältnis zu garantieren, indem räum­ lich weit getrennten Mobilstationen einer Sendeleistungs­ gruppe ein gemeinsamer Kanal zugewiesen wird. Ist jedoch die der Kanalzuteilung vorangehende Richtungsschätzung für die Positionen der Mobilstationen ungenau, dann führt diese Kanalzuteilung zu einer nachteiligen Empfindlichkeit der räumlichen Teilnehmerseparierung. Die tatsächlich erzielten Signal/Rausch-Verhältnisse schwanken stark.
Aus F. Farsakh, J.A. Nossek, "A real time downlink channel allocation Scheine for an SDMA mobile radio System", PIMRC'96, Taipeh, Taiwan, 1996, sind weitere Zuteilungsverfahren be­ kannt, bei denen ein Trennbarkeitstest und eine Berechnung von Wichtungsmatrizen für die bestehenden Kommunikationsver­ bindungen durchgeführt werden. Es wird dabei keine kanalbe­ zogene Betrachtung von Übertragungskenngrößen durchgeführt, so daß die für alle Kanäle gemeinsam bestimmten Kenngrößen keine stabile Grundlage für eine Zuteilungsstrategie bilden. Zur Berechnung der Wichtungsmatrizen ist jeweils der gesamte Strahlformungsalgorithmus erneut anzuwenden. Dies führt zu einem erheblichen rechentechnischen Aufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit geringerem rechentechnischen Aufwand durchführbares Verfahren und eine Einrichtung zur Kanalzuweisung anzugeben, die eine stabilere Einhaltung von Qualitätskriterien für die Kommunikationsver­ bindungen auf der Funkschnittstelle ermöglichen. Diese Auf­ gabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 und die Einrichtung nach Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu ent­ nehmen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Kanalzuteilung wird von zumindest Kges bestehenden Kommunikationsverbindungen in L Kanälen einer Funkschnittstelle ausgegangen. Die Funkschnitt­ stelle ist für eine räumliche Teilnehmerseparierung ausge­ legt. Für eine weitere, K-te Kommunikationsverbindung soll ein geeigneter Kanal ausgewählt werden.
Die folgenden Verfahrensschritte werden kanalbezogen für die Kanäle l = 1. .L durchgeführt. Dabei bezeichnet K-1 die im Kanal l bereits versorgten Kommunikationsverbindungen K(l) (Summe der K(l) aller L Kanäle ist gleich Kges), so daß die neu hinzukommende Kommunikationsverbindung jeweils als K-te Kom­ munikationsverbindung bezeichnet wird.
Für die bestehenden K-1 Kommunikationsverbindungen werden räumliche Kovarianzmatrizen und Rauschwerte bestimmt. Auch für die K-te Kommunikationsverbindung wird eine zu erwartende räumliche Kovarianzmatrix und ein zu erwartender Rauschwert bestimmt. Die benötige Gesamtabwärtssendeleistung wird für die K Kommunikationsverbindungen bestimmt, die abgestrahlt werden muß, um für die Kommunikationsverbindungen den gefor­ derten Störabstand SNIR einzuhalten. Die Abwärtssendeleistung ergibt sich aus komplexen Faktoren, die zu einer Ausbildung von Richtcharakteristiken der räumlichen Teilnehmerseparie­ rung vorgesehen sind. Aus einem Verhältnis der zu erwartenden Abwärtssendeleistung und einer Referenzsendeleistung wird ein Entscheidungswert bestimmt.
Nach der kanalbezogenen Berechnung wird schließlich der Kanal l mit dem geringsten Entscheidungswert für die Zuweisung an die K-te Kommunikationsverbindung ausgewählt.
Der Entscheidungswert ist ein Maß für die räumliche Trennbar­ keit der Kommunikationsverbindungen und damit für die Quali­ tät und Stabilität der K Kommunikationsverbindung nach einer Zuweisung zu diesem Kanal.
Da die Kovarianzmatrizen und die Rauschwerte kanalbezogen bestimmt werden, bilden sie eine bessere Ausgangsbasis für die Kanalzuweisung als generelle Schätzwerte für die gesamte Funkschnittstelle. Das Verfahren beschränkt sich darauf, für die hinzukommende Kommunikationsverbindung einen geeigneten Kanal zu finden. Eine Umverteilung von existierenden Zuord­ nungen ist nicht vorgesehen. Eine solche Umverteilung führt zu einem hohen Signalisierungsaufwand bei der Übergabe, der seinerseits Kapazitätsverluste mit sich bringt.
Die für die Kanalzuweisung zu bestimmenden Parameter räum­ liche Kovarianzmatrix und Rauschwert können wie folgt be­ schrieben werden. Die räumliche Kovarianzmatrix gibt die räumlichen den Kanal beschreibenden Parameter an. Da die Übertragung von Teilnehmersignalen der Kommunikationsver­ bindungen über eine oder mehrere Teilwellen erfolgt, werden für diese Teilwellen die Abstrahlungsrichtungen und zugehö­ rige Leistungen ermittelt. Aus diesen Angaben läßt sich die Kovarianzmatrix für eine Kommunikationsverbindung aufstellen. Die Rauschwerte sind aus Mobilfunksystemen bekannte Meßwerte des auf die Teilnehmerpositionen bezogenen Rauschpegels im jeweiligen Frequenzkanal.
Für die neu hinzukommende Kommunikationsverbindung werden diese Werte aus Messungen vor der Kanalzuteilung ermittelt, ggf. werden Empfangsmeßdaten der entgegengesetzten Über­ tragungsstrecke benutzt.
Die zur Versorgung der K-1 Kommunikationsverbindungen nötige Abwärtssendeleistung wird unter Kenntnis der Abstrahlungs­ richtungen, der Rauschwerte und des erforderlichen Störab­ stands SNIR bestimmt. Daraus kann die Abwärtssendeleistung nach Hinzunahme der K-ten Kommunikationsverbindung in jedem Kanal l = 1. .L abgeleitet werden. Der Quotient aus Abwärts­ sendeleistung und einer kanalbezogenen Referenzleistung wird als Maß für die Qualität der Zuweisung des K-ten Teilnehmers zum jeweiligen Kanal l genommen.
Durch diese Berücksichtigung gegenseitiger Beeinflussungen der bestehenden und hinzukommenden Kommunikationsverbindungen kann eine verbesserte und stabile Kanalverteilung der Funk­ schnittstelle erreicht werden, die zu weniger durch Fehlzu­ weisungen verursachten Verbindungsabbrüchen führt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zum Bestimmen der Abwärtssendeleistungen für die K Kommunikati­ onsverbindungen ein Eigenvektor uk der räumlichen Kovarianz­ matrix C (l)|k bestimmt, so daß ein Gleichungssystem:
aufgestellt werden kann. In diesem Gleichungssystem gibt SNIR den geforderten Störabstand und P1, . ., PK Elemente eines Zuweisungsvektors p an. Die zu erwartende Abwärtssendeleistung P(l) im Kanal l bei Zuweisung der K-ten Kommunikationsverbin­ dung wird gemäß der Gleichung
bestimmt.
Durch dieses Gleichungssystem (1) werden die Freiheitsgrade bei der Bestimmung der Abwärtssendeleistungen dadurch be­ schränkt, daß die zur Strahlformung benötigten komplexen Vektoren als proportional zu den dominanten Eigenvektoren uk angenommen werden. Dadurch ergibt sich eine sehr große Auf­ wandsreduzierung bei der Berechnung der zu erwartenden Ab­ wärtssendeleistung P(l) des l-ten Kanals. Damit läßt sie auch bei Antenneneinrichtungen mit vielen Einzelstrahlern oder einer großen Anzahl von Kommunikationsverbindungen pro Kanal in kurzer Zeit und mit vertretbarem Aufwand eine zuverlässige Kanalschätzung durchführen. Das Problem der Strahlformung wird wesentlich vereinfacht.
Vorteilhafterweise wird die Referenzsendeleistung als eine Minimalsendeleistung bestimmt. Dies geschieht beispielsweise gemäß der Gleichung
wobei (C (l)|k) den jeweiligen dominanten Eigenwert der räum­ lichen Kovarianzmatrix C (l)|k angibt. Als Referenzleistung steht somit eine theoretisch mögliche Minimalleistung zur Verfü­ gung, die von Kanal zu Kanal verschieden ist und damit die individuellen Charakteristika des einzelnen Kanals sehr gut beschreibt. Der Entscheidungswert c(l) ergibt sich als Quotient c(l) = P(l)/(l).
Wird bei Auswertung der Elemente P1, . ., PK des Zuweisungsvek­ tors p ein negativer Wert festgestellt, so wird der Ent­ scheidungswert c(l) auf einen sehr großen Wert gesetzt. Die­ ser Kanal kommt für eine Zuteilung nicht in Frage. Zum Be­ stimmen des Eigenvektors uk wird vorteilhafterweise ein auf die Länge 1 normierter, dominanter Eigenvektor der Kovarianz­ matrix C (l)|k für jeweils eine Kommunikationsverbindung er­ mittelt.
Gemäß obengenannter Verfahrensschritte wird ständig ein bester Kanal für eine Kanalzuweisung gefunden. Um jedoch zu verhindern, daß durch Zuweisung einer zu hohen Anzahl von Kommunikationsverbindungen die Funkschnittstelle überlastet wird und für die bereits bestehenden Kommunikationsverbin­ dungen ein Abbruch droht, wird vorteilhafterweise ein in­ telligenter Zurückweisungsmechanismus eingeführt. Der Ent­ scheidungswert c(l) für den ausgewählten, "besten" Kanal l wird mit einer Schwelle r verglichen und nur abhängig von diesem Vergleich ein Kanal zugeteilt. Ansonsten wird die Kanalzuteilung für die K-te Kommunikationsverbindung zu­ rückgewiesen. Die Schwelle liegt beispielsweise bei 3 dB. Durch diesen Zurückweisungsmechanismus wird ein Zusammen­ brechen der Strahlformung der Abwärtsstrecke verhindert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Mobil-Kommunikationssystems,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Kanalzuweisungs­ problems, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Kanalzuteilung, und
Fig. 4 eine Programmablaufplan für ein Verfahren zur Kanalzuweisung.
Das in Fig. 1 dargestellte Mobil-Kommunikationssystem ent­ spricht in seiner Struktur einem bekannten GSM-Mobilfunknetz, das aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC be­ steht, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobil-Ver­ mittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einem Basis­ stationscontroller BSC verbunden. Jeder Basisstationscon­ troller BSC ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS. Eine solche Basisstation BS ist eine Funkstation, die über eine Funkschnittstelle eine Nachrich­ tenverbindung zu Mobilstationen MS aufbauen kann.
In Fig. 1 sind beispielhaft drei Funkverbindungen zwischen drei Mobilstationen MS und einer Basisstation BS dargestellt. Ein Operations- und Wartungszentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobilfunknetz bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Mo­ bilfunknetze oder Einrichtungen zum drahtlosen Teilnehmer­ anschluß übertragbar, in denen die Erfindung zum Einsatz kommen kann.
Die Kommunikationsverbindungen zwischen der Basisstation BS und den Mobilstationen MS unterliegt einer Mehrwegeausbrei­ tung, die durch Reflexionen beispielsweise an Gebäuden oder Bepflanzungen zusätzlich zum direkten Ausbreitungsweg hervor­ gerufen werden. Geht man von einer Bewegung der Mobilsta­ tionen MS aus, dann führt die Mehrwegeausbreitung zusammen mit Einflüssen von Störern dazu, daß bei der empfangenden Basisstation BS sich die Signalkomponenten der verschiedenen Ausbreitungswege eines Teilnehmersignals zeitabhängig über­ lagern. Weiterhin wird davon ausgegangen, daß sich die Teil­ nehmersignale verschiedener Mobil Stationen MS am Empfangsort zu einem Empfangssignal überlagern.
Zur in Fig. 1 dargestellten Basisstation BS ist eine Anten­ neneinrichtung AE mit acht Einzelstrahlern zugehörig, die eine adaptive Antenne bilden. Durch eine Strahlformung in der Basisstation BS wird eine räumliche Teilnehmerseparierung durchgeführt. Die Strahlformung wird für die Abwärtsrichtung durchgeführt. Bei der Aufwärtsrichtung kommen andere Aus­ werteverfahren zum Einsatz.
In Fig. 2 ist ein Szenario dargestellt, bei dem die Basis­ station BS in L = 5 Kanälen gleichzeitig Kommunikationsver­ bindungen zu Mobilstationen MS 1 bis 24 versorgen kann. Die Teilnehmersignale in den Kanälen, beispielsweise die Kommuni­ kationsverbindungen 1, 5, 11, 14, 17 im Kanal l, sind durch die individuellen Einfalls- bzw. Abstrahlungsrichtungen von Teilwellen der Teilnehmersignale unterscheidbar. Bezugnehmend auf Fig. 1 sind für die Mobilstationen MS 1, 2 und 3 unter­ schiedliche dominate Einfallsrichtungen dargestellt, die durch einen Azimuthwinkel unterscheidbar sind.
Für jede der 24 Kommunikationsverbindungen 1 bis 24 werden individuelle räumliche Kovarianzmatrizen C (l)|1, . . , C (l)|24 und Rausch­ werte N (l)|1, . . , N (l)|24 im jeweiligen Kanal l bestimmt. Beispielsweise für die Kommunikationsverbindung 18 im Kanal L wird ein Rauschwert N (L)|18 und eine räumliche Kovarianzmatrix C (L)|18 er­ mittelt. Diese Werte werden fortlaufend aktualisiert und netzseitig in Einrichtungen zur Kanalzuweisung gespeichert.
Für eine K-te Kommunikationsverbindung mit dem Index x soll ein Kanal ausgewählt werden, der bestimmten Qualitätskri­ terien entspricht. Ein solches Qualitätskriterium ist der geforderte Störabstand SNIR oder ein äquivalenter Wert, dessen Wert beispielsweise mit 10 dB vorgegeben wird. Für die K-te Kommunikationsverbindung ergeben sich bezüglich der räumlichen Kovarianzmatrizen C (l)|x und der Rauschwerte N (l)|x Erwartungswerte, mit l = 1 . . L. Auf diesen Werten aufbauend erfolgt die Kanalzuteilung.
Fig. 3 zeigt eine Einrichtung, die diese Kanalzuteilung vor­ nimmt. Dazu werden Meßwerte der Einzelstrahler der Antennen­ einrichtung AE bezüglich der Empfangssignale in einer Über­ tragungseinrichtung UE ausgewertet. Nach einer Verstärkung, Basisbandübertragung und Analog/Digital -Wandlung stehen einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung SP digitalisierte Eingangswerte der Empfangssignale zur Verfügung. Diese Ein­ gangswerte und weitere Parameter (Kges, SNIR, r), sowie Pro­ gramme zur Durchführung des nachfolgenden Algorithmus sind in Speichermitteln MEM gespeichert. Die Einrichtung zur Kanalzu­ teilung kann in einer Basisstation BS angeordnet sein oder in andere Netzelemente, z. B. einem Basisstationscontroller BSC integriert sein.
In Fig. 4 ist ein Programmablaufplan für das Verfahren zur Kanalzuteilung gezeigt. Ein erster Zeiger l wird auf l = 0 gesetzt. Die Anzahl der Kanäle L wird auf L = 5 gesetzt.
In einem Verfahrenschritt 1 wird der Wert 1 des ersten Zei­ gers mit der Kanalanzahl L verglichen. Ist l < L wird l um eins erhöht und ein Verfahrensschritt 2 schließt sich an.
Im aktuellen Kanal l werden für die K-1 bestehenden Kom­ munikationsverbindungen, im Kanal l nach Fig. 2 für 5 Kom­ munikationsverbindungen 1, 5, 11, 14, 17, die räumlichen Ko­ varianzmatrizen C (l)|1, . . , C (l)|K-1 und die Rauschwerte N (l)|1, . . , N (l)|K-1 ermittelt. Liegen diese Werte bereits vor, werden sie für eine spätere Auswertung vorbereitet. Kanal- und kommunikations­ verbindungsbezogene (richtselektive) Rauschwerte können fortlaufend oder in periodischen Abständen aus einer Kanal­ schätzung oder einer Datendetektion abgeleitet werden. Die räumlichen Kovarianzmatrizen C (l)|1, . . , C (l)|K-1 werden nach einem MUSIC- oder Unitary-Esprit-Algorithmus mit hochauflösender Richtungsbestimmung für die Teilwellen bestimmt und zu den Kommunikationsverbindungen zugeordnet.
In einem Verfahrensschritt 3 werden Erwartungswerte für die räumliche Kovarianzmatrix C (l)|K und den Rauschwert N (l)|K der K-ten Kommunikationsverbindung im Kanal l bestimmt.
Für die Abwärtsstrecke ergibt sich ein Erwartungswert für die Empfangsleistung der Mobilstation MS der K-ten Kommunikati­ onsverbindung wie folgt:
Sind die Signale (Rauschen und Teilnehmer­ signale) untereinander unkorreliert, vereinfacht sich Gleichung (4) zu:
mit
Die Autokorrelationsfunktion σ(τ) wird als für alle Basis­ bandsignale als konstant angenommen.
Die räumlichen Kovarianzmatrizen Ck vereinen somit die zur Berechnung von Leistungswerten der Abwärtsstrecke nötigen Parameter.
Die Auswertung der Gleichung (6) wird vereinfacht, wenn für die Funkschnittstelle eine der folgenden Näherungen zugrunde­ gelegt werden kann:
Die Frequenzen der Abwärts- und Aufwärtsstrecke sind zumin­ dest in etwa identisch oder führen zu ähnlichen Ausbreitungs­ bedingungen, so daß (Gruppenantworten in der Ab­ wärtsstrecke gleich denen in der Aufwärtsstrecke angenommen werden kann.
Der Kanal ist nicht frequenzselektiv, d. h. Laufzeiten τkq der Teilwellen q = 1. .Qk sind gleich oder zumindest ähnlich.
Die Geschwindigkeiten der Mobilstationen MS sind so klein, daß sich die komplexen Amplituden nicht oder nur wenig unterscheiden.
Damit läßt sich ein Erwartungswert für die räumliche Ko­ varianzmatrix
bestimmen, wobei rk eine räumliche Signatur für eine Kommuni­ kationsverbindung k, k = 1. .K, angibt.
Sind diese Vereinfachungen nicht vornehmbar, so können die Werte der Aufwärtsstrecke nicht ohne weiteres auf die Ab­ wärtsstrecke angewendet werden.
Für mittelfristig gültige Erwartungswerte wird von der An­ nahme ausgegangen, daß die Anzahl Qk der Ausbreitungspfade und damit der Teilwellen in etwa konstant bleibt und die komplexen Amplituden zweier verschiedener Pfade q1 und q2 unkorreliert sind. Damit ergibt sich ein Erwartungs­ wert für die räumliche Kovarianzmatrix von:
Wobei eine Matrix Rk mit gewichteten Gruppenantworten die räumliche Kovarianzmatrix wie folgt beschreibt:
Der Rang der Matrix nach (8) ist größer als der der Matrix nach (7), doch läßt sich durch Schätzung der dominanten Ein­ fallsrichtungen der Teilwellen und der zugehörigen Dämpfungen auch damit eine auswertbare Darstellung der räumlichen Be­ ziehungen der einzelnen Kommunikationsverbindungen schaffen.
Die Verfahrensschritte 2 und 3 können auch gemeinsam durchge­ führt werden, so können für die K-1 Kommunikationsverbin­ dungen jeweils eine bestehende Nutzinformationsübertragung und für die K-te Kommunikationsverbindung eine Signalisierung vor dem Verbindungsaufbau ausgemessen werden.
In einem Verfahrensschritt 4 werden für die K Kommunikations­ verbindungen auf die Länge 1 normierte, dominante Eigenvek­ toren uk der räumlichen Kovarianzmatrizen C (l)|k bestimmt und für den Kanal l ein Gleichungssystem der Form:
aufgestellt. Durch Lösen der Gleichung (10) wird der Zuwei­ sungsvektors p mit den Elemente P1, . ., PK bestimmt.
In einem Verfahrensschritt 5 wird festgestellt, ob einer der Elemente P1, . ., PK einen negativen Wert hat. Ist dies der Fall wird in einem Verfahrensschritt 6 ein Entscheidungswert c(l) auf einen sehr großen Wert, beispielsweise unendlich gesetzt.
Ansonsten wird in einem Verfahrensschritt 7 der Entschei­ dungswert c(l) mit Hilfe der Gleichung
c(l) = P(l)/(l) (11)
berechnet, wobei P(l) eine Referenzleistung ist, die als theo­ retisch möglich Minimalsendeleitung mit
angegeben ist und die zu erwartende Abwärtssendeleistung P(l) für den Kanal l mit P(l)= P1, . . ., PK berechnet. In Gleichung (12) gibt (C (l)|k) den jeweiligen dominanten Eigenwert der räumlichen Kovarianzmatrix C (l)|k an.
Dieser Ablauf wird für alle untersuchten Kanäle l = 1. .L wie­ derholt.
In einem Verfahrensschritt 8 wird der bisher kleinste der Entscheidungswerte c(l) aller L Kanäle ermittelt und falls l = L, d. h. alle Kanäle bereits untersucht, in einem Ver­ fahrensschritt 9 mit einer Schwelle r von 3 dB verglichen. Die Schwelle r kann vorteilhafterweise für jede Funkschnitt­ stelle, beispielsweise durch ein Organisations- und Wartungs­ zentrum OMC, individuell eingestellt werden.
Ist der ausgewählte Entscheidungswert c(l) kleiner als r wird der K-ten Kommunikationsverbindung der ausgewählte Kanal l in einem Verfahrensschritt 10 zugewiesen. Ist der ausgewählte Entscheidungswert c(l) größer als r wird der K-ten Kommuni­ kationsverbindung wird die Zuteilung zurückgewiesen und der Mobilstation MS dieses signalisiert (Verfahrensschritt 11).
Die in den Kanälen L gemessen Rauschwerte werden hauptsäch­ lich durch die übrigen K-1 Kommunikationsverbindungen im Kanal l hervorgerufen. Dieses Rauschen bzw. diese Interfe­ renzen sind nicht ohne weiteres von Interferenzen aus Nach­ barzellen unterscheidbar. Bei JD (joint detection) CDMA-Al­ gorithmen kann dies durch eine Unterscheidung der verschie­ denen Teilnehmerkodes erfolgen. Für eine bessere Rausch­ wertbestimmung kann es vorgesehen sein, diesen Wert zu Zeit­ punkten zu messen, an denen die Abwärtskommunikation im ent­ sprechenden Kanal eingeschränkt ist bzw. ruht.
Ein wesentlicher Aspekt des beschriebenen Zuteilungsverfah­ rens ist es, bei der Auswahl eines Kanals für jeden Kanal das theoretische Minimum (l) (bei optimaler räumlicher Trennbar­ keit) mit der zu erwartenden Abwärtssendeleistung P(l) zu ver­ gleichen. Um die Berechnung zu beschleunigen, werden den K Kommunikationsverbindungen zugeordnete Gewichte proportional zu den dominanten Eigenvektoren uk(Ck) gewählt. Ein geringer Wert für den Quotienten im Kanal l läßt darauf schließen, daß für alle K Kommunikationsverbindungen der Eigenvektor uk je­ weils gut zu den Kovarianzmatrizen Ck, der anderen K-1 Kom­ munikationsverbindungen paßt und damit eine gute räumliche Trennbarkeit gegeben ist.

Claims (9)

1. Verfahren zur Kanalzuteilung für eine K-te Kommunikations­ verbindung über eine Funkschnittstelle in einem Mobil-Kommu­ nikationssystem mit räumlicher Teilnehmerseparierung, wobei über die Funkschnittstelle zumindest Kges-1 bestehende Kommunikationsverbindungen in L Kanälen versorgt werden, bei dem kanalbezogen, l = 1. .L, mit K-1 Kommunikationsverbin­ dungen im Kanal l:
  • - für die bestehenden K-1 Kommunikationsverbindungen räum­ liche Kovarianzmatrizen C (l)|1, . . , C (l)|K-1 bestimmt werden,
  • - für die bestehenden K-1 Kommunikationsverbindungen Rausch­ werte N (l)|1, . . , N (l)|K-1 bestimmt werden,
  • - für die K-te Kommunikationsverbindung eine zu erwartende räumliche Kovarianzmatrix C (l)|K und ein zu erwartender Rauschwert N (l)|K bestimmt werden,
  • - eine zu erwartende Abwärtssendeleistung P(l) für den l-ten Kanal mit K Kommunikationsverbindungen bestimmt wird, um für diese ein gefordertes Qualitätskriterium SNIR einzu­ halten,
  • - ein Entscheidungswert c(l) aus einem Verhältnis der zu er­ wartenden Abwärtssendeleistung P(l) für den Kanal l und einer Referenzsendeleistung ((l)) bestimmt wird, und
  • - der Kanal l mit dem geringsten Entscheidungswert c(l) der K-ten Kommunikationsverbindung zugewiesen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Bestimmen der Abwärtssendeleistungen:
  • - für die K Kommunikationsverbindungen ein Eigenvektor uk der räumlichen Kovarianzmatrix C (l)|k bestimmt wird,
  • - ein Gleichungssystem:
    aufgestellt wird, wobei SNIR den geforderten Störabstand und P1, . ., PK Elemente eines Zuweisungsvektors p angeben, und
  • - eine zu erwartende Abwärtssendeleistung P(l) mit P(l) = P1, . . ., PK bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Referenzsendeleistung als eine Minimalsendeleistung be­ stimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Referenzsendeleistung gemäß der Gleichung
bestimmt wird, wobei (C (l)|k) den jeweiligen dominanten Eigenwert der räumlichen Kovarianzmatrix C (l)|k an­ gibt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der Entscheidungswert c(l) auf einen sehr großen Wert gesetzt wird, falls eines der Elemente P1, . ., PK des Zuweisungsvektors p einen negativen Wert hat.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem zum Bestimmen des Eigenvektors uk ein auf die Länge 1 nor­ mierter, dominanter Eigenvektor der Kovarianzmatrix C (l)|k für jeweils eine Kommunikationsverbindung ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Entscheidungswert c(l) mit einer Schwelle r verglichen wird und abhängig vom Vergleich die Kanalzuweisung erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem über die K Kommunikationsverbindungen Nutzinformationen oder Signalisierungsinformationen einer Funkschnittstelle zwischen einer Basisstation (BS) und Mobilstationen (MS) übertragen werden.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1041839A2 (de) * 1999-03-24 2000-10-04 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Verfahren zum Zuweisen von Übertragungskanälen und anwendende Funkvorrichtung
EP1041838A2 (de) * 1999-03-24 2000-10-04 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Verfahren zum Zuweisen von Übertragungskanälen und anwendende Funkvorrichtung
DE19916912A1 (de) * 1999-04-14 2000-11-09 Siemens Ag Strahlformungsverfahren der Abwärtsstrecke für Basisstationen in Funk-Kommunikationssystemen
SG80071A1 (en) * 1999-09-24 2001-04-17 Univ Singapore Downlink beamforming method
US6317612B1 (en) 1997-08-27 2001-11-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for estimating spatial parameters of transmission channels by estimating a spatial covariance matrix
DE10230889A1 (de) * 2002-07-09 2004-01-29 Siemens Ag Verfahren zur Kanalzuweisung in einem Funkkommunikationssystem
DE10259051A1 (de) * 2002-12-17 2004-07-08 Siemens Ag Verfahren zur Kanalzuweisung in einem Funkkommunikationssystem

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19749389A1 (de) * 1997-11-07 1999-05-20 Siemens Ag Verfahren, Empfangseinrichtung und Mobilstation zur Datenübertragung in einem Funk-Kommunikationssystem
JP3574055B2 (ja) * 2000-08-25 2004-10-06 三洋電機株式会社 無線基地局
JP3475166B2 (ja) * 2000-09-22 2003-12-08 三洋電機株式会社 無線基地システムおよび送信タイミング制御方法
US7072315B1 (en) 2000-10-10 2006-07-04 Adaptix, Inc. Medium access control for orthogonal frequency-division multiple-access (OFDMA) cellular networks
US6870808B1 (en) 2000-10-18 2005-03-22 Adaptix, Inc. Channel allocation in broadband orthogonal frequency-division multiple-access/space-division multiple-access networks
US7050480B2 (en) * 2000-10-27 2006-05-23 L3 Communications Corporation Code assignment algorithm for synchronous DS-CDMA links with SDMA using estimated spatial signature vectors
AU2001218574A1 (en) * 2000-11-17 2002-05-27 Nokia Corporation Method for controlling the data signal weighting in multi-element transceivers and corresponding devices and telecommunications network
US6947748B2 (en) 2000-12-15 2005-09-20 Adaptix, Inc. OFDMA with adaptive subcarrier-cluster configuration and selective loading
CA2431849C (en) * 2000-12-15 2013-07-30 Broadstrom Telecommunications, Inc. Multi-carrier communications with group-based subcarrier allocation
US7164669B2 (en) * 2001-01-19 2007-01-16 Adaptix, Inc. Multi-carrier communication with time division multiplexing and carrier-selective loading
US6940827B2 (en) 2001-03-09 2005-09-06 Adaptix, Inc. Communication system using OFDM for one direction and DSSS for another direction
GB2375925B (en) * 2001-05-25 2004-12-01 Motorola Inc Allocation of timeslolts in a cellular communication system
US6751444B1 (en) 2001-07-02 2004-06-15 Broadstorm Telecommunications, Inc. Method and apparatus for adaptive carrier allocation and power control in multi-carrier communication systems
JP2003174400A (ja) * 2001-12-06 2003-06-20 Ntt Docomo Inc 移動通信端末、干渉除去システム、干渉除去方法、及び基地局
US7079848B2 (en) * 2002-04-05 2006-07-18 Lucent Technologies Inc. Network controlled fast cell switching
JP2004096572A (ja) * 2002-09-02 2004-03-25 Uniden Corp 屋内移動通信装置
US7257088B2 (en) * 2004-05-11 2007-08-14 3Com Corporation SDMA system using MU-SIMO for the uplink and MU-MISO for the downlink
TWI276244B (en) * 2004-06-04 2007-03-11 Wistron Neweb Corp Wireless communication device capable of switching antennas according to data transmission information on network
US7573851B2 (en) 2004-12-07 2009-08-11 Adaptix, Inc. Method and system for switching antenna and channel assignments in broadband wireless networks
CN101202725A (zh) * 2006-12-11 2008-06-18 昂达博思公司 在tdd无线ofdm通信系统中的自动频率偏移补偿
US8340060B2 (en) * 2008-03-03 2012-12-25 Ntt Docomo, Inc. OFDMA-based co-channel femtocell

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4302228C2 (de) * 1993-01-27 1999-09-30 Deutsche Telekom Mobil Verfahren zur Zuweisung von Frequenzen zu Basisstationen eines Mobilfunknetzes
US5491837A (en) * 1994-03-07 1996-02-13 Ericsson Inc. Method and system for channel allocation using power control and mobile-assisted handover measurements
JP2872066B2 (ja) * 1995-02-21 1999-03-17 日本電気株式会社 無線チャネル配置方式
US5828948A (en) * 1995-04-07 1998-10-27 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Dynamic allocation of channels in a cellular telephone system
US5839075A (en) * 1995-08-21 1998-11-17 Ericsson Inc. Methods and systems for allocating a cellular communications channel for communication between a cellular terminal and a telephone base station using received signal strength measurements
JPH09224283A (ja) * 1996-02-19 1997-08-26 Mitsubishi Electric Corp 移動通信装置のチャネル割当て方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Farsakh, Christof, Nossek, Josef, A.: A real time downlink channel allocation scheme for an SDMA mobile radio system, PIMRC ` 96, Taipeh, Taiwan, 1996 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6317612B1 (en) 1997-08-27 2001-11-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for estimating spatial parameters of transmission channels by estimating a spatial covariance matrix
EP1041838A3 (de) * 1999-03-24 2000-12-20 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Verfahren zum Zuweisen von Übertragungskanälen und anwendende Funkvorrichtung
EP1041839A2 (de) * 1999-03-24 2000-10-04 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Verfahren zum Zuweisen von Übertragungskanälen und anwendende Funkvorrichtung
EP1041839A3 (de) * 1999-03-24 2000-12-20 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Verfahren zum Zuweisen von Übertragungskanälen und anwendende Funkvorrichtung
EP1041838A2 (de) * 1999-03-24 2000-10-04 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Verfahren zum Zuweisen von Übertragungskanälen und anwendende Funkvorrichtung
US6647271B1 (en) 1999-03-24 2003-11-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Transmission channel allocation method and radio apparatus using the same
US6671516B1 (en) 1999-03-24 2003-12-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Transmission channel allocation method and radio apparatus using the same
CN1333536C (zh) * 1999-03-24 2007-08-22 三洋电机株式会社 传输信道的分配方法及使用它的无线装置
US7039442B1 (en) 1999-04-14 2006-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Beam shaping method for the downlink for base stations in radio communication systems
DE19916912A1 (de) * 1999-04-14 2000-11-09 Siemens Ag Strahlformungsverfahren der Abwärtsstrecke für Basisstationen in Funk-Kommunikationssystemen
SG80071A1 (en) * 1999-09-24 2001-04-17 Univ Singapore Downlink beamforming method
US6694155B1 (en) 1999-09-24 2004-02-17 National University Of Singapore Downlink beamforming method
DE10230889B4 (de) * 2002-07-09 2006-08-03 Siemens Ag Verfahren zur Kanalzuweisung in einem Funkkommunikationssystem
DE10230889A1 (de) * 2002-07-09 2004-01-29 Siemens Ag Verfahren zur Kanalzuweisung in einem Funkkommunikationssystem
DE10259051A1 (de) * 2002-12-17 2004-07-08 Siemens Ag Verfahren zur Kanalzuweisung in einem Funkkommunikationssystem

Also Published As

Publication number Publication date
DE19713666C2 (de) 1999-01-14
US6041237A (en) 2000-03-21

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