DE60113042T2

DE60113042T2 - Verfahren und System zur Trägerfrequenz-Zuteilung in einem Funkkommunikationssystem

Info

Publication number: DE60113042T2
Application number: DE60113042T
Authority: DE
Inventors: Alfonso 28229 Villanueva del Pardillo Fernandez Duran; Francisco Escrihuela Langa
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2021-11-23
Also published as: EP1211855B1; US20020067703A1; EP1211855A2; DE60113042D1; JP2002198927A; EP1211855A3; ATE303692T1; US7164664B2

Description

AUFGABE DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswählen einer Trägerfrequenz aus einem Bereich von Trägerfrequenzen. Die ausgewählte Trägerfrequenz wird einer Kommunikation zugeteilt, die zwischen einer Festeinheit und einer Ferneinheit eines Funkkommunikationssystems aufgebaut wird.
Das Verfahren der Erfindung wird speziell, aber nicht ausschließlich, in Funkkommunikationssystemen angewendet, in welchen die Ferneinheit mit einem lokalen Netz (LAN) verbunden ist und das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren (OFDM/orthogonal frequency division multiplexing) nutzt, um mit der Festeinheit zu kommunizieren.
STAND DER TECHNIK
Im Stand der Technik ist ein System, das Spreizbandtechniken mit Frequenzsprungverfahren für die Funkkommunikation zwischen mindestens einer Festeinheit und einem Satz von Ferneinheiten nutzt, in welchem mindestens eine davon mit einem lokalen Netz (LAN) verbunden ist, durch die US-Patentschrift 5,923,702 "Frequenz hopping cellular LAN system" bekannt, die an Brenner et al. erteilt wurde und durch Verweis in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen wurde.
Das System beinhaltet eine Menge von Zugriffspunkten, die fähig sind, die Kommunikation mit mindestens einer Station unter Verwendung von Spreizbandtechniken mit Frequenzsprungverfahren aufzubauen.
Ein erster Zugriffspunkt und ein zweiter Zugriffspunkt nutzen entsprechend eine vorgegebene Folge von Frequenzen zum Aufbauen der Kommunikation mit einer Mehrzahl von Stationen.
Wenn eine Kommunikation zwischen einer Station und einem der Zugriffspunkte aufgebaut ist, zum Beispiel dem ersten Zugriffspunkt auf einer Trägerfrequenz, ist es möglich, daß die gleiche Trägerfrequenz in einer anderen Kommunikation durch eine andere Station und den zweiten Zugriffspunkt verwendet wird. Diese Situation erzeugt eine Störung durch eine Kommunikation in der anderen und umgekehrt.
Um das Störsignal zu vermeiden, bestellt jeder Zugriffspunkt periodische Frequenzsprünge mit dem Ziel, andere Frequenzen der Frequenzteilmenge zu nutzen als der Zugriffspunkt verwendet.
Der Zugriffspunkt baut eine vorgegebene pseudozufällige Frequenzsprungsequenz auf, um den Sprung von einer Frequenz zu einer anderen Frequenz zu bestellen. Um die Frequenzsprungsequenz aufzubauen, berücksichtigt der Zugriffspunkt das Ergebnis einer Reihe von Messungen, die er während der Dauer jeder Kommunikation durchführt. Folglich mißt er das Signal der HF-Güte, den Störpegel oder dergleichen auf der Frequenz und/oder den Frequenzen, die während jeder Kommunikation genutzt werden.
Die Messungen erfolgen in beiden Übertragungsrichtungen, das heißt in der Downlink-Richtung und in der Uplink-Richtung. Folglich sind mindestens ein Zugriffspunkt und eine entfernte Station an den Messungen beteiligt.
Mit den durchgeführten Messungen ist das System fähig, eine Tabelle abzubilden, die die Charakteristika jeder Frequenz zusammenstellt, die zum Zuteilen an eine Kommunikation geeignet ist. Als eine Folge ist die Festeinheit fähig, im voraus das Verhalten der Frequenz vorauszusagen, die der Kommunikation zugeteilt wurde.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die Messungen durchgeführt werden können, wenn die Art der übertragenen Daten ausreichend lang und stabil ist, wie zum Beispiel während eines Telefongespräches.
Wenn jedoch die Natur der übertragenen Trägerdaten nicht langen und stabilen Datenströmen entspricht, wie zum Beispiel IP (Internet Protocol)-Verkehr, der durch Bursts variabler und unvorhersehbarer Größe gekennzeichnet ist, ist es nicht möglich, die obenerwähnten Messungen durchzuführen und folglich ist das Voraussagen des Verhaltens der Funkverbindung nicht durchführbar.
Deshalb stellt sich das obige Verfahren der Trägerfequenz-Zuteilung als ziemlich untauglich heraus, wenn Datenpakete in Bursts von variabler und unvorhersehbarer Größe übertragen werden.
Daher ist es notwendig, ein Verfahren des Zuteilens von Trägerfrequenzen zu entwickeln, das eine minimale HF-Güte und Störung für eine Funkverbindung garantiert und das verhindert, daß Messungen in beiden Übertragungsrichtungen durchzuführen sind.
Die US-Patentschrift 5,467,341 offenbart ein Alarmsystem zum Warnen einer Benutzerstation, wenn der Computer nahe ist, den Versorgungsbereich einer Basisstation aufzugeben, die zu einem Funkkommunikationssystem gehört. Das Warnsignal ist die Funktion einer Messung der Paketübertragungsfehlerrate. Das heißt, der mobile Computer vergleicht die berechnete Übertragungsfehlerrate mit einem Schwellenwert und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleiches geht die Kommunikation verloren oder wird aufrechterhalten. Es ist zu beachten, daß weder der mobile Computer noch der Server eine Funkverbindung auf der Basis der Paketübertragungsfehlerrate auswählt.
CHARAKTERISIERUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Frequenz aus einer Menge von Trägerfrequenzen auszuwählen, ohne Messungen von Parametern wie zum Beispiel des Störpegels, des Gütesignals usw. durchzuführen. Folglich ist es nicht nötig, Messungen in beiden Übertragungsrichtungen durchzuführen und demzufolge ist es nicht notwendig, daß die Datenpakete eine Mindestdauer aufweisen.
Das Verfahren der Erfindung zum Zuteilen einer Trägerfrequenz in einem Funkkommunikationssystem, in welchem Datenbursts zwischen einer Ferneinheit und einer Festeinheit unter Verwendung des orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens OFDM übertragen werden, registriert eine vorgegebene Anzahl von Parametern bezüglich der laufenden Kommunikation, um Parameter zu wichten, wie zum Beispiel die Anzahl der Fehler in der Funkverbindung, die Anzahl der Übertragungswiederholungen oder dergleichen und teilt diesen Parametern ein Wahrscheinlichkeitsniveau zu.
Wenn die Festeinheit jeder Trägerfrequenz ein Wahrscheinlichkeitsniveau zugeteilt hat, antwortet sie auf eine Anforderung zum Kommunikationsaufbau durch Zuteilung der Trägerfrequenz mit der höchsten Wahrscheinlichkeit.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine umfangreichere Erläuterung der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung auf der Basis der beigefügten Figuren gegeben, in welchen zeigen:
1 – ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Funkkommunikationssystems gemäß der Erfindung,
2 – die Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion zu einem Anfangszeitpunkt gemäß der Erfindung, und
3 – die Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion zu einem anderen Zeitpunkt als den Anfangszeitpunkt gemäß der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um mit der detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fortzufahren, muß auf die Figuren in den beigefügten Zeichnungen verwiesen werden, mit dem Ziel, das bessere Verstehen der Beschreibung zu ermöglichen.
1 zeigt ein Funkkommunikationssystem, das eine Mehrzahl von Festeinheiten umfaßt, von welchen die Festeinheiten 11, 12 und 13 gezeigt sind. Jede davon weist eine Luftschnittstelle auf, mit welcher sie fähig ist, den Funkverkehr unter Verwendung des orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens OFDM mit einer Menge von Ferneinheiten aufzubauen, von welchen die Ferneinheit 14, die sich innerhalb des Versorgungsbereiches der Festeinheit 11 befindet, gezeigt ist. Jede Ferneinheit weist ihrerseits entsprechend einen Funk-Sender-Empfänger auf.
Die Festeinheit 11 ist fähig, den Verkehr auf einer Teilmenge von Frequenzen, zum Beispiel von der Frequenz f1 bis zu der Frequenz f6 aufzubauen.
Während des Normalbetriebes des Systems, wenn die Ferneinheit 14 mindestens ein Datenpaket zu übertragen hat, sendet es an die Festeinheit 11 eine Zugriffsanforderung mit dem Ziel, daß die Festeinheit 11 eine verfügbare Trägerfrequenz an die Kommunikation zuteilt, die ausgelöst werden soll.
Beispielhaft ist in 2 eine Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion gezeigt, gemäß derer jede der Frequenzen f1 bis f6 am Anfang die gleiche Wahrscheinlichkeit der Zuteilung zu der Funkverbindung durch die Festeinheit 11 aufweist. Folglich ist die Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion eine gleichmäßige Verteilung.
Die Festeinheit 11 ist fähig, zufällig eine Frequenz auszuwählen, zum Beispiel die Trägerfrequenz f1, und sie der Funkverbindung zuzuweisen, damit die Kommunikation auf der obenerwähnten Frequenz f1 stattfindet.
Mit fortschreitender Übertragung ist die Festeinheit 11 fähig, Ereignisse zu registrieren, die während der Zeit auftreten, in der die Kommunikation auf der obenerwähnten Frequenz f1 läuft, wie zum Beispiel die Anzahl der erzeugten Fehler, die Anzahl der Übertragungswiederholungen oder dergleichen.
Mit den Informationen ist die Festeinheit 11 fähig, eine Wichtung für jeden der vorgegebenen Parameter zu ermitteln, um die Wahrscheinlichkeit der Frequenz f1 oder der anderen Frequenzen, auf denen die Kommunikation stattfindet, zu ändern.
Wenn die Festeinheit 11 einen Frequenzsprung machen muß, das heißt eine andere Trägerfrequenz zuteilen muß, wählt sie die Frequenz aus, welche die höchste Wahrscheinlichkeit aufweist, da sie einen niedrigeren Störpegel, weniger Übertragungswiederholungen, bessere HF-Signalgüte oder dergleichen aufweist.
Wie oben erwähnt wurde, weisen alle Trägerfrequenzen am Anfang im Augenblick des Auslösens der Zelle der Festeinheit 11 die gleiche Wahrscheinlichkeit auf, um für das Frequenzsprungverfahren ausgewählt zu werden.
Jedoch wie sich der Verkehr nach und nach entwickelt, ändert die Festeinheit 11 allmählich die Wahrscheinlichkeit jeder der Trägerfrequenzen f1 bis f6 auf solch eine Weise, daß mit der Zeit die Wahrscheinlichkeiten der Frequenzen f1 bis f6 gemäß der Registrierung der Ereignisse zunehmen und/oder abnehmen, die in jeder Kommunikation auftreten.
Nach einer Betriebszeit der Zelle der Festeinheit 11 ist es möglich, eine wie die in 3 gezeigte Wahrscheinlichkeitsfunktion vorzufinden.
Im Falle, daß während der Übertragung keine Fehler erzeugt werden, keine Anforderungen für Sendewiederholungen usw. vorhanden sind, wichtet die Festeinheit 11 die ausgewählte Frequenz im Sinne ihrer zunehmenden Wahrscheinlichkeit, um sie für eine neue Kommunikation auszuwählen, vor einer anderen Trägerfrequenz mit niedrigerer Wahrscheinlichkeit.
Wie bereits erwähnt wurde, teilt die Festeinheit 11 am Anfang ein gleiches Wahrscheinlichkeitsniveau jeder der Frequenzen f1 bis f6 zu, und führt gemäß dem Ablauf des nachfolgenden Verkehrs die Bestellungen der aufeinarderfolgenden Trägerfrequenzauswahl auf einer Basis der fortlaufenden Pegel der Wahrscheinlichkeit durch.
Das Verfahren der Erfindung ist von der Art der übertragenen Informationen unabhängig, das heißt, von der Größe der Datenpakete oder ob diese in Bursts oder im Dauermodus übertragen werden, da keine Messungen durchgeführt werden, in jeder Übertragungsrichtung, während die Funkverbindung aufgebaut wird.
Im Allgemeinen hat das System die Wichtungsparameter verfügbar; folglich ist alles, was zu tun ist, einen Bericht darüber zu führen. Zum Beispiel, wenn ein Fehler in einem Paket vorhanden ist, wird seine Sendewiederholung angefordert, deshalb wurde die Funktionalität des Aufzeichnens der Anzahl der Übertragungswiederholungen, die in jeder Kommunikation erfolgen, hinzugefügt.
Desgleichen ist das Verfahren der Erfindung fähig, sich an die umgebenden Funkfrequenzbedingungen anzupassen, das heißt, wenn eine Zelle in mindestens zwei Zellen unterteilt ist, erfahren die Festeinheiten schnell, welche die geeignetsten Trägerfrequenzen sind, auf welchen Funkverbindungen in ihren entsprechenden Zellen aufzubauen sind. Folglich vermeidet das Funkkommunikationssystem die Frequenzplanung und paßt sich ständig dynamisch an die Verkehrsbedingungen an.

Claims

Verfahren zum Zuteilen einer Trägerfrequenz in einem Funkkommunikationssystem, in welchem Datenbursts zwischen einer Ferneinheit (12) und einer Festeinheit (11) unter Verwendung der Techniken des orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens OFDM übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Festeinheit (11) die folgenden Schritte durchführt: • Zuteilen eines am Anfang gleichen Wahrscheinlichkeitsniveaus zu jeder Trägerfrequenz aus einer Menge von Trägerfrequenzen (f1 ... f6); • zufälliges Auswählen einer Trägerfrequenz aus der Menge von Trägerfrequenzen (f1 ... f6) als Antwort auf eine Anforderung zum Kommunikationsaufbau; • Aufzeichnen einer vorgegebenen Anzahl von Datenverkehrsparametern, wie zum Beispiel der Anzahl von Fehlern in der Funkverbindung oder der Anzahl der Übertragungswiederholungen bezüglich der aufgebauten Kommunikation über jede der Menge von Trägerfrequenzen (f1 ... f6); • Ändern des anfänglichen Wahrscheinlichkeitsniveaus jeder Trägerfrequenz auf der Basis einer Wichtung der aufgezeichneten Parameter; und • Auswählen einer Trägerfrequenz, welche das höchste zugeteilte Wahrscheinlichkeitsniveau nach der Änderung des anfänglichen Wahrscheinlichkeitsniveaus aufweist.
System zum Zuteilen eines Funkkanals in einem Funkkommunikationssystem, in welchem Datenbursts zwischen einer Ferneinheit (12) und einer Festeinheit (11) unter Verwendung der Techniken des orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens OFDM übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Festeinheit (11) beinhaltet: • Mittel, die angepaßt sind zum Zuteilen eines am Anfang gleichen Wahrscheinlichkeitsniveaus zu jeder Trägerfrequenz aus einer Menge von Trägerfrequenzen (f1 ... f6); • Mittel, die angepaßt sind zum zufälligen Auswählen einer Trägerfrequenz aus einer Menge von Trägerfrequenzen (f1 ... f6) als Antwort auf eine Anforderung zum Kommunikationsaufbau; • Mittel zum Aufzeichnen einer vorgegebenen Anzahl von Datenverkehrsparametern, wie zum Beispiel der Anzahl der Fehler in der Funkverbindung oder der Anzahl der Sendewiederholungen bezüglich der aufgebauten Kommunikation über jede der Menge der Trägerfrequenzen (f1 ... f6); • Mittel, die angepaßt sind zum Ändern des anfänglichen Wahrscheinlichkeitsniveaus an jede Trägerfrequenz auf der Basis einer Wichtung der aufgezeichneten Parameter; und • Mittel, die angepaßt sind zum Auswählen einer Trägerfrequenz, welche das höchste zugeteilte Wahrscheinlichkeitsniveau nach der Änderung des anfänglichen Wahrscheinlichkeitsniveau aufweist.
Festeinheit (11) zum Anwenden in dem System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Festeinheit (11) beinhaltet: • Mittel, die angepaßt sind zum Zuteilen eines am Anfang gleichen Wahrscheinlichkeitsniveaus zu jeder Trägerfrequenz aus einer Menge von Trägerfrequenzen (f1 ... f6); • Mittel, die angepaßt sind zum zufälligen Auswählen einer Trägerfrequenz aus einer Menge von Trägerfrequenzen (f1 ... f6) als Antwort auf eine Anforderung zum Kommunikationsaufbau; • Mittel zum Aufzeichnen einer vorgegebenen Anzahl von Datenverkehrsparametern, wie zum Beispiel der Anzahl der Fehler in der Funkverbindung oder der Anzahl der Sendewiederholungen bezüglich der aufgebauten Kommunikation über jede der Menge der Trägerfrequenzen (f1 ... f6); • Mittel, die angepaßt sind zum Ändern des anfänglichen Wahrscheinlichkeitsniveaus an jede Trägerfrequenz auf der Basis einer Wichtung der aufgezeichneten Parameter; und • Mittel, die angepaßt sind zum Auswählen einer Trägerfrequenz, welche das höchste zugeteilte Wahrscheinlichkeitsniveau nach der Änderung des anfänglichen Wahrscheinlichkeitsniveau aufweist.