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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren und Einrichtungen
zur Verwendung in zellularen Kommunikationssystemen, und insbesondere
auf Verfahren und Einrichtungen für Kommunikationsressourcenzuordnung
innerhalb derartiger Systeme.
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HINTERGRUND
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In
aufkommenden mobilen Telefonsystemen der dritten Generation wird
erwartet, dass ein großer Teil
der Last in den Netzen Datenverkehr ist, der z.B. durch Dateitransfer,
Web-Browsen etc. verursacht wird. Des weiteren wird erwartet, dass
ein großer
Teil des Verkehrs in der Abwärtsstreckenrichtung
erscheint, und somit ein gewisser Grad von Verkehrsasymmetrie in
den Netzen gemanagt werden muss. Die Asymmetrie kann in unterschiedlichen
Regionen unterschiedlich sein und kann auch mit der Zeit variieren.
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Unter
den mobilen Telefonsystemen der dritten Generation wird verlangt,
dass UTRA-TDD asymmetrischen Verkehr effizient unterstützt. Die
Unterstützung
unterschiedlicher Grade von asymmetrischem Verkehr in unterschiedlichen
Zellen wird jedoch mehr Interferenz in dem System einführen. Um einen
akzeptablen Kompromiss zwischen den Anforderungen, die durch die
Verkehrsanforderungen gesetzt werden, und der Interferenz zu erreichen
muss eine gewisse Flexibilität
in dem Funkressourcenmanagement enthalten sein.
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In
einer nahen Zukunft wird erwartet, dass der Datenverkehr in den
mobilen Netzen beträchtlich ansteigt.
Die Last in den Netzen gemäß der obigen Argumentation
ist wie oben beschrieben wahrscheinlich asymmetrisch und der Grad
von Asymmetrie wird mit der Zeit und Position innerhalb des zellularen Systems
variieren.
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Somit
würde ein
zellulares Kommunikationssystem, das eine unterschiedliche Menge
von Ressourcen für
Aufwärtsstrecken-
und Abwärtsstreckenübertragung
zuordnen kann, geschätzt,
besonders falls jede Zelle Ressourcen für Aufwärtsstrecken- und Abwärtsstreckenübertragungen
gemäß der Verkehrsanforderung
in jeder einzelnen Zelle unabhängig
zuordnen kann.
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In
einem System mit fixierten Aufwärtsstrecken-
und Abwärtsstreckenzuordnungen
gibt es keinen Weg, die Kommunikationsressourcenzuordnung zu der
zellenspezifischen Verkehrsanforderung anzupassen. In einem System,
wo Aufwärtsstrecken- und
Abwärtsstreckenressourcen
frei ausgetauscht werden können,
ist es andererseits im Prinzip möglich,
die Ressourcenzuordnung zu der Verkehrsanforderung in jeder Zelle
anzupassen. Ein Beispiel eines derartigen Systems ist UTRA-TDD,
wo die Kommunikationsressourcen-(in diesem Fall Zeitschlitz) Zuordnung
auf einer Zellenbasis durchgeführt
werden kann.
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Für eine einheitliche
Verkehrssituation, d.h. eine Situation, wo die Aufwärtsstrecken-/Abwärtsstreckenasymmetrie
für im
wesentlichen das ganze System die gleiche ist, arbeitet eine Ressourcenzuordnung
gemeinsam für
alle Zellen, d.h. eine globale Ressourcenzuordnung, gut. Für nicht-einheitliche Verkehrsverteilungen
arbeitet jedoch eine globale Ressourcenzuordnung schlecht, da sie
häufig
zu Blockierung führt.
Falls andererseits die Ressourcenzuordnung vollständig unabhängig durch
jede Zelle durchgeführt
wird, und sich somit an die An forderungen in jeder Zelle anpasst,
würde die
Blockierung minimiert. Diese unabhängige Ressourcenzuordnung von
Zelle zu Zelle könnte
jedoch stattdessen den Nachteil erhöhter und nicht vorhersagbarer
Interferenz im Sinne von Basis-zu-Basis- und Mobiltelefon-zu-Mobiltelefon-Interferenz
verursachen.
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In
der internationalen Patentanmeldung
WO 00/011888 wird
ein System offenbart, in dem die Abwärtsstrecken- und die Aufwärtsstreckenfelder
in jeder Zelle in unterschiedliche Regionen unterteilt sind, basierend
auf der erwarteten Interferenz in jeder Region. Eine Region ist
Aufwärtsstreckenverkehr
gewidmet, und eine ist Abwärtsstreckenverkehr
gewidmet und eine hybride Region hat ein Zuordnungsmuster, das von
Zeit zu Zeit geändert
werden kann. Die Benutzer sind den unterschiedlichen Regionen gemäß der Qualität der Verbindung
zugeordnet. Benutzer mit guter Qualität sind einer Region mit relativ hoher
Interferenz zugeordnet und umgekehrt. Zuordnen schlechter Verknüpfungen
zu den dedizierten Regionen, während
gute Verknüpfungen
der hybriden Region zugeordnet sind, reduziert mögliche Interferenz.
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Ein
Problem mit dem System, das in
WO 00/01188 offenbart
wird, besteht darin, dass kontinuierliche Messungen jedes Mal durchgeführt werden müssen, wenn
Zuordnung von Kommunikationsressourcen zu unterschiedlichen Benutzern
stattfindet. Eine derartige Evaluierung der Verknüpfungsqualität erfordert
sowohl Zeit- als auch Berechnungsressourcen. Da sich Benutzer innerhalb
der Zelle bewegen können,
können
sich die Bedingungen für
die Verknüpfungen
mit der Zeit ändern
und es werden häufige
Neuzuordnungen durchgeführt.
Es wird eine hohe Flexibilität
erreicht, aber zu dem Preis eines großen Messungsaufwandes und hoher
erforderlicher Rechenleistung.
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In
dem
US-Patent 5,594,720 wird
ein zellulares Kommunikationssystem offenbart, in welchem ein Rahmen
von Schlitzen in zwei oder drei Regionen unterteilt wird. Wenn drei
Regionen verwendet werden, sind zwei Regionen Aufwärtsstrecken-
bzw. Abwärtsstreckenverkehr
gewidmet, und die dritte Region ist eine hybride Region, wo die
Zuordnung variieren kann. Das offenbarte System basiert auf Richtungsantennen,
und das geometrische Muster dieser Antennen wird verwendet, um beliebige
Zweikanalinterferenz zu minimieren.
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Ein
Problem mit dem System, das in
US 5,594,720 offenbart
wird, besteht darin, dass um das Zuordnungsmuster in der hybriden
Region ändern, Information über die
Zellenstrukturen erforderlich ist. Eine Änderung der Zuordnung in der
hybriden Region muss somit in Zusammenarbeit mit benachbarten Zellen
durchgeführt
werden, was bedeutet, dass derartige Steuerung auf einer hohen Systemebene durchgeführt werden
muss. Dies führt
zu beträchtlicher
Meldungs- und Signalisierungsaktivität. Die mögliche Flexibilität wird in
einem derartigen System beträchtlich
reduziert. Des weiteren ist diese Lösung nur in Systemen betriebsfähig, die
Richtungsantennen verwenden. Für
Rundstrahlantennen werden keine allgemeinen Lösungen angezeigt.
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Das
US-Patent 6,137,787 offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuweisen von Kommunikationsressourcen
für mindestens
eine Kommunikationsseite in einem TD-Kommunikationssystem mit vielen
Wiederverwendungsmustern in der Zeitdomäne. Eine erste Vielzahl von
Kommunikationsstellen kommuniziert unter Verwendung eines ersten
Abschnitts eines Zeitrahmens entsprechend einem ersten Wiederverwendungsmuster.
Eine zweite Vielzahl von Kommunikationsstellen kommuniziert unter
Verwendung eines zweiten Abschnitts des Zeitrahmens entsprechend
einem zweiten Wiederverwendungsmuster.
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Die
veröffentlichte
internationale Patentanmeldung
WO
97/49258 offenbart ein Verfahren zum Erhöhen der
Kapazität eines
zellularen Funktelefonsystems, in dem eine Zelle ein Mitglied von
mehr als einer Wiederverwendungsgruppe ist. Das potenzielle Interferenzrisiko
wegen jedem rufenden Teilnehmer wird bewertet. Der Teilnehmer wird
einer geeigneten Wiederverwendungsgruppe zugewiesen, in der er nicht
ein Störer
sein wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, Verfahren und
Einrichtungen für
eine Zuordnung von Kommunikationsressourcen in einem zellularen
Kommunikationssystem vorzusehen, die zum gleichzeitigen Bereitstellen
eines hohen Grades von Zuordnungsflexibilität und Reduzieren möglicher Interzelleninterferenz
fähig sind.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, dynamische Zuordnung
für Abwärtsstrecke
und Aufwärtsstrecke auf
einer Basis von Zelle zu Zelle mit einem reduzierten Risiko für Interzelleninterferenz
bereitzustellen. Noch ein anderes weiteres Ziel besteht darin, derartige
Verfahren und Einrichtungen bereitzustellen, die von dem spezifischen
Typ verwendeter Antennen unabhängig
sind. Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
die Notwendigkeit für Messungen,
Meldung und Interzellensignalisierung zu reduzieren, wenn Zuordnungsprozeduren
durchgeführt
werden. Es ist auch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung,
Verfahren und Einrichtungen bereitzustellen, die eine gesamte Übertragungskapazität ergeben,
die mit Systemen vom Stand der Technik vergleichbar ist.
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Die
obigen Ziele werden durch Verfahren, Einrichtungen und Systeme gemäß den eingeschlossenen
Patentansprüchen
erreicht. Mit allgemeinen Worten werden in einem zellularen Kommunikationssystem,
das Rahmen von Kommunikationsressourcen in Zeit- und/oder Frequenzdomäne verwendet, die
Kommunikationsressourcen innerhalb von jedem der Rahmen in drei
Regionen unter teilt. Eine erste Region hat eine höhere Wiederverwendung
in der Zeit- und/oder Frequenzdomäne als eine zweite Region und
eine dritte Region. Die erste Region ist eine hybride Region, in
der die Kommunikationsressourcen für entweder Aufwärtsstrecken-
oder Abwärtsstreckenkommunikation
auf einer Basis von Zelle zu Zelle einzeln zugeordnet werden können. Die
zweite Region ist eine dedizierte Region, in der alle Kommunikationsressourcen
Abwärtsstreckenkommunikation fest
zugeordnet sind. Die dritte Region ist auch eine dedizierte Region,
in der alle Kommunikationsressourcen in der entgegengesetzten Richtung
zu der zweiten Region fest zugeordnet sind.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
basiert die tatsächliche
Zuordnung der hybriden Region auf der Verkehrssituation in jeder
einzelnen Zelle. Das Wiederverwendungsmuster der hybriden Region
ist auf einer systemweiten Basis vorzugsweise austauschbar. Das
Wiederverwendungsmuster wird dann vorzugsweise aus einer vorbestimmten
Menge von Mustern ausgewählt,
die an Interzelleninterferenzpegel angepasst sind. Vorzugsweise
sind auch die Grenzen zwischen den Regionen auf einer systemweiten
Basis abstimmbar. Bei einem gegebenen Wiederverwendungsmuster für die unterschiedlichen Regionen
werden die Grenzpositionen basierend auf z.B. der vorliegenden und/oder
erwarteten Verkehrssituation angepasst.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung, zusammen mit ihren weiteren Zielen und Vorteilen, kann
am besten verstanden werden, indem auf die folgende Beschreibung
verwiesen wird, die zusammen mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen
wird, in denen:
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1a eine
schematische Zeichnung ist, die Interferenz im Aufwärtsstreckenverkehr
in einem System veranschaulicht;
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1b eine
schematische Zeichnung ist, die Interferenz im Abwärtsstreckenverkehr
in einem System veranschaulicht;
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1c eine
Situation veranschaulicht, wo zwei Basisstationen innerhalb vom
Interferenzabstand voneinander unterschiedliche Zuordnungen ihrer
Ressourcen für
Aufwärtsstrecken-
bzw. Abwärtsstreckenkommunikation
haben;
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2 eine
schematische Zeichnung ist, die interferierende Zellen in einem
zellularen System veranschaulicht;
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3 eine
schematische Veranschaulichung eines Rahmens von Kommunikationsressourcen
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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4a eine
schematische Veranschaulichung der Wiederverwendung unterschiedlicher
Regionen des Rahmens von 3 ist;
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4b eine
schematische Veranschaulichung der Wiederverwendung unterschiedlicher
Regionen in einem anderen Rahmen ist;
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5a eine
Veranschaulichung der räumlichen
Verteilung der Wiederverwendung in einer hybriden Region des Rahmens
von 4a ist;
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5b eine
Veranschaulichung der räumlichen
Verteilung der Wiederverwendung in einer hybriden Region des Rahmens
von 4b ist;
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6a eine
Veranschaulichung eines Rahmens mit systemweiter dedizierter Zuordnung
ist;
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6b eine
Veranschaulichung eines Rahmens gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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7a eine
Ausführungsform
einer Regionenunterteilung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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7b eine
andere Ausführungsform
einer Regionenunterteilung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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7c noch
eine andere Ausführungsform einer
Regionenunterteilung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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8 ein
Blockdiagramm einer Ausführungsform
einer Basisstation gemäß der vorliegenden
Erfindung ist; und
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9 ein
Blockdiagramm einer Ausführungsform
eines zellularen Kommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In
der vorliegenden Erfindung wird "Kommunikationsressource" verwendet, um eine
beliebige reservierbare Kommunikationseinheit zu bezeichnen, die
für Kommunikation
verwendet wird, wie etwa ein Zeitschlitz, Frequenz, Code oder eine
beliebige Kombination dieser. Ein Zeitschlitz ist somit eine Kommunikationsressource
in der Zeitdomäne,
und ein Frequenzband ist eine Kommunikationsressource in der Frequenzdomäne. Ferner
kann eine Ressource normalerweise mehrere Male überall in einem System wieder
verwendet werden, was die Ressourcenverwendung mit dem geografischen
Standort stark verbindet. Beispiele von Systemen, die diese Konzepte verwenden,
sind DECT (TDD FD-TDMA),
UTRA-FDD (FDD CDMA), UTRA-TDD (TDD TD-CDMA) and GSM (FDD FD-TDMA).
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Ein
zellulares Kommunikationssystem umfasst typischerweise eine Zahl
von Zellen, die einen gewissen geografischen Bereich abdecken. Innerhalb
jeder Zelle führt
eine Basisstation Kommunikationsoperationen mit einer Zahl von Mobilstationen durch.
Um einen Bereich vollständig
abzudecken, muss eine gewisse Überlappung
der Zellenbereiche existieren, und selbst wo die Signalstärke von
einer Basisstation für
eine zuverlässige
Kommunikation zu gering ist, können
Störungen
entstehen. 1a veranschaulicht zwei Basisstationen
BS1 und BS2. Zwei Mobilstationen MS1 und MS2 sind in dem Bereich
in der Nähe
der Basisstationen vorhanden. In dem Moment behandelt BS1 die Kommunikation
zu MS1, und MS2 ist durch BS2 verbunden. Gewisse Kommunikationsressourcen,
wie etwa z.B. Zeitschlitze, sind für Aufwärtsstreckenverkehr zugeordnet,
und gewisse andere Ressourcen sind für Abwärtsstreckenverkehr zugeordnet.
Diese Zuordnung ist in einem traditionellen zellularen System konstant
und gleich für
jede Zelle. Wie in 1a veranschaulicht, kommuniziert MS1
in einer Ressource, die für
Aufwärtsstreckenkommunikation
mit der Basisstation BS1 zugeordnet ist und MS2 auf eine ähnliche
Weise mit BS2. Die Signale, die von MS2 gesendet werden, können auch als
ein Interferenzsignal MBI durch BS1 erfasst werden. Die MBI-Interferenz
ist eine sogenannte Interferenz von Mobiltelefon zu Basis.
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1b veranschaulicht
einen ähnlichen
Fall, wo Abwärtsstreckenverkehr
in einer gewissen zugeordneten Ressource von BS1 und BS2 zu MS1
bzw. MS2 gesendet wird. Interferenz BMI ist auch hier möglich, da
die Signale von z.B. BS2 auch durch MS1 erfasst werden können, eine
Interferenz von Basis zu Mobiltelefon.
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Derartige
Interferenzen von Basis zu Mobiltelefon und Mobiltelefon zu Basis
sind gut bekannt und werden durch die vorliegenden Systeme auf gut bekannte
Art und Weise behandelt.
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1c veranschaulicht
eine Situation, wo zwei Basisstationen innerhalb vom Interferenzabstand
voneinander unterschiedliche Zuordnungen ihrer Ressourcen für Aufwärtsstrecken-
bzw.
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Abwärtsstreckenkommunikation
haben. Dadurch werden neue Interferenzsituationen vorhanden sein.
In dem veranschaulichten Fall kommuniziert MS1 mit BS1 in einer
gewissen Ressource, die für Aufwärtsstreckenkommunikation
innerhalb der Zelle von BS1 zugeordnet ist. Die gleiche Ressource
ist jedoch für
Abwärtsstreckenkommunikation
in der Zelle von BS2 zugeordnet, wodurch BS2 Signale zu MS2 in genau
der gleichen Ressource senden kann. Hier sind zwei neue Interferenztypen
vorhanden. Eine Interferenz von Basis zu Basis BBI tritt auf, wenn
z.B. BS1 Signale von BS2 empfängt,
und eine Interferenz von Mobiltelefon zu Mobiltelefon MMI tritt
auf, wenn z.B. MS2 Signale von MS1 aufnimmt. Diese Interferenzen
treten nur auf, wenn die Ressourcenzuordnung in Zellen innerhalb
des Interferenzabstands zueinander unterschiedlich ist.
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Eine
Interferenz von Basis zu Basis BBI ist normalerweise in dem Sinne
statisch, dass die Signalstärke
von der Basisstation BS2 typischerweise konstant oder mindestens
innerhalb eines gewissen dynamischen Leistungsbereiches ist und
die Übertragungsbedingungen
zu BS1 normalerweise eher konstant sind, da die Basisstationen mit
Bezug aufeinander geografisch fixiert sind. Interferenzen können gemessen
und/oder im voraus kalkuliert werden. Da die Übertragungsstärke einer
Basisstation typischerweise viel größer als von einer Mobilstation
ist und die Sichtlinie zwischen Basisstationen häufig vorhanden ist, kann das
BBI-Interferenzsignal sogar über
das tatsächliche
Aufwärtsstreckensignal
dominieren. Es ist möglich,
Kompensationen für
derartige Interferenzen wegen dem bekannten Verhalten durchzuführen.
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Eine
Interferenz von Mobiltelefon zu Mobiltelefon MMI ist seltener, da
die Übertragungsstärke einer
Mobilstation typischerweise viel kleiner als für eine Basisstation ist. Damit
die Interferenz zu spüren ist,
müssen
sich die Mobilstationen geografisch eng zueinander befinden. Die
MMI hat somit norma lerweise weniger Einfluss auf das Gesamtsystemleistungsverhalten
in diesem Sinn, dass sie nur mit einer kleinen Wahrscheinlichkeit
auftritt. Da sie jedoch von den relativen Standorten der Mobilstationen
abhängen,
sind MMI-Interferenzen in der Zeit nicht konstant, sondern vielmehr
stochastisch, was bedeutet, dass wenn sie auftreten, sie äußerst schwierig
zu kompensieren sind und deshalb ziemlich schwerwiegend sind.
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2 ist
eine schematische Zeichnung eines zellularen Systems 10.
Eine Zahl von Zellen 12 sind angeordnet, um (das meiste
von einem) einen gewissen geografischen Bereich abzudecken. (Nur ein
Element von jedem ist aufgezählt,
um die Lesbarkeit der Figur zu erhöhen.) Jede Zelle 12 hat
eine gewisse Abdeckung, abhängig
von Übertragungsstärken und/oder Übertragungsbedingungen,
die durch die Grenze der Ellipse schematisch angezeigt ist. Jede
Zelle 12 hat eine Basisstation 14 (es ist nur
eine veranschaulicht). Jede der Basisstationen ist innerhalb des
Interferenzabstands mit einer Zahl von anderen Basisstationen. Für die Zelle
mit der dargestellten Basisstation 14 gibt es vier interferierende
Zellen, die schraffiert markiert sind. Wenn "umgebende" interferierende Zellen erörtert werden,
sollte das Wort nicht in einem rein geografischen Sinn betrachtet werden,
sondern mehr als eine Kombination von Übertragungsbedingungen und
räumlichen
Beziehungen. Die wichtige Frage ist, ob die Zellen miteinander interferieren
können.
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Es
wird nun angenommen, dass alle Zellen in dem System ungefähr die gleiche
Verkehrssituation aufweisen, insbesondere das gleiche Verhältnis zwischen
Aufwärtsstrecken-
und Abwärtsstreckenverkehr.
Gewisse Kommunikationsressourcen, in z.B. einem Rahmen, können dann
Aufwärtsstreckenverkehr
gewidmet werden und andere können
Abwärtsstreckenverkehr
gewidmet werden. Diese Unterteilung kann dann überall in dem gesamten System ähnlich sein.
In einem derartigen Fall wird es nur Risiken für Interferenz von Basis zu
Mobiltelefon und Mobiltelefon zu Basis geben, die auf konventionelle Art
und Weise gehandhabt werden können.
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Es
wird jedoch nun angenommen, dass stattdessen Zellen in einem Teil
des Systems eine große Anforderung
nach Abwärtsstreckenverkehr
haben, aber Zellen in einem anderen Teil des Systems eine große Anforderung
nach Aufwärtsstreckenverkehr haben.
Falls eine konstante systemweite Unterteilung zwischen Aufwärtsstrecken-
und Abwärtsstrecken-Kommunikationsressourcen
verwendet wird, wird es eine beträchtliche Blockierung von Verkehr
irgendwo in dem System geben. Falls man eine lokale Zellenzuordnung
der Kommunikationsressourcen erlaubt, wird es stattdessen ein großes Risiko
für schwierigere
Interferenzen geben, die zu handhaben sind, die Interferenz von
Mobiltelefon zu Mobiltelefon und die Interferenz von Basis zu Basis.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden Kommunikationsressourcen innerhalb jedes Rahmens,
der durch das Kommunikationssystem verwendet wird, in eine Zahl
von mindestens zwei Regionen unterteilt. Kommunikationsressourcen,
für die ein
hohes Risiko von Interferenz vorhanden ist, werden in eine erste
Region platziert. Andere Kommunikationsressourcen, für die ein
geringeres Risiko für Interferenz
vorhanden ist, werden in mindestens eine zweite Region platziert.
Der Region mit den Kommunikationsressourcen hohen Interferenzrisikos
wird dann eine höhere
Wiederverwendung als der zweiten Region gegeben, um die Wahrscheinlichkeit
für Interferenz
zu reduzieren. Die höhere
Wiederverwendung wird in der Zeit-, Frequenz- oder Codedomäne, oder einer
Kombination davon, z.B. in Zeitschlitzen und Frequenzbändern oder
in Spreizcodes und Zeitschlitzen vorgesehen.
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Nachstehend
wird eine beispielhafte Ausführungsform
beschrieben, die von einem UTRA-TDD-System genommen ist. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf ein derartiges System begrenzt, sondern kann
auch auf andere zellulare Kommunikationssysteme angewendet werden,
die Rahmen von Kommunikationsressourcen in der Zeit- oder Frequenzdomäne oder
einer Kombination davon verwenden. Die Erfindung ist insbesondere
zum Handhaben von Interferenzen geeignet, die in adaptiver Aufwärtsstrecken-/Abwärtsstreckenzuordnung
erscheinen, kann aber in ihrer breiteren Definition auch in anderen
Anwendungen verwendet werden.
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In 3 wird
ein Rahmen 20 eines UTRA-TDD-Systems dargestellt. In diesem
Fall umfasst Rahmen 20 15 Zeitschlitze 22. Der
Rahmen ist in drei Regionen unterteilt, eine dedizierte Abwärtsstreckenregion 26,
eine dedizierte Aufwärtsstreckenregion 28 und
eine hybride Region 24. In der dedizierten Abwärtsstreckenregion 26 sind
alle Zeitschlitze 22 nur für Abwärtsstreckenkommunikation zugeordnet,
d.h. Kommunikation von der Basisstation zu der Mobileinheit. Diese
Zuordnung wird systemweit gemacht, d.h. alle Zellen in dem System
haben die gleiche Zuordnung für
Zeitschlitze in der dedizierten Region 26. In der dedizierten
Aufwärtsstreckenregion 28 sind
alle Zeitschlitze 22 nur für Aufwärtsstreckenkommunikation zugeordnet,
d.h. Kommunikation von der Mobileinheit zu der Basisstation. Auch
diese Zuordnung wird systemweit durchgeführt. Schließlich sind in der hybriden
Region 24 die Zeitschlitze 22 in einer von beiden
Richtungen einzeln zugeordnet, d.h. für entweder Aufwärtsstrecken-
oder Abwärtsstreckenverkehr,
unabhängig
von den anderen Zeitschlitzen 22 in der hybriden Region 24.
Die Zuordnung der hybriden Region 24 wird im Gegensatz
zu den dedizierten lokal auf einer Basis von Zelle zu Zelle durchgeführt, d.h.
jede Zelle kann ihr eigenes Zuordnungsmuster haben.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung hat die hybride Region 24 eine höhere Wiederverwendung als
die zwei dedizierten Regionen 26, 28. In den dedizierten
Regionen ist die Interzelleninterferenz auf Interferenz von Mobiltelefon
zu Basis und Basis zu Mobiltelefon begrenzt, und deshalb ist es
möglich, eine
relativ geringe Wiederverwendung (z.B. Wiederverwendung = 1) der
Ressourcen anzuwenden. In der hybriden Region kann die Interzelleninterferenz auch
Interferenz von Mobiltelefon zu Mobiltelefon und Basis zu Basis
enthalten. Diese Interferenz ist normalerweise schwerwiegend und
verschlechtert das Leistungsverhalten des Systems. Interzelleninterferenz
kann jedoch durch Erhöhen
der Wiederverwendung reduziert werden. Somit wird in der hybriden
Region Wiederverwendung auf die Zelle angewendet und die für Wiederverwendung
zugeordneten Ressourcen können
durch die Zelle auf eine flexible Weise in entweder der Aufwärtsstrecken-
oder Abwärtsstreckenrichtung
verwendet werden. In der hybriden Region passt jede Zelle für Wiederverwendung zugeordnete
Ressourcen momentanen und lokalen Verkehrsanforderungen an.
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4a veranschaulicht
einen Fall, wo die dedizierten Regionen 26, 28 eine
Wiederverwendung von 1 haben, und die hybride Region 24 eine
Wiederverwendung von 3 hat. Das Wiederverwendungsmuster ist in diesem
Fall derart gestaltet, dass der erste und vierte Zeitschlitz in
der hybriden Region 24 durch ein Drittel der Zellen verwendet
werden, der zweite und fünfte
Zeitschlitz durch ein anderes Drittel der Zellen verwendet werden
und schließlich
der dritte und sechste Zeitschlitz durch das verbleibende Drittel
der Zellen verwendet werden. 5a veranschaulicht
diese Situation in einer Zellenblockdimension. Die unterschiedlichen
Zellen 12 sind als Sechsecke dargestellt und die Schraffierung
in jeder Zelle entspricht den verwendeten Zeitschlitzen innerhalb der
hybriden Region 24. Wie gesehen werden kann, ist jede Zelle
nur durch Zellen umgeben, die unterschiedliche Zeitschlitze der
hybriden Re gion verwenden. Dies bedeutet, dass beliebige Interferenz
von Mobiltelefon zu Mobiltelefon zwischen Zellen erscheinen muss,
die einen Abstand voneinander getrennt sind. Die Wahrscheinlichkeit
für Interferenz wird
deshalb beträchtlich
reduziert.
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4b veranschaulicht
eine andere Einrichtung des Rahmens. In diesem Fall umfasst die
hybride Region 24 7 Zeitschlitze und hat ein Wiederverwendungsmuster
entsprechend einer Wiederverwendung von 7. Jede Zelle wird deshalb
nur einen Zeitschlitz innerhalb der hybriden Region verwenden. 5b veranschaulicht
das entsprechende Zellenmuster. Hier wird vermerkt, dass der Abstand
zwischen Zellen, die den gleichen Zeitschlitz innerhalb der hybriden
Region verwenden, noch größer ist,
was die Wahrscheinlichkeit von Interferenz noch mehr verringert.
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Auf
den ersten Blick kann es scheinen, dass sich die gesamten verfügbaren Kommunikationsressourcen
wegen der höheren
Wiederverwendung in der Zeit- und/oder Frequenzdomäne in der
hybriden Region beträchtlich
verringern. Wenn jedoch z.B. die Zuordnung von Codes in jedem Zeitschlitz
berücksichtigt
wird, ist die Verringerung in der gesamten Kommunikationskapazität typischerweise
gering, falls überhaupt
vorhanden.
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In 6a wird
ein Rahmen eines Systems mit einer festen Aufwärtsstrecken-/Abwärtsstreckenzuordnung überall in
dem ganzen System gezeigt. In diesem Beispiel umfasst der Rahmen 10 Zeitschlitze, 5
zu jeder Richtung gewidmet. In jedem Zeitschlitz gibt es Möglichkeiten,
16 Codes zu verwenden, wobei sich somit eine gesamte theoretische
Kapazität von
80 Kanälen
in jeder Kommunikationsrichtung ergibt. Es existiert jedoch gewisse
Interferenz zwischen den unterschiedlichen Codes, abhängig von
z.B. der Wiederverwendung in der Zeit- oder Frequenzdomäne. In einem
typischen Fall ist es möglich,
8 der Codes 30 in jedem Zeitschlitz zu verwenden. Die tatsächliche
Kapazität
in jeder Richtung ist deshalb 40 Kanäle.
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In 6b wird
ein Rahmen gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Hier umfasst jede dedizierte Region 26, 28 je
vier Zeitschlitze und die hybride Region 24 umfasst zwei
Zeitschlitze. Mit einer Wiederverwendung von 2 kann jede Zelle einen der
Zeitschlitze für
Kommunikation in einer von beiden Richtungen verwenden. Jeder der
dedizierten Zeitschlitze kann Gebrauch von 8 Codes 30 machen (in
Analogie mit oben). Der einzelne zulässige Zeitschlitz in der hybriden
Region 24 ist jedoch, abhängig von der höheren Wiederverwendung,
nicht gleich in der Verwendung von Codes begrenzt. In einem typischen
Fall können
12 Codes in diesem hybriden Zeitschlitz verwendet werden. Die tatsächliche
Kapazität in
diesem Beispiel wird deshalb 32 Kanäle in jeder Richtung und andere
12 Kanäle
sein, die in einer von beiden Richtungen zugeordnet werden können. Die gesamte
Verringerung in verfügbarer Übertragungskapazität ist in
diesem Fall auf 5% verringert.
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In
gewissen Verkehrssituationen kann sich des weiteren die verwendbare Übertragungskapazität sogar
erhöhen.
Es werden erneut die 6a und 6b betrachtet.
Es wird nun angenommen, dass es in einer ersten Zelle eine Anforderung
von 44 Kanälen
von Abwärtsstreckenverkehr
und 27 Kanälen von
Aufwärtsstreckenverkehr
gibt. In einer benachbarten Zelle ist die Situation entgegengesetzt,
44 Kanäle
von angefordertem Aufwärtsstreckenverkehr und
27 Kanäle
von angefordertem Abwärtsstreckenverkehr.
Der Rahmen in 6a wird nicht in der Lage sein,
eine derartige Situation zu handhaben. Selbst wenn die Grenze zwischen
den dedizierten Regionen systemweit in einer beliebigen Richtung
verschoben wird, wird es ein Minimum von 8 Kanälen insgesamt geben, die blockiert
sind. Mit dem Rahmen von 6b ist
die Situation jedoch anders. In der ersten Zelle ist der Zeitschlitz
der hybriden Region in der Abwärts streckenrichtung
zugeordnet. Es gibt dann 44 (8 × 4
+ 12) Kanäle,
die für
Abwärtsstreckenverkehr verfügbar sind,
und 32 Kanäle,
die für
Aufwärtsstreckenverkehr
verfügbar
sind, was ausreichend ist, um die angeforderte Kapazität zu erfüllen. In
der benachbarten Zelle ist die Zuordnung des Zeitschlitzes der hybriden
Region in der entgegengesetzten Richtung, d.h. für Aufwärtsstreckenkommunikation. Es
werden dann 44 Kanäle
für Aufwärtsstreckenkommunikation und
32 für
Abwärtsstreckenkommunikation
verfügbar sein.
Dies bedeutet, dass selbst wenn die absolute maximale Zahl von verfügbaren Kommunikationskanälen in einem
System gemäß der vorliegenden
Erfindung etwas geringer sein kann, die Flexibilität des Systems
es möglich
macht, sich an Verkehrssituationen auf eine derartige Weise anzupassen,
dass sich die verwendbare Zahl von Kommunikationskanälen in der
Realität
erhöht.
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Aus
den obigen Beispielen erkennt man, dass die Vorteile der Erfindung
ebenso wie die optimierte Konfiguration betreffend Regionengrenzen und
Wiederverwendungsmuster stark von dem tatsächlichen System und der tatsächlichen
Verkehrssituation abhängen
werden. Die Ausbreitungsbedingungen zwischen den Zellen sind von
Wichtigkeit. Normalerweise sind diese Ausbreitungsbedingungen nahezu
konstant, und ein Funkressourcenmanagement kann dies berücksichtigen.
In gewissen Fällen kann
jedoch eine Überwachung
der tatsächlichen Ausbreitungsbedingungen
von Interesse sein. Die Verkehrssituation ändert sich rascher und ist
wahrscheinlich von mehr Interesse bei der Planung der Rahmenunterteilung.
Es wird deshalb bevorzugt, falls es möglich ist, die Position der
Grenzen zwischen den unterschiedlichen Regionen anzupassen. Derartige
Anpassungen werden jedoch typischerweise nicht häufig durchgeführt, sondern
werden nur für sich
langsam ändernde
Bedingungen verwendet. Es wird angenommen, dass Anpassungen in Regionengrenzen
nicht häufiger
als wenige Male am Tag stattfinden werden, und in den meisten Systemen
sogar noch weniger häufig.
Falls ein System Verkehrssituationen hat, die eher konstant sind,
können
Anpassungen in einem Zeitmaßstab
von Monaten oder sogar Jahren durchgeführt werden. Die Anpassungen
der Regionen, falls überhaupt,
müssen
systemweit durchgeführt
werden, da alle Zellen in dem System der gleichen Unterteilung in
die unterschiedlichen Regionen folgen müssen. Dies impliziert auch,
dass bevor eine beliebige Anpassung stattfinden kann, die Kommunikationsressourcen,
die durch diese Änderung
beeinflusst werden, überall
in dem ganzen System geleert werden müssen. Anpassungen werden somit
am wahrscheinlichsten während
Perioden geringen Verkehrs auftreten.
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Eine
entsprechende Argumentation ist auch für das tatsächliche Wiederverwendungsmuster
der hybriden Region gültig.
Die Wahl des Wiederverwendungsmusters wird im Grunde von den gleichen
Faktoren wie für
die Regionengrenzen abhängig
sein. In einem typischen Fall wird es eine Menge von vorher geplanten
Wiederverwendungsmustern, die verfügbar sind, geben, und falls
die Interzelleninterferenzpegel geändert sind, z.B. wegen radikal
geänderten Ausbreitungsbedingungen,
wird eine Auswahl zwischen diesen verfügbaren vorher geplanten Wiederverwendungsmustern
durchgeführt.
Es wird vermerkt, dass auch die Änderung
des Wiederverwendungsmusters systemweit durchgeführt werden muss, was somit
alle Zellen des Systems einbezieht. Es wird geglaubt, dass die Änderung
der Wiederverwendung (z.B. 1, 2 oder 3) für die Regionen in einem Zeitmaßstab von
Monaten oder sogar Jahren durchgeführt werden kann.
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In 7a ist
ein Beispiel eines Rahmens gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. In diesem Beispiel ist die hybride Region
groß,
und die dedizierten Regionen sind klein. Dieses Beispiel ist wahrscheinlich
für eine
Situation von Nutzen, wo sich die Verkehrssituation zwischen unterschiedlichen Zellen
stark unterscheidet. Die Flexibilität und Dynamik müssen groß sein,
was durch die große
hybride Region bereit gestellt wird. In 7b wird
ein anderes Beispiel dargestellt. Hier variiert die Verkehrssituation
in den unterschiedlichen Zellen weniger, stattdessen ist aber die
gesamte mittlere Kapazitätsanforderung
hoch. In diesem Fall wird eine kleine hybride Region bevorzugt,
was zu einem geringen Verlust an Kapazität wegen der höheren Wiederverwendung führt.
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Es
können
auch extremere Fälle
auftreten. 7c veranschaulicht ein System,
wo es eine hohe Anforderung nach Abwärtsstreckenressourcen, aber nicht
nach Aufwärtsstreckenressourcen
gibt. Es findet einige Aufwärtsstreckenkommunikation
statt, aber die hybride Region kann diese begrenzte Menge von Aufwärtsstreckenverkehr
handhaben. In einem derartigen Fall kann eine Unterteilung in nur zwei
Regionen von Nutzen sein, eine dedizierte Abwärtsstreckenregion und eine
hybride Region.
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Oben
wurde ausgeführt,
dass eine Änderung in
den Regionenausdehnungen und/oder Wiederverwendungsmustern systemweit
auf eine koordinierte Art und Weise durchgeführt werden muss. Im Gegensatz
dazu kann stattdessen die Zuordnung der Kommunikationsressourcen
in der hybriden Region, die für
die Zelle verfügbar
ist, vorteilhafter Weise für
jede einzelne Zelle lokal durchgeführt werden. Da die mögliche Interferenz
mittels der erhöhten
Wiederverwendung in der hybriden Region reduziert wird, kann die
Zuordnung mehr oder weniger unabhängig voneinander durchgeführt werden.
Es ist deshalb von Interesse, die lokale Verkehrssituation in jeder
Zelle zu überwachen,
um in der Lage zu sein, eine Zuordnung auszuwählen, die so effizient wie
möglich
ist. Die Intrazellenanpassung des Zuordnungsmusters innerhalb der
hybriden Region tritt somit normalerweise viel häufiger als die Anpassungen
der hybriden Region selbst auf. Falls sich die vorliegende Verkehrssituation ändert, einschließlich auch
ziemlich rascher Änderungen,
kann die Zuordnung entsprechend einfach angepasst werden, in nerhalb
der Begrenzungen, die durch die systemweite Definition von Wiederverwendung
und hybriden Regionengrenzen gesetzt sind. Es ist für die Zelle
möglich,
ihre, zu den benachbarten dedizierten Regionen, hybriden Kommunikationsressourcen
für entweder
Aufwärtsstrecken-
oder Abwärtsstreckenverkehr
anzupassen, um die Interferenz zu reduzieren.
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8 veranschaulicht
ein Blockschema einer Basisstation 14 gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Es werden nur Einheiten von Interesse für die vorliegende
Erfindung erörtert, und 8 sollte
somit nicht als ein vollständiges Blockschema
einer Basisstation betrachtet werden. Die Basisstation 14 umfasst
eine Zellenzuordnungsvorrichtung 40, was ein Mittel zum Ändern der
Zuordnung von Kommunikationsressourcen der hybriden Region zwischen
Aufwärtsstrecken- und Abwärtsstreckenverkehr
ist. Dies wird unabhängig
von anderen Basisstationen in dem System durchgeführt. Die Basisstation 14 umfasst
vorzugsweise auch einen Verkehrsmonitor 42, was ein Mittel
zum Überwachen der
lokalen Zellenverkehrssituation ist. Die Ergebnisse von der Überwachung
werden der Zellenzuordnungsvorrichtung 40 bereitgestellt,
zum Bilden einer Basis für
eine Entscheidung über
eine mögliche
Zuordnungsänderung.
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9 veranschaulicht
ein Blockschema eines zellularen Kommunikationssystems 10 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Es werden nur Einheiten von Interesse
für die
vorliegende Erfindung erörtert,
und 9 sollte somit nicht als ein vollständiges Blockschema
eines zellularen Kommunikationssystems betrachtet werden. Das zellulare
Kommunikationssystem 10 umfasst eine Systemzuordnungsvorrichtung 44,
die für
systemweite Zuordnung von Kommunikationsressourcen verantwortlich
ist. Die Systemzuordnungsvorrichtung 44 umfasst ein Wiederverwendungssteuermittel 50,
was die Wiederverwendungsmuster der unterschiedlichen Regionen des
Systems steuert, insbesondere das Wiederverwendungsmuster der hybriden
Region. Vorzugsweise umfasst das Wiederverwendungssteuermittel 50 ein
Speichermittel 52, das vorher geplante Wiederverwendungsmuster
speichert. Die Systemzuordnungsvorrichtung 44 umfasst auch
eine Regionengrenzsteuervorrichtung 54, die die Position der
Grenzen zwischen den unterschiedlichen Regionen steuert.
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Das
zellulare Kommunikationssystem 10 umfasst auch vorzugsweise
Mittel zum Erhalten oder Überwachen
des Interzelleninterferenzpegels 46, z.B. Mittel zum Erhalten
von Ausbreitungsbedingungsinformation. Dies kann ein Speichermittel
mit darin gespeicherten konstanten Ausbreitungsbedingungen sein,
oder kann ein Mittel zum Erhalten intermittierender Aktualisierungen
derartiger Ausbreitungsbedingungen oder anderer Bedingungen, die für den Interzelleninterferenzpegel
wichtig sind, sein. Ein Verkehrssituationsüberwachungsmittel 48 erhält häufig aktualisierte
Information über
die vorliegende Verkehrssituation überall in dem System. In dieser Ausführungsform
ist das Verkehrssituationsüberwachungsmittel 48 mit
den unterschiedlichen Basisstationen verbunden, die jede die lokale
Verkehrssituation intermittierend melden.
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Die
Systemzuordnungsvorrichtung 44, der Interzelleninterferenzpegelmonitor 46 und/oder
das Verkehrssituationsüberwachungsmittel 48 sind
vorzugsweise in einer Funknetzsteuervorrichtung und/oder internen/externen
Operations- und Wartungseinheit des Funknetzes enthalten.
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In
den obigen Ausführungsformen
waren die Kommunikationsressourcen hauptsächlich Zeitschlitze, d.h. Ressourcen
in der Zeitdomäne.
Die Kommunikationsressourcen könnten
jedoch auch Ressourcen in der Frequenzdomäne sein, d.h. Frequenzbänder oder
Frequenzschlitze, der Codedomäne,
d.h. Spreizcodes oder Kombinationen von Zeitschlitzen, Frequenzbändern und/oder
Codes.
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In
den veranschaulichten Ausführungsformen
bestehen die Regionen in den Rahmen aus einer einzelnen Sektion
von Kommunikationsressourcen. Die Regionen können jedoch in einer beliebigen Kombination
definiert sein und können
z.B. Sektionen von oder einzelne Kommunikationsressourcen umfassen,
die über
den gesamten Rahmen ausgebreitet sind.
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Die
vorliegende Erfindung bietet eine Lösung, asymmetrischen Verkehr
in einem zellularen Kommunikationssystem zu handhaben. Mittels der vorgeschlagenen
Lösung
kann eine beliebige Region oder Zelle des zellularen Systems schnell
und lokal die Ressourcenzuordnung an die aktuelle Verkehrsanforderung
anpassen.
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Es
wird durch einen Fachmann verstanden, dass verschiedene Modifikationen
und Änderungen an
der vorliegenden Erfindung ohne Abweichung von deren Bereich, der
durch die angefügten
Ansprüche definiert
wird, durchgeführt
werden können.