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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein zellulares Kommunikationssystem und
eine Basisstation und ein Verfahren zur Ressourcenverwendung dafür und insbesondere
auf ein GSM-(Global
System for Mobile Communication)Zellularkommunikationssystem.
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Hintergrund
der Erfindung
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1 illustriert
das Prinzip eines herkömmlichen
zellularen Kommunikationssystems 100 gemäß dem Stand
der Technik. Ein geographisches Gebiet ist in eine Anzahl von Zellen 101, 103, 105, 107,
unterteilt, von denen jede von einer Basisstation 109, 111, 113, 115 bedient
wird. Die Basisstationen sind untereinander mit einem festen Netzwerk
verbunden, welches Daten zwischen den Basisstation 101, 103, 105, 107 kommunizieren
kann. Eine Mobilstation wird über
eine Funkkommunikationsverbindung von der Basisstation derjenigen
Zelle bedient, in der sich die Mobilstation befindet. In dem Beispiel
von 1 wird die Mobilstation 117 von der Basisstation 109 über die
Funkverbindung 119 bedient; die Mobilstation 121 wird
von der Basisstation 111 über die Funkverbindung 123 bedient
usw.
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Wenn
sich die Mobilstation bewegt, kann es sein, dass sie sich von der
Abdeckung einer Basisstation zur Abdeckung einer anderen, d.h. von
einer Zelle zu einer anderen bewegt. Beispielweise wird die Mobilstation 125 ursprünglich von
der Basisstation 113 über
die Funkverbindung 127 bedient. Wenn sie sich auf die Basisstation 115 zu
bewegt, betritt sie ein Gebiet überlappender
Abdeckung der beiden Basisstationen 111 und 113 und
innerhalb dieses Überlappungsgebietes
wechselt sie, um von der Basisstation 115 über die
Funkverbindung 129 unterstützt zu werden. Wenn sich die
Mobilstation 125 weiter in die Zelle 107 hineinbewegt,
fährt sie
fort, von der Basisstation 115 unterstützt zu werden. Dies ist als
Handover oder Handoff einer Mobilstation zwischen Zellen bekannt.
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Ein
typisches zellulares Kommunikationsgebiet erstreckt seine Abdeckung über typischerweise ein
gesamtes Land und umfasste hunderte oder sogar tausende von Zellen,
die Tausende oder sogar Millionen von Mobilstationen unterstützen. Kommunikation
von einer Mobilstation zu einer Basisstation ist als Aufwärtsverbindung
bekannt, und Kommuni kation von einer Basisstation zu einer Mobilstation
ist als Abwärtsverbindung
bekannt.
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Das
feste Netzwerk, welches die Basisstationen untereinander verbindet,
ist betreibbar, um Daten zwischen zwei beliebigen Basisstationen
zu leiten, wodurch eine Mobilstation in einer Zelle in die Lage
versetzt wird, mit einer Mobilstation in einer anderen Zelle zu
kommunizieren. Außerdem
umfasst das feste Netzwerk Gateway-Funktionen zur Verbindung mit
externen Netzwerken, wie etwa dem öffentlichen Telefonvermittlungsnetz
(PSTN: Public Switched Telephone Network) wodurch es Mobilstationen gestattet
wird, mit landleitungsgebundenen Telefonen und anderen Kommunikationsendgeräten, die mit
einer Landleitung verbunden sind, zu kommunizieren. Weiter umfasst
das feste Netzwerk viel der zur Verwaltung eines herkömmlichen
zellularen Kommunikationsnetzwerks erforderlichen Funktionalität, einschließlich Funktionalität zum Leiten
von Daten, zur Zugangskontrolle, zur Ressourcenzuweisung, zur Teilnehmerabrechnung,
zur Mobilstationsauthentifizierung etc. Die Basisstationen können selbst
als Teil des Netzwerks betrachtet werden.
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Das
einem zellularen Kommunikationssystem zugewiesene Frequenzband ist
typischerweise stark beschränkt
und daher muss die Ressource wirkungsvoll unter den Mobilstationen
aufgeteilt werden. Eine fundamentale Eigenschaft eines zellularen Kommunikationssystems
ist, dass die Ressource geografisch durch Unterteilung in verschiedene
Zellen aufgeteilt ist. So kann ein bestimmter Ressourcenbetrag (z.B.
ein Frequenzband) zu einer gegebenen Zeit einer gegebenen Zelle
zugewiesen werden, wodurch sich die Ressourcenzuweisung für benachbarte
Zellen reduziert. Um die Kapazität
eines zellularen Kommunikationssystems zu optimieren, ist es wichtig,
den Einfluss von Störung,
die von oder auf Mobilstationen verursacht werden, zu minimieren.
Ein wichtiger Vorteil eines zellularen Kommunikationssystems ist,
dass aufgrund der Funksignalabschwächung mit der Entfernung die
Störungen,
die durch Kommunikation innerhalb einer Zelle verursacht werden,
in einer hinreichend weit entfernten Zelle vernachlässigbar
sind, und daher kann die Ressource in dieser Zelle erneut verwendet
werden. Außerdem
ist die Ressource typischerweise innerhalb einer Zelle und zwischen
den Zellen durch Aufteilung der Ressource in die Zeitdomäne, die
Frequenzdomäne und/oder
die Codedomäne
unterteilt. Unterschiedliche Kommunikationssysteme verwenden unterschiedliche
Prinzipien für
diese Unterteilung. Die Ressourcenzuweisung kann statisch oder dynamisch sein,
abhängig
von der aktuellen Last des Kommunikationssystems, und typischerweise
wird eine Kombination statischer und dynamischer Ressourcenzuweisung
verwendet.
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Analoge
Kommunikationssysteme der ersten Generation verwenden ein System
mit Vielfachzugriff im Frequenzmultiplex (FDM: Frequency Division
Multiple Access), wobei die Frequenzdomäne zur Unterteilung der Ressource
zwischen Zellen verwendet wird. Bei diesen Systemen wird das Frequenzband
in schmalbandige Kanäle
von typischerweise 25 kHz Bandbreite unterteilt. Eine Anzahl dieser
Kanäle
wird jeder Basisstation zugewiesen und bei Rufaufbau wird jeder
Mobilstation ein spezieller Schmalbandkanal zur Aufwärtsverbindungskommunikation
und einer zur Abwärtsverbindungskommunikation
zugewiesen.
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Gegenwärtig ist
das weitest verbreitete zellulare Kommunikationssystem das System
der zweiten Generation, welches bekannt ist, als Global System for
Mobile Communicati on (GSM). Ähnlich
den analogen Systemen wird das Frequenzband in relativ schmale Kanäle von 200
kHz unterteilt und jeder Basisstation werden ein oder mehrere dieser
Frequenzkanäle
zugewiesen. Im Gegensatz zu den analogen Systemen wird jeder Frequenzkanal
jedoch in acht separate Zeitslots unterteilt, was es gestattet,
dass jeder Frequenzkanal von acht Mobilstationen benutzt wird. Dieses
Verfahren der gemeinsamen Nutzung der verfügbaren Ressource ist als Vielfachzugriff
im Zeitmultiplex (TDMA: Time Division Multiple Access) bekannt.
Eine weitere Beschreibung des GSM-TDMA-Kommunikationssystems kann in "The GSM System for
Mobile Communications" von
Michel Mouly und Marie Bernadette Patet, Bay Foreign Language Books,
1992, ISBN 2950719007 gefunden werden.
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Ein
weiteres Prinzip der Ressourcenverteilung wird im System zweiter
Generation, bekannt als IS 95, sowie in Systemen der dritten Generation,
wie etwa UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) eingesetzt.
Diese Systeme unterteilen die Frequenz in ein oder wenige breitbandige
Kanäle,
die für
UMTS eine Bandbreite von 5 MHz haben. Typischerweise wird ein breitbandiger
Frequenzkanal für die
Aufwärtsverbindung
in allen Zellen verwendet, und ein anderer breitbandiger Frequenzkanal
wird für die
Abwärtsverbindung
verwendet. In diesem Fall wird die Trennung zwischen den Zellen
durch die Verwendung von Spreizspektrumtechniken erreicht, wobei
jeder Zelle ein zellspezifischer, langer Benutzerspreizcode zugewiesen
wird.
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Bei
diesen Systemen wird ein zu sendendes Signal mit dem Spreizcode
multipliziert, der eine Chiprate aufweist, die typischerweise viel
größer ist
als die Datenrate des Signals. Folglich wird ein Schmalbandsignal über den
breit bandigen Frequenzkanal gespreizt. Am Empfänger wird das empfangene Signal
mit demselben Spreizcode multipliziert, wodurch verursacht wird,
dass das ursprüngliche,
schmalbandige Signal wiederhergestellt wird. Signale aus anderen
Zellen, die einen anderen Spreizcode aufweisen, werden jedoch nicht
durch die Multiplikation im Empfänger
entspreizt und bleiben Breitbandsignale. Die Mehrzahl der Störungen von
diesen Signalen kann folglich durch Filtern des entspreizten Schmalbandsignals,
welches dann empfangen werden kann, entfernt.
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Eine
Folge der eingesetzten Spreizspektrumtechnik ist, dass der Betrag
der Störsignale,
die in die Bandbreite des Schmalbandsignals fallen, nicht durch
Filtern entfernt werden kann und daher das Signal-zu-Interferenz-Verhältnis des
empfangenen Signals reduzieren wird. Folglich ist es von größter Wichtigkeit,
dass die Interferenz zwischen Mobilstationen optimiert werden, um
die Kapazität
des Systems zu maximieren. Eine weitere Beschreibung von CDMA und
insbesondere des Breitband-CDMA-(WCDMA-: Wideband CDMA)Modus von
UMTS kann in "WCDMA
for UMTS", Harri
Holma (Hrsg.), Antti Toskala (Hrsg.), Wiley & Sons, 2001, ISBN 0471486876 gefunden
werden.
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Beispiele
drahtloser Kommunikationssysteme sind in
US 6,141,565 offenbart, die dynamische Netzwerkparameteraktualisierung
zur Verwendung in einem Kommunikationssystem diskutiert, sowie in
EP 1 220 557 A1 ,
die ein Verfahren zur gemeinsamen Nutzung einer Kommunikationsressource
in einem Kommunikationssystem diskutiert.
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Da
sich die Verwendung mobiler Kommunikation und insbesondere zellularer
Kommunikationssysteme in den vergangenen Jahren dramatisch erhöht hat,
hat sich die Ressourcen nachfrage signifikant erhöht. Es wurden daher zusätzliche
Frequenzbänder
zellularer Kommunikation zugewiesen, so dass nun Mobilstationen
typischerweise eine Mehrzahl von Frequenzbändern zur Verfügung stehen. Beispielsweise
haben viele GSM-Betreiber nunmehr Lizenzen, um mehrere Frequenzbänder abzudecken, einschließlich:
PGSM:
Das ursprüngliche
(primäre)
Frequenzband für
GSM, welches 890–915
MHz für
die Aufwärtsverbindung
und 935–960
MHz für
die Abwärtsverbindung
abdeckt.
GSM 1800: Auch bekannt als DCS oder DCS 1800.
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Dieses
Frequenzband deckt 1710–1785 MHz
zur Aufwärtsverbindung
und 1805–1880
zur Abwärtsverbindung
ab. Viele Betreiber haben Lizenzen für entweder das GSM 900 oder
GSM 1800 Frequenzband; einige Betreiber haben jedoch Lizenzen, die
beide Frequenzbänder
abdecken oder haben gegenseitige Abkommen mit anderen Betreibern
abgeschlossen, die es individuellen Netzwerken erlauben, beide Frequenzbänder zu
benutzen.
EGSM: Dies ist ein zusätzliches Frequenzband, das als "Extended GSM" bekannt ist. Das
Frequenzband fügt
das Frequenzband von 880 bis 890 MHz für die Aufwärtsverbindung und 925–935 für die Abwärtsverbindung
zu den PGSM-Bändern hinzu.
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Bei
den ursprünglichen
GSM-Spezifikationen war nur das GSM 900 Frequenzband spezifiziert und
daher haben frühe
GSM-Mobilstationen nur die einzelne Fähigkeit, dieses Frequenzband
zu benutzen. Weiter werden viele Mobilstationen aus Kostengründen so
hergestellt, dass sie nur die Fähigkeit
zur Verwendung einer Untermenge der theoretisch verfügbaren Frequenzbänder aufweisen,
obgleich es zunehmend üblich
geworden ist, dass Mobilstationen die Fähigkeit ha ben, alle oder die
meisten Frequenzbänder
zu benutzen. Für
ein typisches zellulares Kommunikationssystem deckt die Mobilstationspopulation
einen breiten Bereich von Fähigkeit
ab und es ist wichtig für
die Ressourcenverwaltung, die Ressourcenzuweisung für die gegebene
Mobilstationsfähigkeitsverteilung
zu optimieren.
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Ein
weiteres Verfahren, welches verwendet wurde, um die Fähigkeit
der zellularen Kommunikationssysteme zu steigern ist die Verwendung
hierarchischer Zellen. Auf diese Weise werden kleinere Zellen, die
als Mikrozellen oder Picozellen bekannt sind, in größeren Zellen,
die als Makrozellen bekannt sind, positioniert. Die Mikro- und Picozellen
haben eine viel kleinere Abdeckung, wodurch sie eine dichtere Frequenzwiederbenutzung
erlauben. Oft werden die Makrozellen benutzt, um Abdeckung über ein
großes
Gebiet bereitzustellen und die Mikrozellen und Picozellen werden
verwendet, um zusätzliche
Kapazität
in dicht besiedelten Gebieten und "Hot Spots" bereitzustellen. Um die Kapazität des Kommunikationssystems
zu optimieren, ist es wichtig, dass die Ressourcenzuweisung zwischen
unterschiedlichen Zellen optimiert wird. Die Ressourcenzuweisung
wird daher ein höchst
kritischer und komplizierter Prozess, insbesondere für Systeme
mit einer Mehrzahl von Frequenzbändern,
wobei alle oder einige Bänder hierarchische
Zellen haben.
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Weiter
haben viele Betreiber Lizenzen für zellulare
Kommunikationssysteme der dritten Generation wie etwa UMTS, erworben.
Diese Systeme werden typischerweise als Abdeckungsinseln eingesetzt,
wobei die Abdeckung auf kleinere, typischerweise separate Regionen
limitiert ist. Der Dienst zwischen diesen Regionen wird von Systemen
der zweiten Generation, wie etwa UMTS, bereitgestellt und es ist
daher beabsichtigt, dass die meisten Mobilstationen der dritten
Generation Dualmodenmobilstationen sein werden, die auf beiden Systemen
der zweiten und dritten Generation betreibbar sind. In diesen Systemen
muss die Ressourcenzuweisung zusätzlich zwischen
den Frequenzbändern
der verschiedenen Kommunikationssysteme sorgfältig verwaltet werden.
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Es
ist klar, dass die Ressourcenverwaltung wachsend kritisch und komplex
wird und dass es wichtig für
die Ressourcenzuweisung ist, so optimal wie möglich verwaltet zu werden,
um die Kapazität des
Kommunikationssystems zu maximieren und um dem Benutzer den besten
Dienst zur Verfügung
zu stellen. Es wurden daher eine große Anzahl von Ressourcenzuweisungsalgorithmen
und insbesondere Handoveralgorithmen entwickelt Diese Algorithmen neigen
jedoch dazu, die Ressourcenzuweisung oder Handovers zwischen verschiedenen
Frequenzbändern
oder Systemen nicht in Betracht zu ziehen oder ein sehr einfaches
Entscheidungskriterium zu verwenden. Insbesondere wurde, da alle
GSM-Mobilstationen dazu neigen, eine PGSM-Fähigkeit aufzuweisen, wohingegen
lediglich eine Untermenge historisch die Fähigkeit hatte, andere Frequenzbänder zu benutzen,
ein einfaches Kriterium verwendet, bei dem alle multibandfähigen Mobilstationen
an die neuen Frequenzbänder übergeben
werden. Beispielsweise werden in einem kombinierten PGSM- und GSM
1800-System alle Dualbandmobiltelefone an GSM 1800 übergeben,
wenn eine GSM 1800 Basisstation für die Mobilstation verfügbar ist.
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Dieser
sehr einfache Ansatz ist jedoch sehr unflexibel und führt in vielen
Situationen nicht zur optimalen Ressourcenverwendung. Beispielsweise kann
die für
eine Dualbandmobilstation erforderliche Sendeleistung auf GSM 1900 signifikant
höher sein als
auf PGSM, was zu signifikant verstärkter Störung führt.
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Weiterhin
hat ein signifikantes Wachstum der Verfügbarkeit unterschiedlicher
Frequenzbänder
und Ressourcen zu einem gestiegenen Wunsch geführt, die Gesamtverteilung der
Ressource in dem Netzwerk zu verwalten. Typischerweise wurde die
Ressourcenverwaltung durch Mobilitätsverwaltung, wie etwa Handoversteuerung
erreicht, indem Handoverparameter für individuelle Zellen gesetzt
wurden. Beispielsweise können
Handovers einer gegebenen Zelle bevorzugt zu Mikrozellen gegenüber Makrozellen gewichtet
sein. Obgleich dies eine akzeptable Handoverleistung in jeder individuellen
Zelle erreichen kann, ist es ein sehr komplexer Ansatz und optimiert nur
die lokale Ressourcenverteilung.
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Folglich
führen
die aktuellen Verfahren zu reduzierter Kapazität des Kommunikationssystems
sowie zu verschlechtertem Dienst für den Benutzer. Daher wäre ein verbessertes
System zur Ressourcenzuweisung vorteilhaft.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Entsprechend
versucht die Erfindung ein verbessertes System zur Ressourcenzuweisung
zur Verfügung
zu stellen. Vorzugsweise versucht die Erfindung einen oder mehrere
der oben erwähnten Nachteile
zu lindern oder zu verringern und insbesondere ein flexibleres und/oder
effizienteres System zur Ressourcenverteilung zur Verfügung zu
stellen, was einfache und dennoch effiziente Mittel zur Steuerung der
Ressourcenverteilung über
Frequenzbänder
gestattet.
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Entsprechend
wird ein Verfahren zur Ressourcenverwendung zwischen verschiedenen
Frequenzbändern
gemäß Anspruch
1 zur Verfügung
gestellt.
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Die
Erfindung stellt daher einen einfachen Weg der Beeinflussung der
Ressourcenverteilung zwischen einer Mehrzahl von Frequenzbändern für eine Mehrzahl
von Basisstationen zur Verfügung.
Die Abwägung
zwischen dem Einfluss auf lokale Handoverparameter und nicht-lokale
Frequenzbandvorzugsparameter bei der Handoverentscheidung kann optimiert
werden, wodurch sichergestellt wird, dass nicht-lokal gesetzte Ziele
erreicht werden können, während eine
hohe lokale Leistung beibehalten wird. Insbesondere kann ein nicht-lokales
Ressourcenverteilungsziel erreicht werden, während sichergestellt wird,
dass die Teilnehmereinheiten eine hohe Dienstqualität mit hoher
Qualität
und niedriger Wahrscheinlichkeit fallengelassener Rufe erhalten.
Die Frequenzbandvorzugsparameter können dynamisch aktualisiert
werden. Die Leistung kann daher im Hinblick auf die aktuelle Konfiguration
und Betriebseigenschaften optimiert werden. Das Verfahren ist einfach
zu implementieren und der nicht-lokale Einfluss ist die Kompensation
der Handoverparameterwerte.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt des Bestimmens
einer bevorzugten Frequenzbandverteilung für das Kommunikationssystem.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung umfasst das Verfahren weiter den Schritt
des Erzeugens, in jeder der Mehrzahl von Basisstationen einer geordneten
Liste von Kandidatenbasisstationen, die in Abhängigkeit von den Handoverparameterwerten
des Satzes geordnet sind. Dies liefert eine geeignete Rangfolge
der Handoverkandidaten, die einfa che Kompensation durch die Frequenzbandvorzugsparameter
erlaubt.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung umfassen die Handoverparameterwerte
Signalpegel, der Frequenzbandvorzugsparameter ist ein Leistungsbudget-Offsetparameter
und vorzugsweise sind die Signalpegel relative Signalpegel zwischen einer
bedienenden Zelle für
die Teilnehmereinheit und jeder der Kandidatenzellen. Dies sorgt
für einen Handoverparameter
der zur Kompensation durch einen Frequenzbandvorzugsparameter geeignet
ist und eine Auswahl geeigneter Handoverkandidaten erreicht. Dies
ist außerdem
kompatibel mit vielen bestehenden zellularen Kommunikationssystemen.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung umfasst der Handoverparameterwert
Signal-zu-Interferenzpegel. Dies sorgt für einen Handoverparameter der
zur Kompensation durch einen Frequenzbandparameter geeignet ist
und der zu Auswahl geeigneter Handoverkandidaten geeignet ist. Dies
ist außerdem
kompatibel mit vielen bestehenden zellularen Kommunikationssystemen.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung wird der Frequenzbandvorzugsparameter
in Abhängigkeit
von einer Verteilung von Teilnehmer-Leistungsfähigkeiten für eine Gruppe von Teilnehmereinheiten
bestimmt. Dies gestattet, dass eine gewünschte Ressourcenverteilung
durch einfache Mittel in einem zellularen Kommunikationssystem erreicht
wird, in dem die Fähigkeiten
der Teilnehmereinheiten variieren. Dies sorgt außerdem für ein System, in dem die Ressourcenverwaltung
kontinuierlich an Änderungen
der Verteilung der Teilnehmereinheit-Leistungsfähigkeiten angepasst werden
kann.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung wird der Frequenzbandvorzugsparameter in Abhängigkeit von
einer Verteilung der Zelllast für
eine Gruppe von Basisstationen bestimmt. Der Frequenzbandvorzugsparameter
kann daher zum Modifizieren einer aktuellen Ressourcenverteilung
in eine gewünschte Ressourcenverteilung
optimiert werden.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung wird der Frequenzbandvorzugsparameter
in Abhängigkeit
von einer Verfügbarkeit
von Frequenzbändern
bestimmt. Die Ressourcenverteilung kann so für die verfügbaren Frequenzbänder optimiert werden.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung wird der Frequenzbandvorzugsparameter
in Abhängigkeit
von einer Frequenzbandlast bestimmt. Der Frequenzbandvorzugsparameter
kann daher zum Modifizieren einer aktuellen Ressourcenverteilung
in eine erwünschte
Ressourcenverteilung optimiert werden.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung umfasst das Verfahren weiter den Schritt des
mit einem Offset Versetzens von zumindest einem der Handoverparameterwerte
des Satzes um einen hierarchischen Zellenvorzugswert. Dies sorgt
dafür,
dass die Ressourcenverteilung über
eine Mehrzahl von Frequenzbändern
zusammen mit der Optimierung der Ressourcenverteilung zwischen verschiedenen
Zellschichten für
ein hierarchisches zellulares Kommunikationssystem optimiert werden
kann.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung sind Kandidatenzellen mit Handoverparameterwerten
unterhalb eines gegebenen Qualitätspegels nicht
in dem Satz enthalten. Dies stellt sicher, dass nur Kandidatenzellen,
die eine adäquate
Dienstqualität
liefern können,
in die Handoverbestimmung eingeschlossen werden.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung umfasst das Verfahren weiter den
Schritt des Ordnens einer Handoverliste, die mögliche Handoverkandidaten aufweist,
gemäß ihrem
Leistungsbudget.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Basisstation gemäß Anspruch
14 zur Verfügung
gestellt.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung wird ein zellulares Kommunikationssystem
gemäß Anspruch
15 zur Verfügung
gestellt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung soll lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben werden, in denen
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1 eine
Illustration eines zellularen Kommunikationssystems gemäß dem Stand
der Technik ist;
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2 eine
vereinfachte Illustration einer GSM-Kommunikationssystemarchitektur ist;
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3 eine
Illustration eines Handoversteuerungs-Subsystems für ein GSM-Kommunikationssystem
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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4 eine
Illustration eines Flussdiagramms eines Verfahrens zur Handoverauswertung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist; und
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5 eine
Illustration eines Beispiels einer Rangfolge von Handoverkandidaten
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist.
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Detaillierte Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung
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Im
Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im
Wesentlichen unter Bezugnahme auf ein GSM-Zellularkommunikationssystem beschrieben.
Es wird jedoch offensichtlich sein, dass die Erfindung auf viele
andere Kommunikationssysteme, einschließlich z.B. zellularer Kommunikationssysteme
der dritten Generation, anwendbar ist.
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Bei
einem zellularen Kommunikationssystem umfasst die feste Infrastruktur
typischerweise komplexe Funktionalität zur Verwaltung der Ressourcenzuteilung
und insbesondere zum Verwalten von Handovers von Teilnehmereinheiten.
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Eine
Teilnehmereinheit kann typischerweise eine drahtlose Benutzerausrüstung, eine
Mobilstation, ein Kommunikationsendgerät, ein persönlicher, digitaler Assistent,
ein Laptop-Computer, ein eingebetteter Kommunikationsprozessor oder
irgendein anderes Kommunikationselement, welches über eine Funkschnittstelle
kommuniziert, sein.
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2 ist
eine vereinfachte Illustration einer GSM-Kommunikationssystemarchitektur. Bei
einem typischen GSM-Zellularkommunikationssystem
sind eine große
Anzahl von Basisstations-Controllern (BSCs: Base Station Controllers) 201 (einer
gezeigt) mit einer Mobilfunkdienstvermittlungszentrale (MSC: Mobile
Services Switching Center) 203 verbunden. Die MSC ist die
zentrale Vermittlungszentrale und vermittelt Kommunikation zwischen
unterschiedlichen BSCs, so dass Teilnehmereinheiten, die mit einem
BSC verbunden sind, mit Teilnehmereinheiten, die zu anderen BSCs
gehören,
kommunizieren können.
Zusätzlich
ist die MSC verantwortlich für
die Wechselwirkung mit anderen Netzwerken, für das Durchführen von
Authentifizierungen, für
die Mobilitätsverwaltung
etc. Die MSC 203 und typischerweise der BSC 201 sind
mit einer Betriebs- und Unterhaltungszentrale (OMC: Operations and
Maintenance Centre) 205 verbunden, bei der der Betrieb
und die Leistung des Netzwerks überwacht
und von dem Netzwerkbetreiber gesteuert werden. Typischerweise können bei
der OMC verschiedene Betriebsparameter gesetzt und an andere Netzwerkelemente
wie etwa BSCs, kommuniziert werden. Auf diese Weise kann der Netzwerkbetrieb
von der OMC 205 aus verwaltet werden. Der BSC ist mit einer
Anzahl von Basis-Sende-/Empfangsgeräten (BTSs: Base Station Transceivers) 207 verbunden,
die dafür
verantwortlich sind, mit den Teilnehmereinheiten in der zugehörigen Zelle über die
Funkschnittstelle zu kommunizieren.
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Typischerweise
ist die Handoversteuerfunktionalität zwischen der Funktionalität des BSC
und den zugehörigen
BTSs verteilt. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfasst das zellulare
Kommunikationssystem daher ein Handoversteuer-Subsystem, welches
zwischen einem BSC und einem BTS aufgeteilt ist. Außerdem umfasst
das Kommunikationssystem ein Subsystem zum Aufstellen physikalischer Kanäle für spezifische
logische Kanäle,
zum Handhaben der ursprünglichen
Systemkonfiguration und von aktualisierbaren Konfigurationsänderungen
etc.
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Das
Handoversteuer-Subsystem erkennt beispielsweise, wenn die Funkbedingungen
so sind, dass ein Handover erforderlich ist, verarbeitet Messberichtsinformation
und sammelt/liefert Kanalinterferenzpegelmessungen. Die Daten von
diesen Messungen werden in Datenbanken gespeichert, die auch Parameter
speichern, die das Timing des Messwertmittelungsprozesses steuern.
Diese werden verwendet, um die ge wünschten Messwertmittelungsprozesse
durchzuführen.
Der Handoversteuerprozess bildet auch Messungen, die zu den von
der Teilnehmereinheit her empfangenen Nachbarfrequenzen gehören, auf
die Frequenz der Nachbarzellen ab. Wenn Nachbarzellinformation und
Netzwerkveränderungen
auftreten, werden die angemessenen Änderungen an der relevanten
Datenbank durchgeführt. Das
Handoversteuer-Subsystem kann aus anderen Gründen als basierend auf Teilnehmereinheitsmessungen
bestimmen, dass ein Handover erforderlich ist. Diese Gründe können die
Last verschiedener Zellen, Timingvorteile etc. sein.
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Das
Handoversteuer-Subsystem enthält
weiter ein Handoverauswertungs-Subsystem, welches Handoverkandidaten
in Abhängigkeit
von einer Bestimmung, dass ein Handover erforderlich ist, bewertet.
Die Bestimmung des Erfordernisses für einen Handover umfasst das
Bestimmen einer Liste von Kandidatenzellen. Das Handoverauswertungs-Subsystem
ist verantwortlich für
die Neuordnung der Handoverkandidatenliste, um die beste Handoverkandidatenzelle
auszuwählen.
Wenn der Handover intern ist (d.h. an ein BTS unter Kontrolle desselben BSC
wie das aktuell bedienende BTS), verarbeitet das Handoversteuer-Subsystem
den Handover selbst. Anderenfalls sendet, falls der Handover extern
ist, das Handoverauswertungs-Subsystem eine "Handover erforderlich"-Mitteilung an das feste Netzwerk. Diese
Mitteilung enthält
Information, die sich auf die gewählten Kandidatenzellen bezieht,
und wird an das Ziel-BTS weitergeleitet.
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Das
Handoversteuer-Subystem umfasst auch einen Rufressourcenverwalter,
der verantwortlich ist für
das Auswählen
von Funkressourcen, basierend auf der Zelllast und Kanalinterferenzpegeln. Er
stellt auch Anforderungen nach Funkres sourcen in eine Warteschlange,
wählt Verbindungsnummern aus,
verändert
dynamisch Verkehrskanalkonfigurationen, verfolgt Daten auf Lehrkanalinterferenzpegeln und
berichtet die Pegel zur Ressourcenindikation. Außerdem wählt das Handoversteuer-Subsystem
die Kanalsprachrate und Sprachversion, abhängig von der MSC-Präferenz,
der Betreiberpräferenz
und verfügbaren
Ressourcen.
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Wie
zuvor angemerkt, ist das Handoversteuer-Subsystem verantwortlich
für die Überwachung von
Messberichten von der Teilnehmereinheit her während eines Anrufs. Insbesondere
ist eine GSM-Teilnehmereinheit in der Lage, bis zu 64 Nachbarn zu überwachen.
Die Teilnehmereinheit sendet Information an das Handoversteuer-Subsystem,
die sich auf den Signalpegel bezieht, bei dem die Teilnehmereinheit
das Pilotsignal des Nachbarempfangspegels empfängt. Außerdem sendet sie Information,
die sich auf das Decodieren der Basisstationsidentität der Nachbarn,
den Empfangspegel der bedienenden Zelle, die Empfangsqualität, den Timing-Fortschritt, den
Leistungspegel, ob diskontinuierliche Übertragung ermöglicht ist
und welche Nachbarliste für
die Messungen verwendet wird, bezieht.
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Bei
dem Handoversteuer-Subsystem werden die Messungen einer Mittelung
unterworfen und Datenbankparameter spezifizieren die Anzahl von Messungen,
die in dem Mittelungsprozess benutzt werden. Das Handoversteuer-Subsystem
trifft dann Entscheidungen über
Handovers, Leistungspegelveränderungen
und Timing-Fortschrittsveränderungen
unter Verwendung der von den Teilnehmereinheiten gemessenen Parameter.
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Handovertrigger
basieren typischerweise auf den folgenden Kriterien in der Reihenfolge
ihrer Priorität:
Empfangsqualität (Aufwärtsverbindung)
Empfangsqualität (Abwärtsverbindung)
Interferenzpegel
(Aufwärtsverbindung
und Abwärtsverbindung)
Empfangssignalstärke (Aufwärtsverbindung)
Empfangssignalstärke (Abwärtsverbindung)
Abstand
(Timing-Fortschritt)
Leistungsbudget (PBGT)
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Während eines
Rufs kann es sein, dass ein Handover aus irgendeinem der oben aufgeführten Gründe erforderlich
wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform
verwendet das Kommunikationssystem eine Mehrzahl von Frequenzbändern und
die Frequenzbänder,
zu denen der Teilnehmereinheit ein Handover gestattet ist, werden
in eine Datenbank des Handoversteuer-Subsystems eingestellt. Die Bestimmung,
zu welcher Zelle der Handover erfolgen soll, basiert üblicherweise
auf einem Leistungsbudgetalgorithmus. Ein Beispiel für einen
Leistungsbudgetalgorithmus ist: PBGT(n) = Empfangssignalleistung
der Nachbarzelle – Empfangssignalleistung
der bedienenden Zelle = neighbour_rxlex_dl(n) – _server_rxlev_dl + PWR_C_D]wobei
- – server_rxlev_dl
und neighbour-rxlev_dl(n) die Signalpegels des Verkehrssignals der
bedienenden Zelle und des Pilotsignals der jeweils aktuellen Nachbarzelle,
gemessen von der Teilnehmereinheit sind;
- – PWR_C_D
ein Korrekturfaktor für
die bedienende Zelle, entsprechend der Leistungspegeldifferenz zwischen
den gemessenen Verkehrssignalen und dem Vollleistungspilotsignal
ist.
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Herkömmlicherweise
wird ein Handover zu derjenigen Nachbarzelle durchgeführt, die über das höchste Leistungsbudget
verfügt.
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Derzeit
fallen 80–90%
der weltweiten, aktuellen GSM-Teilnehmer
in die Kategorie "Langsam
bewegend und stationär". Das Einsetzen hierarchischer oder
geschichteter Netzwerke bedeutet, dass größere Spektraleffizienz, Abdeckung
und Kapazität
bereitgestellt werden können.
Die Einführung
einer geschichteten Struktur erfordert jedoch sorgfältige Ressourcenverwaltung
und die bestehenden Handoveralgorithmen wurden deshalb durch Anpassung
der Leistungsbudgetberechnungen verändert. Eine Anzahl verschiedener
Leistungsbudgetalgorithmen werden typischerweise gleichzeitig in
einem hierarchischen System benutzt. Ein spezifisches Beispiel eines
herkömmlichen
Handoveralgorithmus ist ein Handoveralgorithmus, bei dem Handovers
von einer Mikrozelle nur dann zu einer Makrozelle erlaubt sind, wenn
dies unerlässlich
ist. Daher wird der normale Leistungsbudgetalgorithmus für benachbarte
Mikrozellen ausgeführt
und die Teilnehmereinheit wird an diejenigen Makrozellen übergeben,
die das beste Leistungsbudget aufweisen. Makrozellen werden nur in
Betracht gezogen, wenn keine Mikrozellen eine akzeptable Qualität bieten.
Wenn keine akzeptablen Mikrozellen bestimmt werden, wird der Leistungsbudgetalgorithmus
für die
benachbarten Makrozellen durchgeführt und die Teilnehmereinheit
wird an die hierdurch identifizierte Zielzelle übergeben.
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Daher
ist es wichtig, um die Leistung und den Dienst eines zellularen
Kommunikationssystems zu optimieren, ein Handoversteuer-Subsystem
zu haben, das die Ressourcenver teilung aller verfügbaren Ressourcenkategorien
effektiv verwaltet. Die Wirksamkeit der Handoveralgorithmen im Hinblick
auf die Ressourcenverwaltung hängt
ab von der Verteilung des Verkehrs innerhalb der Frequenzen im Netzwerk eines
Betreibers und von den speziellen Fähigkeiten der Teilnehmereinheiten
innerhalb des Netzwerks. Beispielsweise haben in einem Dualband-(z.B. PGSM/GSM
1800)Netzwerk nur eine kleine Teilmenge von Teilnehmereinheiten
historisch die Fähigkeit, die
GSM 1800 Frequenzbänder
zu benutzen und Handoveralgorithmen übergeben daher GSM 1800-fähige Teilnehmereinheiten
in diese Bänder, wenn
möglich.
Derzeit sind jedoch die meisten Teilnehmereinheiten in der Lage,
in beiden Bändern
zu arbeiten, und daher führt
dieser Algorithmus zu einer asymmetrischen Ressourcenlast, wenn
die Mehrzahl der Teilnehmereinheiten zu GSM 1800 übergeben wird.
Dies führt
zu verstärkter
Interferenz und daher zu reduzierter Dienstqualität und Kapazität des Kommunikationssystems.
Beispielsweise in einem PGSM/EGSM/DCS 1800 Netzwerk wird die Situation sogar
noch komplizierter und es ist klar, dass ausgereiftere Algorithmen
erforderlich sind.
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Derzeit
benutzte Handoveralgorithmen wurden mit nicht mehr als zwei Frequenzbändern im
Hinterkopf entworfen und zur Zeit des Entwurfs der Algorithmen waren
die meisten Teilnehmereinheiten nur in der Lage, auf einem Frequenzband
(PGSM) zu arbeiten. Die Teilnehmereinheitsfähigkeiten haben sich in der
Zwischenzeit jedoch wesentlich verbessert und nun gibt es eine andere
Verteilung von Teilnehmereinheitsfähigkeiten in heutigen Netzwerken.
Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
wird ein flexibleres System für
Handovers zur Verfügung
gestellt, welches zu einer vergrößerten Kapa zität und verbesserten
Dienstqualität
mit weniger fallen gelassenen Rufen führt.
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Weiter
basieren die meisten herkömmlichen Handoversteuer-Subsysteme
auf lokalen Einstellungen und Bedingungen und liefern daher eine
lokale Optimierung. Die bevorzugte Ausführungsform sorgt jedoch für eine Optimierung
der Ressourcenverteilung über
eine Mehrzahl von Basisstationen. Insbesondere wird bei der bevorzugten
Ausführungsform ein
Frequenzbandvorzugsparameter für
wenigstens ein erstes Frequenzband für eine Mehrzahl von Basisstationen
bestimmt und nachfolgend an die Mehrzahl von Basisstationen kommuniziert.
Die Mehrzahl von Basisstationen verwendet den Frequenzbandvorzugsparameter
bei der Bestimmung des bevorzugten Handoverkandidaten und liefert
daher bevorzugt dieselbe Wichtung zu einem gegebenen Frequenzband
hin oder von ihm weg. Es ist daher möglich, die Ressourcenverteilung über eine
Mehrzahl von Frequenzbändern
zentral zu steuern und zu verwalten.
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3 ist
eine Illustration eines Handoversteuer-Subsystems für ein GSM-Kommunikationssystem
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Der Subsatz des in 3 illustrierten
GSM-Kommunikationssystems umfasst eine OMC 301, die mit
einem BSC 303 verbunden ist, der seinerseits mit drei BTSs 305, 307, 309 verbunden
ist. Das Handoversteuer-Subsystem ist in diesem Beispiel zwischen dem
BSC 303 und BTSs 305, 307, 309 verteilt.
Der BSC 303 umfasst daher die Funktionalität zum Setzen
von Handoverparametern, die auf alle BTSs 305, 307, 309 anwendbar
sind. Jedes BTS 305, 307, 309 umfasst
weiter eine Funktionalität,
die spezifisch ist für
die Handoverbestimmung in der spezifischen, von dem BTS 305, 307, 309 bedienten
Zelle. Jedes BTS 305, 307, 309 umfasst
daher einen Handover-Controller 311, 313, 315,
der die Messungen von den Teilnehmereinheiten her verarbeitet, Leistungsbudgets berechnet
und andere zur Bestimmung eines geeigneten Handoverkandidaten für eine Teilnehmereinheit,
die von dem BTS 305, 307, 309 bedient
wird, durchführt.
Der BSC 303 umfasst insbesondere einen Vorzugsfrequenzbandprozessor 317,
der ein bevorzugtes Frequenzband bestimmt. Der Vorzugsfrequenzbandparameter
wird an die BTSs 305, 307, 309 kommuniziert
und dasselbe Frequenzband wird als ein bevorzugtes Frequenzband
von allen BTSs 305, 307, 309 behandelt.
Der Handover-Controller 311, 313, 315 jedes
BTS 305, 307, 309 führt die Handoverauswertung
durch und bestimmt den Vorzugshandoverkandidaten, wobei der von
dem Vorzugsfrequenzbandprozessor 317 des BSC 303 bestimmte Frequenzbandvorzugsparameter
in Betracht gezogen wird.
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In
dem gezeigten Beispiel umfasst das Handoversteuer-Subsystem den bevorzugten
Frequenzbandprozessor 317 des BSC und die Handover-Controller
der BTSs.
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In
dem Beispiel von 3 umfasst die OMC 301 einen
Ressourcenverteilungs-Controller 319. Der Ressourcenverteilungs-Controller 319 bestimmt eine
bevorzugte Ressourcenverteilung über
die Frequenzbänder
des Kommunikationssystems. Zum Beispiel kann er bestimmen, dass
eine Gleichverteilung der Ressource angestrebt werden sollte. Bei
der einfachsten Ausführungsform
wird die bevorzugte Ressourcenverteilung einfach als eine Benutzereingabe
von einem Betreiber eingegeben; bei einer weiterentwickelten Ausführungsform
jedoch kann die Ressourcenverteilung verschiedene Betriebs- und Konfigurationsparameter
des Kommunikationssystems in Betracht ziehen. Insbesondere kann
die Ressourcenverteilung die Einsatzbedingungen in Betracht ziehen, und
daher z.B. die Abdeckung und verfügbare Kapazität verschiedener
Frequenzbänder.
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4 ist
eine Illustration eines Flussdiagramms eines Verfahrens zur Handoverauswertung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Das Verfahren ist auf das GSM-Kommunikationssystem von 3 anwendbar
und wird unter Bezugnahme auf dieses beschrieben. In Schritt 401 bestimmt
der Ressourcenverteilungs-Controller 319 in der OMC 301 eine
bevorzugte Frequenzbandverteilung für das Kommunikationssystem
als ganzes. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Ressourcenkapazität jeder
Frequenz im Wesentlichen identisch und die Frequenzbandverteilung
wird gleichgesetzt, d.h. so, dass angestrebt wird, den Ressourcenverbrauch gleichmäßig über die
unterschiedlichen Frequenzbänder
zu verteilen.
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Bei
anderen Ausführungsformen
kann die bevorzugte Frequenzbandverteilung der Ressource eingestellt
werden, verfügbare
Kapazität
auf jedem der Frequenzbänder
zu berücksichtigen.
Beispielsweise kann ein Frequenzband, z.B. PGSM, die doppelte Kapazität eines
zweiten Frequenzbandes, z.B. GSM 1800, haben, weil es vollständiger eingesetzt wird.
In diesem Fall ist es bevorzugt, eine Ressourcenverteilung zu haben,
die den Kapazitätsunterschied
widerspiegelt, und die bevorzugte Frequenzbandverteilung kann insbesondere
eingestellt werden, doppelt so viele Teilnehmereinheiten dem ersten
Frequenzband wie dem zweiten Frequenzband zuzuweisen. Bei einigen
Ausführungsformen
kann eine Kostenfunktion, die der Verwendung eines der Frequenzbänder zugeordnet
ist, höher
sein als für
die Benutzung einer anderen Frequenz und die bevorzugte Frequenzbandverteilung
kann eingestellt werden, dies widerzuspiegeln. Wenn beispielsweise ein Frequenzband
bei einer sehr viel höheren
Frequenz liegt als ein anderes, wird es aufgrund der Fortpflanzungsbedingungen
höhere
Sendeleistungen erfordern, was zu einem zusätzlich Energieverbrauch führt. Die
entsprechenden Kosten im Hinblick auf Batterielebensdauer werden
daher für
dieses Frequenzband erhöht
und die bevorzugte Frequenzbandverteilung wird daher mehr zu Gunsten
anderer Frequenzbänder
gewichtet sein.
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In
Schritt 403 bestimmt der Vorzugsfrequenzbandprozessor 317 des
BSC 303 einen Frequenzbandvorzugsparameter für wenigstens
ein erstes Frequenzband. Der Frequenzbandvorzugsparameter ist ein
Parameter, der zu einem Grad an Bevorzugung für das erste Frequenzband gehört. Vorzugsweise
kann der Frequenzbandvorzugsparameter benutzt werden, um eine Ressource
zu oder von dem ersten Frequenzband zu wichten. Es liegt innerhalb der Überlegungen
dieser Erfindung, dass der Frequenzbandvorzugsparameter irgendein
geeigneter Parameter sein kann; bei der bevorzugten Ausführungsform
ist er jedoch ein Leistungsbudget-Offset, der verwendet werden kann,
um das berechnete Leistungsbudget in den Basisstationen zu modifizieren.
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Der
Frequenzbandvorzugsparameter ist einer Mehrzahl von Basisstationen
gemeinsam und wird benutzt, um die Ressourcenzuweisung und insbesondere
das Handoververhalten zu steuern, so dass die bevorzugte Ressourcenverteilung über verschiedene
Frequenzbänder
erreicht werden kann.
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Der
Parameter wird daher benutzt, um das Verhalten einer Gruppe von
Zellen zu verwalten, wodurch die Ressourcenverteilung zwischen Frequenzbändern für vorzugsweise
ein Gebiet, welches von den Zellen der Gruppe der Basisstationen
gebildet wird, gesteuert wird.
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In
Schritt 405 wird der Frequenzbandvorzugsparameter auf eine
Mehrzahl von Basisstationen verteilt und insbesondere wird er von
dem Vorzugsfrequenzbandprozessor 317 an jeden der Handover-Controller 311, 313, 315 der
BTSs 305, 307, 309 kommuniziert. Die
Verteilung kann durch irgendwelche geeigneten Mittel erfolgen; bei
der bevorzugten Ausführungsform
erfolgt dies jedoch durch feste Verbindungen, die zwischen dem BSC 303 und
BTSs 305, 307, 309 bestehen. Der Frequenzbandvorzugsparameter
kann in jeder geeigneten Form kommuniziert werden. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
wird der tatsächliche
Frequenzbandvorzugsparameter, bei anderen Ausführungsformen jedoch eine Repräsentation
des Frequenzbandvorzugsparameters kommuniziert, oder es wird eine
andere Information gesendet, die es den Basisstationen erlaubt, den
Frequenzbandvorzugsparameter zu bestimmen.
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In
einer Ausführungsform
kann die Basisstation daher eine vordefinierte Liste von Frequenzbandvorzugsparametern
umfassen und die Kommunikation des Frequenzbandvorzugsparameters
wird einfach erreicht, indem Identitätsinformation für den Frequenzbandvorzugsparameterwert
kommuniziert wird, der für
eine geeignete Nachschlagetabelle verwendet werden kann.
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In
Schritt 407 empfängt
jeder Handover-Controller 311, 313, 315 den
Frequenzbandvorzugsparameter in irgendeiner geeigneten Form. Die
folgenden Schritte werden unabhängig
von jedem Handover-Controller 311, 313, 315 für von diesen
BTS bediente Teilnehmereinheiten durchgeführt. Alle Handover-Controller 311, 313, 315 benutzen
jedoch denselben Frequenzbandvorzugsparameter in dem Prozess. Die
folgende Beschreibung fokussiert auf den Betrieb des Handover-Controllers 311.
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Anfänglich,
in Schritt 409, bestimmt der Handover-Controller 311, ob der Bandvorzugsmodus
aktiviert, d.h. ob das BTS 305 arbeiten sollte, indem Überlegungen
zur Ressourcenverteilung zwischen den bevorzugten Bändern einbezogen
werden sollen oder nicht. Falls nicht, fährt der Prozess in Schritt 411 fort,
einen herkömmlichen
Handover durchzuführen, ohne
Berücksichtigung
des Frequenzbandvorzugsparameters. Anderenfalls fährt das
Verfahren bei Schritt 413 fort.
-
Bei
Schritt 413 bestimmt der Handover-Controller 311 eine
Mehrzahl von Handoverparameterwerten für eine Mehrzahl von Kandidatenzellen
für eine
Teilnehmereinheit. Insbesondere bestimmt der Handover-Controller 311 das
Leistungsbudget für eine
Anzahl von Nachbarzellen für
eine Teilnehmereinheit, die versucht, an eine andere Zelle zu übergeben.
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Es
wird daher eine Handoverkandidatenliste für jede übergebende Teilnehmereinheit
erzeugt, wobei die Handoverkandidatenliste die möglichen Handoverkandidaten,
geordnet nach ihrem Leistungsbudget, umfasst.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
bestimmt der Handover-Controller 311 einen geeigneten Handoverkandidaten,
basierend auf den Messungen der Teilnehmereinheit. Damit jedoch
eine Nachbarzelle als ein gültiges
Handoverziel angesehen wird, muss sie ein Kriterium erfüllen, welches
anzeigt, dass eine akzeptable Leistung für die Nachbarzelle erreicht
werden kann. Daher stellt dieses Kriterium sicher, dass die Teilnehmereinheit
das potentielle Handoverziel mit einem Leistungspegel empfängt, der
für das
BTS dieser Zelle ausreichend ist, um einen guten Ruf zu unterstützen. Eine
Nachbarzelle wird als gültig zur
Aufnahme auf die Liste potentieller Kandidaten betrachtet, wenn
der Empfangspegel bei der Teilnehmereinheit für diese Zelle oberhalb eines
Schwellenwertes RXLEV_MIN(n) liegt, der in der Handoversteuerdatenbank
gesetzt werden kann.
-
Kriterium
1: rxlev_ncell(n) > rxlev_min(n)
wobei
rxlev_ncell
die letzte, gemittelte Empfangssignalstärke ist, die für diesen
Nachbarn verarbeitet wurde und rxlev_min(n) ein datenbankdefinierter
Schwellenwert ist.
-
Somit
werden die in Schritt 413 bestimmten Handoverparameterwerte
auf diejenigen Zellen limitiert, für die das Leistungsbudget Kriterium
1 erfüllt.
-
In
Schritt 415 wird ein Satz von Handoverparameterwerten erzeugt,
wobei der Satz die Mehrzahl von Handoverparameterwerten der Handoverkandidatenliste
umfasst, wobei jegliche Kandidaten gesperrt werden, die Kriterium
1 nicht erfüllen.
In dem Satz werden die Handoverparameterwerte, die zu der ersten
Frequenz gehören,
kompensiert und vorzugsweise um den Frequenzbandvorzugsparameter versetzt.
Es wird daher ein Satz von Handoverparametern erzeugt, der eine
Wichtung enthält,
die durch die Kompensation um den Frequenzbandvorzugsparameter verursacht
wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist der Frequenzbandvorzugsparameter ein Leistungsbudgetoffsetparameter
und die Leistungsbudgetwerte der Kandidatenhandoverliste werden
für die
Kandidaten der ersten Frequenz kompensiert. Beispielsweise können die
Leistungsbudgets aller Kandidaten eines bevorzugten Bandes um einen
Faktor 6 dB erhöht
werden. Nachdem die Leistungsbudgetwerte modifiziert wurden, wird
die Handoverkandidatenliste neu geordnet, wobei die kompensierten
Leistungsbudgetwerte in Betracht gezogen werden.
-
Nach
Schritt 415 fährt
das Verfahren bei Schritt 417 fort, indem eine Handoverkandidatenzelle in
Abhängigkeit
von den Handoverparameterwerten des Satzes bestimmt wird. Ein Zielhandoverkandidat wird
daher bei der bevorzugten Ausführungsform
aus der neu geordneten Handoverkandidatenliste ausgewählt. Nach
der Auswahl eines Zielhandoverkandidaten wird in Schritt 419 der
Handover veranlasst, wobei derselbe Handoverprozess verwendet wird,
wie für
einen herkömmlichen
Handover. Sollte der Handover zu den bevorzugten Kandidaten nicht
möglich sein,
beispielsweise wenn die Zielbasisstation die Handoveranforderung
zurückweist,
wird der nächste Handoverkandidat
in der neu geordneten Liste ausgewählt.
-
Der
Ansatz ist in 5 illustriert, die eine Illustration
eines Beispiels einer Rangfolge von Handoverkandidaten gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist.
-
5 zeigt
eine erste Liste 501, die einer Rangfolge der Handoverkandidaten 505–521 durch den
Handover-Controller 311 gemäß dem Leistungsbudget
entspricht, wie in Schritt 413 erfolgt. Wie man sehen kann,
hat Kandidat 3 505 das beste Leistungsbudget, gefolgt von
Kandidat 6 507 und Kandidat 4 509. Ein herkömmlicher
Handover würde
daher zu Handoverkandidat 3 305 veranlasst. Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
wird jedoch die Handoverkandidatenliste neu geordnet, wobei der
Frequenzbandvorzugsparameter wenigstens eines Frequenzbandes berücksichtigt
wird. Bei dem gezeigten Beispiel ist eines der Frequenzbänder ein
bevorzugtes Frequenzband wie von dem Vorzugsfrequenzbandprozessor 317 bestimmt.
Zum Beispiel kann es bevorzugt sein, so viele Teilnehmereinheiten
wie möglich
nach GSM 1800 zu übergeben,
um die aktuelle Ressourcenverwendung dieses Bandes zu steigern.
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Ein
Frequenzbandvorzugsparameter, der aus einem Leistungsbudgetoffset
für das
GSM 1800 Frequenzband besteht, wird daher in dem Vorzugsfrequenzbandprozessor 317 erzeugt
und an den Handover-Controller 311 kommuniziert. Jedes
der Leistungsbudgets für
die Kandidaten 4, 7 und 2, die GSM 1800 Kandidaten sind, wird um
den Frequenzbandvorzugsparameterwert erhöht. Die Kandidatenhandoverliste
wird dann in Abhängigkeit
von den versetzten Leistungsbudgetwerten (d.h. kompensiert, um den
Frequenzbandvorzugsparameter) neu geordnet, um eine kompensierte
Leistungsbudgethandoverkandidatenliste 503 bereitzustellen.
Wie in 6 illustriert, hat die Kompensation
von Kandidat 4 das Leistungsbudget für diesen Kandidaten über dasjenige
der Kandidaten 3 und 6 gesteigert und Kandidat 4 ist daher der bevorzugte
Handoverkandidat. Die Kompensation von Kandidat 7 hat jedoch nur dazu
geführt,
dass dieser Kandidat ein besseres Leistungsbudget hat als Kandidat
6, wohingegen er noch schlechter ist als Kandidat 3. Kandidat 3
ist daher der am zweithöchsten
eingestufte Handoverkandidat, gefolgt von Kandidat 7 und 6. Nach
der Neuordnung wird dann die kompensierte Leistungsbudgethandoverkandidatenliste 503 verwendet,
um den Handoverkandidaten durch Auswahl des am höchsten eingeordneten Kandidaten
als das Handoverziel auszuwählen.
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Wie 5 anzeigt,
neigen die Vorzugsbandkandidaten, wenn die Leistungsbudgetwerte
der Kandidaten des bevorzugten Bandes sinnvolle Werte im Vergleich
zu den anderen Kandidaten sind, dazu, zum oberen Teil der List hin
gewichtet zu sein. Wenn jedoch die Leistungsbudgetwerte der Kandida ten
des bevorzugten Bandes nicht zufrieden stellend sind, wird ein anderer
Kandidat die erste Wahl für
das Handoverziel sein. Der Pegel der Wichtung hängt klar von dem tatsächlichen
Wert des Frequenzbandvorzugsparameters ab. Daher kann eine leichte
Wichtung erreicht werden, die die Ressourcenverteilung über die
verschiedenen Frequenzbänder
modifiziert und gleichzeitig sicherstellt, dass nur geeignete Handoverkandidaten
ausgewählt
werden. Es wird daher eine verbesserte Verteilung erreicht, während hohe Dienstqualität für die individuelle
Teilnehmereinheit sichergestellt wird.
-
Weiter
wird das Wichten und daher die Ressourcenverteilung zentral gesteuert
und führt
zu einer Gesamtressourcenverteilung für eine Mehrzahl von Zellen,
während
der individuelle und lokale Einfluss auf einem Minimum gehalten
wird, was zu einem guten Funktionieren des Handoverprozesses bei
jeder individuellen Basisstation führt. Weiter ist die einzige
lokale Modifikation, die erforderlich ist, um die globale Ressourcenverteilung
zu implementieren, die Modifikation eines einzigen Handoverparameters.
Das Verfahren ist daher einfach zu implementieren. Es wird offensichtlich
sein, dass die Ausführungsform
dazu neigt, einen oder mehrere der folgenden Vorteile einzeln oder
in Kombination bereitzustellen:
- – Sie liefert
einen einfachen Weg, eine Ressourcenverteilung über mehrere Frequenzbänder zu verwalten,
zu steuern und/oder zu modifizieren.
- – Einfache
zentrale Steuerung sorgt für
lokale Wichtung mit limitiertem Einfluss auf lokale Dienstqualität und führt gleichzeitig
zu der erwünschten
globalen Modifikation.
- – Hohe
Dienstqualität
wird individuellen Teilnehmereinheiten bereitgestellt, während für eine erwünschte Ressourcenverteilung
gesorgt wird.
- – Sie
stellt ein Verfahren zur Verfügung,
welche eine dynamische Anpassung an aktuelle Betriebsbedingungen
erlaubt.
- – Sie
stellt ein Verfahren zur Verfügung,
bei dem genaue Ressourcenverteilung möglich ist, wobei geringe Wichtungsbeträge machbar
sind.
- – Der
Ansatz kann mit vielen unterschiedlichen Handoveralgorithmen einfach
implementiert werden.
- – Sie
sorgt für
eine Steuerung der globalen Ressourcenverteilung während gutes
lokalisiertes Funktionieren beibehalten wird.
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Es
liegt innerhalb der Überlegungen
der Erfindung, dass die Handoverentscheidung eine Anzahl von Parametern
anstelle nur des Leistungsbudgets berücksichtigen kann. Weiter können Kompensationen,
Modifikationen oder Offsets in die Handoverparameter eingeführt werden,
basierend auf anderen Überlegungen
als die Ressourcenverteilung über
Frequenzbänder.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Verfahren daher den Schritt des Versetzens eines der
Handoverparameterwerte des Satzes um einen hierarchischen Zellvorzugswert.
Es wird so eine Wichtung nicht nur auf ein bevorzugtes Frequenzband
hin, sondern auch auf eine Ebene des Netzwerkes hin, typischerweise
auf die Mikrozell- oder Picozellschichten hin, eingeführt. Bei der
bevorzugten Ausführungsform
wird die Wichtung in einer ähnlichen
Weise in den Offset für
den Frequenzbandvorzugsparameter eingeführt, d.h. ein Leistungsbudgetoffset
wird denjenigen Handoverkandidaten hinzuaddiert, die Mikrozellen
oder Picozellen sind.
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Die
Bestimmung und Steuerung des Ebenenoffsets wird vorzugsweise lokal
durchgeführt,
so dass sie von der Topologie und den geographischen Bedingungen
jeder Zelle abhängt
und insbesondere von der Verfügbarkeit
der Mikrozellen und Picozellen als Nachbarn. Der bevorzugte Bandoffset
und der Ebenenoffset sind daher trotz des zentralen Ansatzes des
einen und des lokalen Ansatzes des anderen leicht zu integrieren.
Dies gestattet den Betreibern vollständig, ihre Netzwerke gemäß sowohl
lokalen als auch globalen Bedürfnissen
und Anforderungen zu konfigurieren und zu optimieren. Es erlaubt
den Betreibern daher das Verhalten ihrer Netzwerke im Hinblick auf
bevorzugte Frequenzbänder
und Mikrozellen gemäß ihrer
Vorliebe einfach zu konfigurieren, indem einfach die geeigneten
Werte der Kompensationsparameter eingestellt werden.
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Es
liegt innerhalb der Überlegungen
der Erfindung, dass andere Handoverparameter in dem Handoverauswahlprozess
verwendet werden können
und dass einer davon von dem Frequenzbandvorzugsparameter anstelle
des Leistungsbudgets kompensiert wird. Weiter kann eine Mehrzahl
von Handoverparametern bei dem Auswahlprozess verwendet werden und
der Offset um den Frequenzbandvorzugsparameter kann an einem oder
mehreren dieser Handoverparameter erfolgen. Somit kann der Frequenzbandvorzugsparameter
ein Verbundparameter sein, der mehrere Subparameter umfasst, wobei
jeder Subparameter der Kompensation für einen anderen Parameter entspricht.
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Bei
einer Ausführungsform
umfassen die Handoverparameterwerte Signalpegel und das Handover-
und Frequenzbandvorzugsparameterversetzen basiert hauptsächlich auf
den Sig nalpegeln. Der Handover kann daher einfach auf gemessenen
Signalpegeln für
die Pilotsignale der benachbarten Basisstationen basieren. Bei der
bevorzugten Ausführungsform
sind die Signalpegel jedoch relative Signalpegel zwischen einer
bedienenden Zelle für
die Teilnehmereinheit und jeder der Kandidatenzellen. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
basiert die Handoverbestimmung und Frequenzbandvorzugsparameterkompensation
daher vorzugsweise auf den Leistungsbudgets wie zuvor beschrieben.
Alternativ oder zusätzlich
können
die Handoverparameterwerte Signal-zu-Störungs-Pegel umfassen.
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Es
liegt innerhalb der Überlegungen
der Erfindung, dass der Frequenzbandvorzugsparameter in jeder geeigneten
Weise und in Abhängigkeit
aller geeigneten Parameter bestimmt werden kann. Bei sehr einfachen
Ausführungsformen
wird der Frequenzbandvorzugsparameter daher direkt von dem Netzwerkbetreiber
geliefert und der Frequenzbandvorzugsparameter wird daher einfach
in Abhängigkeit von
einer Benutzereingabe bestimmt. Bei der bevorzugten Ausführungsform
jedoch wird der Frequenzbandvorzugsparameter in Abhängigkeit
von einer Verfügbarkeit
von Frequenzbändern
bestimmt. Der Frequenzbandvorzugsparameter wird daher vorzugsweise
in Abhängigkeit
davon eingestellt, welche Frequenzbänder für die Teilnehmereinheiten verfügbar sind.
Insbesondere kann die Verfügbarkeit
von Frequenzbändern über das
Kommunikationssystem variieren und folglich kann das von dem Kommunikationssystem
abgedeckte Gebiet in eine Anzahl unterschiedlicher Regionen mit
unterschiedlicher Frequenzbandverfügbarkeit unterteilt werden.
In diesem Fall kann jede Region den Frequenzbandvorzugsparameter
für die
in dieser Region enthaltenen Basisstationen unterschiedlich setzen.
Auf die se Weise kann die Ressourcenverteilung einfach an variierende
Bedingungen über
das Kommunikationssystem angepasst werden.
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Bei
einer Ausführungsform
wird der Frequenzbandvorzugsparameter in Abhängigkeit von einer Verteilung
von Teilnehmereinheitsfähigkeiten
für eine
Gruppe von Teilnehmereinheiten bestimmt.
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Beispielsweise
in einem Kommunikationssystem, welches ein erstes und ein zweites
Frequenzband umfasst, kann es sein, dass alle Teilnehmereinheiten
in der Lage sind, auf dem ersten Frequenzband zu kommunizieren,
wohingegen lediglich ein Teil der Teilnehmereinheiten auf dem zweiten
Frequenzband kommunizieren kann. Wenn dieser Anteil sehr gering
ist, wird eine starke Wichtung zu dem Frequenzbandvorzugsparameter
eingeführt,
um sicherzustellen, dass alle Teilnehmereinheiten an die zweite
Frequenz übergeben,
wenn dies überhaupt möglich ist.
Wenn jedoch der Anteil sehr hoch ist, wird lediglich eine geringe
Wichtung benötigt,
um eine Gleichverteilung der Ressource über die zwei Frequenzbänder zu
erreichen. Bei einem typischen Kommunikationssystem variieren die
Fähigkeiten
der Teilnehmereinheiten oft signifikant und ändern sich, wenn die Teilnehmereinheiten
mehr und mehr fortschrittlich werden. Die Ausführungsform stellt daher ein
Verfahren zur dynamischen Steuerung der Ressourcenverteilung über Frequenzbänder zur
Verfügung,
wenn sich die Verteilung der Teilnehmereinheitsfähigkeiten in dem System ändert.
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Zusätzlich oder
alternativ kann der Frequenzbandvorzugsparameter in Abhängigkeit
von einer Verteilung der Zelllast von einer Gruppe von Basisstationen
bestimmt werden. Bei einer Ausführungsform überwacht
daher der Vorzugs frequenzbandprozessor kontinuierlich die Ressourcenverwendung
für die
Basisstationen dieses BSC. Der Ressourcenverbrauch wird individuell
für eine
Mehrzahl von Frequenzbändern überwacht
und wenn bestimmt wird, dass die Verteilung vorzugsweise geändert wird,
wird der Frequenzbandvorzugsparameter modifiziert, um die Handovers
auf das gewünschte Frequenzband
hin zu wichten. Bei dem speziellen Fall von zwei Frequenzbändern wird,
wenn bestimmt wird, dass ein Frequenzband wesentlich stärker belastet
ist als das andere, ein Frequenzbandvorzugsparameter für das zweite
Frequenzband gesetzt, der die Leistungsbudgetwerte für Handoverkandidaten
dieser Zelle verbessern wird. Eine dynamische Verwaltung der Ressourcenverteilung
wird daher durch einen einfachen Mechanismus erreichbar. Die Überwachung
der aktuellen Bedingungen und insbesondere der Last des Kommunikationssystems
kann auf der Last von Zellen und/oder von Frequenzbändern basieren.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt des Anstoßens eines
Handovers in Abhängigkeit
von den Handoverparameterwerten des Satzes. Beispielsweise kann
der Handover-Controller kontinuierlich die beschriebene Handoverauswertungsprozedur
für eine oder
mehrere Teilnehmereinheiten durchführen, ob ein Handover angefordert
wurde oder nicht. Wenn die Handoverauswertung dazu führt, dass
ein Handoverkandidat bestimmte Bedingungen erfüllt, kann ein Handover angestoßen werden.
Diese Bedingungen können
beispielsweise einschließen,
dass das Leistungsbudget (wie durch den Frequenzbandvorzugsparameter
kompensiert) für
eine Nachbarzelle einen gegebenen Schwellenwert überschreitet. Das Verfahren
gemäß der beschriebenen
Ausführungsform
kann daher selbst einen Handover triggern.
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Bei
einer Ausführungsform
ist die Kompensation der zu der ersten Frequenz gehörigen Handoverparameterwerte
keine direkte Modifikation der Handoverparameter selbst. Vielmehr
definiert der Frequenzbandvorzugsparameter einen maximalen Offset
zwischen den Handoverparametern des bevorzugten Bandes und dem stärksten unkompensierten
Handoverparameter. Bei dieser Ausführungsform definiert der Offset
daher eine maximale Differenz der Leistungsbudgetwerte zwischen
der Zelle mit dem besten Leistungsbudget und der Zelle des bevorzugten
Bandes mit dem besten Leistungsbudget. Bei dieser Ausführungsform
werden Zellen, die diese Grenze überschreiten,
aus dem Satz ausgeschlossen und der Zielhandoverkandidat wird ausgewählt als
die beste Vorzugsbandzelle, die in dem Satz verbleibt und als die
beste Zelle, falls keine Zellen des Vorzugsbandes verbleiben. Die
Ausführungsform
ist äquivalent
dem zuvor beschriebenen Offsetansatz, bei dem, falls der Leistungsbudgetwert
der Vorzugsbandzelle, der zu dem Frequenzbandvorzugsparameter hinzuaddiert
wird, geringer ist als der Leistungsbudgetwert der "besten" Zelle, die Vorzugsbandzelle
aus der Handoverkandidatenliste entfernt wird, wodurch Handoverkandidaten
mit schlechtem Leistungsbudget eliminiert werden.
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Die
Erfindung kann in jeder geeigneten Form implementiert werden, einschließlich Hardware,
Software, Firmware oder irgendeine Kombination davon. Vorzugsweise
wird die Erfindung jedoch als Computersoftware implementiert, die
auf einem oder mehreren Datenprozessoren läuft. Die Elemente und Komponenten
einer Ausführungsform
der Erfindung können
in dem Kernnetzwerk, dem Funkzugriffsnetzwerk, einer Teilnehmereinheit
oder jeder geeigneten physikalischen oder funktionalen Position
lokalisiert sein. Tatsächlich
kann die Funktionalität
in einer einzelnen Einheit, in einer Mehrzahl von Einheiten oder als
Teil anderer funktionaler Einheiten implementiert sein. Somit kann
die Erfindung in einer einzelnen Einheit implementiert sein oder
sie kann physikalisch und funktionell in dem Kommunikationssystem
verteilt sein.