DE60310953T2

DE60310953T2 - Verfahren zum Optimieren der Nutzung von Funkressourcen während der Zugriffsprozeduren in zellularen Kommunikationssystemen, sowie entsprechendes System

Info

Publication number: DE60310953T2
Application number: DE60310953T
Authority: DE
Inventors: Fabio Montanari
Original assignee: Siemens SpA
Current assignee: Siemens SpA
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2023-11-29
Also published as: DE60310953D1; CN1622654A; EP1536659A1; ATE350871T1; CN1622654B; EP1536659B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft zellulare Kommunikationssysteme und spezieller ein Verfahren zum Optimieren der Nutzung von Funkressourcen während der Zugriffsprozeduren in einem solchen System, sowie das System zum Implementieren dieses Verfahrens.
Der Übersichtlichkeit halber und nur zu Beispielzwecken wird die Erfindung im Zusammenhang mit einem mobilen TD-SCDMA-Kommunikationssystem (Time Division – Synchronous Code Division Multiple Access, zeitgeteiltes synchrones Code-Multiplex-Vielfachzugriffsverfahren) beschrieben; sie ist jedoch auf alle Systeme anwendbar, bei denen benachbarte Zellen um dieselben Funkressourcen konkurrieren und die physikalischen gemeinsamen Steuerkanäle (CCPCH, Common Control Physical Channels) in einer im Wesentlichen statischen Art und Weise zugeteilt werden, d. h., deren Zuteilung nicht dynamisch an die jeweiligen Störungsbedingungen angepasst wird.
Hintergrund der Erfindung
Es ist in der Technik bekannt, dass bei jedem digitalen mobilen Kommunikationssystem das Funksubsystem eine bestimmte Anzahl von logischen Kanälen unterstützen muss, die sich in zwei Kategorien unterteilen lassen: Verkehrskanäle (TCH, Traffic Channels), über die Benutzerinformationen transportiert werden, sowie Steuerkanäle für den Transport von Systemsteuerungsinformationen (Signalisierung, Synchronisation...). Die besagten logischen Kanäle werden dann auf die physikalischen Funkressourcen abgebildet. Die Strukturierung der logischen Kanäle und der physikalischen Funkressourcen, die diese transportieren, hängt von dem jeweiligen Typ des mobilen Kommunikationssystems ab.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit den gemeinsamen Steuerkanälen (CCCH, Common Control Channels), also den Steuerkanälen, die nicht für ein bestimmtes Teilnehmerendgerät (UE, User Equipment) reserviert sind. Bei Anwendung auf das hier beschriebene TD-SCDMA-System sind die folgenden logischen Steuerkanäle von Interesse: der Rundsende-Steuerkanal (BCCH, Broadcast Control CHannel), der Vorwärts-Zugriffskanal (FACH, Forward Access CHannel), der Kanal für den wahlfreien Zugriff (RACH, Random Access CHannel) und der Zuweisungskanal (AGCH, Access Grant CHannel). Die Aufgaben dieser logischen Kanäle sind dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik ausreichend bekannt und es besteht daher keine Notwendigkeit, diese hier im Einzelnen zu beschreiben; einschlägige Informationen hierzu finden sich unter anderem in der technischen Spezifikation TSM 05.02, erstellt von der "China Wireless Telecommunication Standard"-Gruppe (CWTS). An dieser Stelle sei nur daran erinnert, dass: der BCCH-Kanal in Abwärtsrichtung allgemeine Informationen über eine Basisstation (BTS, Base Transceiver Station) rundsendet, und zwar für jede Basisstation BTS getrennt; der FACH-Kanal, nur in Abwärtsrichtung, dazu dient, die Anfangswerte für die Leistungssteuerung und die Synchronisationsverschiebung an ein Teilnehmerendgerät (UE) zu übermitteln; der RACH-Kanal, nur in Aufwärtsrichtung, dazu dient, die Zuteilung eines Signalisierungs- oder Verkehrskanals anzufordern; und der AGCH-Kanal, nur in Abwärtsrichtung, dazu dient, einen Signalisierungskanal oder direkt einen TCH-Kanal zuzuteilen.
Die vorstehend genannten logischen Kanäle werden auf die folgenden physikalischen gemeinsamen Steuerkanäle (im Folgenden kurz als "Zentralkanäle" bezeichnet) abgebildet:

– den primären physikalischen gemeinsamen Steuerkanal (P-CCPCH, Primary – Common Control Physical CHannel), der den BCCH-Kanal und wahlweise den AGCH-Kanal bereitstellt: Der P-CCPCH-Kanal muss sich im ersten Zeitschlitz des Funkrahmens (Zeitschlitz 0) befinden, wo ihm ein vordefinierter Trainingsequenz-Code sowie zwei vordefinierte Spreizcodes mit dem Spreizfaktor 16 zugewiesen sind; ein weiterer Trainingsequenz-Code wird reserviert (immer in Zeitschlitz 0), für den Fall, dass das Raumcode-Sendediversity-Schema (SCTD, Space Code Transmission Diversity) unterstützt wird. Die Konzepte von Spreizcode und Trainingsequenz-Code sind dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik ausreichend bekannt und brauchen daher an dieser Stelle nicht weiter beschrieben zu werden;
– den physikalischen Vorwärts-Zugriffskanal (P-FACH, Physical – Forward Access CHannel): Dieser Kanal lässt sich frei in einem beliebigen Abwärtszeitschlitz des Funkrahmens anordnen (mit Ausnahme von Zeitschlitz 0), wobei dem Kanal ein Spreizcode mit dem Spreizfaktor 16 oder 8 zugewiesen werden kann;
– den physikalischen Kanal für den wahlfreien Zugriff (P-RACH, Physical – Random Access CHannel): Dieser Kanal lässt sich frei in einem beliebigen Aufwärtszeitschlitz des Funkrahmens anordnen, wobei dem Kanal ein Spreizcode mit dem Spreizfaktor 16 oder 8 zugewiesen werden kann;
– den sekundären physikalischen gemeinsamen Steuerkanal (S-CCPCH, Secondary – Common Control Physical CHannel): Dieser Kanal, der den AGCH-Kanal alternativ zum P-CCPCH-Kanal bereitstellt, lässt sich frei in einem beliebigen Abwärtszeitschlitz des Funkrahmens anordnen (mit Ausnahme von Zeitschlitz 0), wobei dem Kanal entweder zwei Spreizcodes mit dem Spreizfaktor 16 oder ein Spreizcode mit dem Spreizfaktor 8 zugewiesen werden können/kann.

Alle vorstehend erwähnten Zentralkanäle sind grundsätzlich für ein und dieselbe Frequenz konfiguriert, die üblicherweise als BCCH-Frequenz bezeichnet wird.
Somit kann genau ein P-CCPCH-Kanal in einer Zelle konfiguriert werden; dieser Kanal befindet sich an einer vordefinierten Zeitposition innerhalb des Funkrahmens und verfügt über einen oder mehrere vordefinierte Trainingsequenz-Codes) sowie Spreizcodes. Demzufolge ist die P-CCPCH-Konfiguration allen Netzwerkelementen vorab bekannt. Dagegen ist für die übrigen Zentralkanäle, neben der Flexibilität bezüglich der Zeitposition innerhalb des Funkrahmens sowie bei den Spreizcodes, auch eine Flexibilität hinsichtlich der Kanalnummer vorgesehen: So sind die besagten Kanäle denn auch in einem bestimmten Nummernbereich konfigurierbar, mit dem Mindestwert 1 für P-FACH und P-RACH sowie 0 für S-CCPCH bis hin zu dem Maximalwert 3 für alle besagten Kanäle. Hierbei gelten jedoch die folgenden Einschränkungen:

– Es muss eine Eins-zu-Eins-Abbildungsbeziehung zwischen P-FACH- und P-RACH-Kanälen bestehen – das heißt, jedem konfigurierten P-FACH-Kanal muss genau ein konfigurierter P-RACH-Kanal zugeordnet sein;
– Der AGCH-Kanal jedes konfigurierten P-FACH/P-RACH-Paares muss auf ein konfiguriertes P-CCPCH/S-CCPCH-Paar abgebildet werden (diese Einschränkung wird nachfolgend genauer erläutert).

Informationen dazu, welche P-FACH-, P-RACH- und S-CCPCH-Kanäle in der Zelle konfiguriert sind, sowie Informationen dazu, welcher P-FACH- und P-RACH-Kanal zu welchem CCPCH-Kanal gehört, werden von dem BCCH bereitgestellt.
Die Auswahl der Zentralkanal-Konfiguration erfolgt auf der Ebene des Basisstations-Controllers (BSC, Base Station Controller) und wird der Basisstation des TD-SCDMA-Systems (TD-SCDMA Base Transceiver Station, BTSC) über geeignete Systeminformationsnachrichten (so genannte SI4-Nachrichten gemäß der technischen Spezifikation CWTS TSM 04.08) mitgeteilt, die dann auf dem BCCH-Kanal an die Teilnehmerendgeräte (UEs) rundgesendet werden. Der Inhalt der SI4-Nachrichten wird von den Teilnehmerendgeräten (UEs) bei Herstellung der Funkverbindung aufgegriffen, wie an späterer Stelle noch ausführlicher beschrieben wird. Gemäß der Terminologie, die in den vorstehend erwähnten Spezifikationen zur Anwendung kommt, wird eine Gruppe bestehend aus einem P-FACH/P-RACH-Paar und entweder einem P-CCPCH- oder einem S-CCPCH-Kanal als "P-FACH-Gruppe" (P-FACH_GROUP) bezeichnet.
Derzeit werden in einem TD-SCDMA-System die Verkehrskanäle dynamisch zugewiesen; dies geschieht auf Basis von Störungsmessungen (siehe hierzu beispielsweise IT-B 1 313 314). Dagegen erfolgt die Auswahl der Zentralkanal-Konfiguration für eine gegebene Zelle nach einem festen Verfahren durch den Netzbetreiber und wird für die gesamte Lebensdauer der Zelle unverändert beibehalten. Da jede konfigurierte P-FACH-Gruppe (P-FACH_GROUP) immer nur einem Teilnehmerendgerät (UE) gleichzeitig einen Zugriff auf eine Zelle gewähren kann, gilt: Je höher die Anzahl der konfigurierten P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs) in der Zelle ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen den Teilnehmerendgeräten (UEs), die gleichzeitig auf diese Zelle zugreifen, und desto besser kann die Zelle den kommenden Verkehr selbst verwalten. Um zu vermeiden, dass die gewählte Zentralkanal-Konfiguration einen Engpass für das System darstellt, tendiert ein Netzbetreiber daher dazu, so viele P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs) wie möglich zu konfigurieren.
Diese Vorsichtsmaßnahme könnte sich allerdings als unzureichend erweisen, da aufgrund der dynamischen Kanalzuordnung (DCA, Dynamic Channel Allocation) der Verkehrskanäle, welche für TD-SCDMA-Systeme typisch ist, die Verfügbarkeit aller konfigurierten P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs) nicht in jedem Augenblick gewährleistet ist.
Tatsächlich ist es so, dass jede Zelle dazu tendiert, die weniger gestörten Funkkanäle (Kanal = Frequenz/Zeitschlitz) zu nutzen, und sich gegenseitig störende Zellen dazu tendieren, auf dynamische und adaptive Art und Weise die verfügbaren Kanäle gemäß den aktuellen Verkehrsbedingungen und gemäß der zellenspezifischen Funkumgebung gemeinsam zu nutzen. Dies bedeutet, dass die Kanäle, die in die feste Zentralkanal-Konfiguration eingebunden sind, welche von dem Netzbetreiber für eine gegebene Zelle A eingerichtet worden ist, dynamisch mit einer benachbarten Zelle B geteilt werden können, und zwar in dem Sinne, dass Zeiträume auftreten können, in denen diese Kanäle von der Zelle B belegt werden und stark von Zelle A gestört werden. Es sieht sogar so aus, dass während dieser Zeiträume einige P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs), die in Zelle A konfiguriert sind, nicht verfügbar sind, weil sie, obwohl sie in der SI4-Nachricht signalisiert werden, es den Teilnehmerendgeräten (UEs) aufgrund ihres hohen Störungspegels nicht gestatten, auf die Zelle zuzugreifen. Während dieser Zeiträume ist die Fähigkeit von Zelle A zur Verwaltung des kommenden Verkehrs eingeschränkt.
Darüber hinaus kann es, wenn man die vorstehend beschriebene Situation bis in die letzte Konsequenz durchdenkt, im Prinzip Zeiträume geben, in denen keine der konfigurierten P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs) in Zelle A zur Verfügung steht. In diesem Fall wäre die Zelle von keinem Teilnehmerendgerät (UE) aus erreichbar.
Infolgedessen würden alle Teilnehmerendgeräte (UEs), die sich in Zelle A befinden, möglicherweise versuchen, auf die benachbarte Zelle B zuzugreifen, was bei Erfolg dazu beitragen würde, dass der Störungspegel von Zelle A sogar noch weiter zunimmt.
In dieser Situation würde ein Rückkopplungseffekt eintreten, der dazu führt, dass die Verkehrsbelastung von Zelle B immer weiter zunimmt, was wiederum schädlich für Zelle A wäre, die immer stärker gestört würde und daher für die Teilnehmerendgeräte (UEs) unerreichbar wäre. Letzten Endes führt dies zu einem Kommunikationsverlust im System, da ab einem bestimmten Augenblick auch in Zelle B keine weiteren Funkressourcen mehr verfügbar sein werden und diese Zelle dahingehend reagieren wird, dass sie neue Zugriffsanforderungen zurückweist.
Die US-amerikanische Patentanmeldung US-2003/076812 A1 beschreibt ein Verfahren zum Optimieren der wahlfreien Zugriffsprozeduren in CDMA-basierten Zellularnetzen mit zahlreichen konfigurierten P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs), bei dem eine Kettenverbindung zwischen allen beteiligten Kanälen eingerichtet wird, bevor der Eintritt in den dedizierten Kanal erfolgt, sodass die Auswahl des Synchronisationskanals alle übrigen Kanäle bestimmt, die an der Zugriffsprozedur beteiligt sind. Auf das Problem mit den Störungen auf den Funkkanälen, die diese P-FACH-Gruppen transportieren, wird hier jedoch nicht eingegangen, sodass ein Netzwerk, in dem das Verfahren gemäß US-2003/076812 A1 zur Anwendung kommt, nach wie vor die vorgenannten Nachteile aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, genau diesen Nachteil zu überwinden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung erfüllt diese Aufgabe, indem sie eine Möglichkeit zur Neukonfiguration der Zentralkanäle bereitstellt und es auf diese Weise gestattet, Schwankungen auf Funkkanälen, die von benachbarten Zellen gemeinsam genutzt werden, zu folgen.
Spezieller wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Optimieren der Nutzung von Funkressourcen während der Zugriffsphasen in einem zellularen Kommunikationssystem bereitgestellt, bei dem benachbarte Zellen dynamisch miteinander um dieselben Funkressourcen konkurrieren, und bei dem während der besagten Zugriffsphasen ein bidirektionaler Signalisierungsaustausch zwischen Endgeräten, die Zugriff anfordern, und den Steuereinheiten der Zellen über physikalische gemeinsame Steuerkanäle (im Folgenden kurz als "Zentralkanäle" bezeichnet) erfolgt, welche zumindest teilweise Funkressourcen zugeteilt sind, die auch für Verkehrsdaten genutzt werden und die in einer oder mehreren Gruppen angeordnet sind, wobei diese Gruppen eine Anfangskonfiguration aufweisen, welche einer anfänglichen Zuteilung von Funkressourcen entspricht, die in einer Initialisierungsphase der Zelle vorgenommen wurde, wobei die besagten Steuereinheiten fortlaufend den Störungspegel der besagten Funkressourcen überwachen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass für die Lebensdauer der Zelle und basierend auf der Entwicklung bei den Störungspegeln der Funkressourcen, auf denen sich die besagten Zentralkanäle befinden, die Gruppen von Zentralkanälen rekonfiguriert werden, um Schwankungen im Hinblick auf die Funkressourcen, die von den besagten benachbarten Zellen gemeinsam genutzt werden, folgen zu können, wobei diese Neukonfiguration in der Weise erfolgt, dass Zentralkanäle, die sich auf Funkressourcen befinden, welche einen hohen Störungspegel aufweisen, auf Funkressourcen mit einem geringeren Störungspegel verschoben werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein zellulares Kommunikationssystem bereitgestellt, in dem die Steuereinheiten der Zellen die Nutzung der Funkressourcen während der Zugriffsphasen in der vorstehend beschriebenen Art und Weise optimieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist besser zu verstehen, wenn man die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung heranzieht, die hier als nicht einschränkendes Beispiel und unter Verweis auf die beigefügten Abbildungen gegeben wird, wobei:
1 eine schematische Darstellung einer Zelle in einem mobilen TD-SCDMA-Kommunikationssystem ist;
2 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens der Erfindung ist;
die 3A bis 3C ein Beispiel für das Verfahren der Erfindung liefern; und
die 4A bis 4C sowie 5A und 5B zwei weitere Beispiele für das Verfahren der Erfindung zeigen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Paar von benachbarten Zellen CA, CB eines mobilen TD-SCDMA-Kommunikationssystems zeigt, die miteinander um dieselben Funkressourcen konkurrieren. Die Zeichnung zeigt für jede dieser Zellen die Basisstation BTSCa, BTSCb sowie die Basisstations-Controller BSCa, BSCb des TD-SCDMA-Systems. Die Teilnehmerendgeräte UE1a, UE2a bis UEna befinden sich in Wartestellung an Zelle CA, und die Teilnehmerendgeräte UE1b, UE2b bis UEmb befinden sich in Wartestellung an Zelle CB. Das Teilnehmerendgerät UEx kann den Zugriff auf jede dieser beiden Zellen anfordern wollen.
Der Vollständigkeit halber werden die grundlegenden Aspekte der physikalischen TD-SCDMA-Schicht, die von Interesse für die Erfindung sind, nachfolgend unter Verweis auf die aktuelle Systemversion zusammengefasst [Version TD2.0 (BR7.0)]:

– FDMA-, TDMA- und CDMA-Techniken kommen in TD-SCDMA-Systemen zur Anwendung, das heißt, eine Vielzahl von Frequenzen sind verfügbar, wobei für jede Frequenz Funkrahmen mit einer Vielzahl von Zeitschlitzen generiert werden und wobei jeder Zeitschlitz mit einer Vielzahl von Spreizcodes (SCs, Spreading Codes) verknüpft ist: Eine Funkressourcen-Basiseinheit ist somit durch eine Frequenz, einen Zeitschlitz und einen Spreizcode eindeutig gekennzeichnet. Die Zentralkanäle werden wie bereits erwähnt mit derselben Frequenz übertragen (BCCH-Frequenz).
– TD-SCDMA ist ein System mit Zeitmultiplexing (TDD, Time Division Duplexing), das heißt, für die Abwärts- und die Aufwärtsübertragung werden unterschiedliche Zeitschlitze zugeteilt. Derzeit erfolgt die Trennung zwischen den beiden Übertragungsrichtungen statisch und symmetrisch; für jede Frequenz sind vier Zeitschlitze in Abwärtsrichtung (TS0, TS4, TS5, TS6) sowie drei Zeitschlitze in Aufwärtsrichtung (TS1, TS2, TS3) verfügbar.
– Die Funkressourcen, die zu Zeitschlitz TS0 einer jeden Frequenz gehören, können keinem Verkehrstyp zugewiesen werden und unterstützen nur P-CCPCH auf der BCCH-Frequenz.
– Zulässige Spreizfaktoren (SF, Spreading Factors) für jeden Zeitschlitz sind SF16 (obligatorisch für Zeitschlitz TS0 der BCCH-Frequenz) und SF8.
– Mehrere Spreizfaktoren (SF) in ein und demselben Zeitschlitz sind nicht zulässig.
– Die Anzahl der verfügbaren Spreizcodes (SC) pro Zeitschlitz beträgt 16 oder 8 für Spreizfaktor SF16 bzw. SF8.

Die Trainingssequenz-Codes oder Midambles, die an jeden Zeitschlitz gekoppelt sind und zu Messzwecken eingesetzt werden, bleiben hier unerwähnt, da sie für das Verständnis der Erfindung nicht von Interesse sind.
In Anbetracht dessen, dass die Aufgabe der Erfindung die Optimierung der Nutzung von Funkressourcen während der Zugriffsprozedur ist, soll an dieser Stelle eine solche Prozedur sowie die damit einhergehende Nutzung der Zentralkanäle ebenfalls kurz in Erinnerung gerufen werden.
Vor dem Senden der Kanalanforderungsnachricht (CHANNEL REQUEST) für den Zugriff auf eine Zelle übermittelt ein Teilnehmerendgerät (UE) zunächst auf dem physikalischen Kanal des Pilot-Aufwärtszeitschlitzes (UpPTS, Uplink Pilot Time Slot) eine so genannte "Signatur", die aus einer Gruppe von 8 möglichen Signaturen, die innerhalb der Zelle verwendet werden, frei ausgewählt wird. Dies entspricht der impliziten Auswahl des spezifischen P-FACH-Kanals, von dem das Teilnehmerendgerät (UE) die Bestätigungsnachricht (FACH) erwartet.
Konkret bedeutet dies, dass nach Übermittlung der Signatur vom Teilnehmerendgerät (UE) mithilfe der nachfolgenden Formel, die eine implizite Übereinstimmung zwischen Signaturen und P-FACH-Kanälen beschreibt, festgestellt wird, zu welcher P-FACH-Gruppe (G) es gehört: G = S mod NG (1)
Dabei gilt.

– S ist die Nummer der ausgewählten Signatur, die einen Wert zwischen 0 und 7 haben kann;
– N_G ist die Anzahl von konfigurierten P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs) innerhalb der Zelle, wobei diese Anzahl wie bereits an anderer Stelle erwähnt zwischen 1 und 3 liegen kann.

Anhand der P-FACH-Gruppe (P-FACH_GROUP) kann das Teilnehmerendgerät (UE) erkennen, welche bestimmte P-FACH-Gruppe abgehört werden soll und auf welchem bestimmten P-RACH-Kanal die Kanalanforderungsnachricht (CHANNEL REQUEST) übermittelt werden soll.
Konkret bedeutet dies: P-FACH_GROUP steht (in der SI4-Nachricht) für die Position des Informationselements (IE, Information Element) "P-RACH & P-FACH Description", wo der im konkreten Fall zu verwendende P-FACH- und P-RACH-Kanal beschrieben wird. Das Feld "P-RACH associated AGCH" des abgerufenen Informationselements (IE) "P-RACH & P-FACH Description" bezeichnet den P-CCPCH/S-CCPCH-Kanal, von dem das Teilnehmerendgerät (UE) die Nachricht IMMEDIATE ASSIGNMENT (= unmittelbare Zuweisung) oder IMMEDIATE ASSIGNMENT REJECT (= unmittelbare Zuweisung abgewiesen) auf dem AGCH-Kanal erwartet. Hat dieses Feld den Wert 0, so heißt dies, dass der entsprechende AGCH-Kanal auf den P-CCPCH abgebildet ist, wohingegen die Feldwerte 1, 2 oder 3 angeben, dass der entsprechende AGCH-Kanal auf den ersten, den zweiten bzw. den dritten S-CCPCH-Kanal in der Liste der "S-CCPCH Description"-Informationselemente abgebildet wird.
Zusammenfassend gilt, wenn man davon ausgeht, dass:

– TS_BCCH,0 für den Zeitschlitz 0,
– TS_BCCH,DL für den generischen Abwärtszeitschlitz (nicht TS_BCCH,0) und
– TS_BCCH,UL für den generischen Aufwärtszeitschlitz der BCCH-Frequenz steht, dass sich die gewählte P-FACH-, P-RACH- und S-CCPCH-Konfiguration im allgemeingültigsten Fall als Kombination folgender P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs) beschreiben lässt: G0 = <P-FACH0(TSBCCH,DL), P-RACH0(TSBCCH,UL), CCPCH0 > [G1 = <P-FACH1(TSBCCH,DL), P-RACH1(TSBCCH,UL), CCPCH1 >] [G2 = <P-FACH2(TSBCCH,DL), P-RACH2(TSBCCH,UL), CCPCH2 >] (2) wobei das letzte Element einer jeden Dreiergruppe den P-CCPCH/S-CCPCH-Kanal darstellt, auf den der zugehörige AGCH-Kanal abgebildet ist:

Hierbei haben die Variablen X und Y Werte, die im Bereich 0 bis 2 bzw. 1 bis 3 liegen.
Die eckigen Klammern in (2) kennzeichnen optionale P-FACH-Gruppen (wird nur ein P-FACH/P-RACH-Paar konfiguriert, ist selbstverständlich nur eine einzige Gruppe erforderlich). Die Anzahl der tatsächlich konfigurierten P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs) in (2) entspricht dem Parameter N_G in der Formel (1).
Die vorliegende Erfindung sieht eine automatische Neukonfiguration der Zentralkanäle P-FACH, P-RACH und S-CCPCH in dem Funkrahmen für eine gegebene Zelle vor, um Schwankungen bei der gemeinsamen Nutzung von Funkkanälen durch benachbarte Zellen folgen zu können. Natürlich ist der P-CCPCH-Kanal von der Neukonfiguration ausgeschlossen, da dieser Kanal eine feste Position hat. Bei der Neukonfiguration werden die Störungsmessungen berücksichtigt, auf denen auch die dynamische Zuweisung der Verkehrskanäle basiert.
Die automatische Neukonfiguration der Zentralkanäle (ACCR, Automatic Common Channels Reconfiguration) erfolgt durch den Basisstations-Controller BSCa (BSCb) und wird immer dann ausgelöst, wenn erkannt wird, dass der Störungspegel eines oder mehrerer der betroffenen Kanäle einen gegebenen Schwellenwert I_CCh übersteigt (hierbei kann es sich um ein vom Netzbetreiber konfigurierbares Attribut handeln) und dieser Zustand länger andauert als einen vorgegebenen Zeitraum T_CCh (bei dem es sich ebenfalls um ein vom Netzbetreiber konfigurierbares Attribut handeln kann). Die Basisstation BTSC und die Teilnehmerendgeräte (UEs) werden mittels SI4-Nachrichten mit dem Basisstations-Controller BSC abgestimmt.
Generell gilt, dass die Neukonfiguration einen rationellen Kompromiss zwischen den folgenden beiden Anforderungen garantieren muss:

– Neukonfigurationen sollten so häufig wie möglich erfolgen, um Schwankungen des Störungspegels für die Kanäle, auf denen sich die Kanäle P-FACH, P-RACH und S-CCPCH befinden, folgen zu können;
– Jede Neukonfiguration impliziert eine Benachrichtigung, die von dem Basisstations-Controller BSC an die Basisstation BTSC sowie die Teilnehmerendgeräte (UEs) in Form einer SI4-Nachricht ausgegeben wird, und dies wiederum impliziert eine Übergangsphase, in der die Netzwerkelemente nicht im Hinblick auf die P-FACH-, P-RACH- und S-CCPCH-Konfiguration abgestimmt sind: Sowohl der zusätzliche Signalisierungsaufwand, den eine solche Benachrichtigung darstellt, als auch die Übergangsphasen sollten so gering bzw. kurz wie möglich gehalten werden, was jedoch im klaren Gegensatz zu der ersten Anforderung steht.

Um sicherzustellen, dass sich der besagte Kompromiss realisieren lässt, und somit die unerwünschten Auswirkungen dieser Übergangsphasen abzuschwächen, erfolgt eine Neukonfiguration nur dann, wenn eine vordefinierte Zeitspanne seit der letzten Neukonfiguration abgelaufen ist, und mit dem Ziel, die Anzahl unterschiedlicher P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs) zwischen zwei aufeinander folgenden Konfigurationen auf ein Minimum zu reduzieren. Die vordefinierte Zeitspanne sollte vorzugsweise mit T_CCh zusammenfallen. In Anbetracht dessen, dass TD-SCDMA eine periodische Aktualisierung der Systeminformationen in einem zeitlichen Abstand von 15 Minuten vorsieht, könnte für T_CCh dieselbe Größenordnung angesetzt werden wie für diesen Aktualisierungszeitraum.
Darüber hinaus gilt, ausgehend von einer Einstiegskonfiguration für P-FACH, P-RACH und S-CCPCH, C_CCh(0) (deren allgemeingültigste Beschreibung unter (2) und (3) aufgeführt ist), die von dem Netzbetreiber eingerichtet oder mithilfe von Standardwerten zum Zeitpunkt t = 0 definiert wird, dass eine Neukonfiguration, die zu irgendeinem generischen Zeitpunkt t erfolgt, eine P-FACH-, P-RACH- und S-CCPCH-Konfiguration C_CCh(t) mit derselben Anzahl von P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs) erzeugen muss wie C_CCh(0) und des Weiteren die Anzahl von P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPs), die auf einen P-CCPCH/S-CCPCH-Kanal in Konfiguration C_CCh(0) abgebildet sind, in jeder C_CCh(t)-Instanz unverändert bleiben muss.
Der Grund für diese Anforderung besteht darin, dass davon ausgegangen wird, dass die Einstellungen der Anfangskonfiguration C_CCh(0) auf die langfristigen Verkehrsstatistiken der Zelle abgestimmt sind.
Der Algorithmus, der sowohl mit dem Kompromiss als auch mit der vorstehend genannten Anforderung konform ist, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In der Abbildung stehen die Abkürzungen PFG und CCh für eine P-FACH-Gruppe (P-FACH_GROUP) bzw. einen Zentralkanal. Darüber hinaus wird in der nachfolgenden Beschreibung auf die Zeitschlitze anstelle von Kanälen verwiesen, wobei alle Zentralkanäle auf der BCCH-Frequenz konfiguriert sind. Außerdem wird, der Kürze halber, ein generischer Zeitschlitz als "akzeptabel" ausgewiesen, wenn zum Zeitpunkt t der Störungspegel dieses Zeitschlitzes niedriger als der oder gleich dem Schwellenwert I_CCh ist, bzw. als "nicht akzeptabel", wenn dies nicht der Fall ist. Ein Zentralkanal, der sich in einem akzeptablen oder einem nicht akzeptablen Zeitschlitz befindet, wird ebenfalls als "akzeptabel" bzw. "nicht akzeptabel" bezeichnet.
Beginnend mit dem Zeitpunkt t = 0 wird der Störungspegel der Verkehrskanäle vom Basisstations-Controller BSC permanent überwacht. Erkennt der Basisstations-Controller BSC, dass der Störungspegel eines oder mehrerer der Kanäle, die an der Einstiegskonfiguration für P-FACH, P-RACH und S-CCPCH, C_CCh(0), beteiligt sind, den Schwellenwert I_CCh überschreitet und dieser Zustand länger als T_CCh andauert, beginnt der Basisstations-Controller BSC mit der automatischen Neukonfiguration der Zentralkanäle (ACCR) und initialisiert gleichzeitig den Zähler n_G für die zu generierenden P-FACH-Gruppen (Schritt 100).
Die automatische Neukonfiguration der Zentralkanäle (ACCR) umfasst im Wesentlichen fünf Hauptschritte bzw. -phasen.

1) Die Zentralkanäle, die sich in akzeptablen Zeitschlitzen befinden, werden unverändert beibehalten. Wenn die Anfangskonfiguration C_cch(0) eine oder mehrere P-FACH-Gruppen (PFGs) beinhaltet, wobei alle CCh-Kanäle diese Bedingung erfüllen (Ausgabe JA in Schritt 101), werden diese P-FACH-Gruppen (PFGs) in die SI4-Nachricht eingetragen (Schritt 102), und wird der Zähler n_G entsprechend erhöht (Schritt 102). Mit n_G1 (0 ≤ n_G1 < N_G) wird die Anzahl der P-FACH-Gruppen (PFGs) in dieser Phase bezeichnet.
2) Wird keine P-FACH-Gruppe (PFG) bzw. keine weitere P-FACH-Gruppe in Schritt 101 abgerufen (Ausgabe NEIN), werden die P-FACH-Gruppen (PFGs) verarbeitet, die zumindest einen nicht akzeptablen Zentralkanal enthalten. Für jeden dieser nicht akzeptablen Zentralkanäle wird eine Neuzuweisung auf einen akzeptablen Zeitschlitz versucht (Schritt 103). Der Gesamteffekt der Neuzuweisungen, die in diesem Schritt erfolgen, besteht in der Maximierung der Anzahl n_G2 [0 ≤ n_G2 ≤ (N_G – n_G1)], also der Anzahl von P-FACH-Gruppen (PFGs), die nach den Neuzuweisungen nur akzeptable Zentralkanäle enthalten. Jedes Mal, wenn eine P-FACH-Gruppe (PFG), bei der sich alle Zentralkanäle auf akzeptablen Zeitschlitzen befinden, auf diese Art und Weise angelegt wird (Ausgabe JA in Schritt 104), wird eine solche P-FACH-Gruppe (PFG) in die SI4-Nachricht eingetragen und wird der Zähler n_G entsprechend erhöht (Schritt 105).
3) Die P-FACH-Gruppen (PFGs), die am Ende der vorangehenden Phase noch übrig bleiben, sind natürlich die Gruppen, die mindestens einen nicht akzeptablen Zentralkanal enthalten, für den keine Neuzuweisung durchgeführt werden konnte. Allerdings können diese P-FACH-Gruppen (PFGs) auch akzeptable Zentralkanäle enthalten. Diese Zentralkanäle werden zusammengefasst, um n_G3 [0 ≤ n_G3 < (N_G – n_G1 – n_G2)] P-FACH-Gruppen (PFGs) zu bilden, welche nur Zentralkanäle enthalten, die sich auf akzeptablen Zeitschlitzen befinden (Schritt 106). Unter all diesen möglichen Paarkombinationen wird diejenige, die n_G3 maximiert, in diesem Schritt ausgewählt. Die so entstandenen P-FACH-Gruppen (PFGs) werden in die SI4-Nachricht eingetragen, und der Zähler n_G wird wie oben erhöht (Schritt 107, 108).
4) Die letzten P-FACH-Gruppen (PFGs), die in SI4 einzutragen sind, enthalten notwendigerweise mindestens einen nicht akzeptablen Zentralkanal. In dieser Phase werden die P-FACH-Gruppen (PFGs), die bereits in der ersten PFG-Gruppe vorlagen und in allen vorangehenden Schritten unverändert geblieben sind, ermittelt (Schritt 109), und wird der Wert n_G4 (0 ≤ n_G4 ≤ (N_G – n_G1 – n_G2 – n_G3)), der hierbei herauskommt, in die SI4-Nachricht eingetragen (Schritt 110).
5) Falls bzw. wenn Schritt 109 ein negatives Ergebnis liefert, werden die verbleibenden Zentralkanäle (sofern vorhanden, positives Ergebnis in Schritt 111) zu Gruppen zusammengefasst, um auf diese Weise die letzten P-FACH-Gruppen (PFGs) n_G5 (n_G5 = N_G – n_G1 – n_G2 – n_G3 – n_G4) zu bilden. Die Gruppierung erfolgt dergestalt, dass die erste so entstandene P-FACH-Gruppe (PFG) alle Zentralkanäle enthält, die sich in der Gruppe der Zeitschlitze mit dem niedrigsten Gesamt-Störungspegel befinden, und zwar unabhängig davon, wie hoch der Störungspegel der einzelnen Zeitschlitze ist; dies setzt sich fort auf der Grundlage eines jeweils höheren Gesamt-Störungspegels (Schritte 112, 113).

Der Prozess endet, sobald Schritt 111 ein negatives Ergebnis liefert, und wird immer wieder neu eingeleitet, wenn die vorstehend erwähnten Störbedingungen vorliegen. Es ist klar, dass in der hier beschriebenen Beispielanwendung für die derzeitigen TD-SCDMA-Systeme, bei denen im Höchstfall drei P-FACH-Gruppen (P-FACH_GROUPS) konfiguriert sind, keine Situation eintreten kann, in der alle fünf Schritte durchgeführt werden. Deutlich wird dies auch in den folgenden Beispielen, in denen auf die 3 bis 5 Bezug genommen wird.
Der Einfachheit halber wird in den nachfolgenden Beispielen bei allen Zeitschlitzen TS_BCCH,i (i = 0-6) des Funkrahmens für die BCCH-Frequenz davon ausgegangen, dass diese Zeitschlitze mit dem Spreizfaktor SF16 konfiguriert sind, sodass insgesamt sechzehn Spreizcodes (SC0, SC1, ..., SC15) pro Zeitschlitz verfügbar sind. Jeder Spreizcode ist in der Zeichnung als weißes oder graues Feld markiert, je nachdem, ob der betreffende Spreizcode aus Sicht des Verkehrs frei oder belegt ist. Das Symbol √ kennzeichnet einen akzeptablen Zeitschlitz.
Als nicht einschränkende Annahme wird davon ausgegangen, dass der Störungspegel jedes Zeitschlitzes auf den symbolischen Bereich 0 bis 100 beschränkt ist, mit I_CCh = 50. Störungen lassen sich beispielsweise wie im vorstehend erwähnten Dokument IT-B 1 313 314 beschrieben messen.
Beispiel 1
Die Zentralkanal-Konfiguration C_CCh(0) zum Zeitpunkt t = 0 ist in 3A dargestellt. Zwei P-FACH-Kanäle sowie zwei P-RACH-Kanäle sind hier konfiguriert (kenntlich gemacht durch das Suffix 0 bzw. 1). Für die relevanten AGCH-Kanäle wird davon ausgegangen, dass diese Kanäle auf den P-CCPCH abgebildet sind. Somit lautet der Inhalt der SI4-Nachricht zum Zeitpunkt t = 0 wie folgt: G0 = <P-FACH0(TSBCCH,5), P-RACH0(TSBCCH,1), P-CCPCH(TSBCCH,0)> G1 = <P-FACH1(TSBCCH,5), P-RACH1(TSBCCH,3), P-CCPCH(TSBCCH,0)>
Die Bedingungen für die automatische Neukonfiguration der Zentralkanäle (ACCR) werden zum Zeitpunkt t (> T_CCh) erkannt. Es wird hierbei davon ausgegangen, dass die Verkehrsbedingungen auf der BCCH-Frequenz den in 3B gezeigten Bedingungen entsprechen und dass die Störungspegel der Zeitschlitze wie folgt lauten:
I(TS_BCCH,1) = 60 (> I_CCh)
I(TS_BCCH,2) = 10 (< I_CCh)
I(TS_BCCH,3) = 80 (> I_CCh)
I(TS_BCCH,4) = 20 (< I_CCh)
I(TS_BCCH,5) = 20 (< I_CCh)
I(TS_BCCH,6) = 30 (< I_CCh)
An dieser Stelle sei daran erinnert, dass der P-CCPCH-Kanal nicht neu zugewiesen werden darf, weshalb der Algorithmus nur die P-FACH- und die P-RACH-Kanäle berücksichtigt.
Es existiert keine Gruppe mit einem akzeptablen P-FACH/P-RACH-Paar, somit ist Schritt 1) des Algorithmus nicht anwendbar.
Für beide P-FACH-Gruppen (PFGs), G0 und G₁, befindet sich der P-FACH-Kanal auf einem akzeptablen Zeitschlitz, wohingegen sich der P-RACH-Kanal auf einem nicht akzeptablen Zeitschlitz befindet. Es existiert ein akzeptabler Aufwärtszeitschlitz mit verfügbaren Codes (TS_BCCH,2). In Schritt 2) wird somit einer der P-RACH-Kanäle, beispielsweise P-RACH₀, neu auf TS_BCCH,2 zugewiesen, wie in 3C dargestellt. Eine neue P-FACH-Gruppe (PFG): G'0 = <P-FACH0(TSBCCH,5), P-RACH0(TSBCCH,2), P-CCPCH(TSBCCH,0)>wird definiert und in SI4 eingetragen.
Schritt 3) des Algorithmus ist hier ebenfalls nicht anwendbar, da nur PFG G₁ übrig bleibt. G₁ erfüllt das Kriterium aus Schritt 4 und wird daher in eben diesem Schritt in die SI4-Nachricht eingetragen. Alle P-FACH-Gruppen (PFGs) sind somit verarbeitet worden, sodass Schritt 5) hier nicht anwendbar ist. Die Neukonfiguration ist abgeschlossen, und der Inhalt von SI4 lautet wie folgt: G'0 = <P-FACH0(TSBCCH,5), P-RACH0(TSBCCH,2), P-CCPCH(TSBCCH,0)> G'1 = <P-FACH1(TSBCCH,5), P-RACH1(TSBCCH,3), P-CCPCH(TSBCCH,0)>
Beispiel 2
Die Zentralkanal-Konfiguration C_CCh(0) zum Zeitpunkt t = 0 für dieses Beispiel ist in 4A dargestellt. Drei P-FACH/P-RACH-Paare sind konfiguriert (kenntlich gemacht durch Suffix 0, 1 bzw. 2). Was die AGCH-Kanäle für die Paare 0, 1 angeht, wird davon ausgegangen, dass diese Kanäle auf die Kanäle S-CCPCH₁ bzw. S-CCPCH₂ abgebildet werden, wohingegen der AGCH-Kanal für Paar 2 auf den Kanal P-CCPCH abgebildet wird. Somit lautet der Inhalt der SI4-Nachricht zum Zeitpunkt t = 0 wie folgt: G0 = <P-FACH0(TSBCCH,4), P-RACH0(TSBCCH,1), S-CCPCH1(TSBCCH,5)> G1 = <P-FACH1(TSBCCH,6), P-RACH1(TSBCCH,2), S-CCPCH2(TSBCCH,6)> G2 = <P-FACH2(TSBCCH,4), P-RACH2(TSBCCH,2), P-CCPCH(TSBCCH,0)>
Zum Zeitpunkt t (> T_CCh) entsprechen die Verkehrsbedingungen auf der BCCH-Frequenz den in 4B gezeigten Bedingungen, und lauten die Störungspegel der Zeitschlitze wie folgt:
I(TS_BCCH,1) = 20 (< I_CCh)
I(TS_BCCH,2) = 80 (> I_CCh)
I(TS_BCCH,3) = 10 (< I_CCh)
I(TS_BCCH,4) = 10 (< I_CCh)
I(TS_BCCH,5) = 20 (< I_CCh)
I(TS_BCCH,6) = 60 (> I_CCh)
Die erste P-FACH-Gruppe, PFG G₀, enthält akzeptable P-FACH-, P-RACH- und S-CCPCH-Kanäle, sodass in Schritt 1) des Algorithmus eine erste Gruppe G'₀ mit: G'0 = <P-FACH0(TSBCCH,4), P-RACH0(TSBCCH,1), S-CCPCH1(TSBCCH,5)> identisch mit G₀ in SI4 eingefügt wird.
Die anderen Gruppen enthalten mindestens einen nicht akzeptablen Zentralkanal (P-FACH₁, P-RACH₁, S-CCPCH₂ für Gruppe G1, P-RACH₂ für Gruppe G₂). Es existiert ein Abwärts- sowie ein Aufwärtszeitschlitz mit einem verfügbaren Code (TS_BCCH,5 bzw. TS_BCCH,1). Somit wird in Schritt 2) P-RACH₂ neu zugewiesen auf TS_BCCH,1 und wird P-FACH₁ neu zugewiesen auf TS_BCCH,5 wie in 4C dargestellt. Die Neuzuweisung betrifft P-RACH₂, nicht jedoch P-RACH₁, da nur die Neuzuweisung von P-RACH₂ eine neue Gruppe G'₁ (mit den Zentralkanälen der ursprünglichen Gruppe G₂) ergibt, deren Kanäle sich allesamt in akzeptablen Zeitschlitzen befinden. Der Inhalt von SI4 lautet somit jetzt: G'0 = <P-FACH0(TSBCCH,4), P-RACH0(TSBCCH,1), S-CCPCH1(TSBCCH,5)> G'1 = <P-FACH2(TSBCCH,4), P-RACH2(TSBCCH,1), P-CCPCH(TSBCCH,0)>
Die Schritte 3) und 4) des Algorithmus sind nicht anwendbar, da keine unverarbeiteten Gruppen existieren. In Schritt 5 wird die letzte Gruppe, G'₂, aus den Kanälen der ursprünglichen Gruppe G₁ gebildet. Die Konfiguration C_CCh(t) lautet somit jetzt: G'0 = <P-FACH0(TSBCCH,4), P-RACH0(TSBCCH,1), S-CCPCH1(TSBCCH,5)> G'1 = <P-FACH2(TSBCCH,4), P-RACH2(TSBCCH,4), P-CCPCH(TSBCCH,0)> G'2 = <P-FACH1(TSBCCH,5), P-RACH1(TSBCCH,2), S-CCPCH2(TSBCCH,6)>
Beispiel 3
Die Zentralkanal-Konfiguration C_CCh(0) zum Zeitpunkt t = 0 für dieses Beispiel ist in 5A dargestellt. Drei P-FACH/P-RACH-Paare sind hier konfiguriert (kenntlich gemacht durch das Suffix 0, 1 bzw. 2), und im Hinblick auf die AGCH-Kanäle wird davon ausgegangen, dass diese Kanäle auf drei S- CCPCH-Kanäle abgebildet werden (kenntlich gemacht durch das Suffix 1, 2 bzw. 3). Somit lautet der Inhalt der SI4-Nachricht zum Zeitpunkt t = 0 wie folgt: G0 = <P-FACH0(TSBCCH,4), P-RACH0(TSBCCH,1), S-CCPCH1(TSBCCH,6)> G1 = <P-FACH1(TSBCCH,5), P-RACH1(TSBCCH,2), S-CCPCH2(TSBCCH,4)> G2 = < P-FACH2(TSBCCH,6), P-RACH2(TSBCCH,3), S-CCPCH3(TSBCCH,6)>
Zum Zeitpunkt t (> T_CCh) entsprechen die Verkehrsbedingungen der BCCH-Frequenz den in 5B gezeigten Bedingungen, und lauten die Störungspegel der Zeitschlitze wie folgt:
I(TS_BCCH,1) = 60 (> I_CCh)
I(TS_BCCH,2) = 70 (> I_CCh)
I(TS_BCCH,3) = 10 (< I_CCh)
I(TS_BCCH,4) = 50 (= I_CCh)
I(TS_BCCH,5) = 80 (> I_CCh)
I(TS_BCCH,6) = 90 (> I_CCh)
Die Schritte 1) und 2) des Algorithmus sind hier nicht anwendbar, da keine Gruppe mit ausschließlich akzeptablen Kanälen existiert und die akzeptablen Zeitschlitze keinen verfügbaren Code aufweisen. Eine Verlagerung von nicht akzeptablen Zentralkanälen ist somit nicht möglich. Die Gruppen G₀ und G₂ verfügen jeweils über einen Zentralkanal, der sich auf einem akzeptablen Zeitschlitz befindet (P-FACH₀ bzw. P-RACH₂): somit ist Schritt 3 anwendbar, und eine neue Gruppe G'0. G'0 = <P-FACH0(TSBCCH,4), P-RACH2(TSBCCH,3), S-CCPCH2(TSBCCH,4)>wird definiert und in SI4 eingefügt.
Schritt 4) ist hier ebenfalls nicht anwendbar, da die Definition von Gruppe G'₀ keine der ursprünglichen Gruppen unverändert belassen hat.
In Schritt 5) werden zwei neue Gruppen, G'₁ und G'₂, vorbereitet – mit den Zentralkanälen, die nicht in G'₀ enthalten sind; der Inhalt von SI4 zum Zeitpunkt t lautet wie folgt: G'0 = <P-FACH0(TSBCCH,4), P-RACH2(TSBCCH,3), S-CCPCH2(TSBCCH,4)> G'1 = <P-FACH1(TSBCCH,5), P-RACH0(TSBCCH,1), S-CCPCH1(TSBCCH,6)> G'2 = <P-FACH2(TSBCCH,6), P-RACH1(TSBCCH,2), S-CCPCH3(TSBCCH,6)>
Es fällt sofort auf, dass es sich bei G'₁ um die Kombination mit dem niedrigsten Gesamt-Störungspegel handelt, daher wird diese Gruppe als erste generiert.
Die vorstehend beschriebene beispielhafte Ausführungsform der Erfindung hat in keiner Weise einschränkenden Charakter; Modifikationen sowie Varianten sind jederzeit möglich, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
So wird beispielsweise in Beispiel 1, bei dem sich zwei P-RACH-Kanäle in einem nicht akzeptablen Zeitschlitz befinden und nur ein Code in einem akzeptablen Zeitschlitz verfügbar ist, der verlagerte Kanal zufällig ausgewählt. Alternativ hierzu hätte auch der P-RACH-Kanal, der sich in dem Zeitschlitz mit dem höchsten Störungspegel befindet (P-RACH₁), verlagert werden können. Allerdings macht ein Vergleich der Störungspegel der Zeitschlitze den Algorithmus auch komplexer. Da die durchgeführten Tests gezeigt haben, dass es keinen wesentlichen Vorteil einer störungsbasierten Auswahl gegenüber der wahlfreien Auswahl gibt, ziehen wir die Lösung vor, die in einem einfacheren Algorithmus resultiert.
Dasselbe gilt für Situationen, in denen eine Auswahl zwischen den Zielzeitschlitzen möglich ist.
Darüber hinaus kann der Zeitpunkt t zwischen zwei aufeinander folgenden Neukonfigurationen von T_CCh abweichen, sodass die Neukonfiguration in regelmäßigen Abständen ausgeführt werden könnte, unabhängig davon, ob der Zeitschwellenwert T_CCh überschritten wird oder nicht. Allerdings zieht auch diese Lösung eine größere Komplexität des Algorithmus nach sich. In der Praxis empfiehlt es sich daher, mit t = T_CCh zu arbeiten und, unter Berücksichtigung der Störungsstatistiken, T_CCh als geeigneten Kompromiss zwischen den entgegengesetzten Anforderungen zu wählen, die da lauten:

– ein kleiner T_CCh-Wert, um Störungspegelschwankungen schnell folgen zu können, wobei der Preis hierfür ein höheres Signalisierungsaufkommen an den Schnittstellen sowie eine Zunahme der Zeiträume mit potenzieller Fehlabstimmung zwischen den Netzwerkelementen ist;
– ein hoher T_CCh-Wert, um eine langfristige Auswertung der Störungspegelschwankungen zu ermöglichen, mit dem Vorteil eines geringeren Signalisierungsaufkommens an den Schnittstellen und einer Reduzierung der Zeiträume mit potenzieller Fehlabstimmung zwischen den Netzwerkelementen.

Darüber hinaus stellt, wie bereits erwähnt, die vorstehend beschriebene Anwendung der Erfindung auf ein TD-SCDMA-System selbstverständlich nur ein nicht einschränkendes Beispiel dar. Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist ganz allgemein die Optimierung der Nutzung von Funkressourcen während der Zugriffsprozeduren in einem zellularen Kommunikationssystem, in dem sich gegenseitig störende Zellen dynamisch um dieselben Funkressourcen konkurrieren, unabhängig von dem Funkzugangsverfahren, um dem Risiko zu begegnen, dass eine der besagten Zellen nicht mehr erreichbar ist. Fachleuten auf diesem Gebiet der Technik wird es nicht schwerfallen, die hier für TD-SCDMA-Systeme bereitgestellten Formeln auch für andere Systeme anzupassen.

Claims

Verfahren zum Optimieren der Nutzung von Funkressourcen während der Zugriffsphasen in zellularen Kommunikationssystemen, in denen benachbarte Zellen (CA, CB) dynamisch miteinander um dieselben Funkressourcen konkurrieren und in denen, während einer Zugriffsphase, ein bidirektionaler Signalisierungsaustausch zwischen Endgeräten (UE1a, ..., UEx), die Zugriff anfordern, und den Steuereinheiten (BSCa, BSCb) der Zellen (CA, CB) über physikalische gemeinsame Steuerkanäle erfolgt, welche zumindest teilweise Funkressourcen zugeteilt sind, die auch für Verkehrsdaten genutzt werden und die in einer oder mehreren Gruppe(n) angeordnet sind, wobei diese Gruppen eine Anfangskonfiguration aufweisen, welche einer anfänglichen Zuteilung von Funkressourcen entspricht, die in einer Initialisierungsphase der Zelle (CA, CB) vorgenommen wurde, wobei die besagten Steuereinheiten (BSCa, BSCb) fortlaufend den Störungspegel der besagten Funkressourcen überwachen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass für die Lebensdauer der Zelle und basierend auf der Entwicklung der Störungspegel der Funkressourcen, auf denen sich die besagten physikalischen gemeinsamen Steuerkanäle befinden, die Gruppen mit den physikalischen gemeinsamen Steuerkanälen automatisch rekonfiguriert werden, um Schwankungen im Hinblick auf die Funkressourcen, die von den besagten benachbarten Zellen gemeinsam genutzt werden, folgen zu können, wobei diese Neukonfiguration in der Weise erfolgt, dass physikalische gemeinsame Steuerkanäle, die sich auf Funkressourcen befinden, welche einen hohen Störungspegel aufweisen, auf Funkressourcen mit einem geringeren Störungspegel verlagert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die besagte Neukonfiguration immer dann erfolgt, wenn der Störungspegel der beteiligten Funkressourcen einen gegebenen Störungspegel-Schwellenwert überschreitet und dieser Zustand so lange andauert, dass ein gegebener Zeitschwellenwert überschritten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die besagten Schwellenwerte angepasst werden können.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die besagte Neukonfiguration erfolgt, um eine Konfiguration für die physikalischen gemeinsamen Steuerkanäle zu generieren, die dieselbe Anzahl von Gruppen physikalischer gemeinsamer Steuerkanäle umfasst wie die Anfangskonfiguration.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die besagte Neukonfiguration erfolgt, um die Unterschiede gegenüber der Anfangskonfiguration oder einer unmittelbar vorangehenden Konfiguration auf ein Minimum zu reduzieren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die besagte Neukonfiguration einen oder mehrere der folgenden Schritte umfasst: a) das unveränderte Beibehalten von allen Gruppen, die gänzlich aus physikalischen gemeinsamen Steuerkanälen bestehen, welche sich auf Funkressourcen befinden, die einen Störungspegel aufweisen, der unterhalb des besagten Störungspegel-Schwellenwerts liegt (101, 102); b) für Gruppen, die mindestens einen physikalischen gemeinsamen Steuerkanal enthalten, der sich auf einer Funkressource befindet, welche einen Störungspegel aufweist, der den besagten Störungspegel-Schwellenwert übersteigt, der Versuch (103) einer Neuzuweisung des besagten, mindestens einen physikalischen gemeinsamen Steuerkanals auf eine entsprechende mindestens eine Funkressource mit einem Störungspegel, der unterhalb des besagten Störungspegel-Schwellenwerts liegt, und das Einfügen aller Gruppen, die sich bei erfolgreicher Neuzuweisung ergeben, in die neue Konfiguration (104, 105); c) das Zusammenfassen zu einer neuen Gruppe (106) von physikalischen gemeinsamen Steuerkanälen, die sich auf Funkressourcen befinden, welche einen Störungspegel aufweisen, der unterhalb des besagten Störungspegel-Schwellenwerts liegt, und die zu Gruppen gehören, welche in Schritt b) unverarbeitet geblieben sind, um Gruppen zu generieren, die gänzlich aus physikalischen gemeinsamen Steuerkanälen bestehen, welche sich auf Funkressourcen befinden, die einen Störungspegel aufweisen, der unterhalb des besagten Störungspegel-Schwellenwerts liegt, und das Einfügen der so angelegten Gruppen in die neue Konfiguration (107, 108); d) das unveränderte Beibehalten von Gruppen mit physikalischen gemeinsamen Steuerkanälen, die in den Schritten a) bis c) nicht verarbeitet wurden (109); und e) das Zusammenfassen der verbleibenden physikalischen gemeinsamen Steuerkanäle zu Gruppen (112); wobei der Prozess endet, sobald die besagte Anzahl (Ng) von Gruppen erreicht ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die besagte Neuzuweisung (103) in Schritt b) und die besagte Zusammenfassung (106) in Schritt c) durchgeführt werden, um die Anzahl der Gruppen physikalischer gemeinsamer Steuerkanäle, die gänzlich aus physikalischen gemeinsamen Steuerkanälen bestehen, welche sich auf Funkressourcen befinden, die einen Störungspegel aufweisen, der unterhalb des besagten Störungspegel-Schwellenwerts liegt, zu maximieren.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die besagte Zusammenfassung (112) in Schritt e) durchgeführt wird, indem zunächst physikalische gemeinsame Steuerkanäle so zusammengefasst werden, dass eine Gruppe entsteht, die den niedrigsten Gesamt-Störungspegel aufweist, und dies anschließend auf der Grundlage eines immer höheren Gesamt-Störungspegels fortgesetzt wird.
Verfahren gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei die folgenden physikalischen gemeinsamen Steuerkanäle an der Neukonfiguration beteiligt sind: der physikalische Vorwärts-Zugriffskanal P-FACH (Physical – Forward Access Channel), der physikalische Kanal für den wahlfreien Zugriff P-RACH (Physical – Random Access Channel) und der sekundäre physikalische gemeinsame Steuerkanal S-CCPCH (Secondary – Common Control Physical Channel) eines zellularen Kommunikationssystems mit zeitgeteiltem synchronem Code-Multiplex-Vielfachzugriffsverfahren TD-SCDMA (Time Division – Synchronous Code Division Multiple Access).
Zellulares Kommunikationssystem, in dem benachbarte Zellen (CA, CB) dynamisch miteinander um dieselben Funkressourcen konkurrieren, wobei, während einer Zugriffsphase, Teilnehmerendgeräte (UE1a, ..., UEx), die Zugriff anfordern, und die Steuereinheiten (BSCa, BSCb) der Zellen (CA, CB) einen bidirektionalen Signalisierungsaustausch über physikalische gemeinsame Steuerkanäle vornehmen, welche zumindest teilweise Funkressourcen zugeteilt sind, die auch für Verkehrsdaten genutzt werden und die in einer oder mehreren Gruppen angeordnet sind, wobei diese Gruppen eine Anfangskonfiguration aufweisen, die in einer Initialisierungsphase der Zelle (CA, CB) eingerichtet wird, und wobei die besagten Steuereinheiten (BSCa, BSCb) über Mittel für eine ständige Überwachung des Störungspegels auf den besagten Funkressourcen verfügen, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass die besagten Steuereinheiten (BSCa, BSCb) ebenfalls über Mittel verfügen, die es für die Lebensdauer der Zelle (CA, CB) und basierend auf der Entwicklung der Störungspegel der Funkressourcen, die den besagten physikalischen gemeinsamen Steuerkanälen zugewiesen sind, ermöglichen, die Gruppen, welche die physikalischen gemeinsamen Steuerkanäle enthalten, automatisch zu rekonfigurieren, um Schwankungen im Hinblick auf die Funkressourcen, die von den besagten benachbarten Zellen (CA, CB) gemeinsam genutzt werden, zu folgen, indem physikalische gemeinsame Steuerkanäle, welche sich auf Funkressourcen befinden, die einen hohen Störungspegel aufweisen, auf Funkressourcen verlagert werden, die einen geringeren Störungspegel aufweisen.
System gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich hierbei um ein zellulares Kommunikationssystem mit zeitgeteiltem synchronem Code-Multiplex-Vielfachzugriffsverfahren TD-SCDMA (Time Division – Synchronous Code Division Multiple Access) handelt und dass die folgenden physikalischen gemeinsamen Steuerkanäle an der Neukonfiguration beteiligt sind: der physikalische Vorwärts-Zugriffskanal P-FACH (Physical – Forward Access Channel), der physikalische Kanal für den wahlfreien Zugriff P-RACH (Physical – Random Access Channel) und der sekundäre physikalische gemeinsame Steuerkanal S-CCPCH (Secondary – Common Control Physical Channel).