DE60319249T2

DE60319249T2 - Verfahren zum betrieb eines telekommunikationssystems

Info

Publication number: DE60319249T2
Application number: DE60319249T
Authority: DE
Inventors: Yeonwoo Lee; Stephen Mclaughlin
Original assignee: University of Edinburgh
Current assignee: University of Edinburgh
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: GB0503810D0; EP1550340B1; US20060072490A1; EP1550340A1; WO2004021727A1; GB0219978D0; DE60319249D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines kabellosen Telekommunikationssystems.
Die schnell wachsende Nachfrage nach Multimedia-Diensten über kabellose Kommunikationssysteme hat einen Bedarf hinsichtlich einer effizienteren Nutzung der seltenen und teuren kabellosen Ressource erhöht. Außerdem ist es mit über Mobilfunknetze zu liefernden zukünftigen differenzierten Diensten wichtig, dass sie hinsichtlich Ressourcenabschätzung, -nutzung und -vergabe anpassbar sein sollten. Bei den kabellosen Kommunikationssystemen der nächsten Generation wird die Optimierung der Ressourcennutzung im Radio-Resource-Management (RRM) ein Schlüsselfaktor sein. Diese Optimierung kann nur durch die Entwicklung und Einführung effizienter Algorithmen möglich gemacht werden. Die gegenwärtige RRM-Funktionalität in 2G- und 3G-Systemen wirkt von der Netzwerkebene herunter zu der Sicherungsebene und der physikalischen Ebene. Somit werden die kabellosen physikalischen Ressourcen unmittelbar ohne Zwischenebenen verwendet. Zukünftiges RRM in Netzwerken der nächsten Generation wird sehr viel komplexer sein. Daher weisen Forschungsarbeiten, die ein RRM enthalten, welches die Bedingungen der Ressourcen der physikalischen Ebene berücksichtigt, auf die Notwendigkeit hin, sich auf dessen potentielle Auswirkungen in der Zwischenebene zu konzentrieren, d. h. die Radio-Resource-Metric-Abschätzung (RME), die das Leistungsvermögen und die Zustände der mehreren Ebenen kennen kann. Basierend auf der Kenntnis der gewünschten Auslastungen und Kanal- und Radio-Ressourcen kann das RRM im Zusammenwirken mit der RME den Protokollstapel herauf und herunter verwalten. Somit kann es die Parameter und Funktionen, die zur Optimierung der gewünschten Merkmale wie Dienstgüte, Durchsatz, Auslastung und Gesamtsystem-Kapazität erforderlich sind, festsetzen und kontrollieren.
Resource-Metric-Abschätzung (RME) ist ein wesentlicher Bestandteil des Radio-Ressourcenvergabe-(RRA)-Algorithmus, welcher Aufgaben hinsichtlich Call-Admission-Control (CAC), Resource-Scheduling und Leistungs-/Frequenz-Scheduling durchführt, die die folgenden Kontrollfunktionen bereitstellen:

1) Die Radio-Kanal-Charakteristiken und die Anforderungen an die Sitzungsqualität werden für eine optimale Leistungs- und Frequenz-Zuweisung verwendet;
2) Die momentane Kanalauslastung, die Charakteristiken und die Qualitätsanforderungen werden zur Kontrolle des Ressourcen-Schedulers verwendet. Siehe L. Jorguseski et al, „Radio Resource Allocation in Third-Generation Mobile Communication Systems", IEEE Communications Magazine, Seiten 117–123, Feb. 2001.

Mit eingebauten Kapazitätsmodellen unterstützt die RME die CAC beim Annehmen oder Zurückweisen neuer Sitzungen. Die Frage, wie die Interferenzmessungen mit der momentanen Auslastungssituation und den Anforderungen an die Dienstgüte der existierenden Verkehrsklassen kombiniert werden können zur Kontrolle der CAC oder der Kanalzuweisung, ist sehr interessant. Daher ermöglichen die am besten geeigneten Resource-Metriken ein effizientes Interworking zwischen der physikalischen Ebene und höheren Ebenen in dem Protokollstapel und daher ist es wesentlich, die gesamte Systemleistung zu optimieren.
Das gängige Verfahren der Bewertung einer Resource-Metrik besteht in der Verwendung von Informationen über die Verbindungsqualität in einer über lange Zeit gemittelten Weise. Aktuelles Resource-Management verwendet diese Informationen in 2G- und 3G-Systemen und arbeitet von der Netzwerkebene herunter zu der Sicherungsebene und zu der physikalischen Ebene ohne Zwischenebenen (R. Berezdivin et al, „Next-generation Wireless Communication Concepts and Technologies", IEEE Communication Magazine, Seiten 108–116, März 2002). Die Annahme der Funktionalität der RMMF als ähnlich zu der der Schnittstelle zwischen den Simulationen des Verbindungslevels und des Systemlevels wurde beispielhaft gezeigt in H. Oloffson et al, „improved Interface between Link Level and System Level Simulation Applied to GSM", Sitzungsbericht des IEEE ICUPC 97, Seiten 79–83, Aug. 1997 und S. Hamalainen et al, „A Novel Interface between Link and System Level Simulations", Sitzungsbericht des ACTS-Gipfels 1997, Aalborg, Dänemark, Seiten 506–604, Oktober 1997, durch eine Schnittstelle, welche auf ein GSM-System angewendet wurde.
Die Bedeutung und Funktionalität von RME wird von Jorgueski et al (supra) unter Einbeziehung einer Resource-Management-Funktion definiert und kurz beschrieben, und die Konzepte einer geschickten Ressourcen- und Spektrums-Zuweisung und -Nutzung in der kabellosen Kommunikation der nächsten Generation werden von Hamalainen et al (supra) eingeführt und beschrieben.
Allerdings bestehen nach wie vor Probleme bei der Implementierung von RME in geeignete kabellose Netzwerke.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein effizientes Mehrschicht-Interworking unter Verwendung der Resource-Metric-Abbildungsfunktion (RMMF) bereitzustellen. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Radio-Resource-Metric-Bereich (RMR) bereitzustellen, um einen akzeptablen Ressourcenbereich anzugeben, in dem Dienstgüte und eine annehmbare Verbindungsqualität garantiert werden können mit einer erreichbaren Ressourcenmarge, welche hinsichtlich Code-/Zeit-/Frequenz-Ressourcen-Einheit verwendet wird.
Die Erfindung ermöglicht die effiziente Nutzung und Überwachung bei der Ressourcennutzung unter Verwendung der Schnittstelle zwischen dem Ansatz der Simulationen der Verbindungs- und der Systemebene, was eine dynamische Resource-Metric-Abschätzung ermöglicht, so dass die momentanen Kanalauslastungsbedingungen und die Resource-Pool-Bedingung auf eine nicht gemittelte Weise erlangt werden können.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Betrieb eines auf Zeitduplex basierenden kabellosen Kommunikationssystems gemäß Anspruch 1 und eine Basisstation gemäß Anspruch 10 bereit. Das Verfahren umfasst die Schritte des Einrichtens einer Resource-Metric-Abbildungsfunktion (RMMF) an der Basisstation; des Ableitens eines Resource-Metric-Bereichs (RMR) aus der besagten RMMF, und zwar sowohl aus dem Mittelwert und der Standardabweichung des empfangenen Signal-Stör-Verhältnisses (SIR) für alle Nutzer als auch aus Abschätzungen der Kanalauslastungsbedingungen und der Störpegel, wobei der RMR die Anzahl der Nutzer angibt, die eine annehmbare Dienstgüte erfahren; und des Entscheidens auf Basis des RMR, ob ein neu eingehender Anruf angenommen wird.
Bevorzugte oder optionale Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun, lediglich beispielhaft, detaillierter beschrieben, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein Blockdiagramm einer RMMF-Prozedur ist;
2 eine graphische Darstellung ist, welche die RMMF als Funktion des Mittelwertes und der Standardabweichung des Burst-SIR zeigt;
3 ein Blockdiagramm ist, welches die Resource-Metric-Abschätzung darstellt;
4 eine graphische Darstellung ist, welche die maximale Anzahl an Nutzern mit unterschiedlichen Datenraten zeigt;
5 eine graphische Darstellung ist, welche die maximale aggregierte Datenrate für unterschiedliche Datenraten-Dienste zeigt; und
6 eine graphische Darstellung des Vertrauenslevel-Grades ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Radio-Resource-Abbildungsfunktion (RMMF)
Die Prozedur der RMMF kann durch die folgenden drei Stufen zusammengefasst werden:

1) Kanal-Charakterisierung auf einer Burst-by-Burst-Basis;
2) Extrahieren von Burst-Informationen aus der Verbindungsebene; und
3) Abschätzen der Verbindungsqualität, bei welcher es sich um Roh-BER, die Blockfehlerrate oder um die Framefehlerrate handeln kann.

Die Prozedur für dieses Konzept ist in 1 dargestellt, wo die Parameter n und m die Anzahl der gemessenen Signal-Stör-Verhältnisse (SIR) in einem Burst beziehungsweise die Anzahl von Bursts für einen speziellen Verkehrsanruf sind. Das SIR kann definiert werden als SIR = G·E_b/I₀, worin G der Processing Gain ist und E_b/I₀ durch Gleichung (2) gegeben ist. Das Abbildungsverfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Messe eine Folge von Burst-SIR-Werten und bestimme Pⁱ _burst für jeden Burst i mit Hilfe der Abbildungsfunktion: Roh-BER = Funktion(Burst-SIR).
– Schätze das mittlere Roh-BER (
) und das mittlere SIR (μ ^i SIR) für jeden Satz von Bursts und jede Standardabweichung der BER-Werte (σ ^i BER) und der SIR-Werte (σ ^i SIR) ab.
– Bilde jedes Parameterpaar (μ ^i BER, σ ^i BER) oder (μ ^i SIR, σ ^i SIR) unter Verwendung der Verbindungsebenen-Ergebnisse auf das mittlere BER P bi ab und schätze die Verbindungsqualität jedes Segments unter Verwendung der erhaltenen Folge von P bi ab.

Es wurde eine Computersimulation entwickelt, um die Basis der RMMF einzurichten und um die Multirate-Übertragung in einem Nicht-Echtzeit-WWW-Verkehrsdienst-Szenario auszuwerten, wie in dem ETSI Technical Report, „Selection procedures for the choice of radio transmission technologies of the UMTS", TR 101 112 v. 3.2.0, April 1998, wobei hier ein TDD-CDMA-System-Modell angenommen wird. Für Multirate-Übertragungs-Operationen müssen Multicode- und Multislot-Vergabe berücksichtigt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass entweder mehrere Codes innerhalb eines Zeitfensters oder mehrere Zeitfenster zusammengefasst werden. Das Simulationsergebnis zeigt, dass das mittlere Roh-BER als Funktion des Mittelwertes und der Standardabweichung des Burst-SIR wie in 2 dargestellt erhalten werden kann. Es sollte angemerkt werden, dass das mittlere Roh-BER nicht nur von der mittleren Burst-Qualität sondern auch von der Standardabweichung beeinflusst wird. Diese 3D-Figur stellt die RMMF dar, indem sie die aktuelle Verbindungsqualität gemäß SIR-Werten demonstriert, welche die Kanalauslastung und Standardabweichung darstellen, wobei die Codeverfügbarkeit an einem momentanen Ressourcen-Pool eingeschlossen ist.
Wie unten beschrieben, kann die Verfügbarkeit des momentanen Ressourcen-Pools als eine vorhandene Anzahl von Nutzern betrachtet werden, die das System unterstützen kann. Wie in den 4 und 5 gezeigt, ist die maximale Kapazität umso weniger verfügbar (und somit der verfügbare Ressourcen-Pool umso kleiner), je höher die Variation des SIR ist.
Da das auf herkömmlichem Wege gemessene mittlere SIR-Sample die wahrgenommene dynamische Verbindungsqualität für Nutzer nicht vollständig wiedergibt, kann ein gewisses mittleres SIR zu einer ganz anderen Nutzerverbindungsqualität führen. Allerdings kann die von einem Nutzer beobachtete Verbindungsqualität hinsichtlich eines mittleren Roh-BER-Wertes bei Verwendung dieser Art von RMMF sehr genau bestimmt werden, und es kann darüber hinaus ein präzises und schnelles Interworking zwischen der Verbindungsebene und der Systemebene erreicht werden. Auf höheren Ebenen kann diese Abbildungsfunktion als ein Ressourcen-Lookup-Table verwendet werden, welches aktuelle Radio-Mobilkanal- und Interferenz-Charakteristiken aufweist, sowie als ein Monitor von Ressourcen-Verfügbarkeit oder -Effizienz.
Radio-RME mit dem Verfahren des prädiktiven Radio-Resource-Metric-Bereichs (RMR)
Wir haben ein Verfahren zur Radio-Resource-Metric-Abschätzung für auf TDD basierende kabellose Kommunikationssysteme entwickelt. Das Verfahren bietet Flexibilität, Anpassbarkeit und eine Maximierung der Radio-Resource-Nutzung, basierend auf einem prädiktiven und akzeptablen Radio-Resource-Metric-Bereich (RMR), in welchem eine garantierte Dienstgüte und Verbindungsqualität sichergestellt werden kann.
Bei aggregiertem Verkehr kann die Abschätzung verfügbarer Ressourcen aufgrund von ungenauen Informationen über die Verbindungsqualität sowie der groben Abschätzung des Überlaufverkehrs entweder optimistisch oder konservativ sein, und somit können nicht alle Ressourcen-Einheiten ausgenutzt werden. Wenn wir die Ressourcen-Verfügbarkeit kennen, d. h. die erforderliche totale mittlere Ressource plus die überschüssige Ressource, welche wegen eines stringenten Anruf-Annahme-Kriteriums nicht benutzt werden kann, dann ermöglicht diese Information das Einrichten des akzeptablen Resource-Metric-Bereichs auf einer Anruf-Basis oder einer spezifischen Paketlängen-Basis, womit ein Ressourcen-Vergabe-Algorithmus in der Lage ist, die Ressourcennutzung zu maximieren.
Ein möglicher Zugang zu diesem Konzept ist in 3 dargestellt, wo die Messung des SIR und des Verkehrs, gefolgt von einer Vorhersage auf Kalman-Basis, durchgeführt wird. Dies stellt einige gemessene oder vorhergesagte Ressourcenparameter für den Resource-Scheduler bereit, um die aktuelle Position auf der Oberfläche der RMMF zu suchen und den aktuellen Status der Ressourcennutzung zu übermitteln. Diese werden sämtlich in das Einrichten des RMR integriert, wobei die Berechnung und Abschätzung von Ressourcen-Verfügbarkeit basierend auf den Ressourcenbereich-Entscheidungskriterien durchgeführt wird und bei der Anruf-Annahme-Entscheidung auf einer Anruf-Basis oder einer Paketlängen-Basis hilft. Dieser RMR sollte im Hinblick auf die Bedingungen eines zeitlich veränderlichen Verkehrskanals und auf dynamische Auslastungsbedingungen modifiziert und angepasst werden.
Darüber hinaus wird der RMR in Kombination mit adaptiver Modulation und Leistungskontrolle oder Raten- und Leistungskontrolle ein wichtiger Entscheidungsparameter. Aufgrund der Tatsache, dass diese Techniken immer noch von durchschnittlicher oder stringenter Information über die Verbindungsqualität abhängen, wird die Ressourcen-Verfügbarkeit unsicherer und unbeständig und sie hinterlässt eine maßgeblich nützliche Ressourcen-Marge, die ausgenutzt werden kann, wenngleich diese Techniken versuchen, eine maximale Ressourcennutzung zu erreichen.
Üblicherweise wird die CDMA-System-Kapazität durch das mittlere empfangene SIR (oder E_b/I₀) abgeschätzt, was aufgrund der Vernachlässigung der Statistiken zweiter Ordnung des SIR zu einer fehlerhaften Kapazitätsabschätzung führt. In einem kabellosen Multimedia-CDMA-System kann man die maximale Anzahl an Nutzern über die folgende Ungleichung und die in A. S. Sampath, P. 5. Kumar und J. M. Holtzman, „Power control and resource management for a multimedia CDMA wireless system", in Proc. IEEE PIMRC '95, 1995, angeführten Bedingungen erhalten, wobei die Existenz des optimalen Leistungslevels für jeden Nutzer angenommen wird.
worin W die System-Bandbreite und G_j das Processing-Gain des Nutzers ist, der Kanalkoeffizient h_j berücksichtigt die kombinierten Effekte aus Pfadverlust und Abschattung und η₀ ist die spektrale Rauschdichte. K ist die Gesamtanzahl an mobilen, von dem System unterstützten Nutzern, was der Summe aus den unterstützenden entsprechenden Datenraten-Klassen jedes Nutzers entspricht K = ∑Ni=1 Ki , worin N die totale Datenrate aller Dienstklassen ist. ε_j ist das erforderliche E_b/I₀ für den i-ten Nutzer, welches definiert ist als
Die maximale Anzahl an unterstützbaren Nutzern K ist durch die vordefinierte Ausfallswahrscheinlichkeit bestimmt, welche in diesem Beispiel auf 0,05 gesetzt wurde und definiert ist durch
worin jeder Anschluss i durch P_max,i in der Leistung begrenzt ist, so dass dann
Wie in 4 dargestellt, hängt die theoretische, maximal vorhandene Anzahl an Nutzerpaaren (K₁, K₂) mit unterschiedlichen Datenraten und Dienstgüte-Bedingungen (oder der vordefinierten E_b/I₀-Bedingung) empfindlich von der Varianz von E_b/I₀ ab, welche durch systematische Fehler, wie z. B. ungenaue Leistungskontrolle, Verkehrsvariation und Fading hervorgerufen wird. In 4 gehen wir von einem Einzellzellen- und Uplink-Modell mit verteilter Bandbreite aus, W = 3,84 MHz, welches zwei Datenratendienste (R₁, R₂) = (60,240) Kbps unterstützt mit unterschiedlichem erforderlichem E_b/I₀, d. h. 5,0 dB bzw. 5,5 dB, und die maximal zulässigen Leistungen (P_max1, P_max2) für jeden der beiden Datengruppen-Nutzer sind auf 5 dBm und 20 dBm gesetzt. Die spektrale Rauschdichte wird als –174 dBm/Hz angenommen.
Wenn der systematische Fehler ansteigt, wird die maximal vorhandene Anzahl an Nutzern in einem System drastisch reduziert, wie in den 4 und 5 dargestellt. Daher ist es notwendig, die Varianz des empfangenen E_b/I₀ (oder SIR, da dies leicht in SIR konvertiert wird) zusammen mit der möglichen maximalen Kapazitätsmarge entsprechend der Situation zu betrachten. Man berücksichtige, dass die maximale Kapazität aufgrund der höheren Varianz von E_b/I₀ abfällt, so wie es auch die Kapazitätsmarge und die Ressourcen-Verfügbarkeit tun. Für eine Abschätzung der maximal vorhandenen Anzahl an Nutzern und der vorhandenen Ressourcenmarge müssen sowohl das empfangene E_b/I₀ als auch die Varianz von E_b/I₀ berücksichtigt werden.
Resource-Metric-Abschätzung und Zulassung mit RMMF
Um die praktische Prozedur der Resource-Metric-Abschätzung und Zulassung mit RMMF (in den 1 und 2) und das RMR-Konzept (in 3) zu erklären, beginnen wir bei Punkt A, B und C, wie in 4 dargestellt.
Diese Prozedur kann wie folgt zusammengefasst werden:

1) Ausgehend von der oben (in 1) erklärten RMMF-Prozedur erfasst die Basisstation (BS) das empfangene SIR (oder E_b/I₀) und liefert den Mittelwert und die Standardabweichung des empfangenen SIR.
2) Ausgehend von dieser Information kann die BS die momentane Kanalauslastungsbedingung und den Störlevel abschätzen. Dann können diejenigen Nutzer aus dem aggregierten empfangenen Signal ausgewählt werden, die die E_b/I₀-Bedingung erfüllen.
3) Wenn die Anzahl der die Dienstgüte-Bedingung erfüllenden Nutzer gemäß Punkt 2) bestimmt wird, sollte dies ein Satz von drei Kapazitäts-Bereichen sein: A, zulässiger Bereich; B, verhandelbarer Bereich; C, unzulässiger Bereich.
4) Aus dem analytischen Ausdruck, Gleichung (1), kennt das System die maximal vorhandene Anzahl von Nutzern entsprechend der Variation von E_b/I₀. Z. B. ist in 4 die maximale obere Grenze MUL und die maximale untere Grenze ist MLL, wenn die maximal mögliche Standardabweichung von E_b/I₀ als 4,0 dB angenommen wird. Die MUL ist die optimistische Kapazitätsgrenze und die MLL ist die zu strenge Kapazitätsgrenze in dem konventionellen Anruf-Zulassungs-Kontrollalgorithmus. Der auf diesen Grenzen basierende Anruf-Zulassungs-Kontrollalgorithmus hat eine harte Kapazitätsgrenze oder ein hartes Zulassungs-Entscheidungs-Kriterium. Diese beiden theoretischen Kapazitätsgrenzen können mithilfe von Gleichung (1) berechnet werden.

Die linke Seite von Gleichung (1) kann umgeschrieben werden als f(ε, h, G) < 1 → (KMUL, KMLL) (5)worin ε = [ε₁, ..., ε_K] der E_b/I₀-Vektor ist, h = [h₁, ..., h_K] ist der Kanal-Koeffizienten-Vektor und G = [G₁, ..., G_K] ist der Processing-Gain-Vektor. K_MUL ist die maximale obere Grenze und K_MLL ist die maximale untere Grenze. Als ein Ergebnis der Prozedur aus 3 können wir das gemessene E_b/I₀, ε ~i , in dem Messungsblock erhalten. Ausgehend von diesem Wert und Schritt 1) können wir die vorhandene Anzahl von Nutzern K ~ in dem momentanen Systemzustand messen und abschätzen. In Abhängigkeit von Gleichung (1) wird der neu eingehende Anruf zugelassen oder zurückgewiesen.
Wenn f(ε, h, G) < 1, dann wird dieser Systemzustand zugelassen, d. h. alle Nutzer in dem momentanen Zustand werden bedient. Andernfalls können die Anrufe einiger Nutzer zurückgewiesen werden. Allerdings ist dies eine recht konventionelle Entscheidungsregel.
Daher führen wir hierin eine modifizierte Regel ein, welche von der Standardabweichung der Kapazität und dem Vertrauensgrad der Kapazität, welche aus der Standardabweichung von E_b/I₀ abgeleitet werden können, abhängt. Zunächst definieren wir die Differenz der Kapazitätsgrenzen, ΔK_MUL = K_MUL – K ~ und = K_MLL – K ~. Nach einer Kalman-Vorhersage in 3 können wir den vorhergesagten E_b/I₀-Vektor, ε ^ = [ε ^1, ..., ε ^K], die Standardabweichung des E_b/I₀-Vektors, ε ^ = [ε ^σ,1, ..., ε ^σ,K], erhalten und wir können die vorhandene Anzahl von Nutzern K ~ mit einer Varianz ΔK ~ vorhersagen, was geschrieben werden kann als K ~ = K ~ ± ΔK ~ = K ~ ± Δf(ε ^, ε ^σ, ĥ, Ĝ, c) (6)worin Δf(ε ^, ε ^_σ, ĥ, Ĝ, c) die Kapazitätsänderung oder die Kapazitätsdifferenz ist, welche mithilfe der Kalman-Vorhersage-Parameter, wie z. B. ε ^, ε ^_σ, ĥ, Ĝ, und des aus der normalisierten Gaußverteilung abgeleiteten Koeffizient c abgeleitet werden kann. Demnach ist ΔK ~ die Varianz der vorhandenen, durch die Kalman-Vorhersage entweder erhöhten oder herabgesetzten Anzahl von Nutzern, die Gegenstand der durch ankommende oder abgehende Nutzer hervorgerufenen zeitveränderlichen Verkehrsänderung ist. Dies kann direkt aus der Kapazitätsabschätzungsgleichung berechnet werden,
worin ⟨·⟩ = 10^(·)/10 und E{·} der Erwartungswert ist. Wenn die Multirate-Dienste in dieser Gleichung berücksichtigt werden, sollte jeder Erwartungswert der Standardabweichung, welcher dem jeweiligen Datenratendienst entspricht, berechnet werden und die abgeschätzte Nutzeranzahl für diese Datenrate sollte aufsummiert werden.
Als nächstes führen wir den Vertrauenslevel-Grad (DCL) von Nutzern gemäß der obigen Beschreibung ein. Der DCL kann als der Kapazitätsstatus definiert werden, indem der Sicherheitsabstand von dem optimistischen Kapazitätslimit (d. h. MUL) und dem pessimistischen Kapazitätslimit (d. h. MLL) festgelegt wird. Dies kann wie folgt definiert werden:
worin a(S) eine monoton ansteigende Funktion ist, die durch einen empirischen Ansatz bestimmt wird, wobei es sich dabei um eine Log-Sigmoid-Funktion oder um eine hyperbolische Tangensfunktion handeln kann. C ist die Konstante. ELSEIF (ΔK ~ ≥ ΔKMLL) and (ΔK ~ ≥ ΔKMUL), DCL = 0 [3]
(Diese Anfrage wird in die Warteschlange aufgenommen und sie erwartet mit hoher Priorität die nächste Stufe.)
END
wobei β ein positiver Koeffizient ist, 0 < β ≤ 1/2.
wobei γ ein positiver Koeffizient ist, 1/2 < γ ≤ 1.

5) In dem Bereich A, d. h. innerhalb des zulässigen Kapazitätsbereichs, können alle festgestellten Nutzer von dem System unterstützt werden, da ihre Dienstgüten garantiert sind. Im Bereich C, außerhalb des maximal vorhandenen Kapazitätslimits, d. h. in dem unzulässigen Bereich, sollten nahezu alle Nutzer warten, bis sie an der Reihe sind. Der Bereich B, zwischen dem zulässigen und dem unzulässigen Bereich, zeigt an, dass, wenngleich einige der Nutzer die Dienstgüte-Bedingung erfüllen, das System diese Nutzer nicht annehmen kann, da es ihnen keinen verlässlichen Verkehrskanal zur Verfügung stellen kann.

Folglich können dieser DCL sowie die vorhergesagte Kapazität in die Ressourcen-Einheit konvertiert werden, da all die möglichen Ressourcen-Einheiten, wie z. B. die Code-Einheit, die Zeitfenster-Einheit und die Frequenz-Einheit direkt mit der Datenrate und dem zugehörigen Processing-Gain in Verbindung gebracht werden können. Somit führt die oben beschriebene DCL-Prozedur eine adaptive Anruf-Zulassungs-Kontrolle durch, wobei sie die Kapazität und die Ressourcen-Verfügbarkeit in einer adaptiven und prädiktiven Weise verwendet. Dieser DCL kann wie in 6 gezeigt dargestellt werden, wo der Vertrauensgrad stark von dem ΔK ~ abhängt, welches die Variation der Dienstgüte-Bedingung ist. Somit weist dieses Verfahren eine Funktionalität einer adaptiven, auf der Dienstgüte basierenden Zulassungskontrolle auf.
Darüber hinaus kann die Ressourcen-Einheit für kabellose Kommunikationssysteme der nächsten Generation vergrößert werden auf eine Frequenz-Einheit (Multi-Carrier-System), eine Spatial-Einheit (Multiple-Input-Multiple-Output-System) und eine Virtual-Path-Einheit (Ad-hoc-Netzwerk). In derart entwickelten Systemen führt dieses Konzept die Funktion der Zwischenschicht aus, so dass höhere Schichten aktuelle und adaptive Informationen hinsichtlich des Ressourcenstatus der Verbindungsebene erhalten könnten und so eine adaptiv-flexible Radio-Resource-Vergabe möglich machen.
Während die Erfindung von dem Auslastungsverhalten, der Verkehrsannahme und den ausgewählten Szenarien abhängen kann, liegt der wesentliche Punkt darin, dass die Erfindung es möglich macht, dass das Radio-Resource-Management dynamisch und an Multimedia-Dienste in kabellosen Systemen der nächsten Generation anpassbar ist.
Alle in dieser Beschreibung verwendeten Formen des Verbs „umfassen" haben die Bedeutung „bestehen aus oder enthalten".

Claims

Verfahren zum Betrieb eines auf Zeitduplex basierenden kabellosen Kommunikationssystems, umfassend die Schritte: Einrichten einer Resource-Metric-Abbildungsfunktion (RMMF) an einer Basisstation; Ableiten eines Resource-Metric-Bereichs (RMR) aus der besagten RMMF, und zwar sowohl aus dem Mittelwert und der Standardabweichung des empfangenen Signal-Stör-Verhältnisses (SIR) für alle Nutzer als auch aus Abschätzungen der Kanal-Auslastungsbedingungen und der Störpegel, wobei der RMR die Anzahl der Nutzer angibt, die eine annehmbare Dienstgüte erfahren; und Entscheiden auf Basis des RMR, ob ein neu eingehender Anruf angenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ableitens des RMR eine Kalman-Vorhersage eines Störvektors umfasst, welcher einen vorhergesagten Störwert für jeden Nutzer enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Störvektor und dessen Standardabweichung verwendet werden, um eine vorliegende Anzahl an Nutzern vorherzusagen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der RMR anzeigt, ob die Anzahl der eine annehmbare Dienstgüte erfahrenden Nutzer oberhalb oder unterhalb einer maximalen oberen Grenze liegt, und auch, ob die besagte Zahl oberhalb oder unterhalb einer maximalen unteren Grenze liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, umfassend den Schritt des Einrichtens eines Vertrauenslevel-Grads für Nutzer als Funktion des Abstands der Gesamtnutzerzahl von besagter maximaler oberer Grenze und des Abstands der Gesamitnutzerzahl von besagter maximaler unterer Grenze, und wobei der Schritt des Entscheidens, ob ein neu eingehender Anruf angenommen werden soll, eine Berücksichtigung des besagten Vertrauenslevel-Grads umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die RMMF auf Basis der mittleren und der Standardabweichung sowohl der Bitfehlerrate (BER) als auch des SIR eingerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei SIR-Werte als eine Folge von Burstwerten gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei für jeden SIR-Burstwert als Funktion desselben ein BER-Wert bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Verbindungsgüte durch das Abbilden von Parameterpaaren auf die durchschnittliche BER abgeschätzt wird, wobei jedes Paar die mittlere und die Standardabweichung der BER oder des SIR umfasst
Basisstation zur Verwendung in einem auf Zeitduplex basierenden kabellosen Kommunikationssystem, wobei die Basisstation umfasst: Mittel zum Einrichten einer Resource-Metric-Abbildungsfunktion (RMMF); Mittel zum Ableiten eines Resource-Metric-Bereichs (RMR) aus der besagten RMMF, und zwar sowohl aus dem Mittelwert und der Standardabweichung des empfangenen Signal-Stör-Verhältnisses (SIR) für alle Nutzer als auch aus Abschätzungen der Kanal-Auslastungsbedingungen und der Störpegel, wobei der RMR die Anzahl der Nutzer angibt, die eine annehmbare Dienstgüte erfahren; und Mittel, um auf Basis des RMR zu entscheiden, ob ein neu eingehender Anruf angenommen wird.
Basisstation nach Anspruch 10, wobei das Mittel zum Ableiten des RMR Mittel für eine Kalman-Vorhersage eines Störvektors umfasst, der einen vorhergesagten Störwert für jeden Nutzer enthält.
Basisstation nach Anspruch 11, wobei der RMR anzeigt, ob die Anzahl der eine annehmbare Dienstgüte erfahrenden Nutzer oberhalb oder unterhalb einer maximalen oberen Grenze liegt, und auch, ob die besagte Zahl oberhalb oder unterhalb einer maximalen unteren Grenze liegt, und wobei die Basisstation Mittel zum Einrichten eines Vertrauenslevel-Grads für Nutzer als Funktion des Abstands der Gesamtnutzerzahl von besagter maximaler oberen Grenze und des Abstands der Gesamtnutzerzahl von besagter maximaler unterer Grenze umfasst, und wobei das Mittel zum Entscheiden, ob ein neu eingehender Anruf angenommen werden soll, Mittel umfasst, die den besagten Vertrauenslevel-Grad berücksichtigen.