DE69431235T2

DE69431235T2 - Kanalzuteilungsverfahren für Kommunikationssysteme, sowie entsprechende Basisstation und Kommunikationssystem hierfür

Info

Publication number: DE69431235T2
Application number: DE69431235T
Authority: DE
Inventors: Kojiro Hamabe
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2014-12-28
Also published as: US5603082A; EP0660631A3; EP0660631B1; AU8182094A; EP0660631A2; DE69431235D1; JPH07193857A; AU697509B2; JP2661533B2

Description

Kanalzuteilungsverfahren für Kommunikationssysteme sowie entsprechende Basisstation und Kommunikationssystem hierfür Die vorliegende Erfindung betrifft Kanalzuteilungsverfahren für zellulare Mobilkommunikationssysteme, die unter Verwendung von Basisstationen für jede Zone mehrere Zonen abdecken, und insbesondere Kanalzuteilungsverfahren für Mobilkommunikationssysteme, welche die oben genannten Zonen für jeden Bündelungsgrad von Sektorantennen (Antennen mit unterschiedlicher Bündelung in der horizontalen Ebene) in fächerförmige Zellen (Sektorzellen) teilen, indem diese Sektorantennen mit jeder der oben genannten Basisstationen verbunden werden.
Zellulare Mobilkommunikationssysteme, wie etwa Autotelefonsysteme verwenden wiederholt die gleichen drahtlosen Kanäle (Kanäle) zwischen Zonen, die sich gegenseitig nicht stören. Der Aufbau der oben genannten Zonen in diesen Mobilkommunikationssystemen kann entweder ein Rundstrahlzonenaufbau oder ein Sektorzonenaufbau sein. Beim Rundstrahlzonenaufbau wird eine Antenne ohne Bündelung in der horizontalen Ebene (Rundstrahlantenne) an jeder Basisstation installiert, um eine um diese Basisstation zentrierte Zone abzudecken, welche von dieser Rundstrahlantenne unterstützt wird. Beim Sektorzonenaufbau ist eine Basisstation mit einer Anzahl von Sektorantennen mit einer Bündelung innerhalb von fächerförmigen horizontalen Ebenen ausgestattet, und jede der oben genannten Sektorantennen deckt einen fächerförmigen Bereich (Sektorzelle) ab, die dem Bündelungsgrad dieser Antenne entspricht. Da bei dem Sektorzonenaufbau in dem gleichen Kanal aufgrund des Effekts der begrenzten Bündelung der Sektorantennen nur wenig Interferenz auftritt, ist die Wiederholungsdistanz des gleichen Kanals kürzer als beim Rundstrahlzonenaufbau, und daher besteht eine hohe Quote für die Frequenz- (Kanal-)Nutzungseffizienz. Die zwei oben genannten Verfahren für den Zonenaufbau sind in den Referenzen ("Configuration methods tor wireless zones for car telephones, Yoshikawa, Nomura, Watanabe, Nagatsu, Kenkyu jitsuyoka hokoku, Bd. 23, Nr. 8, 1974) detailliert behandelt. Das oben genannte Mobilkommunikationssystem enthält auch eine Anzahl fester oder mobiler drahtloser Endgeräte in den oben genannten Zonen. Diese drahtlosen Endgeräte kommunizieren über drahtlose Kanäle (Übertragungskanäle) zwischen den drahtlosen Endgeräten und den Basisstationen der Zonen, zu denen sie gehören, mit verschiedenen drahtlosen Endgeräten oder öffentlichen Kommunikationsnetzen.
Kanalzuteilungsverfahren für die oben genannten Mobilkommunikationssysteme werden in feste Kanalzuteilungsverfahren und dynamische Kanalzuteilungsverfahren klassifiziert. Feste Kanalzuteilungsverfahren teilen die Übertragungskanäle für jede Zone im voraus auf feststehende Weise zu, wobei die wechselseitigen Interferenzbedingungen zwischen den Zonen berücksichtigt werden. Das dynamische Kanalzuteilungsverfahren teilt Kanäle nicht auf eine feste Art und Weise jeder Zone zu. Wenn die Basisstation für jede Verbindungsanfrage nacheinander einen Kanal aus allen Kanälen auswählt und gewisse Zuteilungsvoraussetzungen (Übertragungsqualität) auf einem Kanal erfüllt sind, zum Beispiel wenn das Verhältnis zwischen Empfangsleistung (Nutzwellenleistung) des Signals von dem anderen Ende der Nachrichtenverbindung (ein drahtloses Endgerät) und der Interferenzwellenleistung (dieses Verhältnis wird hier im weiteren mit "CIR" abgekürzt) sowohl für die Aufwärtsrichtung (Übertragung vom drahtlosen Endgerät, wobei die Basisstation die Empfangsschaltung ist) als auch für die Abwärtsrichtung (Übertragung von der Basisstation, wobei das drahtlose Endgerät die Empfangsschaltung ist) gewisse Schwellwerte überschreitet, wird der Kanal, der diese Bedingungen erfüllt, als der Übertragungskanal zugeteilt. Dieses dynamische Kanalzuteilungsverfahren ergibt durch die kollektive Verwendung aller Kanäle durch alle Basisstationen eine effektive Nutzung der Kanäle. Da der gleiche Kanal mit diesem Zuteilungssystem wiederverwendet werden kann, solange der CIR- Schwellwert erfüllt ist, können die gleichen Kanäle innerhalb kürzeren Entfernungen verwendet werden als bei dem festen Kanalzuteilungsverfahren, was sogar eine effizientere Kanalnutzung ergibt. Auf diese Weise ist mit dem dynamischen Kanalzuteilungsverfahren eine höhere Frequenz- (Kanal-) Nutzungseffizienz als mit dem festen Kanalzuteilungsverfahren erreichbar.
Ein denkbarer Weg, um eine hohe Frequenz- (Kanal-) Nutzungseffizienz zu erreichen, ist eine Kombination aus einem Sektorzellenaufbau und dynamischer Kanalzuteilung zu verwenden. Als ein Beispiel für einen Sektorzellenzonenaufbau mit dynamischem Kanalzuteilungsverfahren gibt es ein Zuteilungsverfahren, das für Sektorzellen in der gleichen Richtung die gleichen Kanäle priorisiert (JP-A-081101 (1993)). Unter tatsächlichen Ausbreitungsumgebungen gibt es beim Empfangspegel in Abwärtsrichtung, bei dem die Basisstation sendet und die drahtlosen Endgeräte empfangen, aufgrund von Interferenzen durch natürliches Gelände oder Objekte in der Nachbarschaft der drahtlosen Endgeräte örtliche Schwankungen. Da diese örtlichen Schwankungen von topographischen und geographischen Merkmalen, die in der Ankunftsrichtung der Funkwellen vorhanden sind, erheblich beeinflußt werden, ist bekannt, daß die Korrelation der örtlichen Schwankungen zwischen den Ankunftsrichtungen der Nutzwellen und der Interferenzwellen umso höher ist, desto geringer der Unterschied zwischen den beiden ist. Die Referenz ("Propagation Correlations at 900 MHz", V. Graziano, IEEE Trans. Veh. Technol. VT-27, Nr. 4, Nov. 1978) behandelt dies. Wenn daher ein kleiner Unterschied zwischen den Ankunftsrichtungen von Nutz- und Interferenzwellen in Abwärtsrichtung vorhanden ist, bedeutet die starke Korrelation bezüglich örtlicher Schwankung zwischen den beiden, daß wenn die drahtlosen Endgeräte sich bewegen, eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, daß Nutzwellen zusammen mit Interferenzwellen stärker werden, und wenn es einen konstanten CIR-Schwellwert für die Kanalzuteilung gibt, wird das CIR für gerade benutzte Abwärtsverbindungen daher kleiner, und die Möglichkeit einer Signalverschlechterung durch Interferenz ist klein. Dieses System verwendet das oben erwähnte Zuteilungsverfahren, in dem Sektorzellen in dem gleichen Kanal priorisiert werden.
Jedoch besteht gerade wenn der Unterschied der Ankunftsrichtungen zwischen den Nutz- und den Interferenzwellen in der Abwärtsverbindung in dem Zuteilungsverfahren durch Priorisierung von Sektorzellen in dem gleichen Kanal geringer wird, ein Problem in der Hinsicht, daß die Wirkung der Korrelation der örtlichen Schwankung zwischen Nutz- und Interferenzwellen nicht ausreichend erzielt werden kann, wenn Kanäle zugewiesen werden. Weiter unten wird unter Bezug auf das Prinzipdiagramm in Fig. 5 ein Beispiel dafür erklärt.
Das Mobilkommunikationssystem in Fig. 5 verwendet einen Sektorzonenaufbau. Eine Basisstation (BS) 11 wird in der ersten Zone aufgestellt, und Basisstationen 12 und 13 werden jeweils in den zweiten und dritten Zonen aufgestellt. Dieses Mobilkommunikationssystem hat auch viele andere Zonen, da aber Erklärungen für diese Zonen unnötig sind, sind sie in den Figuren nicht enthalten. An der Basisstation 11 werden Sektorantennen 31 (31a, 31b, 31c, 31d, 31e und 31f), deren Bündelung in der horizontalen Ebene einen 60º-Halbwertsbreitenwinkel (die Winkelbreite, die den Punkt umfaßt, an dem der Bündelungsgrad gerade 3 dB kleiner als der Bündelungsgrad in der zentralen Richtung ist, wobei die Richtung mit der maximalen Emissionsintensität das Zentrum ist) haben, aufgestellt. Die Sektorantennen 31a, 31b, 31c, 31d, 31e und 31f werden entsprechend der oben erwähnten Bündelung in horizontaler Ebene positioniert, um jeweils 6 gleiche Sektorzellen 41 (41a, 41b, 41c, 41d, 41e und 41f) um die Basisstation 11 herum abzudecken. Auf die gleiche Weise decken die 6 Sektorantennen jeder der Antennen 32 und 33 der Basisstationen 12 und 13 jeweils die Sektorzellen 42 und 43 ab. Ein drahtloses Endgerät 21 befindet sich in der Sektorzelle 41f, ein drahtloses Endgerät 22 befindet sich in der Sektorzelle 42f, und das drahtlose Endgerät 23 befindet sich in der Sektorzelle 43a.
Wir betrachten nun den Fall, in dem die Basisstation 12 gerade den Kanal CH&sub2; benutzt, um mit dem drahtlosen Endgerät 22 zu kommunizieren, die Basisstation 13 den Kanal CH&sub3; benutzt, um mit dem drahtlosen Endgerät 23 zu kommunizieren, und die Basisstation 11 dem drahtlosen Endgerät 21 einen neuen Kanal zuteilt.
Da weder das drahtlose Endgerät 22 noch 23 in der Bündelungsrichtung der Sektorantenne 31f sind, welche das drahtlose Endgerät 21 abdeckt, erfüllen - zuerst die Aufwärtsverbindung betreffend - beide Kanäle CH&sub2; und CH&sub3; den CIR-Schwellwert. Die Abwärtsverbindung betreffend ist das drahtlose Endgerät 21 weder innerhalb der Bündelungsrichtung der Sektorantenne 32f, welche das drahtlose Endgerät 22 abdeckt, noch innerhalb der Bündelungsrichtung der Sektorantenne 33a, welche das drahtlose Endgerät 23 abdeckt; somit ist der CIR-Schwellwert erfüllt und eine Zuteilung ist möglich. Obwohl der Halbwertsbreitenwinkel der Sektorantennen 60º ist, werden jedoch Interferenzwellen von der Basisstation 12, wenn der Kanal CH&sub2; in der Abwärtsverbindung des drahtlosen Endgeräts 21 verwendet wird, ebenso wie Interferenzwellen von der Basisstation 13, wenn CH&sub3; verwendet wird, ein Problem, weil Funkwellen mit einem gewissen Intensitätsgrad in ihren Umgebungen emittiert werden. Um die Verschlechterungstendenz, wenn die drahtlosen Endgeräte bewegt werden, aufgrund von Interferenz zu verringern, ist es daher wünschenswert, daß die Kanalauswahl für Abwärtsverbindungen so durchgeführt wird, daß die Unterschiede zwischen Ankunftsrichtungen von Nutzwellen und Interferenzwellen minimiert werden.
Zu diesem Zeitpunkt besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß das Kanalzuteilungsverfahren, dadurch daß für Sektorzellen mit der gleichen Richtung dem gleichen Kanal Priorität gegeben wird, den Kanal CH&sub2; zuteilen wird, der von der Sektorantenne 32f verwendet wird, deren Bündelungsrichtung die gleiche ist wie die der Sektorantenne, die das Endgerät 21 abdeckt. In diesem Fall ist der Kanal CH&sub3; der Kanal, auf dem der Unterschied zwischen der Ankunftsrichtung der Nutzwelle und der Interferenzwelle in dem drahtlosen Endgerät 21 in Abwärtsrichtung kleiner wird, aber der in dem drahtlosen Endgerät 21 zugeteilte Kanal ist der Kanal CH&sub2;, für den der Unterschied zwischen den Ankunftsrichtungen der Nutzwelle und der Interferenzwelle größer wird.
Das frühere Kanalzuteilungsverfahren, bei dem die Sektorzellen mit der gleichen Richtung bevorzugt zugeteilt werden, bringt aufgrund von Korrelationen der örtlichen Schwankung der Nutzwellen zu der örtlichen Schwankung der Interferenzwellen das Problem mit sich, daß der oben erwähnte Vorteil in den Abwärtsverbindungen nicht richtig erzielt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das oben genannte Problem des früheren Kanalzuteilungsverfahrens zu lösen und ein Kanalzuteilungsverfahren für Mobilkommunikationssysteme zur Verfügung zu stellen, bei dem die· Verschlechterung aufgrund von Interferenzen während Anrufen nicht leicht auftritt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst. Es wird ein Kanalzuteilungsverfahren für Kommunikationssysteme zur Verfügung gestellt, durch welches ein geeigneter Kommunikationskanal zwischen einem drahtlosen Endgerät und einer Basisstation zugeteilt wird, wenn eine Verbindungsanfrage zwischen dem drahtlosen Endgerät und der Basisstation, zu der das drahtlose Endgerät gehört, aufkommt, wobei das Kanalzuteilungsverfahren für Kommunikationssysteme aufweist: einen Schritt zum Messen eines Empfangspegels einer Nutzwelle von dem drahtlosen Endgerät in jeder Sektorzelle der Basisstation und Berechnen einer Ankunftsrichtung der Nutzwelle in der Basisstation; einen Schritt zum Messen eines Empfangspegels einer Interferenzwelle von einem Kanal, der von anderen Basisstationen und anderen drahtlosen Endgeräten in jeder Sektorzelle der Basisstation benutzt wird, und Berechnen einer Ankunftsrichtung der Interferenzwelle in der Basisstation; und einen Schritt zum Zuteilen eines Kommunikationskanals, dessen Winkelunterschied zwischen der Ankunftsrichtung der Nutzwelle und der Ankunftsrichtung der Interferenzwelle in einer horizontalen Ebene am nächsten bei 180º liegt, für die Kommunikation zwischen dem drahtlosen Endgerät und der Basisstation.
Unter Verwendung der obigen Verfahren ermöglicht die vorliegende Erfindung die Verringerung der Wahrscheinlichkeit verringerter Qualität während der Nachrichtenverbindung in Mobilkommunikationssystemen unter Verwendung des Sektorzonenaufbaus und des dynamischen Zuteilungsverfahrens durch priorisierte Zuteilung von Kanälen, für die die Winkelunterschiede zwischen den Ankunftsrichtungen von Nutz- und Interferenzwellen in Abwärtsrichtung klein sind, wodurch die Korrelationen von Empfangspegeln für Nutzwellen und Interferenzwellen zur örtlichen Schwankung in der Abwärtsverbindung, wenn drahtlose Endgeräte bewegt werden, verringert werden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und der Zeichnungen deutlicher.
Fig. 1 ist ein Prinzipsystemdiagramm der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das die erste Ausführungsform erklärt.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die zweite Ausführungsform erklärt.
Fig. 4 ist eine Figur zur Erklärung des Identifikationssignalrufs in der zweiten Ausführungsform.
Fig. 5 ist ein Prinzipsystemdiagramm eines früheren Mobilkommunikationssystems.
Es folgt eine Erklärung der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Figuren.
Fig. 1 ist ein Prinzipsystemdiagramm einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die erste Ausführungsform wird durch das in Fig. 1 gezeigte System aufgebaut.
Dieses zellulare Mobilkommunikationssystem liefert 3 Zonen, die jeweils von den Basisstationen (BS) 11, 12 und 13 unterhalten werden. Die 6 Sektorantennen 31 (31a, 31b, 31c, 31d, 31e und 31f), die jeweils eine Bündelung in der horizontalen Ebene haben, deren Halbwertsbreitenwinkel 60º ist, werden mit den Eingangsanschlüssen des Empfangsabschnitts der Basisstation 11 verbunden. Diese Sektorantennen 31a, 31b, 31c, 31d, 31e und 31f decken jeweils die Sektorzellen 41 (41a, 41b, 41c, 41d, 41e und 41f) ab, welche die Fläche um die Basisstation 11 in 6 gleiche Teile teilen, welche der oben erwähnten Bündelung in der horizontalen Ebene entsprechen. Auf die gleiche Weise sind die Eingangsanschlüsse der Empfangsabschnitte der Basisstationen 12 und 13 jeweils mit 6 Sektorantennen 32 (32a, 32b, 32c, 32d, 32e und 32f) und 33 (33a, 33b, 33c, 33d, 33e und 33f) verbunden, · und diese Sektorantennen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e und 33f decken jeweils Sektorzellen 42 (42a, 42b, 42c, 42d, 42e und 42f) und 43 (43a, 43b, 43c, 43d, 43e und 43f) ab, welche die Fläche um die Basisstationen 11 und 12 herum jeweils in 6 gleiche Teile teilen. Hier sind die Basisstationen 11, 12 und 13 wie in der Figur gezeigt angeordnet. Hier sind jeweilige Sektorzellen bezeichnet, indem die gleichen alphabetischen Kleinbuchstaben um entsprechende Basisstationen zentriert in der gleichen Richtung angeordnet werden. Ebenso werden jeweilige Sektorantennen, die unter Verwendung der gleichen alphabetischen Kleinbuchstaben bezeichnet werden, in der gleichen Richtung zentriert um entsprechende Basisstationen zur Verfügung gestellt. Zur einfacheren Erklärung wird die Bündelungsrichtung der Sektorantennen 31a, 32a und 33a als 0º, der Sektorantennen 31b, 32b, 33b als 60º, der Sektorantennen 31c, 32c und 33c als 120º, der Sektorantennen 31d, 32d und 33d als 180º, der Sektorantennen 31e, 32e und 33e als 240º und der Sektorantennen 31f, 32f und 33f als 300º gegeben. Das drahtlose Endgerät 21 befindet sich in der Sektorzelle 41f, das drahtlose Endgerät 22 befindet sich in der Sektorzelle 42f, das drahtlose Endgerät 23 befindet sich in der Sektorzelle 43a, und das drahtlose Endgerät 24 befindet sich in der Sektorzelle 43f. Auch hat dieses Mobilkommunikationssystem einen Steuerkanal, der benutzt wird, um die Verbindung und die drei Kommunikationskanäle CH&sub1; bis CH&sub3; zu steuern.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das den inneren Aufbau der Basisstation 11 zeigt. Die Erklärung für die anderen Basisstationen, wie etwa 11 oder 12, wird hier weggelassen, weil der Aufbau der Basisstationen 12 und 13 der gleiche wie der der Basisstation 11 ist.
Die Nummern 1a bis lf sind Nutzwellenpegel- Meßabschnitte, die jeder Sektorantenne entsprechen. Sie messen einen Empfangspegel einer Nutzwelle von einem drahtlosen Endgerät.
Die Nummern 2a bis 2f sind Interferenzwellenpegel- Meßabschnitte, die jeder·Sektorantenne entsprechen. Sie messen einen Interferenzwellenpegel eines Kanals, der von anderen Basisstationen und anderen drahtlosen Endgeräten benutzt wird.
Nummer 3 ist eine Schätzvorrichtung für die Nutzwellen-Ankunftsrichtung zum Empfangen von Empfangspegeln der Nutzwellenpegel-Meßabschnitte 1a bis 1f und zum Berechnen eines maximalen Empfangspegels. Dann gibt sie eine Richtung für die Sektorantenne aus, die dem maximalen Empfangspegel als einer Ankunftsrichtung einer Nutzwelle entspricht.
Nummer 4 ist eine Schätzvorrichtung für die Interferenzwellen-Ankunftsrichtung zum Empfangen von Empfangspegeln der Interferenzwellenpegel-Meßabschnitte 2a bis 2f und zum Berechnen eines maximalen Empfangspegels. Dann gibt sie eine Richtung für die Sektorantenne aus, die dem maximalen Empfangspegel als einer Ankunftsrichtung einer Interferenzwelle entspricht.
Nummer 5 ist ein Bestimmungsabschnitt für die Kanalauswahlfolge. Er empfängt eine Nutzwellen-Ankunftsrichtung von der Schätzvorrichtung für die Nutzwellen-Ankunftsrichtung 3 und eine Interferenzwellen-Ankunftsrichtung von der Schätzvorrichtung für die Interferenzwellen-Ankunftsrichtung 4 und bestimmt die Kommunikationskanal-Auswahlfolge so, daß ein Kanal, dessen Winkelunterschied zwischen der Ankunftsrichtung einer Interferenzwelle und der Ankunftsrichtung einer Nutzwelle am nächsten bei 180º liegt, zuerst ausgewählt wird.
Nummer 6 ist ein Kanalzuteilungsabschnitt. Er prüft in der von dem Bestimmungsabschnitt für die Kanalauswahlfolge 5 bestimmten Reihenfolge die Kommunikationsqualität und teilt den besten Kanal für die Kommunikation mit einem drahtlosen Endgerät zu.
Als nächstes wird ihr konkreter Betrieb erklärt.
In dem in Fig. 1 gezeigten Mobilkommunikationssystem benutzt die Basisstation 12 den Kanal CH&sub2;, um mit dem drahtlosen Endgerät 22 zu kommunizieren. Die Basisstation 13 benutzt den Kanal CH&sub3;, um mit dem drahtlosen Endgerät 23 zu kommunizieren und benutzt den Kanal CH&sub1;, um mit dem drahtlosen Endgerät 24 zu kommunizieren. Wenn zu diesem Zeitpunkt eine Verbindungsanfrage zwischen der Basisstation 11 und dem drahtlosen Endgerät 21 entsteht, benutzt das drahtlose Endgerät 21 den Steuerkanal, um das Signal zu übertragen. Die Basisstation 11 benutzt alle mit ihr verbundenen Sektorantennen 31, um den Empfangspegel (Pegel der Nutzwelle) des Signals von dem drahtlosen Endgerät 21 zu messen. Die Basisstation 11 ihrerseits mißt ebenfalls die Interferenzwellenpegel der Kanäle CH&sub1;, CH&sub2; und CH&sub3;. Die von den Nutzwellenpegel-Meßabschnitten 1a bis 1f der Basisstation 11 von den Sektorantennen 31a, 31b, 31c, 31d, 31e und 31f empfangenen Nutzwellenpegel sind hier als Da, Db, Dc, Dd, De und Df gegeben. Auf die gleiche Weise sind die von den Interferenzwellenpegel-Meßabschnitten 2a bis 2f der Basisstation 11 von den Sektorantennen 31a, 31b, 31c, 31d, 31e und 31f empfangenen Interferenzwellenpegel hier jeweils als Ula, Ulb, Ulc, U1d, U1e und U1f gegeben, die Interferenzwellenpegel von Kanal CH&sub2; sind jeweils als U2a, U2b, U2c, U2d, U2e und U2f gegeben, und die Interferenzwellenpegel von Kanal CH&sub3; sind jeweils als U3a, U3b, U3c, U3d, U3e und U3f gegeben.
Da das drahtlose Endgerät 21 sich innerhalb der Bündelungsrichtung der Sektorantenne 31f der Basisstation 11 befindet, hat unter Da, Db, Dc, Dd, De, De und Df, die von jeder Sektorantenne gemessen werden, Df den Maximalwert der Nutzwellenpegel von dem drahtlosen Endgerät 21. Es wird von der Schätzvorrichtung für die Nutzwellen-Ankunftsrichtung 3 bestimmt, daß die Nutzwellen-Ankunftsrichtung 300º, die Bündelungsrichtung der·Sektorantenne 31f, ist.
Da das drahtlose Endgerät 24, das den Kanal CH&sub1; benutzt, sich innerhalb der Bündelungsrichtung der Sektorantenne 31c befindet, ist unter den Interferenzwellenpegeln U1a, U1b, U1c, U1d, U1e und U1f von dem drahtlosen Endgerät 24, die von jeder Sektorantenne gemessen werden, der Interferenzwellenpegel U1c der Maximalwert. Es wird daher bestimmt, daß die Ankunftsrichtung der Interferenzwelle von Kanal CH&sub1; 120º, die Bündelungsrichtung der Sektorantenne 31c, ist.
Da das drahtlose Endgerät 22, das den Kanal CH&sub2; benutzt, sich innerhalb der Bündelungsrichtung der Sektorantenne 31d befindet, ist auf die gleiche Weise unter den Interferenzwellenpegeln U2a, U2b, U2c, U2d, U2e und U2f von dem drahtlosen Endgerät 24, die von jeder Sektorantenne gemessen werden, der Interferenzwellenpegel U2d der Maximalwert. Es wird daher bestimmt, daß die Ankunftsrichtung der Interferenzwelle von Kanal CH&sub2; 180º, die Bündelungsrichtung der Sektorantenne 31d, ist.
Und da das drahtlose Endgerät 23, das den Kanal CH&sub3; benutzt, sich innerhalb der Bündelungsrichtung der Sektorantenne 31c befindet, ist unter den Interferenzwellenpegeln U3a, U3b, U3c, U3d, U3e und U3f von dem drahtlosen Endgerät 23, die von jeder Sektorantenne gemessen werden, der Interferenzwellenpegel U3c der Maximalwert. Es wird daher bestimmt, daß die Ankunftsrichtung der Interferenzwelle von Kanal CH&sub3; 120º, die Bündelungsrichtung der Sektorantenne 31c, ist.
Als nächstes bestimmt der Bestimmungsabschnitt für die Kanalauswahliolge 5 der Basisstation 11 die Kanalauswahlfolge unter Verwendung der Nutzwellenankunftsrichtungen und der Ankunftsrichtungen der InterEerenzwellen in den Kanälen CH&sub1;, CH&sub2; und CH&sub3;. Die Ankunftsrichtungen der Interferenzwellen in den Kanälen CH&sub1;, CH&sub2; und CH&sub3; sind jeweils 120º, 180º und 120º. Da die Ankunftsrichtung der Nutzwelle 300º ist, sind die Unterschiede zwischen den Winkeln der Ankunftsrichtungen der Interferenzwellen und der Nutzwellen jeweils 180º, 120º und 180º. Mit der vorliegenden Erfindung werden Kanäle beginnend mit denen, für die der Unterschied zwischen den Winkeln der Ankunftsrichtung der Interferenzwellen und der Nutzwellen am nächsten bei 180º sind, ausgewählt. In diesem Beispiel sind die Winkelunterschiede für CH&sub1; und CH&sub3; beide genau 180º, während die Winkelunterschiede für CH&sub2; näher bei 120º als bei 180º sind, die Auswahlfolge ist "CH&sub1;, CH&sub3;, CH&sub2; " oder "CH&sub3;, CH&sub1;, CH2". In Fällen, in denen die Winkelunterschiede für einen Kanal gleich sind, kann die Folge wahlweise bestimmt werden. Hier ist die Kanalfolge · "CH&sub1;, CH&sub3;, CH2".
Da Df, wie weiter oben beschrieben, an der Basisstation 11 den maximalen Nutzwellen-Empfangspegel hat, benutzt diese Basisstation 11 die Sektorantenne 31f, um mit dem drahtlosen Endgerät 21 zu kommunizieren. Entsprechend der oben erwähnten Auswahlfolge wird zuerst der Kanal CH&sub1; ausgewählt, und das Kanal-Interferenz-Verhältnis (CIR) für Nutzwellen dieses Kanals und die elektrische Leistung von Interferenzwellen, das heißt das Verhältnis des Nutzwellenpegels Df zum Interferenzwellenpegel U1f an der Sektorantenne 31f, wird berechnet. Wenn dieses einen gewissen festen Wert überschreitet, zeigt die Basisstation 11 eine Qualitätsbewertung über die Benutzbarkeit: (oder Nichtbenutzbarkeit) des Kanals CH&sub1; mit dem drahtlosen Endgerät 21 an. Darauf ansprechend mißt das drahtlose Endgerät 21 den Interferenzwellenpegel des Kanals CH&sub1; und berechnet das Verhältnis des Nutzwellenpegels oder Empfangspegels des Signals von der Basisstation 11 zum Interferenzwellenpegel. Es bestimmt auch, ob es einen gewissen festen Wert überschreitet oder nicht. Da die Basisstation 13 hier den Kanal CH&sub1; über die Sektorantenne 33f, deren Bündelungsrichtung den Ort des drahtlosen Endgeräts 21 umfaßt, benutzt, gibt es einen hohen Interferenzwellenpegel für das drahtlose Endgerät 21, so daß der Kanal CH&sub1; nicht zugeteilt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt meldet das drahtlose Endgerät 21 der Basisstation 11, daß der Kanal CH&sub1; nicht benutzt werden kann.
Als nächstes wählt die Basisstation 11 den Kanal CH&sub3; aus und berechnet in gleicher Weise das Verhältnis des Nutzwellenpegels Df zum Interferenzwellenpegel U3f auf dem Kanal CH&sub3;. Wenn dieses Verhältnis den weiter oben erwähnten festen Wert überschreitet, bestimmt sie, daß das drahtlose Endgerät 21 den Kanal CH&sub3; nicht benutzen kann. Da die Basisstation 13 zu diesem Zeitpunkt den Kanal CH&sub3; über die Sektorantenne 33a, deren Bündelungsrichtung den Ort des drahtlosen Endgeräts 21 nicht umfaßt, benutzt, ist der Interferenzwellenpegel für das drahtlose Endgerät 21 klein genug, daß der Kanal CH&sub3;· benutzt werden kann. Somit meldet das drahtlose Endgerät der Basisstation 11, daß der Kanal CH&sub3; benutzt werden kann und beginnt unter Verwendung des Kanals CH&sub3; die Kommunikation mit der Basisstation 11.
Als nächstes wird die zweite Ausführungsform erklärt.
In der zweiten Ausführungsform wird ferner ein Identifikationssignal-Meldekanal zur Verfügung gestellt. Hier wird ein Berechnungsverfahren für die Ankunftsrichtung einer Nutzwelle erklärt, wenn in dem in Fig. 1 gezeigten Mobilkommunikationssystem eine Verbindungsanfrage zwischen der Basisstation 11 und dem drahtlosen Endgerät 21 aufkommt, weil der Aufbau der zweiten Ausführungsform abgesehen von dem Teil zum Berechnen der Ankunftsrichtung einer Nutzwelle der gleiche wie der der ersten Ausführungsform ist.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm der Basisstation 11 der zweiten Ausführungsform.
In Fig. 3 werden Bestandteile, die die gleiche Nummer wie das in Fig. 2 haben, nicht erklärt, weil ihr Aufbau der gleich wie der in Fig. 2 ist.
Nummer 7 ist ein Identifikationssignalsender zum Senden eines Identifikationssignals, der später beschrieben wird.
Das folgende ist eine Erklärung des konkreten Betriebs der zweiten Ausführungsform.
Die Nummern 1 bis 18 in Fig. 4 sind Schlitznummern für den Identifikationssignal-Meldekanal. Die Basisstation 11 benutzt die Schlitze 1 bis 6 der Identifikationssignal- Meldekanäle, um über die Sektorantennen 31a, 31b, 31c, 31d, 31e und 32f ein Identifikationssignal zu melden, das jedes Identifikationsmerkmal für jede Sektorantenne enthält. Um ihre jeweiligen Identifikationssignale zu melden, benutzt die Basisstation 12 dann die Schlitze 7-12 über die Sektorantennen 32a, 32b, 32c, 32d, 32e und 32f, und die Basisstation 13 benutzt die Schlitze 13-18 über die Sektorantennen 33a, 33b, 33c, 33d; 33e und 33f. Wenn die Meldung von der Basisstation 13 vollständig ist, beginnt die Basisstation 11 wieder ds Melden, wobei der gleiche Zyklus wiederholt wird.
Wenn zwischen der Basisstation 11 und dem drahtlosen Endgerät 21 eine Verbindungsanfrage aufkommt, empfängt das drahtlose Endgerät 21 die Identifikationssignal-Meldekanäle in Folge und mißt deren j eweilige Pegel. Hier wird auf die Empfangspegel der gemeldeten Signale, welche jeweils von dem Empfangsabschnitt des drahtlosen Endgeräts über die Sektorantennen 31a, 31b, 31c, 31d, 31e und 31f empfangen werden, als S1a, S1b, S1c, S1d, S1e und S1f Bezug genommen. Auf die gleiche Weise werden gemeldete Signale über die Sektorantennen 32 und 33 empfangen.
Da das drahtlose Endgerät 21 sich innerhalb der Bündelungsrichtung der Sektorantenne 31f der Basisstation 11 befindet, wird der Empfangspegel Slfdas Maximum der von der Sektorantenne 31f gemeldeten Empfangssignale. Das drahtlose Endgerät 21 meldet das Identifikationsmerkmal der Sektorantenne 31f an die Basisstation 11. Wenn die Basisstation 11 dieses empfängt, berechnet sie die Ankunftsrichtung der Nutzwelle als 300º, weil die Bündelungsrichtung der Sektorantenne 31f 300º ist. Darauf folgend sind die Berechnung der Interferenzwellen-Ankunftsrichtung, die Bestimmung der Kanalauswahlfolge, etc. gleich wie in der ersten Ausführungsform, ihre Erklärungen werden somit weggelassen.
Wie in diesen Ausführungsformen wird für die Auswahl Kanälen Priorität gegeben, für die die Unterschiede zwischen den Winkeln der Ankunftsrichtungen der Nutzwellen und der Interferenzwellen für die Basisstation einen kleinen Unterschied zwischen den Winkeln der Ankunftsrichtung der Nutzwellen und der Interferenzwellen für das drahtlose Endgerät ergeben.
Wenn ein drahtloses Endgerät während der Nachrichtenverbindung bewegt wird, werden die Ausbreitungswege von Funkwellen in einer Mobilkommunikation-Ausbreitungsumgebung von Gebäuden, etc. zwischen ihm und der Basisstation abgeschirmt, und da das Ausmaß der Interferenz sich mit dem Ort unterscheidet, schwanken die Empfangspegel von Nutz- und Interferenzwellen. Der größte mit dieser Schwankung zusammenhängende Faktor sind Gebäude in der Richtung der Basisstation in der Nähe des drahtlosen Endgeräts. In Fällen, wenn die Ankunftsrichtungen der Nutzwelle und der Interferenzwellen ungefähr gleich sind, wenn Nutzwellen von Gebäuden abgeschirmt werden, werden daher Interferenzwellen von den gleichen Gebäuden auch abgeschirmt, und die örtlichen Korrelationen von Pegelschwankungen werden groß. Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit, daß das CIR der Abwärtsverbindung während der Nachrichtenverbindung klein wird und eine Verschlechterung durch Interferenz auftritt, klein.
Im obigen wurden Ausführungsformen in einer detaillierten Erklärung der vorliegenden Erfindung verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf diese Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel gibt es in den Ausführungsformen 6 Sektorzellen für 1 Basisstation, aber es kann jede Anzahl von Sektorzellen sein. Da bei der Bestimmung der Ankunftsrichtungen von Nutz- und Interferenzwellen auch die größten über die Sektorantennen während der Nachrichtenverbindung gemessenen Empfangspegel verwendet werden, wird die Genauigkeit der Ankunftsrichtungsberechnung durch die Anzahl der Sektorzellen pro Basisstation bestimmt. Die Genauigkeit der Berechnung kann erhöht werden, indem andere Antennen aufgestellt werden, die bei der Berechnung der Ankunftsrichtung verwendet werden sollen. Die Verwendung von Antennen für die Ankunftsrichtungsberechnung behindert die Verwendung der vorliegenden Erfindung in dieser Weise nicht.

Claims

1. Kanalzuteilungsverfahren für Kommunikationssysteme, durch das ein geeigneter Kommunikationskanal zwischen einem drahtlosen Endgerät (21) und einer Basisstation (11) zugeteilt wird, wenn eine Verbindungsanfrage zwischen dem drahtlosen Endgerät (21) und der Basisstation (11), zu der das drahtlose Endgerät (21) gehört, aufgekommen ist, wobei das Kanalzuteilungsverfahren aufweist:

(a) einen Schritt zum Messen eines Empfangspegels einer Nutzwelle von dem drahtlosen Endgerät (21) in jeder Sektorzelle (41) der genannten Basisstation (11) und Berechnen einer Ankunftsrichtung der Nutzwelle in der Basisstation (11);

(b) einen Schritt zum Messen eines Empfangspegels einer Interferenzwelle von einem Kanal, der von anderen Basisstationen (12, 13) und anderen drahtlosen Endgeräten (42, 43) in jeder Sektorzelle der genannten Basisstation (11) benutzt wird, und Berechnen einer Ankunftsrichtung der Interferenzwelle in der Basisstation (11); und

(c) einen Schritt zum Zuteilen eines Kommunikationskanals, für den der Winkelunterschied zwischen der Ankunftsrichtung der Nutzwelle und der Ankunftsrichtung der Interferenzwelle in einer horizontalen Ebene am nächsten bei 180º liegt, für die Kommunikation zwischen dem drahtlosen Endgerät und der Basisstation in der Basisstation.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt

(c) ferner aufweist:

(d) einen Schritt zum Bestimmen einer Kommunikationskanal-Auswahlfolge, so daß ein Kanal, für den der Winkelunterschied zwischen der Ankunftsrichtung der Nutzwelle und der Ankunftsrichtung der Interferenzwelle in einer horizontalen Ebene am nächsten bei 180º liegt, erster ist; und

(e) einen Schritt zum Auswählen eines Kommunikationskanals, der eine vorgewählte Kommunikationsqualität erfüllt, entsprechend der genannten Auswahlfolge und Zuteilen dieses ausgewählten Kanals für die Kommunikation zwischen dem drahtlosen Endgerät und der Basisstation.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt (a) ein Schritt zum Messen eines Empfangspegels einer Nutzwelle von dem drahtlosen Endgerät in jeder Sektorzelle der Basisstation und Bestimmen der Richtung einer Sektorantenne ist, welche einer Sektorzelle entspricht, in der der Empfangspegel maximal ist, als die Ankunftsrichtung der genannten Nutzwelle.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schritt (b) ein Schritt zum Messen eines Empfangspegels einer Interferenzwelle von einem Kanal ist, der für die · Kommunikation zwischen einer anderen Basisstation und einem anderen drahtlosen Endgerät verwendet wird, in jeder Sektorzelle der Basisstation und Bestimmen der Richtung einer Sektorantenne, die einer Sektorzelle entspricht, in der der Empfangspegel maximal ist, als die Ankunftsrichtung der genannten Interferenzwelle.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das anstelle des Schritts (a) aufweist:

(f) einen Schritt zum Senden eines Identifikationssignals von der Basisstation, welches ein jeder Sektorzelle entsprechendes Identifikationsmerkmal umfaßt;

(g) einen Schritt zum Empfangen dieses Identifikationssignals an dem drahtlosen Endgerät, Messen eines Empfangspegels für jedes Identifikationssignal und Senden eines Identifikationsmerkmals eines Identifikationssignals, das einem maximalen Empfangspegel entspricht; und

(h) einen Schritt zum Bestimmen einer Richtung einer Sektorantenne, die dem von der Basisstation empfangenen Identifikationsmerkmal entspricht, als eine Ankunftsrichtung einer Nutzwelle von dem drahtlosen Endgerät.

6. Basisstation (11) mit einer Vielzahl von Sektorzellen (41), von denen jede jede drahtlose Zone abdeckt, die aufweist:

eine erste Meßeinrichtung (1a-1f) zum Messen eines Empfangspegels einer Nutzwelle von einem drahtlosen Endgerät (21) in jeder der Sektorzellen (41), wenn das drahtlose Endgerät (21) eine Verbindung mit der Basisstation (11) angefragt hat;

eine erste Berechnungseinrichtung (3) zum Berechnen einer Ankunftsrichtung der Nutzwelle auf der Grundlage eines Empfangspegels der Nutzwelle;

eine zweite Meßeinrichtung (2a-2f) zum Messen eines Empfangspegels einer Interferenzwelle von einem Kanal, der für die Kommunikation zwischen anderen Basisstationen und anderen drahtlosen Endgeräten verwendet wird, in jeder der Sektorzellen;

eine zweite Schätzeinrichtung (4) zum Berechnen einer Ankunftsrichtung der Interferenzwelle auf der Grundlage eines Empfangspegels der Interferenzwelle;

eine Zuteilungseinrichtung (6) zum Zuteilen eines Kommunikationskanals, für den der Winkelunterschied zwischen der Ankunftsrichtung der Nutzwelle und der Ankunftsrichtung der Interferenzwelle in einer horizontalen Ebene für die Kommunikation zwischen dem drahtlosen Endgerät und der Basisstation am nächsten bei 180º liegt.

7. Basisstation (11) nach Anspruch 6, wobei die erste Schätzeinrichtung einen maximalen Empfangspegel aus den Empfangssignalen (D) der Nutzwelle ermittelt und die Richtung einer Sektorzelle, welche dem ermittelten Empfangspegel entspricht, als die Ankunftsrichtung der Nutzwelle bestimmt.

8. Basisstation (11) nach Anspruch 6, wobei die zweite Schätzeinrichtung einen maximalen Empfangspegel aus den Empfangspegeln (U) der Interferenzwelle ermittelt und die Richtung einer Sektorzelle, welche dem ermittelten Empfangspegel entspricht, als die Ankunftsrichtung der Interferenzwelle bestimmt

9. Basisstation (11) nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei die Zuteilungseinrichtung aufweist:

eine Bestimmungseinrichtung (5) zum Bestimmen einer Kommunikationskanal-Auswahlfolge, so daß ein Kanal, für den der Winkelunterschied zwischen der Ankunftsrichtung der Nutzwelle und der Ankunftsrichtung der Interferenzwelle in einer horizontalen Ebene am nächsten bei 180º liegt, erster ist; und

eine Zuteilungseinrichtung (6) zum Auswählen eines Kommunikationskanals, der eine vorgewählte Kommunikationsqualität erfüllt, entsprechend der Auswahlfolge und Zuteilen · dieses ausgewählten Kanals für die Kommunikation zwischen dem drahtlosen Endgerät (21) und der Basisstation (11).

10. Kommunikationssystem für ein drahtloses Endgerät und eine Basisstation, das aufweist:

die Basisstation (11) mit:

einer Vielzahl von Sektorzellen (41), von denen jede jede drahtlose Zone abdeckt, einer Vielzahl von jeder Sektorzelle (41) entsprechenden Sektorantennen,

einer Sendeeinrichtung (7) zum Senden eines Identifikationssignals, in dem ein Identifikationsmerkmal der genannten Sektorantenne in das drahtlose Endgerät eingeführt wird,

einer ersten Schätzeinrichtung (3) zum Empfangen eines von dem drahtlosen Endgerät (21) gesendeten Identifikationsmerkmals der Sektorantenne und Bestimmen der Richtung einer Sektorantenne aus dem empfangenen Identifikationsmerkmal als eine Ankunftsrichtung einer Nutzwelle von dem drahtlosen Endgerät (21),

einer Meßeinrichtung zum Messen eines Empfangspegels einer Interferenzwelle von einem Kanal, der von anderen Basisstationen (12, 13) und anderen drahtlosen Endgeräten (42, 43) für die Kommunikation verwendet wird, in jeder der genannten Sektorzellen,

einer zweiten Schätzeinrichtung zum Berechnen einer Ankunftsrichtung der Interferenzwelle auf der Grundlage des Interferenzempfangspegels,

einer Zuteilungseinrichtung (6) zum Zuteilen eines Kommunikationskanals, für den der Winkelunterschied zwischen der Ankunftsrichtung der Nutzwelle und der Ankunftsrichtung der Interferenzwelle in einer horizontalen Ebene am nächsten bei 180º liegt, für die Kommunikation zwischen dem drahtlosen Endgerät und der Basisstation; und

dem drahtlosen Endgerät (21) mit einer Sendeeinrichtung zum Empfangen des Identifikationssignals, Messen eines Empfangspegels jedes Identifikationssignals und Senden eines Identifikationsmerkmals eines Identifikationssignals, das dem maximalen Empfangspegel entspricht.

11. Kommunikationssystem nach Anspruch 10, wobei die zweite Schätzeinrichtung einen maximalen Empfangspegel unter den Empfangspegeln der Interferenzwelle ermittelt und eine Richtung einer Sektorantenne einer Sektorzelle, welche diesem Empfangspegel entspricht, als eine Ankunftsrichtung der Interferenzwelle bestimmt.