DE69611684T2

DE69611684T2 - Verfahren zur erhöhung der reichweite in einem tdma-system

Info

Publication number: DE69611684T2
Application number: DE69611684T
Authority: DE
Inventors: Anthony Smith
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: DE69611684D1; US5642355A; AU7151096A; EP0852854A1; EP0852854B1; WO1997012451A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zuordnung von Zeitschlitzen an Mobilstationen in einem zellularen Kommunikationssystem, um so die Reichweite eines zellularen Kommunikationssystems mit TDMA (time division multiple access, d. h. Zeitaufteilungs-Mehrfachzugriff) zu erweitern.

Hintergrund der Erfindung

Gegenwärtig wird viel Aufmerksamkeit gerichtet auf digitale Mobilfunk-Telefonsysteme und ein großer Entwicklungsaufwand wird betrieben. Die Mobilstationen und die jeweiligen Basisstationen eines TDMA-Systems kommunizieren über Zeitaufteilungs-Mehrfachzugriffskanäle, wobei mehrere Mobilstationen sich die gleichen Sende- und Empfangsfrequenzen teilen, aber ihnen innerhalb jener Frequenzen unterschiedliche Zeitschlitze zugewiesen sind. Im Normalbetrieb senden die Mobilstationen Bursts bzw. Bündel zu bestimmten Zeiten, und berücksichtigen Ausbreitungsverzögerungen, so dass die Bursts bei einer Basisstation in ihren zugewiesenen Zeitschlitzen empfangen werden. Ansonsten kollidieren oder überlappen sich Sendungen aus unterschiedlichen Mobilstationen, was zu einer gegenseitigen Empfangsstörung bei der Basisstation führt. Typischerweise wird ein Schutzband eingefügt zwischen die Zeitschlitze, um zu verhindern, dass sich die Bursts überlappen. Die Schutzbänder haben gewöhnlich nur die Breite einiger weniger Symbole, und schützen demzufolge nur gegen kleine Zeitausrichtungsfehler.
In dem globalen System für Mobilkommunikation (GSM) wird die Mobilstation effektiv auf die Abwärtsstrecke (downlink) aus der Basisstation synchronisiert, und daher geht die "lokale" Zeit bei der Mobilstation effektiv immer etwas nach im Vergleich zur Basisstation, aufgrund der für die Ausbreitung des Abwärtsstreckensignals erforderlichen Zeit. Aufwärtsstrecken-Bursts (uplink) werden noch weiter verzögert, aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit. Daher werden Aufwärtsstreckensignale aus Mobilstationen, die sich in unterschiedlichen Abständen befinden, mit unterschiedlichen Graden von Verspätung ankommen, wenn keine Kompensationsmaßnahmen ergriffen werden.
Bei GSM ist die Basisstation in der Lage, einen Grad der "Verspätung" eines empfangenen Aufwärtsstrecken-Bursts zu messen, und unter Verwendung eines als Zeitvorlaufwert bzw. Zeitavancierungswert (timing advance value) bekannten Parameters ist sie in der Lage, die Mobilstation anzuweisen, ihren Burst früher zu senden, wodurch die Ausbreitungsverzögerung für das Aufwärtsstreckensignal berücksichtigt wird und der Burst an der Basisstation genau zum rechten Zeitpunkt empfangen wird. In anderen Worten, der Burst wird von der Mobilstation tatsächlich vor dem nominellen Zeitpunkt gesendet.
Mobilstationen in unterschiedlichen Abständen zur Basisstation senden daher ihre Aufwärtsstrecken-Bursts zu unterschiedlichen Zeiten, basierend auf unterschiedlichen Zeitverschiebungen, aber das Endresultat ist, dass jeder Burst in seinem nominellen Zeitschlitz empfangen wird, und die Bursts sich somit nicht gegenseitig stören. Der Zeitavancierungsparameter wird periodisch immer wieder an die Mobilstation geschickt, und daher können Änderungen der Ausbreitungsverzögerungen aufgrund der Bewegung der Mobilstation ausgeglichen werden bevor Probleme entstehen.
In den meisten zellularen System hat der Zeitvorlauf bzw. die Zeitavancierung jedoch einen Maximalwert, welcher einem maximalen Zellenradius entspricht. Zum Beispiel ist der Zeitvorlauf in GSM ein 6-Bit variabler Wert zwischen 0 und 63. Der begrenzte Bereich des Zeitvorlaufwerts beschränkt effektiv die maximale Größe der Zelle. Wenn der Zeitvorlauf einen Wert von 63 hat, beträgt der Zellenradius ungefähr 35 km bei GSM. Wenn die Mobilstation diesen Radius überschreitet, kann der Burst nicht weiter avanciert werden, und als Ergebnis beginnt der bei der Basisstation empfangene Burst in den nächsten Zeitschlitz zurück zu gleiten, was beide Bursts beeinträchtigt.
Ein Verfahren zur Erweiterung der Reichweite einer Zelle in einem TDMA-System besteht darin, einer Mobilstation zwei aufeinander folgende Zeitschlitze zuzuweisen, anstelle eines Zeitschlitzes, wie in Fig. 1 dargestellt. In Fig. 1 ist ein 8-Zeitschlitz-Rahmen aufgeteilt in vier Gruppen 10, 12, 14 und 16, welche jeweils zwei aufeinander folgende Zeitschlitze enthalten. In Fig. 1 veranschaulicht der "weiße" innere Kasten 18 die nominelle Position eines Bursts, welche nach hinten geglitten ist, während seine tatsächliche Ankunftszeit durch die schraffierten Kästen veranschaulicht wird. Indem jeder Mobilstation zwei aufeinander folgende Zeitschlitze zugewiesen werden und die nominelle Position des Bursts dem ersten der beiden Zeitschlitze zugewiesen wird, kann eine Mobilstation den ursprünglichen Zellenradius überschreiten, da der Burst in den zweiten Zeitschlitz zurückgleiten kann, ohne sich mit dem Burst einer anderen Mobilstation zu stören. Wenn der Abstand zwischen der Mobilstation und der Basisstation zunimmt, wird der Burst weiter und weiter in den zweiten Zeitschlitz zurückgleiten. Eine neue Grenze wird erreicht, wenn der Burst um einen ganzen Zeitschlitz zurückgegleitet ist. Beim GSM-System entspricht diese neue Grenze ungefähr 100 km. Wenn die Mobilstation sich noch weiter von der Basisstation entfernt, wird der Burst beginnen, in den nächsten, d. h. dritten Zeitschlitz zu gleiten, was einen Burst im folgenden Zeitschlitz beeinträchtigen kann.
Der Nachteil bei der Verwendung dieser Lösung des Standes der Technik zur Erweiterung der Reichweite jeder Zelle in einem System ist, dass die Kapazität des Systems effektiv halbiert wird, da jeder Mobilstation zwei Zeitschlitze anstelle von einem zugewiesen wird. Somit besteht ein Bedarf für ein Verfahren, das die Reichweite eines TDMA-Systems erweitert, ohne drastische Verringerung der Kapazität des TDMA-Systems.
In bisherigen Systemen wird einer Mobilstation ein verfügbarer Zeitschlitz zugewiesen, unabhängig von der Ausbreitungsverzögerung der Mobilstation. Dies ist in Fig. 1 veranschaulicht, bei welcher der Burst im Fenster 2 weniger geglitten ist als der Burst im Fenster 1.
Gemäß einem anderen Ansatz, der in EP-A-0 295 227 offenbart wird, weist ein digitales System mit Zeitmultiplex einer Vielzahl von Mobilstationen Zeitschlitzkanäle zu, so dass der Mobilstation, zu der die Ausbreitungszeit am kürzesten ist, ein erster Zeitschlitz zugewiesen wird, der Mobilstation, zu welcher die Ausbreitungsverzögerung am zweit kürzesten ist, ein zweiter nachfolgender Zeitschlitz zugewiesen wird, usw. Nach dem letzten Zeitschlitz im Zeitrahmen verhindert eine Schutzzeit (guard time), welche allen Zeitschlitzen gemeinsam ist, Übertragungsüberlappungen an einem Basisstationsempfänger.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erweiterung der Reichweite eines TDMA-Systems zu schaffen, ohne drastische Verringerung der Kapazität des zellularen Systems. Diese Aufgabe wird gelöst durch Überwindung der Notwendigkeit eines leeren Zeitschlitzes, in welchem jeder spezifische Burst zurückgleiten kann, indem Mobilstationen Zeitschlitze zumindest teilweise auf der Grundlage des Abstandes jeder Mobilstation von einer Basisstation zugewiesen werden. Eines der neuen Prinzipien dieses Verfahrens ist, dass, da die Mobilstationen rigoros geordnet sind nach der Reihenfolge des zunehmenden Abstands, entweder des physischen oder virtuellen Abstands. Bei der vorliegenden Erfindung werden die Aufwärtsstrecken-Bursts aus der am weitesten entfernten Mobilstation in extremer Reichweite zurückgleiten in den leeren Zeitschlitz oder die leeren Zeitschlitze am Ende der Gruppe der erweiterten Reichweite. Dies wird seinerseits den Vorderteil des nominellen Zeitschlitzes jenes Bursts leer machen, was es dem vorangehenden Burst aus einer näheren Mobilstation gestattet, zurückzugleiten. Da die Zeitschlitze entsprechend dem Abstand zwischen der Mobilstation und der Basisstation angeordnet sind, ist bekannt, dass die Mobilstation, welche dem vorangehenden Zeitschlitz verwendet, sich näher befindet, und somit wird ihr Burst nicht so weit zurückgleiten, und kann sich somit nicht überlappen mit dem Burst aus der am weitesten entfernten Mobilstation. Dieses Prinzip wiederholt sich rückwärts durch alle Zeitschlitze, bis die Mobilstation erreicht ist, welche sich der BTS am nächsten befindet.
Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Zuweisung von Zeitschlitzen an Mobilstationen in einer Zelle in einem zellularen Kommunikationssystem offenbart. Als erstes wird der Abstand zwischen jeder einer Vielzahl von Mobilstationen und der Basisstation bestimmt. Normale Zeitschlitze können isoliert existieren und wie gegenwärtig zugewiesen werden, eine Gruppe von drei oder mehr aneinander liegende Zeitschlitze können jedoch als eine Gruppe erweiterter Reichweite verwendet werden. Diese Gruppe kann mit jedem Zeitschlitz beginnen, der die Tatsache berücksichtigt, dass die Zeitschlitze 7 und 0 in einem TDMA- System mit acht Zeitschlitzen pro Rahmen, wie bei GSM, einander berühren.
Mobilstationen werden Zeitschlitze innerhalb der Gruppe erweiterter Reichweite gemäß der Reihenfolge ihres Abstands zur Basisstation zugewiesen, wobei sich die nächstliegende Mobilstation am Anfang der Gruppe von Zeitschlitzen erweiterter Reichweite befindet, und die nicht verwendeten Zeitschlitze leer sind, d. h. nicht gefüllt sind, und kein Träger übertragen wird. Die Gruppe enthält immer zumindest einen angrenzenden leeren Zeitschlitz am hinteren Erde der Gruppe, um es Bursts zu gestatten, in jenen Raum zurückzugleiten, es kann jedoch innerhalb der Gruppe auch weitere leere Zeitschlitze geben.
Bei dieser Ausführung muss der Zeitvorlauf bzw. die Zeitavancierung für Zeitschlitze innerhalb der Gruppe nicht verwendet werden, der Zeitvorlauf kann jedoch verwendet werden, wenn er angewendet wird auf alle Mobilstationen innerhalb der Gruppe. Wenn ein Zeitvorlauf angewendet wird, werden die Bursts aller Mobilstationen innerhalb des normalen Maximalradius an der nominellen Position ankommen, und werden nur dann beginnen rückwärts zu gleiten, wenn die normale Reichweitengrenze überschritten wird. Der Grad der erweiterten Reichweite, welcher unterstützt werden kann, indem dem Burst erlaubt wird, bis zu einem oder mehreren ganzen Zeitschlitzen zurückzugleiten, wird daher zur existierenden 35 km Reichweitengrenze hinzu addiert. Dort, wo kein Zeitvorlauf bzw. keine Zeitavancierung verwendet wird, werden alle Aufwärtsstrecken-Bursts in einem gewissen Maß zurückgleiten, selbst aus Mobilstationen, welche sich relativ nahe der Basisstation befinden. Somit wird der maximale Zellenradius nur durch den Abstand gegeben, über welchen Ausbreitungsverzögerungen dazu führen, dass die Aufwärtsstrecken-Bursts um einen oder mehrere ganze Zeitschlitze zurückgleiten, in den hinteren Bereich der leeren Zeitschlitze am hinteren Ende der Gruppe erweiterter Reichweite. Die Anwendung der Zeitavancierung zusätzlich zur Unterstützung für gleitende Bursts absorbiert effektiv bis zu den ersten 35 km der Ausbreitungsverzögerung, wie gewöhnlich. Somit ist der neue maximale Zellenradius 35 km größer.
Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung können Zeitavancierungswerte auf eine neue Art und Weise bei dem Zeitschlitzzuweisungsverfahren verwendet werden. Als Erstes bestimmt das System den Abstand, den jede Mobilstation von einer Basisstation in der Zelle hat. Das System fügt nun eine Verschiebung bzw. einen Offset ein gegenüber der Zeit, zu welcher die Mobilstation ihre Bursts sendet, indem die Mobilstation angewiesen wird, einen bestimmten Zeitavancierungswert anzuwenden. Aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit wird der Fachmann verstehen, dass jede Veränderung in der Zeit einer Veränderung im Abstand äquivalent ist. Zum Beispiel ist ein Burst, der geringfügig später gesendet und daher geringfügig später empfangen wird, nicht unterscheidbar von einem Burst, der rechtzeitig aus etwas größerer Entfernung gesendet wurde. Umgekehrt wird ein geringfügig früher gesendeter Burst so erscheinen, als komme er von einer etwas näheren Quelle. In dieser Offenbarung wird die Wirkung eines solchen physischen Abstands plus etwas Zeitverschiebung als ein virtueller Abstand bezeichnet. Dann weist das System jeder Mobilstation einen Zeitschlitz zu, auf der Grundlage des virtuellen Abstands jeder Mobilstation zu der Basisstation, wobei die Zeitschlitze innerhalb Einer aneinander liegenden Gruppe von Zeitschlitzen den Mobilstationen in der Reihenfolge des zunehmenden virtuellen Abstands der Mobilstationen von der Basisstation zugewiesen werden, und einer oder mehrere Zeitschlitze im hinteren Bereich der Gruppe erweiterter Reichweite reserviert sind, um es einem Burst aus den Mobilstationen zu gestatten, in den nächsten Zeitschlitz zu gleiten. Der Vorteil der Verwendung von virtuellen Abständen anstelle von physischen Abständen auf diese Weise ist, dass für jeden gegebenen Satz von physischen Abständen (welche nicht gesteuert werden können) es möglich ist, einen Satz von Zeitverschiebungen bzw. Zeitoffsets zu berechnen, welche jede gewünschte Ordnung der Mobilstationen gemäß dem virtuellen Abstand ergibt. Somit können Veränderungen in den relativen Abständen zwischen den Mobilstationen und der BTS aufgefangen werden, ohne dass die Zeitschlitze neu zugewiesen werden müssen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher beschrieben unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung, welche nur als Beispiel gegeben werden, und welche in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht werden, in welchen:
Fig. 1 vier Zeitschlitze erweiterter Reichweite gemäß eines bekannten Verfahrens veranschaulicht;
Fig. 2 einen Rahmen mit acht Zeitschlitzen veranschaulicht, der sieben Übertragungsbursts gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung unterstützt bzw. trägt;
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Kommunikations- Synchronisationsabschnitts einer Basisstation in einer Mobilstation in einem Mobilfunk-Telefonsystem ist;
Fig. 4 ein Flussdiagramm ist, das einen Anrufzuweisungsprozess nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt; und
Fig. 5 eine Gruppe mit acht Zeitschlitzen gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf das GSM-System beschrieben. Der Fachmann wird verstehen, dass die vorliegende Erfindung auch auf andere TDMA-Systeme angewendet werden kann. Der Einfachheit halber werden Elemente, welche für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich sind, weggelassen.
Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die Reichweite des zellularen Systems erweitert werden, ohne dass eine Überlappung und folglich eine Störung von Aufwärtsstrecken-Bursts bewirkt wird, indem Mobilstationen Zeitschlitze zugewiesen werden auf der Grundlage des physischen Abstands der Mobilstation von einer Basisstation, und indem zumindest ein Zeitschlitz in einer Gruppe von aneinander liegenden Zeitschlitzen nicht zugewiesen wird, welche Gruppe der gesamte TDMA-Rahmen sein kann oder nicht. Durch Anordnung der Zeitschlitze auf solche Weise, dass sie Mobilstationen in der Reihenfolge ihres zunehmenden Abstands von der Basisstation zugewiesen werden, werden die in den Zeitschlitzen enthaltenen Sendebursts aufgrund der Ausbreitungsverzögerungen um einen zunehmenden Betrag verzögert. In anderen Worten, den Mobilstationen werden Zeitschlitze in einer solchen Reihenfolge zugewiesen, dass der Burst einer Mobilstation in einem nächsten Zeitschlitz zumindest genauso viel verzögert wird wie der Burst im gegenwärtigen Zeitschlitz. Um die Reichweite des Systems zu erweitern, ist zumindest ein Zeitschlitz, d. h. der letzte Zeitschlitz oder die letzten Zeitschlitze in der aneinander liegenden Gruppe keiner Mobilstation zugewiesen, was es somit den übrigen Zeitschlitzen in dem Rahmen oder der Gruppe gestattet, um einen oder mehrere Zeitschlitze zurückzugleiten. In dem GSM-System erweitert dies die Reichweite einer Zelle wesentlich gegenüber dem gewöhnlichen Begrenzungszellenradius.
Fig. 2 veranschaulicht einen Rahmen, der acht Zeitschlitze enthält, welche bis zu sieben Übertragungsbursts tragen können, wobei mindestens der letzte Zeitschlitz keiner Mobilstation zugewiesen ist, um es somit den sieben Übertragungsbursts zu gestatten, um bis zu einen ganzen Zeitschlitz zurückzugleiten. Als Beispiel ist die Zeit, zu welcher die sieben Bursts aus Mobilstationen in unterschiedlichen Abständen ankommen könnten, als schraffierter Kasten gezeigt. Man beachte, dass der siebte Burst so weit geglitten ist, dass er sich ganz innerhalb des achten Zeitschlitz befindet, welcher angeordnet ist, nominell leer zu sein. Man versteht, dass die vorliegende Erfindung auch auf andere Systeme anwendbar ist, bei welchen die Zahl der Zeitschlitze pro Rahmen größer oder kleiner als 8 ist. Ferner muss die Gruppe nicht die gleiche Größe haben wie der Rahmen und muss nicht am Anfang des Rahmens beginnen. Als Ergebnis ist es egal, dass ein Burst aus einer Mobilstation n in dem Zeitschlitz empfangen wird, welcher gewöhnlich von einer Mobilstation n+1 verwendet werden würde, da der Burst der Mobilstation n+1 mindestens genauso viel verzögert sein wird wie der Burst aus der Mobilstation n.
In den bisherigen Systemen wurde die Kapazität des Systems um 50% reduziert, um die Reichweite einer Zelle zu erweitern. Die vorliegende Erfindung vergrößert die Reichweite einer Zelle wesentlich, während jedoch potentiell nur ein Zeitschlitz pro Rahmen geopfert wird, d. h. eine Reduktion von 12,5% der Kapazität bei acht Zeitschlitzen pro Rahmen. Somit wird die Reichweite des zellularen Systems vergrößert ohne drastische Reduktion der Systemkapazität.
Diese Ausführung kann weiter modifiziert werden durch Verwendung von Zeitavancierungswerten, solange die traditionelle Verwendung von Zeitavancierung angewendet wird auf alle Mobilstationen innerhalb der Gruppe. Wenn eine Zeitavancierung angewendet wird, werden bei allen Mobilstationen innerhalb des effektiven Radius die Bursts an der nominellen Position ankommen, und dies maximiert die effektive Radiusgrenze, welche aufrecht erhalten werden kann für eine gegebene Anzahl von leeren Zeitschlitzen am Ende der Gruppe. Dies ermöglicht es auch, die Vordergrenze der Gruppe adaptiv zuzuweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung können Zeitavancierungswerte auf eine neue Art und Weise bei dem Zeitschlitzzuweisungsprozess verwendet werden. Die Basisstation enthält einen Senderabschnitt, einen Empfängerabschnitt und einen Steuerabschnitt, wobei letzterer als CPU implementiert ist, wie in Fig. 3 veranschaulicht. Der Steuerabschnitt der Basisstation implementiert die Zeitavancierungssteuerung (TA-LOGIK) in TDMA-Systemen, welche gemäß dem GSM-Modell konstruiert sind. Eine Basisstations- Steuerfunktion (BS-Control) ist auch in einer CPU implementiert. Der Empfänger enthält u. a. einen Korrelator. Der Korrelator erzeugt ein Ausgangssignal sowohl für die BS- Control als auch die TA-LOGIK. Der Korrelator hält eine Referenzzeit-Basis und macht Zeitmessungen bezüglich des Auftretens eines eingehenden Signals bezüglich des Zeitschlitzfensters. Das Ergebnis der Messungen wird an die CPU geschickt. Die CPU ihrerseits stellt neue Parameter bereit, für die Kanalzuweisung und die Zeitavancierung. Nach dem GSM-Modell wird die Zeitschlitz-Zuweisung bzw. Kanal- Zuweisung innerhalb der Basisstations-Steuervorrichtung durchgeführt, und TA-LOGIK wird durchgeführt innerhalb der Basisstation, aber andere Implementierungen von. TDMA-Systemen können diese Funktionen unterschiedlich anordnen.
In bisherigen Systemen werden die Zeitavancierungswerte von Mobilstationen verwendet, um die Übertragungen ihrer Bursts so einzustellen, dass jeder in seinem zugewiesenen Zeitschlitz empfangen wird. Zusätzlich hierzu verwendet die vorliegende Erfindung die Zeitavancierungswerte als eine Verschiebung bzw. einen Offset, um die Ankunftszeit von Bursts aus einer Mobilstation, welche einen gegebenen Abstand hat, um bis zu den Grenzen des Zeitavancierungswerts-Bereichs zu modifizieren. In anderen Worten, der Zeitavancierungswert kann verwendet werden, um den Abstand zu verändern, welchen die Mobilstation gegenüber der Basisstation zu haben scheint. Daher kann die Zeitavancierung angesehen werden als Äquivalent einer Abstandsverschiebung bzw. eines Abstandsoffsets, welcher dem physischen Abstand zwischen der Mobilstation und der Basisstation hinzugefügt wird, um einen virtuellen Abstand zu ergeben.
Der Fachmann erkennt, dass die herkömmliche Anwendung einer Zeitavancierung den Zweck hat, einen virtuellen Abstand von 0 aufrecht zu erhalten, d. h. eine Zeitverschiebung anzuwenden, welche speziell dafür berechnet ist, die Ausbreitungsverzögerung zwischen der Basisstation und einer Mobilstation zu kompensieren, so dass die Aufwärtsstrecken- Bursts immer ohne Verzögerung empfangen werden. Die Neuheit dieser besonderen Ausführung der vorliegenden Erfindung besteht darin, unterschiedliche Werte der Zeitavancierung zu verwenden, um variable und insbesondere solche virtuellen Abstände zu erzeugen, welche ungleich 0 sind.
In einem allgemeinen Sinn arbeitet eine Basisstation mit einem Satz von Funkkanälen und kommuniziert mit einer Vielzahl von Mobilstationen. Die Basisstation wird von der Basisstations-Steuervorrichtung gesteuert, welche solche Funktionen steuert wie die Übergabe (handover) und die Kanalzuweisung.
Bei der gegenwärtigen Ausführung wird der virtuelle Abstand zur Mobilstation anstelle des realen Abstands verwendet, wenn der Mobilstation ein Zeitschlitz zugewiesen wird. Man versteht, dass die Fähigkeit zur Erzeugung jedes beliebigen virtuellen Abstands für eine Mobilstation mit einem gegebenen momentanen echten Abstand, durch Einstellung der Zeitavancierungswerte, eine bedeutende Flexibilität verleiht bei der Zuweisung von Zeitschlitzen, wenn Anrufe aufgebaut werden. Der Fachmann erkennt, dass der Zweck der erweiterten Reichweite darin besteht, den Mobilstationen einen Betrieb über einen Distanzbereich größer als 0...35 km zu gestatten, unterstützt von dem verfügbaren Bereich von Zeitavancierungswerten. Somit ist die Flexibilität zur Zuweisung von Zeitschlitzen weniger als vollständig, sie ist jedoch ausreichend, um die Notwendigkeit von internen Übergaben zur Neuzuweisung von Zeitschlitzen bei der relativen Bewegung von Mobilstationen zueinander wesentlich zu verringern, da die physische Bewegung kompensiert werden kann durch Variation des Offsets bzw. der Verschiebung der Zeitavancierungswerte, so dass die virtuellen Abstände entsprechend dem zunehmenden Abstand rigoros geordnet bleiben. Der Fachmann erkennt, dass der größte Teil von Anrufen über ein zellulares Telefonsystem sehr kurz ist, während welcher Zeit sich die Mobilstation typischerweise weit weniger als 35 km bewegt.
Die Ausführung der vorliegenden Erfindung wird weiterhin unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben, welche einen möglichen Anrufzuweisungsprozess veranschaulicht. Wenn ein Anruf angefordert wird, wird der Abstand zwischen der Mobilstation und der Basisstation im Schritt S100 unter Verwendung eines einer Vielzahl von bekannten Verfahren bestimmt. Das System schaut dann die verfügbaren Zeitschlitze an, um zu bestimmen, welcher leere Zeitschlitz am nächsten dem Abstand entspricht, den die Mobilstation von der Basisstation hat, im Schritt S102. In anderen Worten, wenn die Mobilstation sich in der Nähe der Basisstation befindet, sollte ein leerer Zeitschlitz in der Nähe des Vorderteils des Rahmens gewählt werden, und wenn die Mobilstation weit entfernt ist von der Basisstation, sollte ein leerer Zeitschlitz in der Nähe des Endes des Rahmens gewählt werden. Sobald ein Zeitschlitz ausgewählt ist, bestimmt das Netzwerk im Schritt S104, ob die Zeitavancierung für Signale aus den Mobilstationen innerhalb des Zeitavancierungs- Begrenzungsbereichs eingestellt werden kann, so dass das Signal zu einer passenden Zeit empfangen wird, so dass der Burst ohne Überlappung mit dem vorangehenden oder nachfolgenden Burst empfangen wird, wenn solche existieren. Wenn die Zeitavancierung korrekt eingestellt werden kann, wird im Schritt S106 der Anruf dem gewählten Zeitschlitz zugewiesen. Somit wird der virtuelle Abstand anstelle des echten Abstands beim Zeitschlitzzuweisungsprozess verwendet.
Wenn im Schritt S104 bestimmt wird, dass die verfügbaren leeren Zeitschlitze sich nicht innerhalb eines vorbestimmten Abstands (35 km in GSM) befinden, bestimmt das System, ob die Zeitavancierung von bestehenden Anrufen eingestellt werden kann, um einen Zeitschlitz im korrekten Bereich für den neuen Anruf freizumachen, im Schritt S108. Wenn die bestehenden Anrufe nicht auf solche Weise eingestellt werden können, um einen geeigneten Zeitschlitz für den neuen Anruf zu öffnen, wird der Anruf im Schritt S112 fallen gelassen. Wenn jedoch die Zeitavancierungswerte für die bestehenden Anrufe verändert werden können, um einen Zeitschlitz für den neuen Anruf zu öffnen, werden die Zeitavancierungswerte für zumindest einen der existierenden Anrufe eingestellt, und der neue Anruf wird im Schritt S110 einem Zeitschlitz zugeordnet.
Als Beispiel ziehe man die in Fig. 5 veranschaulichte Situation heran, bei welcher sechs bestehende Anrufe Zeitschlitze 1-5 und 7 verwenden, und RD den realen Abstand der Mobilstation von der Basisstation darstellt, und. VD den virtuellen Abstand der Mobilstation von der Basisstation darstellt. Man beachte, dass die Mobilstationen, welche den Zeitschlitzen 3 und 4 zugewiesen sind, nicht in der richtigen Reihenfolge gemäß ihres echten Abstands sind, aber die Zeitavancierungswerte verwendet wurden, so dass deren virtuelle Abstände in der richtigen Reihenfolge sind. Wenn nun eine neue Mobilstation einen Anruf tätigen möchte, bestimmt das System zuerst den realen Abstand zur Mobilstation, in diesem Beispiel RD = 10 km. Somit ist der maximale virtuelle Abstand, welcher erzeugt werden kann, gleich 10 km + 35 km = 45 km. In diesem Beispiel ist der einzig verfügbare Zeitschlitz der Zeitschlitz 6. Die Mobilstation, welche den Zeitschlitz 5 verwendet, hat jedoch einen realen Abstand von 40 km und einen virtuellen Abstand von 50 km. Somit kann der Zeitschlitz 6 der neuen Mobilstation (MS1) nicht unmittelbar zugewiesen werden, da der maximale virtuelle Abstand der neuen Mobilstation geringer ist als der virtuelle Abstand der Mobilstation (MS2), die Zeitschlitz 5 verwendet. An diesem Punkt hat das System mehrere Optionen. Als erstes könnte der virtuelle Abstand der Mobilstation MS2 eingestellt werden durch Veränderung des Zeitavancierungswerts von M52, so dass der virtuelle Abstand von MS2 weniger als 45 km beträgt, z. B. 35 km. Als Ergebnis kann die Mobilstation MS1 nun dem Zeitschlitz 6 zugewiesen werden, durch Einstellen der Zeitavancierungswerte so, dass der virtuelle Abstand gleich 40 km ist. Zusätzlich hätte das System neue Zeitschlitze den Mobilstationen neu zuweisen können, welche die Zeitschlitze 3-5 verwenden, und den Zeitschlitz 3 der neuen Mobilstation zuordnen können.
Nach der Zuordnung der Zeitschlitze überwacht das System kontinuierlich die Bewegungen der Mobilstationen und stellt deren Zeitavancierungswerte dementsprechend so ein, dass die Burstankunftszeit von Signalen aus den Mobilstationen in ihrer korrekten Reihenfolge sind, beruhend auf dem virtuellen Abstand jeder Mobilstation, um so eine gegenseitige Störung zu vermeiden. Ferner kann das System auch die Zeitavancierungswerte auf solche Weise manipulieren, dass existierende leere Zeitschlitze verwendet werden können, um neue Anrufe zu tragen, welche aufkommen könnten, unabhängig von dessen Abstand zur Basisstation, ohne dass eine Notfall- Neuzuordnung durchgeführt werden muss. Wenn ein Zeitavancierungswert jedoch beginnt, sich der Bereichsgrenze zu nähern, d. h. 0 und 63 in GSM, kann das System mindestens einen der Zeitschlitze neu zuordnen, und es stellt die Zeitavancierungswerte der Mobilstationen so ein, dass der Zeitavancierungswert nicht länger in der Nähe der Bereichsgrenze ist.
Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung können anstelle des letzten Zeitschlitzes die letzten beiden Zeitschlitze nicht zugewiesen sein, so dass die verbleibenden sechs Zeitschlitze um bis zu zwei volle Zeitschlitze gleiten können, um so die Reichweite des Systems noch weiter zu vergrößern. Der Fachmann wird erkennen, dass jede beliebige Zahl von aufeinander folgenden Zeitschlitzen am Ende eines Rahmens oder eine aneinander liegende Gruppe von Zeitschlitzen nicht zugewiesen sein kann, um somit den verbleibenden zugewiesenen Zeitschlitzen zu gestatten, um unterschiedliche Distanzen zurückzugleiten.
Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung können auch andere Zeitschlitze als jene am Ende der aneinander liegenden Gruppe, welche absichtlich leer gehalten werden, um das Gleiten von Bursts zu gestatten, ebenfalls leer sein. Der Fachmann erkennt, dass ein solcher leerer Zeitschlitz so behandelt werden kann, als sei eine "imaginäre Mobilstation" vorhanden, mit einem geeigneten virtuellen Abstand, um eine Störung bezüglich des führenden oder nachlaufenden Bursts zu vermeiden, und dass ihr Burst eine Amplitude von null hat (und von null Interesse ist): das einzig Bedeutende ist, dass reale Bursts sich nie überlappen und damit gegenseitig stören. Die praktische Bedeutung hiervon ist, dass keine Notwendigkeit besteht, fortwährend Zeitschlitze neu zuzuordnen, wenn Anrufe beendet werden, um "die Lücken zu schließen" in der aneinander liegenden Sequenz von Zeitschlitzen.
Während eine bestimmte Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben und veranschaulicht wurde, versteht man, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, da der Fachmann auch Modifikationen vornehmen kann.

Claims

1. Verfahren zur Zuordnung von Zeitschlitzen zu Mobilstationen in einer Zelle (S100) eines zellularen Kommunikationssystems, in welchem der physische Abstand jeder Mobilstation zur Basisstation in der Zelle bestimmt wird (S100), wobei das Verfahren gekennzeichnet wird durch Verschiebung des Zeitpunkts der Sendung des Aufwärtsstrecken-Bursts aus jeder Mobilstation an die Basisstation um einen Betrag, der einem virtuellen Abstand der Mobilstation zur Basisstation äquivalent ist, wobei dieser virtuelle Abstand mit dem Sendezeitpunkt über die Lichtgeschwindigkeit in Beziehung steht, und dem Sendezeitpunkt entspricht, der in Beziehung steht mit dem physischen Abstand zwischen der Mobilstation und der Basisstation, verschoben um einen Zeitavancierungswert eines vorbestimmten Betrags (S110); und die Zuweisung eines Zeitschlitzes zu jeder Mobilstation beruhend auf dem virtuellen Abstand jeder Mobilstation zur Basisstation (S106), wobei die Zeitschlitze innerhalb einer aneinander liegenden Gruppe von Zeitschlitzen den Mobilstationen in der Reihenfolge des zunehmenden virtuellen Abstands der Mobilstationen von der Basisstation zugewiesen werden (S102), und mindestens ein Zeitschlitz innerhalb der aneinander liegenden Gruppe nicht zugewiesen ist, um es somit einem Burst aus den Mobilstationen zu erlauben, in den nächsten Zeitschlitz zu gleiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die aneinander liegende Gruppe acht Zeitschlitze enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bis zu n-1 Bursts unterstützt werden können pro Frequenz in einem TDMA- System mit n Zeitschlitzen pro Rahmen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zumindest der letzte Zeitschlitz nicht zugewiesen ist, um es somit Bursts in den verbleibenden Zeitschlitzen zu gestatten, um zumindest einen Zeitschlitz zurückzugleiten.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abstand verschoben wird unter Verwendung von Zeitavancierungswerten für jede Mobilstation.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Ankunftszeit eines Bursts modifiziert wird durch den Zeitavancierungswert.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Zeitavancierungswerte den virtuellen Abstand um bis zu dem Abstand des Bereichs der in einem TDMA-System verfügbaren Zeitavancierungswerte verändern können.

8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend der Schritt:

Neuzuweisung eines Zeitschlitzes zu einer Mobilstation, wenn der Zeitavancierungswert für die Mobilstation sich einer Grenze nähert.

9. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend den Schritt:

periodische Einstellung der Zeitavancierungswerte für jede Mobilstation, um jede Bewegung der Mobilstation zu kompensieren, so dass der virtuelle Abstand für jede Mobilstation unverändert bleibt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei einer oder mehrere Zeitschlitze innerhalb der Gruppe von aneinander liegenden Zeitschlitzen leer sein können, wobei einer oder mehrere Zeitschlitze zwischen den leeren Zeitschlitzen und dem nicht zugewiesenen Zeitschlitz am Ende der Gruppe besetzt sind.

11. Zuordnungssystem zur Zuordnung von Zeitschlitzen zu Mobilstationen in einer Zelle (S100) eines zellularen Kommunikationssystems, mit Mitteln zur Bestimmung des physischen Abstands jeder Mobilstation zur Basisstation in der Zelle, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass es Mittel umfasst zur Verschiebung des Zeitpunkts der Übertragung des Aufwärtsstrecken-Bursts in jeder Mobilstation zur Basisstation um einen Betrag, der äquivalent ist zum virtuellen Abstand zwischen der Mobilstation und der Basisstation, wobei dieser virtuelle Abstand in Beziehung steht mit dem Übertragungszeitpunkt über die Lichtgeschwindigkeit, und dem Übertragungszeitpunkt entspricht, der mit dem physischen Abstand der Mobilstation zur Basisstation in Beziehung steht, verschoben um einen Zeitavancierungswert um einen vorbestimmten Betrag (S110); und

Mittel, um jeder Mobilstation einen Zeitschlitz zuzuweisen, beruhend auf dem virtuellen Abstand jeder Mobilstation zur Basisstation (S106), wobei die Zeitschlitze innerhalb einer aneinander liegenden Gruppe von Zeitschlitzen den Mobilstationen in der Reihenfolge des zunehmenden virtuellen Abstands der Mobilstationen zur Basisstation (S102) zugewiesen werden, und mindestens ein Zeitschlitz innerhalb der aneinander liegenden Grenze nicht zugewiesen ist, um es somit einem Burst aus den Mobilstationen zu gestatten, in den nächsten Zeitschlitz zu gleiten.

12. Zuordnungssystem nach Anspruch 11, wobei die aneinander liegende Gruppe acht Zeitschlitze enthält.

13. Zuordnungssystem nach Anspruch 11, wobei bis zu n-1 Bursts unterstützt werde können pro Frequenz in einem TDMA-System mit n Zeitschlitzen pro Rahmen.

14. Zuordnungssystem nach Anspruch 11, wobei mindestens der letzte Zeitschlitz nicht zugewiesen ist, um somit Bursts in den verbleibenden Zeitschlitzen zu gestatten, um bis zu mindestens einem Zeitschlitz zurückzugleiten.

15. Zuordnungssystem nach Anspruch 11, wobei der Abstand verschoben wird unter Verwendung von Zeitavancierungswerten für jede Mobilstation.

16. Zuordnungssystem nach Anspruch 15, wobei die Ankunftszeit eines Bursts modifiziert wird durch den Zeitavancierungswert.

17. Zuordnungssystem nach Anspruch 15, wobei die Zeitavancierungswerte den virtuellen Abstand verändern können um bis zu dem Abstand des Bereichs der in einem TDMA-System verfügbaren Zeitavancierungswerten.

18. Zuordnungssystem nach Anspruch 17, ferner umfassend:

Mittel zur Neuzuweisung eines Zeitschlitzes an eine Mobilstation, wenn der Zeitavancierungswert für die Mobilstation sich einer Grenze nähert.

19. Zuordnungssystem nach Anspruch 15, ferner umfassend:

Mittel zur periodischen Einstellung der Zeitavancierungswerte für jede Mobilstation, um eine Bewegung der Mobilstationen zu kompensieren, so dass der virtuelle Abstand für jede Mobilstation unverändert bleibt.

20. Zuordnungssystem nach Anspruch 11, wobei einer oder mehrere Zeitschlitze innerhalb der Gruppe von aneinander liegenden Zeitschlitzen leer sein kann, wobei einer oder mehrere Zeitschlitze zwischen den leeren Zeitschlitzen und dem nicht zugewiesenen Zeitschlitz am Ende der Gruppe, besetzt sind.