DE69824678T2

DE69824678T2 - Zellulares CDMA Kommunikationssystem mit Rahmen Zeitverschiebung für alle Basisstationen zur Verkehrspitzenvermeidung

Info

Publication number: DE69824678T2
Application number: DE1998624678
Authority: DE
Inventors: Masaki Minato-ku Kamata
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2018-10-01
Also published as: DE69824678D1; KR19990036738A; JP2865098B1; EP0907263A3; US6359876B1; BR9804142A; EP0907263B1; CN1147168C; JPH11112385A; CN1215294A; KR100301076B1; EP0907263A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Kommunikationssysteme mit Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA-Kommunikationssysteme) und genauer auf ein CDMA-Zellenmobilkommunikationssystem, in dem in den Basisstation-Steuereinheiten Rahmenversätze verwendet werden, um Verkehrsspitzen zu vermeiden.
Beschreibung des technischen Gebiets
Entsprechend dem vorläufigen EIA/TIA-Standard IS-95 für Kommunikationssysteme mit Codemultiplex-Vielfachzugriff werden den Mobilstationen durch eine Basisstation eindeutige Taktversätze zugewiesen, die als Rahmenversätze bekannt sind, um ihre Rahmen zu derartigen Zeitpunkten zu senden, dass es keine Konzentrationen des Sprachverkehrs zwischen der Basisstation und der Basisstation-Steuereinheit gibt, selbst wenn die Basisstation gleichzeitig Anrufe von einer Anzahl von Mobilstationen empfängt.
Weil eine Anzahl von Basisstationen durch die Basisstation-Steuereinheit bedient wird und ihre Rahmenversätze nicht miteinander korreliert sind, können ihre Sprachpakete dennoch eine Verkehrsspitze in der Basisstation-Steuereinheit verursachen, falls ihre Rahmenversätze nicht gleichmäßig über die Zeit verteilt sind. Dies gilt besonders für CDMA-Basisstation-Steuereinheiten, bei denen die Umsetzung zwischen dem QCELP-Codierungsformat der Mobilstationen und dem PCM-Format des Netzes notwendig ist.
WO 98/44669 offenbart ein Kommunikationssystem, in dem die Rahmengrenzen für die diskreten Rahmen für verschiedene Anwender relativ zueinander versetzt sein können, und in dem die Zuordnung einer entfernten Einheit zu einem speziellen Rahmenversatz durch einen Prozessor geschieht, der einen Rahmenversatz bestimmt, der zu einer Gruppe gehört, die die am wenigsten beschäftigte Gruppe aller möglichen Gruppen ist.
US-A-5.363.404 offenbart ein Kommunikationssystem mit Direktsequenz-Code multiplex-Vielfachzugriff, das die Beförderung der Informationsblöcke so plant, dass die Blöcke gerade rechtzeitig für die Übertragung während eines diskreten Rahmens einer Luftschnittstelle am Basisstandort ankommen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein CDMA-Zellenkommunikationssystem zu schaffen, in dem Verkehrsspitzen vermieden werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Zellenkommunikationssystem mit Codemultiplex-Vielfachzugriff geschaffen, wie es im Anspruch 1 definiert ist. Die abhängigen Ansprüche definieren spezielle Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung senden die Mobilstationen die Rahmen mit Takten, die entsprechend einem Rahmenversatzwert zueinander versetzt sind. Das System umfasst eine Basisstation-Steuereinheit und mehrere drahtlose Basisstationen, die durch entsprechende Kommunikationsverbindungen mit der Basisstation-Steuereinheit verbunden sind. Um Verkehrsspitzen zu vermeiden, bestimmt die Basisstation-Steuereinheit eine Verteilung von Rahmenversatzwerten in Übereinstimmung mit Verwendungszählwerten der Rahmenversatzwerte, die gleichzeitig von allen Basisstationen verwendet werden, und sendet eine Nachricht, die die Verteilung enthält, an eine anfordernde Basisstation. Die anfordernde Basisstation wählt in Reaktion auf die gesendete Nachricht einen Rahmenversatzwert entsprechend der in der Nachricht enthaltenen Verteilung aus.
In einem spezifischen Aspekt ist die Basisstation beschaffen, dass sie der Basisstation-Steuereinheit den ausgewählten Rahmenversatzwert meldet und bei dem die Basisstation-Steuereinheit einen Rahmenversatzspeicher enthält und so beschaffen ist, dass sie den gemeldeten Rahmenversatzwert in dem Rahmenversatzspeicher speichert, eine Verteilung von Rahmenversatzwerten, die in dem Rahmenversatzspeicher gespeichert sind, in Übereinstimmung mit Verwendungszählwerten, wovon jeder die Anzahl gleicher Rahmenversatzwerte angibt, bestimmt, Rahmenversatzwerte mit niedrigen Verwendungszählwerten als Rahmenversatzwerte mit hoher Priorität und Rahmenversatzwerte mit hohen Verwendungszählwerten als Rahmenversatzwerte mit niedriger Priorität identifiziert und an die anfordernde Basisstation eine Versatzverteilungsmeldung sendet, die die identifizierten Rahmenversatzwerte enthält. Die Basisstation-Steuereinheit enthält einen Rahmenversatzspeicher und ist so beschaffen, dass sie den gemeldeten Rahmenversatzwert in dem Rahmenversatzspeicher speichert, eine Verteilung von in dem Rahmenversatzspeicher gespeicherten Rahmenversatzwerten entsprechend Verwendungszählwerten, wovon jeder die Anzahl gleicher Rahmenversatzwerte angibt, bestimmt, Rahmenversatzwerte mit niedrigen Verwendungszählwerten als Kandidat-Versatzwerte auswählt und einen Rahmenversatzwert als den ausgewählten Rahmenversatzwert unter Verwendung der identifizierten Versatzwerte und der Kandidat-Versatzwerte bestimmt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher beschrieben, worin:
1 ein Blockschaltplan eines typischen CDMA-Zellenmobilkommunikationssystems ist; und
2 ein Ablaufplan des Betriebs einer Basisstation-Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
3 ein Ablaufplan des Betriebs einer drahtlosen Basisstation gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie in 1 veranschaulicht ist, umfasst ein CDMA-Zellenmobilkommunikationssystem, das nach dem vorläufigen EIA/TIA-Standard IS-95 konstruiert ist, eine Mobilvermittlungsstelle 10, mit der mehrere CDMA-Basisstation-Steuereinheiten verbunden sind. Für die Einfachheit ist nur eine Basisstation-Steuereinheit 11 veranschaulicht. Die Basisstation-Steuereinheit 11 ist eine Steuerstation, die mehrere drahtlose Basisstationen 12 bedient, wobei jede entsprechende Zellen abdeckt, um eine drahtlose Verbindung mit einer Mobilstationen 13 eines Anwenders aufzubauen. Die Vorwärtskanalsignale von der Basisstation 12 zu der Basisstation-Steuereinheit 11 werden auf den jeweiligen drahtgebundenen Verbindungen 15 transportiert und auf einer drahtgebundenen Verbindung 14 zur Mobilvermittlungsstelle 10 gemultiplext. Die Rückwärtskanalsignale von der Mobilvermittlungsstelle 10 werden auf der drahtgebundenen Verbindung 14 gemultiplext und in der Basisstation-Steuereinheit 11 auf die jeweiligen Verbindungen 15 demultiplext.
Gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet die Basisstation-Steuereinheit 11 mit jeder der Basisstationen 12 zusammen, um ihre Rahmenversätze zu verteilen, sodass alle ihre Sprachpakete in der Basisstation-Steuereinheit über die Zeit verteilt werden. Für diesen Zweck ist in der Basisstation-Steuereinheit 11 ein Rahmenversatzspeicher vorgesehen, um die durch alle Basisstationen gleichzeitig verwendeten Rahmenversatzwerte zu speichern.
Wie beschrieben wird, liest die Basisstation-Steuereinheit 11, wenn sie von einer Basisstation eine Verkehrskanal-Zuordnungsanforderung empfängt, die Inhalte des Rahmenversatzspeichers und bestimmt die Verteilung der gespeicherten Rahmenversatzwerte entsprechend ihrer Verwendungszählwerte, wobei sie diejenigen Versatzwerte, deren Zählwerte kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert sind, als "empfehlenswerte" Versatzwerte, und diejenigen Versatzwerte, deren Zählwerte größer als der Schwellenwert sind, als "nicht empfehlenswerte" Versatzwerte identifiziert. Die Basisstation-Steuereinheit 11 sendet eine Bitmap zur anfordernden Basisstation, das eine Empfehlenswert/Nicht-Empfehlenswert-Anzeige für jeden Rahmenversatzwert enthält.
Jede Basisstation 12 ist außerdem mit einem Rahmenversatzspeicher versehen, um die durch die Basisstation gleichzeitig verwendeten Rahmenversatzwerte zu speichern. Die Basisstation liest die Inhalte des Rahmenversatzspeichers, wenn sie eine Verkehrskanal-Zuordnungsanforderung an die Basisstation-Steuereinheit sendet, bestimmt die Verteilung der Rahmenversatzwerte entsprechend ihrer Verwendungszählwerte und wählt diejenigen Versatzwerte als BS-Kandidat-Werte aus, deren Verwendungszählwerte kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert sind.
In 2 beginnt der Betrieb der Basisstation-Steuereinheit 11 im Schritt 20, wenn sie über eine anfordernde Basisstation eine Anrufanforderung von einer Mobilstationen empfängt. Im Schritt 21 liest die Basisstation-Steuereinheit die Inhalte ihres eigenen Rahmenversatzspeichers und bestimmt die Verteilung der gespeicherten Rahmenversatzwerte entsprechend ihrer Verwendungszählwerte, wobei sie die Rahmenversatzwerte mit niedrigen Verwendungszählwerten, die kleiner als ein Schwellenwert sind, als "empfehlenswerte" Werte (mit hoher Priorität) identifiziert, während sie die Rahmenversatzwerte mit hohen Verwendungszählwerten, die größer als der Schwellenwert sind, als "nicht empfehlenswerte" Werte (mit niedriger Priorität) identifiziert. Die Basisstation-Steuereinheit 11 formuliert eine Versatzverteilungsnachricht, die eine Bitmap der Empfehlenswert/Nicht-Empfehlenswert-Anzeigen für die Verwendung jedes Rahmenversatzwerts durch die Basisstation enthält.
Wenn in 3 die anfordernde Basisstation 12 die Versatzverteilungsnachricht von der Basisstation-Steuereinheit empfängt (Schritt 30), geht sie zum Schritt 31 weiter, um die Inhalte ihres Rahmenversatzspeichers zu lesen und die Rahmenversatzwerte der verschiedenen Verwendungszählwerte zu bestimmen, wobei sie diejenigen Versatzwerte als BS-Kandidat-Versatzwerte auswählt, deren Verwendungszählwerte kleiner als ein Schwellenwert sind.
Im Schritt 32 entfernt die Basisstation die in den Bitmap-Daten enthaltenen nicht empfehlenswerten Rahmenversatzwerte aus den Kandidat-Versatzwerten und identifiziert die verbleibenden Werte als verwendbare Rahmenversatzwerte. Der Ablauf geht zum Schritt 33 weiter, um zu überprüfen, um festzustellen, ob die Anzahl der verwendbaren Versatzwerte gleich null ist. Wenn es wenigstens einen verwendbaren Versatzwert gibt, ist der Entscheidungsschritt 33 verneinend, wobei der Ablauf zum Schritt 34 weitergeht, um einen der verwendbaren Versatzwerte auszuwählen, wobei er zum Schritt 36 weitergeht. Wenn es keinen verwendbaren Rahmenversatzwert gibt, ist der Entscheidungsschritt 33 bejahend, wobei der Ablauf zum Schritt 35 weitergeht, um einen der Kandidat-Versatzwerte auszuwählen, wobei er zum Schritt 36 weitergeht. In dieser Weise wird für die anfordernde Mobilstation ein Rahmenversatzwert bestimmt.
Im Schritt 36 aktualisiert die anfordernde Basisstation ihren Rahmenversatzspeicher mit dem bestimmten Rahmenversatzwert, wobei sie der Basisstation-Steuereinheit den bestimmten Rahmenversatzwert meldet.
Wenn die Basisstation-Steuereinheit 11 einen Rahmenversatzwert von einer anfordernden Basisstation empfängt (Schritt 22, 2), aktualisiert sie ihren Rahmenversatzspeicher mit dem empfangenen Rahmenversatzwert und sendet über die anfordernde Basisstation eine Quittierungsnachricht, die den empfangenen Rahmenversatzwert enthält, an die Mobilstation (Schritt 23).
Beim Empfang der Quittierungsnachricht (Schritt 37, 3) wiederholt die anfor dernde Basisstation die Sendung der Nachricht an die rufende Mobilstation (Schritt 38).
Beim Empfang der Quittierungsnachricht verwendet die rufende Mobilstation den gemeldeten Rahmenversatzwert als Takt für die Sendung ihrer Nachrichten.
Wenn der Anruf beendet wird, aktualisiert die Basisstation ihren Rahmenversatzspeicher, indem sie den Rahmenversatzwert des Anrufs löscht. Gleichzeitig sendet die Basisstation eine Anrufendenachricht an die Basisstation-Steuereinheit, um den Rahmenversatzwert des Anrufs zu löschen, um ihren Rahmenversatzspeicher zu aktualisieren.
Weil der durch die anfordernde Basisstation ausgewählte Rahmenversatzwert einen niedrigen Verwendungszählwert besitzt, wird die Rate allen Sprachverkehrs in der Basisstation-Steuereinheit 10 auf einem Niveau unter ihrer Formatumsetzungsleistung aufrechterhalten.

Claims

Zellenkommunikationssystem mit Codemultiplex-Vielfachzugriff, bei dem Mobilstationen Rahmen mit Takten senden, die entsprechend einem Rahmenversatzwert zueinander versetzt sind, mit: einer Basisstation-Steuereinheit (11); und mehreren drahtlosen Basisstationen (12), die durch entsprechende Kommunikationsverbindungen (15) mit der Basisstation-Steuereinheit (11) verbunden sind, um drahtlose Verbindungen mit den Mobilstationen aufzubauen, wobei die Basisstation-Steuereinheit (11) eine Verteilung von Rahmenversatzwerten in Übereinstimmung mit Verwendungszählwerten der Rahmenversatzwerte, die gleichzeitig von allen Basisstationen verwendet werden, bestimmt und eine Nachricht, die die Verteilung enthält, an eine anfordernde Basisstation, die die Zuweisung eines Verkehrskanals anfordert, sendet, wobei die anfordernde Basisstation in Reaktion auf die Nachricht einen Rahmenversatzwert für den Verkehrskanal entsprechend der in der Nachricht enthaltenen Verteilung auswählt.
Zellenkommunikationssystem mit Codemultiplex-Vielfachzugriff nach Anspruch 1, bei dem die Basisstation so beschaffen ist, dass sie der Basisstation-Steuereinheit den ausgewählten Rahmenversatzwert meldet und bei dem die Basisstation-Steuereinheit einen Rahmenversatzspeicher enthält und so beschaffen ist, dass sie: den gemeldeten Rahmenversatzwert in dem Rahmenversatzspeicher speichert; eine Verteilung von Rahmenversatzwerten, die in dem Rahmenversatzspeicher gespeichert sind, in Übereinstimmung mit Verwendungszählwerten, wovon jeder die Anzahl gleicher Rahmenversatzwerte angibt, bestimmt, Rahmenversatzwerte mit niedrigen Verwendungszählwerten als Rahmenversatzwerte mit hoher Priorität und Rahmenversatzwerte mit hohen Verwendungszählwerten als Rahmenversatzwerte mit niedriger Priorität identifiziert und an die anfordernde Basisstation eine Versatzverteilungsmeldung sendet, die die identifizierten Rahmenversatzwerte enthält.
Zellenkommunikationssystem mit Codemultiplex-Vielfachzugriff nach Anspruch 2, bei dem die Basisstation einen Rahmenversatzspeicher enthält und so beschaffen ist, dass sie: den ausgewählten Rahmenversatzwert in dem Rahmenversatzspeicher speichert, eine Verteilung von in dem Rahmenversatzspeicher gespeicherten Rahmenversatzwerten entsprechend Verwendungszählwerten, wovon jeder die Anzahl gleicher Rahmenversatzwerte angibt, bestimmt, Rahmenversatzwerte mit niedrigen Verwendungszählwerten als Kandidat-Versatzwerte auswählt und einen Rahmenversatzwert als den ausgewählten Rahmenversatzwert unter Verwendung der identifizierten Versatzwerte und der Kandidat-Versatzwerte bestimmt.
Zellenkommunikationssystem mit Codemultiplex-Vielfachzugriff nach Anspruch 2, bei dem die Basisstation einen Rahmenversatzspeicher enthält und so beschaffen ist, dass sie: den ausgewählten Rahmenversatzwert in dem Rahmenversatzspeicher speichert; eine Verteilung von in dem Rahmenversatzspeicher gespeicherten Rahmenversatzwerten in Übereinstimmung mit Verwendungszählwerten, wovon jeder die Anzahl gleicher Rahmenversatzwerte angibt, bestimmt, Rahmenversatzwerte mit niedrigen Verwendungszählwerten als Kandidat-Versatzwerte auswählt, die Rahmenversatzwerte mit niedriger Priorität aus Kandidat-Versatzwerten entfernt und feststellt, ob Rahmenversatzwerte verblieben sind, und einen der verbliebenen Versatzwerte auswählt, falls wenigstens ein Versatzwert verblieben ist, und einen der Kandidat-Rahmenversatzwerte auswählt, falls keine Rahmenversatzwerte verblieben sind.
Verfahren zum Bestimmen eines Rahmenversatzwertes für eine Mobilstation, die von einer von mehreren drahtlosen Basisstationen, die über Kommunikationsverbindungen mit einer CDMA-Basisstation-Steuereinheit verbunden sind, bedient wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bestimmen bei der Basisstation-Steuereinheit (11) einer Verteilung von Rahmenversatzwerten in Übereinstimmung mit Verwendungszählwerten der Rahmenversatzwerte, die gleichzeitig von allen Basisstationen verwendet werden, und Senden einer die Verteilung enthaltenden Nachricht an eine anfordernde drahtlose Basisstation (12), die die Zuweisung eines Verkehrskanals anfordert, und b) Auswählen bei der anfordernden Basisstation eines Rahmenversatzwertes für den Verkehrskanal entsprechend der in der Nachricht enthaltenen Verteilung.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt (b) den Schritt umfasst, bei dem der Basisstation-Steuereinheit der ausgewählte Rahmenversatzwert gemeldet wird, und bei dem der Schritt (a) die folgenden Schritte umfasst: Speichern des gemeldeten Rahmenversatzwertes bei der Basisstation-Steuereinheit in einem Speicher; Bestimmen einer Verteilung von in einem Speicher gespeicherten Rahmenversatzwerten in Übereinstimmung mit Verwendungszählwerten, wovon jeder die Anzahl gleicher Rahmenversatzwerte angibt; Identifizieren von Rahmenversatzwerten mit niedrigen Verwendungszählwerten als Rahmenversatzwerte mit hoher Priorität und von Rahmenversatzwerten mit hohen Verwendungszählwerten als Rahmenversatzwerte mit niedriger Priorität; und Senden einer Versatzverteilungsnachricht an die anfordernde Basisstation, die die identifizierten Rahmenversatzwerte enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt (b) die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen bei der anfordernden Basisstation einer Verteilung von in einem Speicher gespeicherten Rahmenversatzwerten in Übereinstimmung mit Verwendungszählwerten, wovon jeder die Anzahl gleicher Rahmenversatzwerte angibt; Auswählen von Rahmenversatzwerten mit niedrigen Verwendungszählwerten als Kandidat-Versatzwerte; Bestimmen eines Rahmenversatzwertes als den ausgewählten Rahmenversatzwert unter Verwendung der identifizierten Versatzwerte und der Kandidat-Versatzwerte; und Speichern des bestimmten Rahmenversatzwertes im Speicher.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt (b) die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen bei der anfordernden Basisstation einer Verteilung von in einem Speicher gespeicherten Rahmenversatzwerten in Übereinstimmung mit Verwendungszählwerten, wovon jeder die Anzahl gleicher Rahmenversatzwerte angibt; Auswählen von Rahmenversatzwerten mit niedrigen Verwendungszählwerten als Kandidat-Versatzwerte; Entfernen der Rahmenversatzwerte mit niedriger Priorität aus den Kandidat-Versatzwerten und Bestimmen, ob Rahmenversatzwerte verblieben sind; Auswählen eines der verbliebenen Versatzwerte, falls wenigstens ein Rahmenversatzwert verblieben ist, und Auswählen eines der Kandidat-Rahmenversatzwerte, falls kein Rahmenversatzwert verblieben ist; und Speichern des ausgewählten Rahmenversatzwertes im Speicher.