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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Frequenzträgerzuteilungsverfahren, das
zur Verwendung in einem zellularen FDD-(Frequency Division Duplex)System
geeignet ist, in dem eine bidirektionale Kommunikation zwischen
einer Basisstation und einer Mobilstation unter Verwendung verschiedener Frequenzträger im Uplink
und im Downlink ausgeführt
wird. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Frequenzträgerzuteilungsverfahren,
das zur Verwendung in einem zellularen System geeignet ist, das
Multimediakommunikationsdienste bereitstellt, wobei der Uplink-Verkehr
bezüglich
des Downlink-Verkehrs asymmetrisch ist, und wobei eine Basisstation
entsprechend dem Verkehr einen durch benachbarte Zellen nicht benutzten
Frequenzträger zuteilt.
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Im
zellularen FDD-System führt
die Basisstation ihre Downlink-Sendeverarbeitung und ihre Uplink-Empfangsverarbeitung
unter Verwendung verschiedener Frequenzträger gleichzeitig aus, während die
Mobilstation ihre Uplink-Sendeverarbeitung und ihre Downlink-Empfangsverarbeitung
unter Verwendung verschiedener Frequenzträger gleichzeitig ausführt. Die
Basisstation kommuniziert mit vielen Mobilstationen innerhalb einer
Zelle unter Verwendung mehrerer Frequenzträger. Viele Frequenzträger können innerhalb
einer Zelle gleichzeitig und wiederholt verwendet werden, indem
jeder Frequenzträger in
mehreren geographisch voneinander entfernten Zellen gleichzeitig
verwendet wird.
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In
einem in 8 dargestellten
Sender/Empfänger
sind eine Interferenzleistungsmeßschaltung 830, mehrere
Empfangsschaltungen 840 und mehrere Sendeschaltungen 850 über einen
Sende-/Empfangsduplexer 820 mit einer Antenne 810 verbunden. Eine
in 9 dargestellte Mobilstation
weist eine Empfangsschaltung 940 und eine Sendeschaltung 950 auf,
die über
einen Sende-/Empfangsduplexer 920 mit einer Antenne 910 verbunden
sind. Die Basisstation verwendet einen Sende-/Empfangsduplexer zum Trennen eines
Sendesignals und eines Empfangssignal, die jeweils eine verschiedene
Frequenz aufweisen. Die Mobilstation verwendet einen Sende-/Empfangsduplexer
zum Trennen eines Sendesignals und eines Empfangssignals, die jeweils eine
verschiedene Frequenz aufweisen. Weil der Pegelunterschied zwischen
dem Sendesignal und dem Empfangssignal groß ist, müssen die beiden Signale jedoch
ausreichend voneinander getrennt werden. Daher muß der Frequenzabstand
zwischen der Frequenzgruppe im Uplink und der Frequenzgruppe im Downlink
ausreichend größer sein
als der Frequenzabstand zwischen den in der gleichen Richtung verwendeten
Frequenzträgern.
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Aus
diesem Grunde verwendet der Sende-/Empfangsduplexer im FDD-System,
wie in 10 dargestellt,
zwei Frequenzbänder,
die in einem erforderlichen Frequenzabstand voneinander beabstandet
sind, um das Sendesignal und das Empfangssignal zu trennen. Ein
Frequenzband ist ausschließlich
dem Uplink zugeteilt, während
das andere Frequenzband ausschließlich dem Downlink zugeteilt
ist. Daher ist die Anzahl von in jedem Link verwendbaren Trägern fest.
Normalerweise haben die beiden Frequenzbänder die gleiche Bandbreite.
Die Anzahl von im Uplink verwendbaren Frequenzträgern ist die gleiche wie die
Anzahl der im Downlink verwendbaren Frequenzträger.
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Daher
entsteht das Problem, daß,
wenn das Verhältnis
der Breite des einen Frequenzbandes zur Breite des anderen Frequenzbandes
sich vom Verhältnis
des Uplink-Verkehrs zum Downlink-Verkehr unterscheidet, das Frequenzband
in der Richtung, in der der Verkehr geringer ist, nicht ausreichend
genutzt werden kann. Um dieses Problem zu lösen, wird in der JP-A-275230/1996
ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Frequenzträgerdurchlaßband im
Downlink größer gemacht
wird als ein Frequenzträgerdurchlaßband im
Uplink und der Uplink-Frequenzträger und
der Downlink-Frequenzträger
in jedem Frequenzband alternierend ausgetauscht werden.
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In
diesem Verfahren wird jeder Mobilstation ein Frequenzträger in einem
Frequenzband zugeteilt, das für
Uplink und Downlink verschieden ist. Dadurch wird der Frequenzbandausnutzungsgrad
verbessert, wenn der Verkehr im Downlink größer ist als der Verkehr im
Uplink, während
der für
den Sende-/Empfangsduplexer erforderliche Sende-/Empfangs-Abstand
bereitgestellt wird.
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Im
herkömmlichen
System ist der Frequenzausnutzungsgrad maximal, wenn das Verhältnis der Informationsmenge
im Uplink zur Informationsmenge im Downlink dem Verhältnis des
Durchlaßbandes
für den
Uplink zum Durchlaßband
für den
Downlink gleicht. Beim herkömmlichen
System tritt jedoch das Problem auf, daß Frequenzträger im Frequenzband nicht
optimal zugeteilt werden, wenn das Informationsmengenverhältnis dem
Durchlaßbandverhältnis nicht
gleicht, so daß der
Frequenzbandausnutzungsgrad vermindert ist. Wenn es schwierig ist,
das Verhältnis
der Informationsmenge im Uplink zur Informationsmenge im Downlink
vorauszubestimmen, oder wenn sich das Verhältnis während des Systembetriebs ändert, oder
wenn die Informationsübertragungseffizienz
oder -leistung je Frequenzband sich aufgrund zukünftiger technischer Weiterentwicklungen ändert, muß entschieden
werden, ob das Frequenzband im Uplink und im Downlink adaptiv zugeteilt
werden soll oder nicht.
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In
der GB-A-2306083 wird ein TDMA-Kommunikationssystem beschrieben,
in dem die Übertragung
und der Empfang in jedem Zeitschlitz mit verschiedenen Frequenzen
gleichzeitig ausgeführt
werden. Die Bandbreiten für
die Übertragung
und den Empfang sind aufgrund einer Mehrfachzeitschlitzzuteilung
unabhängig
variabel.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend erwähnten Probleme
zu lösen und
ein Frequenzträgerzuteilungsverfahren
bereitzustellen, das Frequenzträger
in jeder Richtung gemäß einer Änderung
des Verhältnisses
zwischen dem Uplink-Verkehr und dem Downlink-Verkehr adaptiv zuteilt,
während
der Frequenzabstand zwischen dem Frequenzträger im Uplink und dem Frequenzträger im Downlink
in jeder Basisstation bei einem vorgegebenen oder einem größeren Wert
gehalten wird.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Frequenzträgerzuteilungsverfahren bereitzustellen,
das immer einen hohen Frequenzausnutzungsgrad bereitstellen kann,
auch wenn das Verhältnis
zwischen dem Uplink-Verkehr und dem Downlink-Verkehr sich ändert.
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Die
vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Frequenzträgerzuteilungsverfahren für ein zellulares
System gelöst,
wobei das zellulare System mehrere Basisstationen und mehrere Mobilstationen
aufweist, wobei das zellulare System zwei Frequenzbänder aufweist,
in denen jeweils mehrere Frequenzträger angeordnet sind, die jeweils
in mehrere Zeitschlitze geteilt sind, und in denen sich die Frequenzen
nicht überlappen,
wobei jede der mehreren Basisstationen einen Frequenzträger und
einen Zeitschlitz in einem Downlink für eine Übertragung von einer Basisstation
zu einer Mobilstation gemäß einer
Kommunikationsanforderung von einer Mobilstation zuteilt und einen
Frequenzträger
und einen Zeitschlitz in einem Uplink für eine Übertragung von einer Mo bilstation
zu einer Basisstation gemäß einer Kommunikationsanforderung
von einer Mobilstation zuteilt, so daß das zellulare System bidirektionale Kommunikationen
zwischen der Basisstation und der Mobilstation ausführt, wobei
das Verfahren die Schritte aufweist: Teilen der mehreren Basisstationen in
zwei Gruppen, d. h. in eine erste Gruppe und in eine zweite Gruppe;
Zuteilen eines in einem Uplink verwendeten Frequenzträgers aus
einem ersten Frequenzband der beiden Frequenzbänder in einer der ersten Gruppe
zugeordneten Basisstation und Zuteilen eines in einem Downlink verwendeten
Frequenzträgers
aus einem zweiten Frequenzband der beiden Frequenzbänder in
der der ersten Gruppe zugeordneten Basisstation; und Zuteilen eines
in einem Uplink verwendeten Frequenzträgers aus einem zweiten Frequenzband
der beiden Frequenzbänder in
einer der zweiten Gruppe zugeordneten Basisstation und Zuteilen
eines in einem Downlink verwendeten Frequenzträgers aus einem ersten Frequenzband
der beiden Frequenzbänder
in der der zweiten Gruppe zugeordneten Basisstation.
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Im
erfindungsgemäßen Frequenzträgerzuteilungsverfahren
werden die erforderliche Anzahl von Zeitschlitzen für einen
Frequenzträger
gemäß einem
Uplink-Verkehr und einem Downlink-Verkehr zugeteilt.
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Im
erfindungsgemäßen Frequenzträgerzuteilungsverfahren
sind in einer vorgegebenen Gruppe von Zellen, in denen der gleiche
Frequenzträger nicht
gleichzeitig verwendbar ist, im wesentlichen die gleiche Anzahl
von Basisstationen der beiden Gruppen angeordnet; und jede der Basisstationen
ist benachbart zu mehreren Basisstationen der anderen Gruppe angeordnet.
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Im
erfindungsgemäßen Frequenzträgerzuteilungsverfahren
weist der Frequenzträgerzuteilungsschritt
die Schritte auf: sequentielles Auswählen von einer Seite der Frequenzträ geranordnung
in jedem Frequenzband in einer der ersten Gruppe zugeordneten Basisstation;
sequentielles Auswählen
von der anderen Seite der Frequenzträgeranordnung zwischen der zweiten
Gruppe zugeordneten Basisstationen; und Zuteilen eines Frequenzträgers, der eine
Qualitätsbedingung
zuerst erfüllt.
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Das
erfindungsgemäße Frequenzträgerzuteilungsverfahren
weist ferner den Schritt zum dynamischen Zuteilen eines Frequenzträgers und
eines Zeitschlitzes gemäß einer
Zu- oder Abnahme des Uplink-Verkehrs und des Downlink-Verkehrs jeder Basisstation
auf.
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Basisstationen
werden derart in Gruppen geteilt, daß unter einer beliebigen Gruppe
von Zellen, in denen die gleichen Frequenzträger nicht gleichzeitig verwendet
werden können,
einer Gruppe im wesentlichen eine Hälfte der Basisstationen zugeordnet sind,
wobei so viele Basisstationen wie möglich benachbart zu Basisstationen
der anderen Gruppe angeordnet sind.
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Außerdem wird
ein Frequenzträger
gemäß dem Verhältnis oder
der Änderung
zwischen dem Uplink- und dem Downlink-Verkehr jeder Basisstation dynamisch
zugeteilt. In einer Frequenzträgerzuteilungsverarbeitung
wählt eine
Basisstation, die der gleichen Gruppe zugeordnet ist, in jedem Frequenzband
Frequenzträger
in der gleichen Folge aus und wählt
Frequenzträger
in einer umgekehrten Folge zwischen Basisstationen aus, die einer
anderen Gruppe zugeordnet sind, so daß ein Frequenzträger zugeteilt
wird, der Qualitätsbedingungen
zuerst erfüllt.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden anhand der folgenden ausführlichen
Beschreibung und der Zeichnungen verdeutlicht; es zeigen:
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1 ein schematisches Diagramm
zum Darstellen einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen zellularen
Systems;
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2 ein Diagramm zum Darstellen
einer Anordnung von Frequenzbändern
und einer Anordnung von Frequenzträgern in einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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3 ein Diagramm zum Darstellen
einer Rahmenkonfiguration von Frequenzträgern gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ein Diagramm zum Darstellen
der Verteilung von Basisstationen, die zwei Gruppen zugeordnet sind,
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 ein Diagramm zum Erläutern des
erfindungsgemäßen Frequenzträgerzuteilungsverfahrens;
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6 ein Ablaufdiagramm zum
Erläutern des
erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Zuteilen von Frequenzträgern
und Zeitschlitzen;
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7 ein Diagramm zum Darstellen
einer anderen erfindungsgemäßen Verteilung
von Basisstationen, die zwei Gruppen zugeordnet sind;
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8 ein Blockdiagramm zum
Darstellen eines Senders und eines Empfängers einer Basisstation;
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9 ein Blockdiagramm zum
Darstellen eines Senders und eines Empfängers einer Mobilstation;
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10 ein Blockdiagramm zum
Darstellen eines herkömmlichen
Frequenzträgerzuteilungsverfahrens;
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11 ein Diagramm zum Erläutern der
Wirkung von Interferenzen, wenn der gleiche Frequenzträger in Zellen
im Uplink und im Downlink zugeteilt wird;
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12 ein Diagramm zum Erläutern der
Wirkung von Interferenzen, wenn der gleiche Frequenzträger nur
im Uplink zugeteilt wird; und
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13 ein Diagramm zum Erläutern der
Frequenzbandausnutzung, wenn Basisstationen lokal ungleichmäßig gruppiert
sind.
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1 zeigt ein schematisches
Diagramm zum Darstellen eines zellularen Systems, in dem eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Frequenzträgerzuteilungsverfahrens
verwendet wird. Gemäß 1 weist das zellulare System
Basisstationen (BS) 111 bis 114, Zellen 121 bis 124 und
Mobilstationen 131 bis 138 auf. Andere Zellen
sind benachbart zu den Zellen 121 bis 124 angeordnet,
und jede Zelle nimmt eine große
Anzahl von Mobilstationen auf.
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Wie
in 8 dargestellt ist,
weist der Sender/Empfänger
in einer Basisstation eine Interferenzleistungsmeßschaltung 830,
mehrere Empfangsschaltungen 840 und mehrere Sendeschaltungen 850 auf.
Diese Elemente sind über
einen Sende-/Empfangsduplexer 820 mit
einer Basisstationsantenne 810 verbunden. Im Sender/Empfänger sind, wie
in 9 dargestellt ist,
eine Empfangsschaltung 940 und eine Sendeschaltung 950 über einen
Sende-/Empfangsduplexer 920 mit einer Mobilstationsantenne 910 verbunden.
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Das
erfindungsgemäße zellulare
System verwendet, wie in 2 dargestellt
ist, zwei Frequenzbänder
FB1 und FB2. Um im Sende-/Empfangsduplexer 820 einer Basisstation
und im Sende-/Empfangsduplexer 920 einer Mobilstation eine Trennung
zwischen einem Empfangssignal und einem Sendesignal zu erreichen,
sind die beiden Frequenzbänder
in einem erforderlichen Frequenzabstand voneinander beabstandet.
In jedem Frequenzband sind normalerweise viele Frequenzträger angeordnet.
Hier wird unter Bezug auf 2 ein
Fall beschrieben, in dem in jedem Frequenzband sechs Frequenzträger angeordnet
sind.
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Sechs
Frequenzträger
F11, F12, F13, F14, F15 und F16 sind bezüglich der Frequenz in aufsteigender
Folge im Fre quenzband FB1 angeordnet. Sechs Frequenzträger F21,
F22, F23, F24, F25 und F26 sind bezüglich der Frequenz in aufsteigender Folge
im Frequenzband FB2 angeordnet. Jeder Frequenzträger ist, wie in 3 dargestellt, in mehrere Zeitschlitze
(SLOT1 bis SLOT8) geteilt. Aus einer vorgegebenen Anzahl von Zeitschlitzen
wird ein Rahmen gebildet, und die Rahmen wiederholen sich mit der
Zeit. Nachstehend wird vorausgesetzt, daß ein Rahmen beispielsweise
aus 8 Zeitschlitzen gebildet wird.
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Die
Basisstationen sind in zwei Gruppen BSG1 und BSG2 geteilt. In einer
beliebigen Gruppe von Zellen, in denen der gleiche Frequenzträger nicht gleichzeitig
verwendet werden kann, sind einer Gruppe etwa die Hälfte der
Basisstationen zugeordnet. So viele Basisstationen wie möglich sind
in der Nähe
von Basisstationen angeordnet, die der anderen Gruppe zugeordnet
sind.
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4 zeigt ein Beispiel, in
dem Basisstationen so gruppiert sind, daß der gleiche Frequenzträger in jeder
siebenten Zelle erneut oder wiederholt verwendbar ist. In 4 zeigen weiße Kreise
und schwarze Kreise die Positionen von Basisstationen. Weise Kreise
stellen Basisstationen dar, die der Gruppe BSG1 zugeordnet sind,
während
schwarze Kreise Basisstationen darstellen, die der Gruppe BSG2 zugeordnet
sind. Sieben Zellen können
nicht den gleichen Frequenzträger
verwenden. In dieser Anordnung werden die sieben Zellen, die aus
einer vorgegebenen Zelle plus sechs Zellen bestehen, aus drei Zellen
einer Gruppe und vier Zellen der anderen Gruppe gebildet. Die der
einen Gruppe zugeordneten Basisstationen bilden etwa die Hälfte der
Basisstationen. Jede Basisstation ist benachbart zu sechs Basisstationen
angeordnet, von denen vier Basisstationen einer anderen Gruppe zugeordnet
sind.
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Wenn
fünf Basisstationen,
die einer Basisstation benachbart sind, einer anderen Gruppe zugeordnet
sind, sind fünf
Basisstationen von sieben Zellen, in denen die gleichen Frequenzträger nicht gleichzeitig
verwendet werden können,
einer Gruppe zugeordnet, während
die übrigen
zwei Basisstationen der anderen Gruppe zugeordnet sind. Hierdurch wird
der Frequenzausnutzungsgrad vermindert, weil die Bedingung, daß etwa eine
Hälfte
der Basisstationen einer Gruppe zugeordnet sein soll, nicht erfüllt ist. 4 zeigt eine Anordnung,
in der vier Basisstationen von benachbarten Basisstationen einer
anderen Gruppe zugeordnet sind. Diese Anordnung erfüllt sowohl
die Bedingung, daß so
viele Basisstationen wie möglich
benachbart zu den Basisstationen einer anderen Gruppe angeordnet
sind, als auch die Bedingung, daß eine beliebige Gruppe, die
aus Zellen gebildet wird, in denen der gleiche Frequenzträger nicht
gleichzeitig verwendet werden kann, etwa durch die Hälfte der
einer Gruppe zugeordneten Basisstationen gebildet wird. Vier in 1 dargestellte Basisstationen
entsprechen vier Basisstationen, die in 4 durch gestrichelte Linien umrandet
sind.
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Der
in der gleichen Richtung verwendete Frequenzträger wird in Abhängigkeit
von der Basisstationsgruppe aus einem anderen Frequenzband ausgewählt. In
jeder Basisstationsgruppe wird der in der entgegengesetzten Richtung
verwendete Frequenzträger
aus dem anderen Frequenzband ausgewählt. Wie in 5 dargestellt ist, wählt, wenn ein im Downlink verwendeter
Frequenzträger
ausgewählt wird,
die der Basisstationsgruppe BSG1 zugeordnete Basisstation einen
Frequenzträger
aus dem Frequenzband FB1 aus, während
die der Basisstationsgruppe BSG2 zugeordnete Basisstation einen
Frequenzträger
aus dem Frequenzband FB2 auswählt, das
sich von demjenigen der Basisstationsgruppe BSG1 unterscheidet.
Wenn der Frequenzträger
im Uplink, oder in der entgegengesetzten Richtung, ausgewählt wird,
wählt die
der Basisstationsgruppe BSG1 zugeordnete Basisstation den Frequenzträger aus
dem Frequenzband FB2 aus, während
die der Basisstationsgruppe BSG2 zugeordnete Basisstation den Frequenzträger aus
dem Frequenzband FB1 auswählt.
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Wenn
der Frequenzträger
gemäß einer
Zu- oder Abnahme des Verkehrs dynamisch zugeteilt wird, wählt die
der gleichen Gruppe zugeordnete Basisstation einen Frequenzträger in jedem
Frequenzband in der gleichen Folge aus, während ein Frequenzträger zwischen
Basisstationen einer anderen Gruppe in der umgekehrten Folge ausgewählt wird. Dadurch
wird ein Frequenzträger
ausgewählt,
der eine Qualitätsbedingung
zuerst erfüllt.
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D.
h., die der ersten Gruppe BSG1 im Frequenzband FB1 zugeordnete Basisstation
wählt einen
Frequenzträger
im Downlink in einer aufsteigenden Frequenzfolge aus. Die der Gruppe
BSG2 zugeordnete Basisstation wählt
einen Frequenzträger
im gleichen Frequenzband FB1 im Uplink aus. In diesem Fall wählt die
der Gruppe BSG1 zugeordnete Basisstation Frequenzträger in der
absteigenden Frequenzfolge aus. Ähnlicherweise
wird im Frequenzband FB2, wenn die der Gruppe BSG2 zugeordnete Basisstation
einen Frequenzträger
im Downlink auswählt,
ein Frequenzträger
mit niedrigerer Frequenz in der aufsteigenden Frequenzfolge ausgewählt. Wenn die
der Gruppe BSG1 zugeordnete Basisstation einen Frequenzträger im Uplink
auswählt,
wird ein Frequenzträger
mit einer höheren
Frequenz in der absteigenden Frequenzfolge ausgewählt.
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Die
Basisstation verwendet eine erforderliche Anzahl von Frequenzträgern gemäß der Informationsmenge,
die mit allen kommunizierenden Mobilstationen ausgetauscht wird.
Wenn der zu verwendende Frequenzträger hinzugefügt wird,
wählt die Basisstation
Frequenzträger
in der vorstehend erwähnten
Folge aus und verwendet einen Frequenzträger, der die Qualitätsbedingung
zuerst erfüllt.
Um zu entscheiden, ob die Qualitätsbedingung
erfüllt
ist oder nicht, setzt die Interfe renzleistungsmeßschaltung in einer Basisstation
den ausgewählten
Frequenzträger
auf eine Frequenz und mißt
seine Empfangsleistung. Wenn die Empfangsleistung kleiner ist als
ein vorgegebener Wert, wird entschieden, daß die Qualitätsbedingung
erfüllt
ist.
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Wenn
der Frequenzträger
nach Abschluß der
Kommunikation mit der Basisstation einen Zustand "nicht belegt" annimmt, wird er
freigegeben. Die Basisstation kommuniziert mit jeder Mobilstation durch
Zuteilen einer erforderlichen Anzahl von Zeitschlitzen im Uplink
und im Downlink. In dieser Ausführungsform
weist die Mobilstation nur eine Empfangsschaltung und eine Sendeschaltung
auf und kann bei Kommunikationen im Uplink und im Downlink einer
Mobilstation bis zu 8 Zeitschlitze zuweisen.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm
zum Darstellen des Hinzufügens
oder der Zuteilung und der Aufhebung der Zuteilung eines Frequenzträgers und der
Zuteilung eines Zeitschlitzes in einer Basisstation. Gemäß 6 überwacht eine Basisstation
den Belegungszustand eines für
Kommunikationen mit einer Mobilstation verwendeten Zeitschlitzes.
Wenn die Zuteilung des Zeitschlitzes aufgehoben wird (Schritt 601),
wird geprüft,
ob Frequenzträger
vorhanden sind oder nicht, in dem alle Zeitschlitze frei (oder unbelegt)
sind (Schritt 602). Wenn eine solche Frequenz existiert,
wird der Frequenzträger
freigegeben (Schritt 603). Wenn in Schritt 601 keine
freigegebenen Zeitschlitze vorhanden sind, wird geprüft, ob eine
Zeitschlitzzuteilungsanforderung vorliegt (Schritt 604).
Wenn keine Zeitschlitzzuteilungsanforderung vorliegt, wird der Ablauf
ausgehend von Schritt 601 wiederholt.
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Wenn
in Schritt 604 eine Zeitschlitzzuteilungsanforderung vorliegt
und unter auf einen Belegungszustand gesetzten Frequenzträgern in
der Basisstation Frequenzträger
vorhanden sind, die eine erforderliche Anzahl freier Zeitschlitze
auf weisen, wird der Ablauf ausgehend von Schritt 601 durch
Zuteilen eines angeforderten Zeitschlitzes wiederholt (Schritt 609).
Wenn in Schritt 605 keine Frequenzträger vorhanden sind, die eine
erforderliche Anzahl freier Zeitschlitze aufweisen, werden Frequenzträger gesucht,
die in benachbarten Zellen nicht genutzt werden (Schritt 606).
Wenn ein freier Frequenzträger vorhanden
ist, wird er in der Basisstation auf einen Belegungszustand gesetzt
(Schritt 608). Dann schreitet der Ablauf zu Schritt 609 fort,
woraufhin ein angeforderter Zeitschlitz zugeteilt wird. Wenn in Schritt 606 keine
freien Frequenzträger
vorhanden sind, wird die Zeitschlitzzuteilungsanforderung zurückgewiesen
(Schritt 607). Daraufhin wird der Ablauf ausgehend von
Schritt 601 wiederholt.
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Nachstehend
wird die in jeder Zelle ausgeführte
Frequenzträgerzuteilungsverarbeitung
unter Verwendung des in 1 dargestellten
zellularen Systems beschrieben. Im in 1 dargestellten
zellularen System sind die Basisstationen 111 und 114 der
Gruppe BSG1 zugeordnet, während
die Basisstationen 112 und 113 der Gruppe BSG2
zugeordnet sind. In der Beschreibung wird vorausgesetzt, daß Basisstationen
solcher Basisstationen in der Zelle innerhalb eines Bereichs entsprechen,
in dem Frequenzträger
miteinander interferieren können.
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Jede
Basisstation mißt
eine Frequenzträgerinterferenzleistung
und setzt den Frequenzträger
auf einen Belegungszustand, wenn die Leistung kleiner ist als ein
vorgegebener Wert. Der vorgegebene Wert wird bestimmt, indem der
Empfangsleistungspegel eines Signals von einer an der Zellengrenze
angeordneten Mobilstation als Referenzwert gesetzt wird. Der Abstand
zwischen Zellen, in denen die gleichen Frequenzträger wiederholt
verwendet werden können,
wird basierend auf dem Referenzwert festgelegt. Nachstehend wird vorausgesetzt,
daß alle
Basisstationen 8 Zeitschlitze im Downlink und einen Zeitschlitz
im Uplink benötigen.
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Wenn
die Mobilstation 131 zuerst eine Zeitschlitzzuteilung anfordert,
wählt die
der Gruppe BSG1 zugeordnete Basisstation 111 den Downlink-Frequenzträger aus
dem Frequenzband FB1 in einer aufsteigenden Frequenzfolge ausgehend
von der niedrigsten Frequenz sequentiell aus, so daß der Downlink-Frequenzträger F11
auf einen Belegungszustand gesetzt wird. Andererseits wird, weil Uplink-Frequenzträger in absteigender
Frequenzfolge ausgehend von der höchsten Frequenz sequentiell
aus dem Frequenzband FB2 ausgewählt
werden, der Frequenzträger
F26 auf einen Belegungszustand gesetzt. Kommunikationen zwischen
der Basisstation 111 und der Mobilstation 131 werden
durch Zuteilen von 8 Zeitschlitzen SLOT1 bis SLOT8 im Downlink und
eines Zeitschlitzes SLOT1 im Uplink vom Frequenzträger F26
gestartet.
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Zweitens
wählt,
wenn die Mobilstation 137 eine Zeitschlitzzuteilung anfordert,
die der Gruppe BSG1, die die Basisstation 111 enthält, zugeordnete Basisstation 114 einen
Downlink-Frequenzträger
in einer aufsteigenden Frequenzfolge aus dem Frequenzband FB1 aus.
Die gemessene Interferenzleistung des Frequenzträgers F11 ist jedoch größer als ein
vorgegebener Wert, weil die Basisstation 111 das Downlink-Signal empfängt. Anschließend wird
der Frequenzträger
F12 auf einen Belegungszustand gesetzt, indem die Frequenzleistung
des Frequenzträgers
F12 gemessen und bestätigt
wird, daß der
Meßwert
kleiner ist als ein vorgegebener Wert. Im Uplink-Betrieb wird, wenn
die Interferenzleistung des Frequenzträgers F26 gemessen wird, das
Uplink-Signal der Mobilstation 131 empfangen, so daß der Frequenzträger F25
auf einen Belegungszustand gesetzt wird. Dadurch werden Kommunikationen
zwischen der Basisstation 114 und der Mobilstation 137 durch
Zuteilen von 8 Zeitschlitzen SLOT1 bis SLOT8 des Downlink-Frequenzträgers F12
und eines Zeitschlitzes SLOT1 des Uplink-Frequenzträgers F25 gestartet.
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Drittens
teilt, wenn die Mobilstation 132 eine Schlitzzuteilung
anfordert, die Basisstation 111 8 Schlitze SLOT1 bis SLOT8
neu zu, indem der Frequenzträger
F13 auf einen Belegungszustand gesetzt wird, weil alle Zeitschlitze
des Downlink-Frequenzträgers
F11 bereits zugeteilt worden sind, während gemessen wird, daß die Interferenzsignalleistung
im Frequenzträger
F12 von der Basisstation 114 größer ist als ein vorgegebener
Wert. Weil die Basisstation 111 nur den Zeitschlitz SLOT1
des Uplink-Frequenzträgers
F26 verwendet und sieben Zeitschlitze frei sind, werden Kommunikationen
zwischen der Basisstation 111 und der Mobilstation 132 gestartet,
indem der Mobilstation 132 ein Zeitschlitz SLOT2 des Uplink-Frequenzträgers F26
zugeteilt wird.
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Viertens
startet, wenn die Mobilstation 138 eine Zeitschlitzzuteilung
anfordert, die Basisstation 114 auf eine ähnliche
Weise wie vorstehend beschrieben eine Kommunikation, indem der Downlink-Frequenzträger F14
erneut auf einen Belegungszustand gesetzt wird, 8 Zeitschlitze SLOT1
bis SLOT8 des Downlink-Frequenzträgers F14 im Downlink und ein
Zeitschlitz SLOT2 des Uplink-Frequenzträgers F25 zugeteilt werden.
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Dann
werden in der Zelle 122, in der die der Gruppe BSG2 zugeordnete
Basisstation 112 angeordnet ist, wenn die Mobilstation 133 eine
Zeitschlitzzuteilung anfordert, Frequenzträger in einer aufsteigenden
Frequenzfolge ausgehend von der niedrigsten Frequenz aus dem Frequenzband
FB2 ausgewählt.
Dadurch weist die Mobilstation 133 8 Zeitschlitze SLOT1
bis SLOT8 zu, indem der Frequenzträger F21 auf einen Belegungszustand
gesetzt wird. Andererseits werden, weil Frequenzträger ausgehend
von der höchsten
Frequenz in einer absteigenden Frequenzfolge aus dem Frequenzband
FB1 ausge wählt
werden, Kommunikationen zwischen der Basisstation 112 und
der Mobilstation 133 gestartet, indem das Frequenzband
F16 auf einen Belegungszustand gesetzt und ein Zeitschlitz SLOT1
zugeteilt wird.
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Anschließend teilt,
wenn die Mobilstation 134 eine Zeitschlitzzuteilung anfordert,
die Basisstation 112 8 Zeitschlitze SLOT1 bis SLOT8 des
Downlink-Frequenzträgers
und einen Zeitschlitz SLOT2 des auf einen Belegungszustand gesetzten Uplink-Frequenzträgers F16
zu.
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Ähnlicherweise
teilt, wenn die Mobilstation 135 eine Zeitschlitzzuteilung
anfordert, die Basisstation 113 8 Zeitschlitze SLOT1 bis
SLOT8 zu, indem der Downlink-Frequenzträger F23
auf einen Belegungszustand gesetzt wird, und teilt einen Zeitschlitz SLOT1
zu, indem der Uplink-Frequenzträger F15
auf einen Belegungszustand gesetzt wird. Wenn die Mobilstation 136 eine
Zeitschlitzzuteilung anfordert, werden Kommunikationen eingerichtet,
indem der Downlink-Frequenzträger
F24 auf einen Belegungszustand gesetzt wird und dann 8 Zeitschlitze
SLOT1 bis SLOT8 zugeteilt werden und indem ein Zeitschlitz SLOT2
des auf einen Belegungszustand gesetzten Uplink-Frequenzträgers F15
zugeteilt wird.
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Dadurch
werden bei Downlink-Kommunikationen alle Zeitschlitze von 8 Frequenzträgern verwendet,
d. h. der Frequenzträger
F11, F12, F13 und F14 im Frequenzband FB1 und der Frequenzträger F21, F22,
F23 und F24 im Frequenzband FB2. Zwei Zeitschlitze von jeweils 4
Frequenzträgern,
d. h. der Frequenzträger
F15 und F16 im Frequenzband FB1 und der Frequenzträger F25
und F26 im Frequenzband FB2, werden in Uplink-Kommunikationen verwendet. Dadurch
werden zwei Frequenzbänder
mit sechs Frequenzträgern
unabhängig
davon verwendet, ob alle Zeitschlitze in den Downlink-Frequenzträgern zugeteilt
sind, so daß Kommunikationen
durch Zuteilen von Downlink-Zeitschlitzen zu 8 Mobilstationen eingerichtet
wer den können.
D. h., wenn die Frequenzträger
ohne Gruppierung geteilt werden, kann der Zeitschlitz im Downlink
bis zu sechs Mobilstationen zugeteilt werden. Durch das erfindungsgemäße Frequenzträgerzuteilungsverfahren
können
jedoch mehr Mobilstationen mit einer Basisstation kommunizieren.
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In 1 wählt eine der Gruppe BSG1 zugeordnete
Basisstation Downlink-Frequenzträger
in einer absteigenden Frequenzfolge aus dem Frequenzband FB1 und
Uplink-Frequenzträger
in einer aufsteigenden Frequenzfolge aus dem Frequenzband FB2 aus.
Eine der Gruppe BSG2 zugeordnete Basisstation wählt Downlink-Frequenzträger in einer
aufsteigenden Frequenzfolge aus dem Frequenzband FB2 und Uplink-Frequenzträger in einer
absteigenden Frequenzfolge aus dem Frequenzband FB1 aus. Das Frequenzträgerauswahlverfahren
ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform
beschränkt.
Beispielsweise kann die der Gruppe BSG1 zugeordnete Basisstation
Downlink-Frequenzträger in
einer aufsteigenden Frequenzfolge aus dem Frequenzband FB1 und Uplink-Frequenzträger in einer aufsteigenden
Frequenzfolge aus dem Frequenzband FB2 auswählen. Die der Gruppe BSG2 zugeordnete
Basisstation kann Downlink-Frequenzträger in einer absteigenden Frequenzfolge
aus dem Frequenzband FB2 und Uplink-Frequenzträger in einer absteigenden Frequenzfolge
aus dem Frequenzband FB1 auswählen.
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Außerdem kann
erfindungsgemäß, weil Downlink-Frequenzen
und Uplink-Frequenzen in jeder Gruppe gemeinsam zugeteilt werden,
der Abstand, in dem ein Frequenzträger wiederholt verwendet werden
kann, klein gemacht werden, so daß der räumliche Ausnutzungsgrad der
Frequenzträger
verbessert werden kann. Der Grund hierfür wird nachstehend unter Bezug
auf die 11 und 12 beschrieben.
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Im
allgemeinen verwendet die Mobilstation in einem zellularen System
eine kleine Sende- und Empfangsantenne, wäh rend die Basisstation eine große Antenne
mit einer im Vergleich zur Mobilstation größeren Antennenverstärkung verwendet.
Daher kann die Basisstation schwache HF-Signale von Mobilstationen
empfangen und im Vergleich zur Mobilstation Signale mit großer Leistung
abstrahlen. Dadurch ist die effektive Strahlungsleistung des Downlink-Signals
größer als
diejenige des Uplink-Signals.
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Im
Vergleich zu dem Fall, in dem die Basisstation BS1 den Frequenzträger (z.
B. F11) im Uplink verwendet und die Basisstation BS2 den Frequenzträger (z.
B. F11) im Downlink verwendet, wie in 11 dargestellt,
und zu dem Fall, in dem die Basisstationen BS1 und BS2 den Frequenzträger im Uplink
verwenden, wie in 12 dargestellt,
ist die effektive Strahlungsleistung der in 11 dargestellten Basisstation BS1 größer als
diejenige der Mobilstation MS1. Aus diesem Grunde ist das Leistungsverhältnis Cup1/Iup1
oder das Verhältnis
der Leistung des durch die Basisstation BS1 empfangenen Signals
(Trägers)
von der Mobilstation MS1 zur Leistung des Interferenzsignals von
der Basisstation BS2 kleiner als das Leistungsverhältnis Cdn2/Idn2
oder das Verhältnis
der Leistung des durch die Mobilstation MS2 empfangenen Trägers von
der Basisstation BS2 zur Leistung des Interferenzsignals von der
Mobilstation MS1.
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Gemäß 12 ist das Leistungsverhältnis Cup1/Iup1
eines Trägers
zu einem Interferenzsignal in der Basisstation BS1 dem Leistungsverhältnis Cup2/Iup2
eines Trägers
zu einem Interferenzsignal in der Basisstation BS2 etwa gleich. Ähnlicherweise ist
das Leistungsverhältnis
eines Signals zu einem Interferenzsignal für den Fall, daß ein Frequenzträger im Downlink
durch zwei Basisstationen zugeteilt wird, demjenigen im Uplink gleich.
Weil die effektive Strahlungsleistung der Basisstation größer ist
als diejenige der Mobilstation, ist das Träger/Interferenzsignal-Leistungsverhältnis Cup1/Iup1
in der Basisstation BS1 für
den 11, daß ein
Frequenzträger
im Uplink und im Downlink gleichzeitig verwendet wird, wie in 11 dargestellt ist, kleiner
als das Träger/Interferenzsignal-Leistungsverhältnis Cup1/Iup1
oder Cup2/Iup2 in der Basisstation BS1 für den Fall, daß ein Frequenzträger im gleichen
Link verwendet wird, wie in 12 dargestellt
ist. Daher muß,
um das Träger/Interferenzsignal-Leistungsverhältnis in
der Basisstation auf einen Wert zu erhöhen, der größer ist als ein vorgegebener
Wert, der Abstand, in dem ein Frequenzträger wiederholt verwendet werden
kann, auf einen großen
Wert gesetzt werden, wenn der gleiche Frequenzträger im Downlink und im Uplink gleichzeitig
verwendet wird, wie in 11 dargestellt ist.
Erfindungsgemäß kann jedoch,
weil der Frequenzträger
in der gleichen Richtung (Link) verwendet wird (vgl. 12), der Abstand zwischen
zwei Zellen, in denen der gleiche Frequenzträger gleichzeitig verwendet
wird, auf einen kleinen Wert gesetzt werden, so daß einer
Zelle viele Frequenzträger
zugeteilt werden können.
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Außerdem kann
erfindungsgemäß jede Basisstation
in der Nähe
so vieler Basisstationen einer anderen Gruppe wie möglich angeordnet
sein. D. h., auch wenn eine Basisstation auf einen Belegungszustand
gesetzt ist und eine Basisstation im kleinsten Abstand, in dem der
Frequenzträger
wiederholt verwendbar ist, einer anderen Gruppe zugeordnet ist, besteht
eine große
Wahrscheinlichkeit dafür,
daß eine
Basisstation in der Nähe
dieser Basisstation der gleichen Gruppe zugeordnet ist. Daher kann
im Vergleich zu dem Fall, in dem viele der gleichen Gruppe zugeordnete
Basisstationen benachbart zueinander angeordnet sind, jeder Frequenzträger nur
in der gleichen Richtung (Link) verwendet werden, während vermieden
werden kann, daß der
Abstand, in dem ein Frequenzträger
wiederholt verwendet werden kann, zunimmt. Dadurch kann der räumliche
Ausnutzungsgrad eines Frequenzträgers
verbessert werden.
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7 zeigt eine von der Zellenstruktur
in 4 verschiedene Zellenstruktur.
Diese Struktur erfüllt
sowohl die Bedingung, daß so
viele Basisstationen wie möglich
benachbart zu einer Basisstation einer anderen Gruppe angeordnet
sind als auch die Bedingung, daß etwa
die Hälfte
der Basisstationen einer Gruppe in einer beliebigen Gruppe von Zellen vorhanden
sind, in denen der gleiche Frequenzträger nicht gleichzeitig verwendet
werden kann. Wie anhand des Zellenstrukturbeispiels von 4 oder 7 dargestellt ist, ist die vorliegende
Erfindung so konstruiert, daß die
Basisstationen in einem Zellenbereich, in dem der gleiche Frequenzträger nicht
gleichzeitig verwendet werden kann, nicht ungleichmäßig verteilt
sind.
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13 zeigt die Frequenzbandbelegungszustände für den Fall,
daß Basisstationen
ungleichmäßig gruppiert
sind. D. h., wie in 13 dargestellt ist,
werden, wenn der Downlink-Verkehr
größer ist
als der Uplink-Verkehr und viele Basisstationen der Gruppe BS2 zugeordnet
sind, alle Frequenzträger
im Frequenzband FB2 verwendet. Im Frequenzband FB1 ist das Verhältnis der
im Uplink verwendeten Frequenzträger
zu den im Downlink verwendeten Frequenzträgern jedoch für jede Basisstationsgruppe fest.
Daher können,
obwohl zu dem Zeitpunkt, zu dem im Frequenzband FB2 keine verwendbaren
Frequenzträger
vorhanden sind, im Frequenzband FB1 nicht verwendete Frequenzträger vorhanden
sind, diese Frequenzträger
im Uplink in der Gruppe BSG1 und im Downlink in der Gruppe BSG2
nicht zugeteilt werden.
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In
der in 4 oder 7 dargestellten Zellenverteilung
können
dagegen, weil im Zellenbereich, in dem die gleiche Frequenz nicht
gleichzeitig verwendet werden kann, in einer Gruppe nicht übermäßig bzw.
verhältnismäßig viele
Basissta tionen vorhanden sind, die Frequenzträger in beiden Frequenzbändern effektiv
verwendet werden. Außerdem
werden, weil Frequenzträger,
die in beiden Frequenzbändern
nicht verwendet werden, leicht reserviert werden können, die
Frequenzträger
im Uplink oder im Downlink tendenziell dynamisch zugeteilt, so daß Frequenzträger gemäß dem Verkehrsverhältnis im
Uplink und im Downlink leicht neu zugeteilt werden können.
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Erfindungsgemäß können Frequenzträger im Uplink
und im Downlink optimal verteilt werden, ohne daß die herkömmliche Sender- und Empfängerkonfiguration
in der Basisstation und in der Mobilstation geändert werden muß. Insbesondere
können
erfindungsgemäß, auch
wenn der Uplink-Verkehr vom Downlink-Verkehr verschieden ist, der Trägerfrequenzausnutzungsgrad
und die bidirektionale Kommunikationskapazität oder -leistung zwischen einer Basisstation
und einer Mobilstation verbessert werden.
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Außerdem können, auch
wenn das Verkehrsverhältnis
zwischen Uplink und Downlink sich ändert, die Frequenzträger leicht
neu verteilt werden. Daher kann die bidirektionale Kommunikationskapazität oder -leistung
zwischen der Basisstation und der Mobilstation durch Ändern der
dynamischen Zuteilung von Trägerfrequenzen
auf einem maximalen Zustand gehalten werden.
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Es
wird Bezug genommen auf die Offenbarung der japanischen Patentanmeldung
Nr. 9-245910, eingereicht am 28. August 1997.