SE518904C2 - Metod och anordning vid telekommunikationssystem - Google Patents

Description

nvævu 518 904 2 Varje nivå i kodträdet definierar en kanalkod med längd SF. Alla koder i trädet kan inte användas samtidigt inom en cell. En kod kan användas i en cell om och endast om ingen annan kod längs vägen från den specifika koden till roten av kodträdet eller i subträdet under den specifika koden används i cellen.

Det inses lätt att en totalt godtycklig utdelning av koder leder till en mycket ineffektiv användning av de tillgängliga koderna. Därför är det av stort intresse att på något sätt effektivisera användningen av koder. Uppfinningen som den här föreligger ger en optimal tilldelning av koder baserat på kriterier uppställda av operatören.

TEKNIKENS STÅNDPUNKT Inom mobil kommunikation har tekniken utvecklats sedan de första system såg dagens ljus. I de första systemen, enligt tig 1, tilldelades ett utrymme, S, inom ett givet frekvensspektrum.

För att tillgodose kommunikationsbehoven indelades utrymmet, S, i ett antal kanaler, k, som tilldelades användarna. I dessa första system var kanalema, k, lika stora och överföringskapaciteten densamma för alla användare oavsett behov. System med denna konstruktion medger endast en samtidig kommunikation motsvarande antalet kanaler som finns tillgängliga i ett område. l takt med mobilkommunikationens växande har behovet att överföra ett ökat antal kommunikationer ökat. Detta har mötts med införandet av digitaliserad kommunikation, vilket åskådliggörs i fig 2. I detta fall indelas utrymmet, S, fortfarande i ett antal kanaler, men informationen överförs i tidsluckor, T1, T2 etc. Denna teknik går under benämningen TDMA, vilken väsentligt ökat överföringskapaciteten i mobilradionäten. Tekniken medger således att flera kommunikationer delar på en och samma frekvens.

Gemensamt för ovan nämnda tekniker är att de framtagits för överföring av främst tal och därvid givits fasta ramar för hur de används.

En utveckling av TDMA-systemet är CDMA-systemet där utrymmet, S, ej indelas i ett antal kanaler utan att hela det tillgängliga utrymmet utnyttjas, varvid fastställda koder utnyttjas för att urskilja de inforinationer som skall identifieras. Tekniken för identifiering av och utsortering av informationema är i och för sig tidigare känd för fackmarmen inom området.

LösNiNGEN Föreliggande uppfinning avser metod vid telekommunikationssystem utnyttjande CDMA (Code Division Multiple Acceess) teknik vid informationsutbyte mellan användare. Resurser »nian 518 904 3 tilldelas användare, motsvarande åtminstone en lägsta efterfrågad kapacitet. En viktning, relaterad till en prioritetsordning mellan användama, tilldelas vidare i varje ögonblick användarna. Med ledning av tillgänglig information fördelas kapacitetema till användarna enligt en optimal fördelning med beaktande att systemets totala kapacitet ej överskrids.

Det optimeringsproblem som skall lösas är att maximum för summan av alla till användarna tilldelade resursema med hänsyn till den angivna viktingen utpekar en fördelning av resursema mellan användarna. Vidare skall tilldelade resurser på varje nivå motsvara en för avvändaren erforderlig lägsta resurs och att summan av alla till användarna tilldelade resurser innehålls i systemets totala kapacitet, samt att varje användare tilldelas högst en kod. Den angivna viktingen anges vidare med heltal, vilket resulterar i att optimeringsproblemet medges lösas med Branch and Bound metoder. Lösningen medger att i systemet tillgängliga resurser tilldelas och omfördelas mellan användarna i beroende av optimeringsproblemets lösning. Vid fördelning av resursema eftersträvas att lediga resurser skapas, vilka utgör reserver för tillkommande behov.

Uppfinningen avser vidare en anordning vid telekommunikationssystem utnyttjande CDMA, Code Division Multiple Access, teknik för infonnationsutbyte mellan användare. Vidare skall resurser tilldelas användarna. För ändamålet anordnas systemet att tilldela användarna resurser motsvarande åtminstone en lägsta angiven kapacitet. Systemet tilldelar vidare användarna en vikting efter användarnas vid varje tillfälle tilldelade prioritetsordning. Systemet innefattar vidare en beräknings- och fördelningsenhet som vid varje tillfälle beräknar en optimal fördelning av tillgängliga resurser efter vilken resurser tilldelas eller omfördelas mellan användarna inom systemets totala kapacitet. Beräknings- och omfördelningsanordningen är anordnad att beräkna maximum för summan av alla till användarna tilldelade resurser i förhållande till angivna viktingar. Lösningen på optimeringsproblemet anger härvid hur resursema skall fördelas mellan användama. Systemet förmedlar vidare informationer till beräknings- och fördelningsanordningen angeende största och minsta resurser som respektive användare erfordrar i varje ögonblick. Optimeringsproblemet löses med hänsyn till att användarna tilldelas åtminstone den lägsta resurs som erfordras och att systemets resurser innehålls. Hänsyn tas vidare till att optimeringsproblemet löses med hänsyn till användama tilldelas maximalt en kod.

FÖRDELAR unna» 518 904 4 Uppfinningen medger att resurser, koder i CDMA-FALLET, i ett frekvensspektrum ges en optimal tilldelning i beroende av användarnas behov vid varje tillfälle. Detta innebär dels att användarna endast tilldelas det kanalutrymme som erfordras vid varje tillfälle, dels att de resurser somfinns fördelas på det bästa möjliga sättet för att skapa utrymme för tillkommande behov.

Vidare anger uppfinningen en definition av det optimeringsproblem som föreligger, varvid problemet kan uppställas på en form som är lösbar med Branch and Bound metoder. Följden härav är att matematiska metoder lämpade att lösa med hjälp av datorprogram är införbara och samrnankopplingsbara med fördelningen av kanaler till användarna. Ytterligare fördelar är att en prioritering mellan användarna införs och denna medges variera i beroende av om användarna tilldelats resurser eller ej samt i beroende av tid på dygnet, antalet användare vid varje tillfälle etc.

FIGURBESKRIVNING Fig 1 visar kanaltilldelning i ett analogt radiosystem.

Fig 2 visar kanaltilldelning i ett paketorienterat radiosystem.

Fig 3 visar spektrums utnyttjande i ett system enligt uppfinningen.

Fig 4 visar träduppdelningen av kanaler enligt uppfinningen.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I det följande beskrivs uppfinningen utifrån figurema och beteckningama däri.

Föreliggande uppfinning avser metod och anordning vid telekommunikationssystem för tilldelning av resursutryrnme till användare ur det givna kapacitetsutryirirne som systemet har.

För ändamålet utnyttjas ett optimeringsproblem lösbart med Branch and Bound metoder.

Maximum sökes för summan av alla till användarna tilldelade resurser med en tilldelad viktning indikerande användarnas inbördes rangordning. Det angivna problemet löses under förutsättning att varje användare tilldelas maximalt en resurs, Att varje användare tilldelas minst den resurs som erfordras och att den tilldelade resursen ej överskrider en definierad högsta resurs. Vidare att summan av alla tilldelade resurser ej överskrider systemets totala resurser. Beräkningar och fördelning av resurstilldelningen utförs i en i systemet integrerad beräknings- och fördelningsanordning.

Tilldelning av resurser till användare skall genomföras enligt ett mönster som ger optimalt utnyttjande av tillgängliga resurser. Tilldelning sker i ett kodträd, vilket visas i fig 4, där www» »- v--v -.- v u :anno 518 9 0 4 .fw . gi; 1_§_' 5 hänsyn skall tas till vilka resurser som redan tilldelats användare. För att fastställa om en resurs tilldelats en användare definieras en variabel x med index i for användaren och j för resursen. Nämnda variabel x tilldelas således värdet l, om resursen är tilldelad användaren, eller O när ingen resursen ej är tilldelad nämnda användare.

Antalet resurser på nivå j för användare i beskrivs med en variabel y med index i markerande användaren och j markerande aktuell nivå. Antalet resurser y på nivå j bestäms som 2 upphöjt till j. Värdet j sätts till 5 l2/SF, där SF är spridningsfaktom. Att 512 används i detta sammanhang föranleds av den praksis som är rådande. Att utnyttja andra tal är i sig inget hinder mot uppfinningen som tillåter vilka tal som helst inom angivna definitioner. Vidare definieras ett hösta och ett lägsta värde som variabeln y tillåts att anta. Det lägsta värdet anger härvid den lägsta resurs som kan tilldelas en användare, x, for att denne skall kunna verkställa den kommunikation som önskas. Den maximala resursen definierar den största resurs som en användare behöver. Surnrnan av alla tilldelade resurser som utnyttjas av användama skall uppgå till eller understiga den kapacitet som finns tillgänglig. Nämnda totala resurs skall således fördelas mellan användare vars kapacitetsbehov dels är olika dels kan variera i tiden.

Vidare tilldelas användarna en viktning, ot, som indikerar hur viktigt det är att nämnda användare tilldelas en resurs i förhållande till andra användare. Viktningen medges variera i beroende av om användaren redan är tilldelad en resurs eller ej. Vidare anger viktningen huruvida en användare har högre prioritet än en annan användare. Med dessa definitioner ges således en möjlighet att bestämma turordningar mellan användare som tilldelats resurser och de som skall tilldelas resurser i det aktuella systemet. Den angivna viktningen medges i och för sig att anta vilka värden som hels, men för att skapa ett optimeringsproblem för x är det fördelaktigt att utnyttja heltalsvärden. Detta leder till ett optimeringsproblem där man söker maximum för summan av alla tilldelade resurser med tillhörande vikting givet att tillgängliga resurser ej överskrids och att användaren erhåller den lägsta resurs som erfordras, och att summan av alla till användare tilldelade resurser ej överskrider systemets maximala kapacitetsamt att varje användare endast tilldelas en kod, vilken definierar en resurs, som ligger inom ett intervall definierat av användarens högsta och lägsta behov. I problemet ingår således att avgöra huruvida användarna skall tilldelas resurser eller ej, samt i de fall tilldelning sker storleken på resursen. Meden uppställning som beskrivs ovan har en formulering framställts som är klassisk inom optimeringsläran, och som exempelvis löses med hjälp av Branch&Bound-metoder, vilka återfinns i läroböcker för optimeringslära.

Följande problem skall lösas: :niin 518 904 6 n a; _ . ' ' ' ' ' . n ø u un maxZZa,_jx,¿jy,¿/.;givet : m, S M,Vi f 1 m, Syw. SM, ot är en vikt som sätts av operatören for varje användare. giveßz Z x,¿jy,¿j S N i f där N är kapaciteten i basstationen, och 2 xw. S l 1 vidare gäller att xM. =binär variabel som anger om användare i är allokerad på resurs j x,._, e {o,1},}:x,_, S1 1' yr, = 2* antalet resurser för användare i på nivå j, där j=5 12/SF där SF är spridningsfaktom m, S yw. S M , där m(i) respresenterar det minsta värdet på y(i,j) och M(i) det maximala värdet på y(i,i) Ortogonallitet för kanalerna är vidare ett krav i ovanstående problemlösande.

I ovanståendeproblemfonnulering har vikterna, an. , valts till heltal, vilket medför att kodtilldelningsproblemet ställs på en form som är känd och där effektiva lösningsmetoder existerar. Målfuriktionens slutliga värde, i optimurn, är i detta sammanhang av underordnad betydelse eftersom endast vilken vektor x som uppnår optimum är av intresse. De absoluta värdena på a, j är således ej av intresse utan endast deras inbördes relation. Eftersom vikterna kan sättas till godtyckliga värden, och speciellt heltalsvärden, kan en relativ viktning mellan termerna uppnås. Genom att dividera målfunktionen med ett heltal så inses att en viktning kan åstadkommas mellan de olika komponenterna som ligger godtyckligt nära en viktning där reella värden på vikterna medges. :uno- 51 8 9 0 4 âïï: - - '='_'; ÉÉÉ ï Eftersom problemet ej är statiskt utan ändras i tiden krävs att systemet kontinuerligt löser ovanstående optimeringssystem. För detta ändamål tilldelas systemet en modul som har till uppgift att beräkna optimeringsproblemet samt att med ledning av dess lösning fördela resurserna mellan användarna. De uppgifter som erfordras för att bestämma användamas olika behov vid varje tidpunkt inhämtas från respektive användare samt från den/de operatörer som har ansvar för användarna och de kapaciteter som erfordras.

I varje ögonblick sker således ett inhämtande av inforrnationer från användare och operatörer beträffande användarnas önskemål, operatöremas kriteria för användarna i det beräknande och resursfördelande organet. Därefter beräknas lösningen för optimeringsproblemet, vilken lösning ej nödvändigtvis måste lösas exakt utan endast behöver lösas med avseende på storleksordningen. Vid lösandet av optimeringsproblemet krävs dock att vektorn x skall erhållas som heltal med element vars värden är O eller 1. Beräkningsmodulen fastställer därefter hur resurserna fördelas mellan användarna och om resursfördelningen skall förändras för någon eller några av användarna i avsikt att optimera utnyttjandet av i systemet tillgängliga maximala resurser och att i möjligaste mån skapa reservutrymme för tillkommande behov från användarna.

Uppfinningen är inte begränsad till det i ovan beskrivna utföringsexemplet eller till efterföljande patentkrav utan kan undergâ modifieringar inom, ramen för uppfinningstanken.

Claims (2)

| n a | -n 518 904 2 n | | ~ n | a | ø I 00 PATENTKRAV

1. l. Metod vid ett CDMA-baserat telekommunikationssystem, för tilldelning av koder till användare, kännetecknad av att en användare tilldelas en viktning avseende användarens prioritet i förhållande till andra användare, att användaren tilldelas en kod motsvarande åtminstone en lägsta kapacitet som användaren efterfrågar, och att koden erhålls utifrån ett optimeringsproblem där man söker maximum för summan av all tilldelad kapacitet med tillhörande viktning givet att denna summa ej överskrider systemets maximala kapacitet. Metod enligt patentkrav l, kännetecknad av, att optimeringsproblemet löses förutsatt att den tilldelade koden, på varje nivå, för varje användare, åtminstone motsvarar en för användaren lägsta kapacitet och att den tilldelade kapaciteten ej överstiger systemets totala kapacitet, samt att varje användare tilldelas maximalt en kod. Metod enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att viktningen anges med heltal varvid optimeringsproblemet löses med hjälp av exempelvis Branch and Bound metoder. Metod enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att kapacitet tilldelas och omfördelas mellan användarna i beroende av lösningen på optimeringsproblemet, att fördelningen eftersträvar att skapa ledig kapacitet som utgör reserver för ändrade kapacitetsbehov hos användarna eller för tilldelning av kapacitet till tillkommande användare. Anordning vid ett CDMA-baserat telekommunikationssystem, för tilldelning av koder till användare, kännetecknad av att systemet är anordnat att tilldela en användare en viktning avseende användarens prioritet i förhållande till andra användare, att systemet är anordnat att tilldela användaren en kod motsvarande åtminstone en av användarna efterfrågad lägsta kapacitet, att en beräknings- och fördelningsenhet är anordnad att söka maximum för summan av all tilldelad kapacitet med tillhörande viktning givet att denna summa ej överskrider systemets maximala kapacitet. Anordning enligt patentkrav 5, kännetecknad av, att beräknings- och fördelningsanordningen är anordnad att beräkna maximum för summan av till användarna tilldelad kapacitet i förhållande till de givna vikterna, varvid lösningen på 518 9041.?

2. . ,. un n nu H 0 “7 nämna optimeringsproblem är anordnat att ange fördelningen av kapacitet mellan användarna. Anordning enligt patentkrav 5 eller 6, kännetecknad av, att med ledning av information givna av systemet, är beräknings- och fördelningsanordningen anordnad att fastställa den minsta respektive största kapacitet varje användare erfordrar, och att optimeringsproblemet är anordnat att lösas villkorat att användarna är tilldelade åtminstone den lägsta erforderliga kapaciteten och att systemets totala kapacitet ej är överskridna. Anordning enligt patentkrav 5, 6 eller 7, kännetecknad av, att varje användare är tilldelad maximalt en kod. Anordning enligt patentkrav 8, kännetecknar! av, att koden definierar den kapacitet som tilldelas användaren. n sou-no