Beschreibung
Verfahren zur Zuteilung von Übertragungskanälen in einem Funk-Kommunikationssystem
Neben Leistungsregelung und Handover zählt die dynamische Kanalzuteilung in Funk-Kommunikationssystemen zu den wichtigsten Maßnahmen zur Verwaltung von Systemressourcen. In einem Funk-Kommunikationssystem, in dem eine dynamische Kanalzutei- lung angewendet wird, besteht keine feste Zuweisung von Teilnehmerfrequenzbändern zu Basisstationen. Statt dessen erfolgt ein Zuweisen von Teilnehmerfrequenzbändern zu Basisstationen adaptiv. Dies bedeutet, daß die Zuweisung dem jeweiligen Systemzustand bezüglich Verbindungswünschen und Vielfachzu- griffsinterferenz angepaßt ist. Das Ziel einer dynamischen Kanalzuteilung besteht darin, einen Ausgleich zwischen der Erfüllung von Interferenzbedingungen und einer Maximierung der Systemkapazität zu schaffen. Die Maximierung der Systemkapazität ist gekoppelt an eine Minimierung des Reuse-Abstan- des von Teilnehmerfrequenzbändern, wobei zur Verfügung stehende Teilnehmerfrequenzbänder in einem engeren Raster wiederverwertet werden.
Bei Verwendung adaptiver Antenneneinrichtungen sinkt aufgrund der an die Position von Teilnehmerstationen innerhalb einer Funkzelle angepaßten Antennencharakteristik der Einfluß von Gleichkanalstörungen, wodurch vorhandene Übertragungskanäle in einem engeren Wiederholungsmuster wiederverwendet werden können. Somit resultiert ein erheblicher Koordinierungsbedarf bei Nutzung adaptiver Antenneneinrichtungen unter Verwendung von dynamischen Kanalzuteilungsverfahren.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur dynamischen Zuteilung von Übertragungskanälen, durch das Gleichkanalstörungen und die Blockierwahrscheinlichkeit für Übertragungskanäle minimiert
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zwei Phasen. In einer ersten Phase wird die Menge aller zur Verfügung stehenden Übertragungskanäle in Untermengen unterteilt, die Funkzellen bzw. Kommunikationsdiensten zugeordnet sind. Eine derartige Unterteilung kann adaptiv im Hinblick auf eine veränderliche Verkehrsdichte erfolgen. In einer zweiten Phase werden Übertragungskanäle zu Verbindungen zugeordnet, wobei ein Wechsel der Zuteilung aus einem Verbin- dungsaufbau oder einem Handover resultiert. Im Gegensatz zur ersten Phase ist die zweite Phase deutlich zeitkritischer, während in der ersten Phase eine wesentlich höhere Informationsverdichtung zur Kanalzuteilung erfolgt.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
FIG 1 eine schematische Darstellung eines Funk-Kommunikationssystems mit mehreren Funkzellen,
FIG 2 eine schematische Darstellung einer mit mehreren Teil- nehmerstationen in Verbindung stehenden Basis-Sende- Empfangsstation mit einer adaptiven Antenneneinrichtung,
Fig 3 ein Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren und
FIG 4 eine schematische Darstellung der Struktur einer Allo- kationstabelle .
Das in Figur 1 dargestellte Funk-Kommunikationssystem weist zumindest eine Mobilvermittlungseinrichtung MSC auf, die mit mehreren Basisstationen BS verbunden ist. Die Mobilvermittlungseinrichtung MSC nimmt primär vermittlungstechnische Aufgaben wahr und stellt den Zugang zu einem nicht näher darge- stellten Festnetz her, während die Basisstationen BS vorrangig für die Verwaltung von Funkressourcen vorgesehen sind.
Jede Basisstation BS weist zumindest eine Basisstationssteue- rungseinheit BSC auf, die mit mehreren Basis-Sende-Empfangs- stationen BTS gekoppelt sind. Eine Basis-Sende-Empfangsstation BTS kann über eine Funkschnittstelle Sprach- oder Daten- Verbindungen zu Teilnehmerstationen TSI bis TSk, TSk+1 bis TSn, TSt bis TSu aufbauen. Zu diesem Zweck werden auf der Funkschnittstelle Übertragungskanäle CH1 bis CHm, CHm+1 bis CHr, CHs bis CHv verfügbar gemacht. Ein nicht näher dargestelltes Operations- und WartungsZentrum nimmt Kontroll- und Wartungsf nktionen für vorgebbare Bereiche innerhalb des
Funk-Kommunikationssystems wahr. Die Funktionalität und die Struktur des in Figur 1 dargestellten Funk-Kommunikationssystems ist insbesondere auch auf Teilnehmerzugangsnetze mit drahtlosem Teilnehmeranschluß übertragbar.
In Figur 2 ist schematisch eine Basis-Sende-Empfangsstation BTS dargestellt, die über auf der Funkschnittstelle verfügbargemachte Übertragungskanäle CH1 bis CH6 mit Teilnehmerstationen TSI bis TS3 in Verbindung steht. Die Basis-Sende-Emp- fangsstation BTS weist eine adaptive Antenneneinrichtung auf, deren Antennencharakteristik derart eingestellt ist, daß die Abstrahlung der Sendeleistung auf keulenförmige Bereiche BEAM1 bis BEAM3 - nachfolgend Antennenkeulen genannt - gebündelt ist. Die Antennenkeulen BEAM1 bis BEAM3 werden auf die Teilnehmerstationen TSI bis TS3 ausgerichtet. Hierzu ist eine Bestimmung der Richtungen bis fs von der Basis-Sende-Empfangsstation BTS zu den Teilnehmerstationen TSI bis TS3 notwendig.
Üblicherweise werden die Richtungen ^ bis f3 zwischen Basis- Sende-Empfangsstation BTS und den Teilnehmerstationen TSI bis TS3 als Einfallswinkel φi bis φ ermittelt. Ändert eine der Teilnehmerstationen TSI bis TS3 ihre Position relativ zur Basis-Sende-Empfangsstation BTS, so wird die jeweilige Anten- nenkeule BEAM1 bis BEAM3 entsprechend der Bewegung der Teilnehmerstation nachgeführt. Eine alternative Vorgehensweise, die in Figur 2 allerdings nicht explizit skizziert ist, be-
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Beispielsweise wird derjenige Übertragungskanal ausgewählt, für den das geringste Signal-Stör-Verhältnis von allen zur Verfügung stehenden Übertragungskanälen und unter Berücksichtigung der Richtung von der Basis-Sende-Empfangsstation zur betreffenden Teilnehmerstation ermittelt wurde. Bei einem Verbindungsaufbau kann es beispielsweise vorteilhaft sein, die Interzellinterferenz als übertragungskanalspezifische Kenngröße zu ermitteln. Während einer aufgebauten Verbindung können durchaus andere übertragungskanalspezifische Kenngrö- ßen für eine Kanalzuteilung ausgewählt werden als beim Verbindungsaufbau.
Während einer aufgebauten Verbindung wird beispielsweise laufend die Übertragungsqualität mittels Signal-Stör-Verhältnis- messungen kontrolliert. Sobald sich die Qualität derart verschlechtert hat, daß ein vorgegebener Schwellwert unterschritten wird, werden auch für andere, gemäß Schritt 3 in Frage kommende Übertragungskanäle Qualitätsmessungen durchgeführt. Reichen andere Regelungsmöglichkeiten, wie beispiels- weise Leistungsregelung nicht mehr aus, um die geforderte
Qualität zu halten, so wird über das Zuteilungsverfahren ein Übertragungskanalwechsel eingeleitet. Ferner können die Gütebedingungen für die Überprüfungen der Übertragungskanal- spezifischen Kenngrößen bei einem Verbindungsaufbau und bei aufgebauter Verbindung im Sinne einer einfachen Implementierung identisch sein.
Vorteilhafterweise ist der Belegungszustand der Übertragungskanäle in einer Allokationstabelle gespeichert, deren Struk- tur in Figur 4 schematisch dargestellt ist. Ähnlich wie die übertragungskanalspezifischen Kenngrößen wird auch die Allokationstabelle in regelmäßigen Zeitabständen aktualisiert und geprüft. Die Struktur der Allokationstabelle ist in Figur 4 dreidimensional dargestellt und weist die Achsen Zeitschlitz, Code/Frequenz und Einfallswinkel auf. Durch die Struktur der Allokationstabelle werden Funk-Kommunikationssysteme mit zeitbezogener, code-/frequenzbezogener und raumbezogener
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