WO2005032055A2 - Verfahren zur kommunikation in einem adhoc-funkkommunikationssystem - Google Patents

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WO2005032055A2
WO2005032055A2 PCT/EP2004/052149 EP2004052149W WO2005032055A2 WO 2005032055 A2 WO2005032055 A2 WO 2005032055A2 EP 2004052149 W EP2004052149 W EP 2004052149W WO 2005032055 A2 WO2005032055 A2 WO 2005032055A2
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Rüdiger Halfmann
Matthias Lott
Egon Schulz
Michael Meincke
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices
    • H04W88/04—Terminal devices adapted for relaying to or from another terminal or user
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/16—Interfaces between hierarchically similar devices
    • H04W92/18—Interfaces between hierarchically similar devices between terminal devices

Definitions

  • the invention relates to a method for communication in a radio communication system.
  • the invention further relates to a radio station for communication with other radio stations in a radio communication system.
  • information for example voice, image information, video information, SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Messaging Service) or other data
  • information is transmitted with the aid of electromagnetic waves via a radio interface between the transmitting and receiving radio station.
  • the radio stations can be different types of subscriber stations, radio access points or base stations.
  • the electromagnetic waves are emitted at carrier frequencies that lie in the frequency band provided for the respective system.
  • radio communication systems access by radio stations to the common transmission medium is regulated by multiple access methods / multiplex methods (multiple access, MA).
  • multiple accesses the radio resources in the time domain (Time Division Multiple Access, TDMA), in the frequency domain (Frequency Division Multiple Access, FDMA), in the code domain (Code Division Multiple Access, CDMA) or in the space domain (Space Division Multiple Access, SDMA) ) be shared between the radio stations.
  • Combinations of several of these methods are also used.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • TETRA Terrestrial Trunked Radio
  • DECT Digital European Cordless Telephone
  • UMTS Universal Telecommunication System
  • Radio communication systems are often used as cellular systems e.g. according to the standard GSM or UMTS with a network infrastructure consisting e.g. from base stations, facilities for controlling and controlling the base stations and other network-side facilities. Frequencies at 900, 1800 and 1900 MHz are used for the cellular GSM mobile radio system.
  • WLANs wireless local area networks
  • W reless local area networks wireless local area networks
  • the cells covered by the WLAN radio access points (AP: Access Point) are small with a diameter of up to a few hundred meters compared to conventional mobile radio cells. Examples of different standards for WLANs are HiperLAN, DECT, IEEE 802.11, Bluetooth and WATM.
  • radio stations transmit messages to one another without the need for these messages to be forwarded by a central device, such as a radio access point or a base station.
  • a central device such as a radio access point or a base station.
  • the connection between two radio stations is made either directly or over longer distances via other radio stations that form relay stations for this connection.
  • the radio stations of such a self-organizing network can be mobile radio stations (for example mobile stations for people or in vehicles) and / or predominantly stationary radio stations (for example computers, printers, household appliances).
  • radio stations can also communicate in areas in which there is no radio coverage by a network device. Furthermore, through the forwarding of messages by radio stations, the transmitter used by the radio stations can power can be reduced. Finally, the direct communication between peer-to-peer radio stations with equal rights, delays caused by the sending of information via a base station will be reduced. In addition, the fact that the base station is not involved in the transmission of messages saves network resources.
  • radio resources are allocated to the radio station by a higher-level unit, e.g. a base station takes place, decentralized access to the radio resources or a decentralized assignment of radio resources to radio stations takes place in an ad hoc mode of a radio communication system.
  • a higher-level unit e.g. a base station takes place
  • decentralized access to the radio resources or a decentralized assignment of radio resources to radio stations takes place in an ad hoc mode of a radio communication system.
  • Radio resources therefore take place in an ad hoc mode, self-organizing. If there is no central device which informs the radio stations of the radio resources assigned to them, there is the problem that the radio stations have no knowledge of which radio resources are currently unoccupied or are not assigned to any radio station and are therefore available for communication. This can lead to several radio stations using the same radio resources, which results in packet collisions. Furthermore, due to the inadequate knowledge of the radio stations about unused radio resources, it is possible for a radio station to use a radio resource to send a message to another radio station, which the other radio station cannot currently use for reception.
  • the invention is based on the object of demonstrating a method for communication in a radio communication system which, in a decentrally organized radio access method, avoids the problem of inadequate knowledge of the radio stations about the assignment of radio resources. Furthermore, a radio station for performing the method is to be shown. With regard to the method, this object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • the method for communication according to the invention relates to a radio communication system comprising a plurality of radio stations, messages in the radio communication system being transmitted from radio station to radio station directly or via one or more radio stations forwarding the messages using radio resources.
  • a decentralized allocation of radio resources to radio stations takes place for the sending of the messages.
  • at least one radio station sends information about the first radio resources used for sending at least one message to the at least one radio station, the information about the first radio resources being sent using the second radio resources assigned to the at least one radio station.
  • the radio communication system there is no central allocation of radio resources by an instance such as a base station, which decides for a plurality of messages to be sent about the assignment of the radio resources to radio stations. Rather, a method is used for the decentralized allocation of radio resources, by means of which, with the cooperation of the radio stations, a decision is made as to which radio station is assigned which radio resources for sending messages. Examples of this are various types of ALOHA processes.
  • the decentralized allocation of radio resources is characteristic of an ad hoc mode of a radio communication system. It is possible that in addition to the ad hoc mode, there are other modes of the radio communication system with a central allocation of radio resources.
  • the procedure for decentralized allocation of radio resources is both applied to the assignment of the first and the second radio resources.
  • the radio stations can be mobile or stationary subscriber-side radio stations or also radio access points.
  • the method is particularly advantageously applicable to a radio communication system in which the communication takes place in time frames divided into time slots. Furthermore, the method according to the invention unfolds a large number of advantages in a radio communication system in which a plurality of frequency bands are used to send messages between radio stations.
  • At least one radio station sends a message, the content of which includes information about the radio resources on which this radio station receives messages.
  • Information about the radio resources is therefore not only implicitly contained in parameters of the message, but explicit content of the message.
  • the message, for the transmission of which the first radio resources are used, is advantageously a message with useful information.
  • the information about the first radio resources can relate to a part of the radio resources on which the respective radio station receives messages, or also all radio resources on which messages are received.
  • the naming of radio resources can include the specification of frequency, time, code or spatial direction, or any combination of these specifications, possibly in coded form.
  • the messages with the information about the first radio resources are advantageously sent by broadcast, so that all neighboring radio stations can receive and evaluate the message.
  • the second radio resources assigned to the at least one radio station are assigned to it via the decentralized allocation of radio resources in accordance with the ad hoc mode.
  • the second radio resources can, for example, be a de- dedicated signaling channel or a dedicated channel which is used for the transmission of useful information.
  • the assignment of the second radio resources can be carried out with the aim of sending the information about the first radio resources, so that the radio station, for example from the point in time at which it found out that the information about the first radio resources is to be sent, has random access to radio resources to occupy the second radio resources.
  • the second radio resources can also be radio resources which are already assigned to the radio station independently of the transmission of the information about the first radio resources.
  • the second radio resources are therefore not assigned to or linked to the first radio resources regarding which the information is sent, but rather are assigned to the radio station. This means that the radio station can also use the second radio resources for sending messages in another way.
  • the at least one message for which the first radio resources are used is a plurality of messages from different radio stations.
  • the radio station thus not only provides information about radio resources assigned to a radio station, but also via a plurality of radio stations assigned
  • Radio resources In particular, information can be provided about all radio resources which are used to receive messages from different radio stations. Because the information about the first radio resources can relate to a different number of radio stations to which the first radio resources are assigned, the method according to the invention has a high degree of flexibility.
  • the information about the first radio resources used for sending a message to the at least one radio station is sent before or after the message is sent Message.
  • This can relate to all or only to a part of the messages received or to be received, so that a radio station can, for example, send information about the radio resources used for this purpose before or after the reception of each message, or also for some messages before and for other messages after receipt.
  • Sending information about future radio resources used for reception is particularly effective in a radio communication system with a TDMA component.
  • the information about the first radio resources is preferably sent periodically.
  • the content of the information sent can change over time. This is usually the case when the composition of the first radio resources changes. It is also possible for some shipments to be given complete information about all radio resources on which messages have been received or are being received, while for other shipments only a change in the first radio resources used for reception is indicated compared to the last transmission of the information about the first radio resources becomes.
  • all radio stations of the radio communication system to which at least one message is sent send information about the first radio resources used for sending the at least one message.
  • This rule according to which all receiving radio stations send information about the radio resources used for reception, can possibly be restricted with regard to the type of messages received or to be received. For example, it is possible for only those radio stations which receive useful information to transmit information about the first radio resources which are used for the transmission of the useful information.
  • Another possible restriction concerns the type of the first radio resources, for example a transmission of information about first radio resources from certain signaling channels is omitted.
  • Another limitation concerns the type of radio station from which the message originates. For example, it is possible that no information about the radio resources used is sent regarding messages that originate from a radio access point.
  • the information transmitted about the first radio resources is taken into account in the decentralized assignment of third radio resources to radio stations.
  • radio stations which have received the information about the first radio resources can store them and, if they have their own access to radio resources, avoid access to these radio resources.
  • the radio station according to the invention is suitable for communication with other radio stations in a radio communication system, messages in the radio communication system being sent from radio station to radio station directly or via one or more radio stations transmitting the messages using radio resources, and a decentralized assignment being used for sending the messages from radio resources to radio stations.
  • the radio station has means for sending a message with information about the first radio resources used for sending at least one message to the radio station, the message being sent with information about the first radio resources using the radio station second radio resources.
  • the radio station according to the invention is suitable for communication with other radio stations in a radio communication system, messages in the radio communication system being sent from radio station to radio station directly or via one or more radio stations forwarding the messages using radio resources, and a decentralized assignment being used for sending the messages from radio resources to radio stations.
  • the radio station has means for receiving a message from another radio station with information about the first radio resources used for sending at least one message to the other radio station using second radio resources assigned to the other radio station, and furthermore means for taking the received information into account via the first radio resources when initiating an assignment of third radio resources to the radio station on the radio station side.
  • the radio stations according to the invention are particularly suitable for carrying out the method according to the invention, and this also applies to the developments and refinements.
  • the radio stations according to the invention can have further suitable means for this.
  • a radio station with a combination of the features of the two radio stations according to the invention is particularly advantageous.
  • FIG. 1 an arrangement of three radio stations
  • FIG. 2 schematically the use of radio resources in a UTRA-TDD LCR system
  • Figure 3 a radio station according to the invention.
  • the exemplary embodiment deals with a mobile communication system with an ad hoc mode in which the mobile stations can communicate directly with one another without the messages exchanged between the mobile stations being forwarded by a network-side device.
  • the mobile stations have decentralized access to the radio resources.
  • An example of this is the use of an R-
  • ALOHA procedure (Reserved ALOHA) for the reservation of radio resources.
  • Figure 1 shows an arrangement of three mobile stations A, B and C with their respective radio coverage areas RA, RB and RC.
  • the mobile station B is located both in the radio coverage area RA of the mobile station A and in the radio coverage area RC of the mobile station C, so that both the mobile stations A and B and the mobile stations B and C can communicate directly with one another.
  • the mobile station C is outside the radio coverage area of the mobile station A. If the mobile station A sends a message MESSAGE to the mobile station B, the correct reception of the message MESSAGE in the mobile station B can be achieved by the sending of a message by the mobile station C. be disturbed if the mobile station C uses the same radio resource as the mobile station A. Thus, the mobile station C is a hidden station with respect to the mobile station A. The same problem also exists in the case that the mobile station A is a radio access point of a WLAN.
  • the mobile station C In order to avoid that the mobile station C sends a message on the same radio resource that is used by the mobile station A to send the message MESSAGE to the mobile station B, the mobile station C needs information that those used by the mobile station A. Radio resources are not available. It is possible for those mobile stations which are planning to send a message to send a message which indicates the occupancy of the radio resources used for the planned transmission. However, this does not avoid the hidden station problem.
  • the mobile station B sends a signaling message INFO, which indicates on which radio resources it receives a message from the radio station A.
  • Signaling message INFO is broadcast by mobile station B, so that all mobile stations within their radio coverage area RB receive the signaling message INFO.
  • the signaling message INFO can be sent to radio station A before or after receipt of the MESSAGE message.
  • the mobile station C takes the signaling message INFO from the mobile station B that the corresponding radio resources are not available for communication within its radio coverage area RC. If the signaling message INFO is sent before the message MESSAGE from the mobile station A is sent, reception for the message MESSAGE is already guaranteed in the mobile station B, which is not impaired by interference signals from the mobile station C. If, on the other hand, the signaling message INFO is sent after the message MESSAGE has been sent from mobile station A, this corresponds to protecting future messages from mobile station A to mobile station B against interference signals from mobile station C.
  • Mobile station A is assigned the radio resources which it uses to send the MESSAGE message in accordance with the decentralized radio access method.
  • the mobile station B uses the radio resources which it uses for sending the INFO message, in accordance with the decentralized one
  • Radio access procedure assigned Advantageously, the allocation of radio resources for the transmission of the subsequent set up MESSAGE and INFO according to the same radio access procedure, so that mobile stations A and B must carry out analogous process steps in order to occupy the respective radio resources.
  • the mobile stations which are interested in reserving radio resources can listen to the respective radio resources and thus decide whether they are free or occupied.
  • the procedure is particularly disadvantageous if several frequencies are used for communication.
  • the mobile stations require several transceivers, i.e. several transmitting / receiving devices, each of which operate on one of the frequency channels used. This requires increased hardware complexity and thus results in increased costs for the mobile stations.
  • the radio resources that are indicated in the signaling message INFO can be any combination of, for example, frequency, time, code and spatial direction.
  • the information about the radio resources can be transmitted efficiently coded, so that a large amount of radio resources is not required to transmit the information about the radio resources.
  • no complete information is transmitted about which radio resources of the entire radio communication system are currently occupied or free.
  • no information about a planned use of radio resources by sending messages by the sending radio station has to be broadcast. Rather, information is sent about the radio resources on which messages were received or will be received in the future.
  • the signaling message INFO contains no explicit information about the radio resources used for the received or to be received messages, but consists only of implicit information in the form of a mere acknowledgment of receipt or readiness to receive.
  • the mobile stations which have received the signaling message INFO with information about the radio resources store them.
  • the receipt of several of these signaling messages from different mobile stations ensures a continuous build-up of a knowledge base about the total occupancy of radio resources within the radio coverage area of a mobile station.
  • the mobile stations take into account the stored information about occupied radio resources by not accessing them stored as occupied radio resources.
  • the signaling message INFO can be broadcast periodically, so that knowledge of the current occupancy status even with changing network topology, i.e. is automatically updated when mobile stations change positions.
  • All radio resources on which messages are received by one or more mobile stations can be mentioned in the signaling message INFO.
  • the method can also be used with a cumulative information transmission, so that the complete set of radio resources used for reception is not indicated each time a signaling message INFO is sent, but only a change in the content of the last signaling message INFO sent. This reduces the signaling overhead compared to full transmission. So that a mobile station is still against
  • the invention can e.g. in the context of an ad hoc mode of a UTRA-TDD (UMTS Terrestrial Radio Access Time Division Duplex) system.
  • UTRA-TDD UMTS Terrestrial Radio Access Time Division Duplex
  • This is a system based on time slots, in which a superframe comprises 4 time frames, a time frame with a length of 10 ms being divided into 15 time slots. Up to 16 codes can be used in each of the time slots. This means that 960 units of radio resources are available per superframe.
  • the mobile stations can reserve a time slot of a superframe as CSBC (Circuit Switched Broadcast Connection), which is available to them every 40 ms.
  • CSBC Circuit Switched Broadcast Connection
  • the reservation takes place in that the mobile stations which are interested in a reservation listen to the time slots and access a time slot which they have recognized as unoccupied. In the message with which the mobile stations access a time slot, it is communicated to which recipients it is planned to send messages in the corresponding time slot or slots of the next superframe.
  • each mobile station that receives messages from one or more other mobile stations sends out a reservation table within its CSBC, which contains the time slots in which it received or received messages is received includes. This message can relate to messages to be received in the future since the mobile stations know from the content of the access message that the corresponding message is planned to be sent. If a mobile station has not reserved a CSBC so far, it tries to reserve one in order to be able to broadcast the reservation table within its CSBC.
  • the signaling outlay that arises as a result is low in comparison to the transmission of complete reservation tables with information about all occupied radio resources.
  • the sent reservation tables also serve as confirmation that a mobile station is ready to receive messages from another mobile station: the mobile station A reserves a time slot for the transmission of messages to the mobile station B, and does not contain the reservation table of the mobile station B from time slot reserved for the mobile station A, the mobile station B is not ready to receive a message in the respective time slot. In this case, the mobile station A should refrain from sending the message to the mobile station B in the relevant time slot.
  • the sending of the reservation table by the receiver has the advantage that other mobile stations, which want to reserve a time slot for sending a message to a recipient from whom they have received a reservation table, are made aware of the evaluation of the reservation table, within which Time slots the receiver is ready to receive.
  • the reservation tables also show the other mobile stations when radio resources from a mobile station that previously used them are no longer required or have been released. In this way, a release message by the radio station that reserves the radio resources can optionally be dispensed with. In the event that a release message is sent, a hidden station cannot receive it, so that it benefits from the information in the reservation table with regard to the release of the radio resources.
  • ad hoc mode of the LCR (low chip rate) variant of UTRA-TDD is divided into four time frames of 14 time slots each. Up to 16 codes can be used per time slot.
  • an FDMA component is introduced by dividing the entire frequency bandwidth of 5 MHz into three frequency bands becomes. This means that 2688 units of radio resources are available, the allocation of which is used to send information in reservation tables by the recipient of messages. Compared to the UTRA-TDD system described above, the introduction of the FDMA component means an increase in the complexity with regard to the decentralized allocation of radio resources.
  • FIG. 2 shows the four time frames ZI, Z2, Z3 and Z4 of a superframe, plotted to the right.
  • the mobile stations are divided into three groups, which are assigned to the three switching patterns M1, M2 and M3.
  • a use of the coordination frequency f CO0: d in a plurality of switching patterns thus takes place in the first time frame ZI through the first and second switching patterns M1 and M2, in the third time frame Z3 through the second and third switching patterns M2 and M3, and in the fourth time frame Z4 by the first and third switching patterns Ml and M3 instead.
  • all switching patterns M1, M2 and M3 use all three frequencies, so that no frequency is used for coordination purposes in the second time frame Z2.
  • the time frames within which the switching patterns Ml, M2 and M3 use the coordination frequency f C oo r d are called ET- Phase (Exchange Phase) of the respective switching pattern Ml, M2 and M3 designated.
  • the ET phase is thus in the first and fourth time frames ZI and Z4, for the second switching pattern M2 in the first and third time frames ZI and Z3, and for the third switching pattern M3 in the third and third fourth time frame Z3 and Z4.
  • the respective other time frames are referred to as the AT phase (arbitrary transmission). While the ET phase is used to reserve radio resources from the AT phases and to exchange other signaling messages, the AT phase is used to send messages on reserved radio resources.
  • each mobile station has one CSBC per ET phase, i.e. a total of two CSBCs are available within one superframe.
  • These CSBCs are distributed among the mobile stations communicating or interested in communication according to a decentralized access procedure.
  • Radio resources of the AT phases are reserved by decentralized access to the radio medium within the CSBCs of the ET phases. These radio resources of the AT phases are considered reserved for the other mobile stations according to the principles of R-ALOHA. This means that the other mobile stations do not attempt to reserve the respective radio resources as long as they consider this to be reserved.
  • the decision as to whether radio resources are to be considered reserved can be made by observing the reservation messages within the ET phases or by listening to the radio traffic of the respective radio resources during the AT phases.
  • the sending of the reservation tables by the recipient of messages takes place within the CSBCs during the ET Phases.
  • a mobile station of the first switching pattern M1 is informed about the reservation tables of the mobile stations of the first and second switching patterns M1 and M2 during the first time frame ZI and about the reservation tables of the mobile stations of the first and third switching patterns M1 and M3 during the fourth time frame Z4.
  • FIG. 3 shows a mobile station MS according to the invention with means M1 for sending a message with information about radio resources which are used for sending messages to the mobile station MS.
  • the message is sent with the information about the radio resources on radio resources which are assigned to the mobile station MS on the basis of a decentralized access method.
  • the means M1 are thus used by the mobile station MS if it is the recipient of messages.
  • a further component of the mobile station MS are the means M2 for receiving such a message from another mobile station and the means M3 for taking the received information about the radio resources into account when accessing radio resources.
  • the means M2 and M3 are therefore relevant for the mobile station if there are mobile stations within their radio coverage area which receive information from other mobile stations.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation in einem Funkkommunikationssystem umfassend eine Mehrzahl von Funkstationen (A, B, C), wobei in dem Funkkommunikationssystem Nachrichten (MESSAGE) von Funkstation (A, 3, C) zu Funk station (A, B, C) direkt oder über eine oder mehrere die Nachrichten (MESSAGE) weiterleitende Funkstationen (A, B, C). unter Verwendung von Funkressourcen gesendet werden, und wobei für die Versendung der Nachrichten (MESSAGE) eine dezentrale Zuordnung von Funkressourcen zu Funkstationen (A, B, C) erfolgt. Erfindungsgemäss versendet mindestens eine Funkstation (B) Informationen (INFO) über die für die Versendung von mindestens einer Nachricht (MESSAGE) an die mindestens eine Funkstation (B) verwendeten ersten Funkressourcen, wobei die Versendung der Informationen (INFO) über die ersten Funkressourcen unter Verwendung von der mindestens einen Funkstation (B) zugeordneten zweiten Funkressourcen erfolgt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Funkstation (A, B, C) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Kommunikation in einem Adhoc-Funkkommunika- tionssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation in einem Funkkommunikationssystem. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Funkstation zur Kommunikation mit anderen Funkstationen in einem Funkkommunikationssystem.
In Funkkommunikationssystemen werden Informationen (beispielsweise Sprache, Bildinformation, Videoinformation, SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Messaging Service) oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Funkstation übertragen. Bei den Funkstationen kann es sich hierbei je nach konkreter Ausgestaltung des Funkkommunikationssystems um verschiedenartige Teilnehmerstationen, Funkzugangspunkte oder Basisstationen handeln. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.
Der Zugriff von Funkstationen auf das gemeinsame Übertra- gungsmedium wird bei Funkkommunikationssystemen durch Vielfachzugriffsverfahren/Multiplexverfahren (Multiple Access, MA) geregelt. Bei diesen Vielfachzugriffen können die Funkressourcen im Zeitbereich (Time Division Multiple Access, TDMA) , im Frequenzbereich (Frequency Division Multiple Ac- cess, FDMA) , im Codebereich (Code Division Multiple Access, CDMA) oder im Raumbereich (Space Division Multiple Access, SDMA) zwischen den Funkstationen aufgeteilt werden. Auch Kombinationen mehrerer dieser Verfahren werden angewendet. Häufig (zum Beispiel bei GSM (Global System for Mobile Communi- cation) , TETRA (Terrestrial Trunked Radio) , DECT (Digital Eu- ropean Cordless Telephone) , UMTS (Universal Telecommunicati- ons System) ) findet eine Unterteilung des Übertragungsmediums in Frequenz- und/oder Zeitkanale statt. Bei der Funkressource handelt es sich dann um ein Zeitschlitz-Frequenz-Paar.
Funkkommunikationssysteme sind oftmals als zellulare Systeme z.B. nach dem Standard GSM oder UMTS mit einer Netzinfrastruktur bestehend z.B. aus Basisstationen, Einrichtungen zur Kontrolle und Steuerung der Basisstationen und weiteren netz- seit gen Einrichtungen ausgebildet. Für das zellulare GSM- Mobilfunksystem werden Frequenzen bei 900, 1800 und 1900 MHz genutzt. Außer diesen weiträumig organisierten (supralokalen) zellularen, hierarchischen Funknetzen gibt es auch drahtlose lokale Netze (WLANs, W reless Local Area Networks) mit einem in der Regel raumlich deutlich starker begrenzten Funkabdeckungsbereich. Die von den WLAN-Funkzugangspunkten (AP: Ac- cess Point) abgedeckten Zellen sind mit einem Durchmesser von bis zu einigen hundert Metern im Vergleich zu üblichen Mobilfunkzellen klein. Beispiele verschiedener Standards für WLANs sind HiperLAN, DECT, IEEE 802.11, Bluetooth und WATM.
In einem Adhoc-Modus eines Funkkommunikationssystems übertragen Funkstationen Nachrichten zueinander, ohne dass es der Wed terleitung dieser Nachrichten durch eine zentrale Einrichtung, wie etwa einen Funkzugangspunkt oder eine Basisstation, bedarf. Die Verbindung zwischen zwei Funkstationen erfolgt dabei entweder direkt oder bei größeren Entfernungen über weitere Funkstationen, die für diese Verbindung Relaisstationen bilden. Die Funkstationen eines solchen selbstorganisierenden Netzes können mobile Funkstationen (beispielsweise Mo- bilstationen von Personen oder in Verkehrsfahrzeugen) und/oder vorwiegend stationäre Funkstationen (beispielsweise Computer, Drucker, Haushaltsgeräte) sein.
Vorteile eines Adhoc-Modus bestehen darin, dass eine Kommunikatxon von Funkstationen auch in Bereichen möglich st, in welchen keine Funkabdeckung durch eine Netzeinrichtung besteht. Weiterhin kann durch die Weiterleitung von Nachrichten durch Funkstationen die von den Funkstationen verwendete Sen- deleistung verringert werden. Schließlich werden bei der direkten Kommunikation zwischen gleichberechtigten Funkstationen (peer to peer) Verzögerungen, welche durch eine Versendung von Informationen über eine Basisstation entstehen, ver- ringert werden. Überdies werden dadurch, dass die Basisstation bei der Nachrichtenübertragung nicht beteiligt ist, Netzwerkressourcen eingespart.
Während bei zentral gesteuerten Funkzugriffsverfahren eine Zuordnung von Funkressourcen an Funkstation durch eine übergeordnete Einheit wie z.B. eine Basisstation erfolgt, findet in einem Adhoc-Modus eines FunkkommunikationsSystems ein dezentraler Zugriff auf die Funkressourcen bzw. eine dezentrale Zuordnung von Funkressourcen zu Funkstationen statt. Die Ko- ordinierung des Zugriffs auf die zur Verfügung stehenden
Funkressourcen findet daher in einem Adhoc-Modus selbstorganisierend statt. Existiert keine zentrale Einrichtung, welche die Funkstationen über die ihnen zugeordneten Funkressourcen informiert, so besteht das Problem, dass die Funkstationen keine Kenntnis darüber haben, welche Funkressourcen aktuell unbelegt bzw. keiner Funkstation zugeordnet sind und somit zur Kommunikation zur Verfügung stehen. Dies kann dazu führen, dass mehrere Funkstationen die gleichen Funkressourcen benutzen, woraus Paketkollisionen resultieren. Weiterhin ist es aufgrund der mangelhaften Kenntnis der Funkstationen über unbelegte Funkressourcen möglich, dass eine Funkstation eine Funkressource zur Versendung einer Nachricht an eine andere Funkstation verwendet, welche die andere Funkstation aktuell nicht zum Empfang nutzen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kommunikation in einem Funkkommunikationssystem aufzuzeigen, welches bei einem dezentral organisierten Funkzugriffsverfahren das Problem der mangelhaften Kenntnis der Funkstationen über die Belegung von Funkressourcen umgeht. Weiterhin soll eine Funkstation zur Durchführung des Verfahrens aufgezeigt werden . Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteranspruchen.
Das erfindungsgemaße Verfahren zur Kommunikation betrifft ein Funkkommunikationssystem umfassend eine Mehrzahl von Funksta- tionen, wobei in dem Funkkommunikationssystem Nachrichten von Funkstation zu Funkstation direkt oder über eine oder mehrere die Nachrichten weiterleitende Funkstationen unter Verwendung von Funkressourcen gesendet werden. Für die Versendung der Nachrichten erfolgt eine dezentrale Zuordnung von Funkres- sourcen zu Funkstationen. Erfindungsgemaß versendet mindestens eine Funkstation In ormationen über die für die Versendung von mindestens einer Nachricht an die mindestens eine Funkstation verwendeten ersten Funkressourcen, wobei die Versendung der Informationen über die ersten Funkressourcen unter Verwendung von der mindestens einen Funkstation zugeordneten zweiten Funkressourcen erfolgt.
In dem Funkkommunikationssystem erfolgt keine zentrale Vergabe von Funkressourcen durch eine Instanz wie z.B. eine Basis- Station, welche für eine Mehrzahl von zu versendenden Nachrichten über die Zuordnung der Funkressourcen zu Funkstationen entscheidet. Vielmehr wird ein Verfahren zur dezentralen Vergabe von Funkressourcen angewandt, mittels welchem unter Mitwirkung der Funkstationen darüber entschieden wird, wel- eher Funkstation welche Funkressourcen zur Versendung von Nachrichten zugeordnet werden. Beispiele hierfür sind verschiedenartige ALOHA-Verfahren. Die dezentrale Vergabe von Funkressourcen ist charakteristisch für einen Adhoc-Modus eines Funkkommunikationssystems. F.s ist möglich, dass neben dem Adhoc-Modus weitere Modi des Funkkommunikationssystems mit zentraler Zuordnung von Funkressourcen existieren. Das Verfahren zur dezentralen Vergabe von Funkressourcen w rd sowohl auf die Zuordnung der ersten als auch der zweiten Funkressourcen angewandt.
Bei den Funkstationen kann es sich um mobile oder stationäre teilnehmerseitige Funkstationen oder auch um Funkzugangspunkte handeln. Das Verfahren ist besonders vorteilhaft anwendbar auf ein Funkkommunikjationssystem, in welchem die Kommunikation in in Zeitschlitze unterteilten Zeitrahmen erfolgt. Weiterhin entfaltet das erfindungsgemäße Verfahren eine Vielzahl von Vorzügen in einem Funkkommunikationssystem, in welchem eine Mehrzahl von Frequenzbändern zur Versendung von Nachrichten zwischen Funkstationen verwendet werden.
Mindestens eine Funkstation versendet eine Nachricht, deren Inhalt Informationen darüber, auf welchen Funkressourcen diese Funkstation Nachrichten empfängt, umfasst. Informationen über die Funkressourcen sind somit nicht lediglich implizit in Parametern der Nachricht enthalten, sondern expliziter Inhalt der Nachricht. Mit Vorteil handelt es sich bei der Nach- rieht, zu deren Übertragung die ersten Funkressourcen verwendet werden, um eine Nachricht mit Nutzinformationen. Die Informationen über die ersten Funkressourcen können einen Teil der Funkressourcen, auf welchen die jeweilige Funkstation Nachrichten empfängt, betreffen, oder auch alle Funkressour- cen, auf welchen Nachrichten empfangen werden. Die Nennung von Funkressourcen kann die Angabe von Frequenz, Zeit, Code oder Raumrichtung, oder auch eine beliebige Kombination dieser Angaben, gegebenenfalls in kodierter Form, beinhalten. Die Versendung der Nachrichten mit den Informationen über die ersten Funkressourcen erfolgt vorteilhafterweise per Broad- cast, so dass alle benachbarten Funkstationen die Nachricht empfangen und auswerten können.
Die der mindestens einen Funkstation zugeordneten zweiten Funkressourcen werden dieser über die dezentrale Vergabe von Funkressourcen gemäß dem Adhoc-Modus zugeordnet. Bei den zweiten Funkressourcen kann es sich zum Beispiel um einen de- dizierten Signalisierungskanal oder einen dedizierten Kanal, welcher für die Übertragung von Nutzinformationen verwendet wird, handeln. Die Zuordnung der zweiten Funkressourcen kann mit dem Ziel der Versendung der Informationen über die ersten Funkressourcen erfolgen, so dass die Funkstation z.B. ab dem Zeitpunkt, zu welchem sie erfahren hat, dass eine Versendung der Informationen über die ersten Funkressourcen ansteht, einen Zufallszugriff auf Funkressourcen vornimmt, um die zweiten Funkressourcen für sich zu belegen. Bei den zweiten Funk- ressourcen kann es sich jedoch auch um Funkressourcen handeln, welche der Funkstation bereits unabhängig von der Versendung der Informationen über die ersten Funkressourcen zugeordnet sind. Die zweiten Funkressourcen sind somit nicht den ersten Funkressourcen, betreffend welcher die Informatio- nen versendet werden, zugeordnet bzw. mit diesen verknüpft, sondern sie sind der Funkstation zugeordnet. Dies bedeutet, dass die Funkstation die zweiten Funkressourcen auch anderweitig zur Versendung von Nachrichten nutzen kann.
In Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei der mindestens einen Nachricht, für welche die ersten Funkressourcen verwendet werden, um eine Mehrzahl von Nachrichten von verschiedenen Funkstationen. Somit informiert die Funkstation nicht nur über einer Funkstation zugeordnete Funkressourcen, sondern über einer Mehrzahl von Funkstationen zugeordneten
Funkressourcen. Insbesondere kann eine Information über alle Funkressourcen erfolgen, welche zum Empfang von Nachrichten von verschiedenen Funkstationen verwendet werden. Dadurch, dass die Informationen über die ersten Funkressourcen eine verschieden große Anzahl an Funkstationen betreffen kann, welchen die ersten Funkressourcen zugeordnet sind, weist das erfindungsgemäße Verfahren ein hohes Maß an Flexibilität auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Versendung der Informationen über die für die Versendung einer Nachricht an die mindestens eine Funkstation verwendeten ersten Funkressourcen vor oder nach der Versendung der Nachricht. Dies kann sich auf alle oder auch nur auf einen Teil der empfangenen oder zu empfangenden Nachrichten beziehen, so dass eine Funkstation zum Beispiel grundsätzlich vor oder nach dem Empfang einer jeden Nachricht Informationen ü- ber die hierzu genutzten Funkressourcen versenden kann, oder auch bei manchen Nachrichten vor und bei anderen Nachrichten nach dem Empfang. Eine Versendung der Informationen über zukünftig für den Empfang verwendete Funkressourcen ist besonders effektiv in einem Funkkommunikationssystem mit einer TDMA-Komponente.
Mit Vorzug erfolgt die Versendung von Informationen über die ersten Funkressourcen periodisch. Der Inhalt der gesendeten Information kann sich hierbei mit der Zeit ändern. Dies ist in der Regel dann der Fall, wenn sich die Zusammensetzung der ersten Funkressourcen ändert. Auch ist es möglich, dass bei manchen Versendungen eine vollständige Information über alle Funkressourcen, auf welchen Nachrichten empfangen wurden oder werden, erfolgt, während bei anderen Versendungen nur eine Änderung der zum Empfang genutzten ersten Funkressourcen gegenüber der letzten Versendung der Informationen über die ersten Funkressourcen angezeigt wird.
In Weiterbildung der Erfindung versenden alle Funkstationen des Funkkommunikationssystems, an welche mindestens eine Nachricht versendet wird, Informationen über die für die Versendung der mindestens einen Nachricht verwendeten ersten Funkressourcen. Diese Regel, wonach alle empfangenden Funkstationen Informationen über die zum Empfang verwendeten Funkressourcen versenden, kann gegebenenfalls eingeschränkt werden hinsichtlich der Art der empfangenen bzw. zu empfangenden Nachrichten. So ist es zum Beispiel möglich, dass nur diejenigen Funkstationen, welche Nutzinformationen empfangen, Informationen über die ersten Funkressourcen, welche für die Übertragung der Nutzinformationen verwendet werden, aussenden. Eine weitere mögliche Einschränkung betrifft die Art der ersten Funkressourcen, so kann zum Beispiel eine Versendung von Informationen über erste Funkressourcen von bestimmten Signalisierungskanälen unterbleiben. Eine weitere Einschränkung betrifft die Art der Funkstation, von welcher die Nachricht stammt. So ist es z.B. möglich, dass betreffend Nach- richten, welche von einem Funkzugangspunkt stammen, keine Informationen über die verwendeten Funkressourcen versendet werden .
Einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß werden die gesendeten Informationen über die ersten Funkressourcen bei der dezentralen Zuordnung von dritten Funkressourcen zu Funkstationen berücksichtigt. So können Funkstationen, welche die Informationen über die ersten Funkressourcen empfangen haben, diese speichern und bei einem eigenen Zugriff auf Funkressourcen einen Zugriff auf diese Funkressourcen vermeiden.
Die oben genannte Aufgabe hinsichtlich einer Funkstation wird durch eine Funkstation mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst .
Die erfindungsgemäße Funkstation eignet sich zur Kommunikation mit anderen Funkstationen in einem Funkkommunikationssystem, wobei in dem Funkkommunikationssystem Nachrichten von Funkstation zu Funkstation direkt oder über eine oder mehrere die Nachrichten weiterleitende Funkstationen unter Verwendung von Funkressourcen gesendet werden, und wobei für die Versendung der Nachrichten eine dezentrale Zuordnung von Funkressourcen zu Funkstationen erfolgt. Er indungsgemäß weist die Funkstation Mittel zum Versenden einer Nachricht mit Informa- tionen über die für die Versendung von mindestens einer Nachricht an die Funkstation verwendeten ersten Funkressourcen auf, wobei die Versendung der Nachricht mit Informationen ü- ber die ersten Funkressourcen unter Verwendung von der Funkstation zugeordneten zweiten Funkressourcen erfolgt. Die oben genannte Aufgabe hinsichtlich einer Funkstation wird weiterhin durch eine Funkstation mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Die erfindungsgemäße Funkstation eignet sich zur Kommunikation mit anderen Funkstationen in einem Funkkommunikationssystem, wobei in dem Funkkommunikationssystem Nachrichten von Funkstation zu Funkstation direkt oder über eine oder mehrere die Nachrichten weiterleitende Funkstationen unter Verwendung von Funkressourcen gesendet werden, und wobei für die Versendung der Nachrichten eine dezentrale Zuordnung von Funkressourcen zu Funkstationen erfolgt. Erfindungsgemäß weist die Funkstation Mittel zum Empfangen einer Nachricht von einer anderen Funkstation mit Informationen über die für die Versendung von mindestens einer Nachricht an die andere Funkstation verwendeten ersten Funkressourcen unter Verwendung von der anderen Funkstation zugeordneten zweiten Funkressourcen auf, und weiterhin Mittel zum Berücksichtigen der empfangenen Informationen über die ersten Funkressourcen bei einem funkstationsseitigen Initiieren einer Zuordnung von dritten Funkressourcen zu der Funkstation.
Die erfindungsgemäßen Funkstationen eignen sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei dies auch auf die Weiterbildungen und Ausgestaltungen zutrifft. Hierfür können die erfindungsgemäßen Funkstationen weitere geeignete Mittel aufweisen. Vorteilhaft ist insbesondere eine Funkstation mit einer Kombination der Merkmale der beiden erfindungsgemäßen Funkstationen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen
Figur 1 : eine Anordnung von drei Funkstationen,
Figur 2: schematisch die Verwendung von Funkressourcen in einem UTRA-TDD LCR System, Figur 3: eine erfindungsgemäße Funkstation.
Das Ausführungsbeispiel behandelt ein Mobil unkkommunikati- onssystem mit einem Adhoc-Modus, in welchem die Mobilstationen direkt miteinander kommunizieren können, ohne dass die zwischen den Mobilstationen ausgetauschten Nachrichten von einer netzseitigen Einrichtung weitergleitet werden. Der Zugriff der Mobilstationen auf die Funkressourcen erfolgt de- zentral. Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung eines R-
ALOHA-Verfahrens (Reserved ALOHA) zur Reservierung von Funkressourcen.
Figur 1 zeigt eine Anordnung von drei Mobilstationen A, B und C mit ihren jeweiligen Funkabdeckungsbereichen RA, RB und RC. Die Mobilstation B befindet sich sowohl im Funkabdeckungsbereich RA der Mobilstation A als auch im Funkabdeckungsbereich RC der Mobilstation C, so dass sowohl die Mobilstationen A und B, als auch die Mobilstationen B und C direkt miteinander kommunizieren können. Im Gegensatz hierzu befindet sich die Mobilstation C außerhalb des Funkabdeckungsbereiches der Mobilstation A. Versendet die Mobilstation A eine Nachricht MESSAGE an die Mobilstation B, so kann der korrekte Empfang der Nachricht MESSAGE in der Mobilstation B durch die Versen- düng einer Nachricht durch die Mobilstation C gestört werden, wenn die Mobilstation C die gleiche Funkressource verwendet wie die Mobilstation A. Somit handelt es sich bei der Mobilstation C im Bezug auf die Mobilstation A um eine versteckte Station. Das gleiche Problem besteht auch in dem Fall, dass es sich bei der Mobilstation A um einen Funkzugangspunkt eines WLAN handelt .
Um zu vermeiden, dass die Mobilstation C auf der gleichen Funkressource, welche von der Mob lstation A zur Versendung der Nachricht MESSAGE an die Mobilstation B verwendet wird, eine Nachricht versendet, benötigt die Mobilstation C Informationen darüber, dass die von der Mobilstation A verwendeten Funkressourcen nicht zur Verfügung stehen. Möglich ist, dass diejenigen Mobilstationen, welche die Versendung einer Nachricht planen, eine Nachricht versenden, welche die Belegung der für die geplante Versendung verwendeten Funkressourcen indiziert. Hierdurch lässt sich jedoch nicht das Problem der versteckten Stationen umgehen.
Erfindungsgemaß versendet die Mobilstation B eine Signalisierungsnachricht INFO, welche anzeigt, auf welchen Funkressour- cen sie eine Nachricht von der Funkstation A empfangt. Die
Signalisierungsnachricht INFO wird von der Mobilstation B per Broadcast ausgestrahlt, so dass alle Mobilstationen innerhalb ihres Funkabdeckungsbereiches RB die Signalisierungsnachricht INFO empfangen. Die Signalisierungsnachricht INFO kann vor oder nach dem Empfang der Nachricht MESSAGE der Funkstation A versendet werden. Die Mobilstation C entnimmt der Signalisierungsnachricht INFO der Mobilstation B, dass die entsprechenden Funkressourcen für eine Kommunikation innerhalb ihres Funkabdeckungsbereiches RC nicht zur Verfügung stehen. Er- folgt die Versendung der Signalisierungsnachricht INFO vor der Versendung der Nachricht MESSAGE der Mobilstation A, so st bereits für die Nachricht MESSAGE ein Empfang in der Mobilstation B gewährleistet, welcher nicht durch Storsignale der Mobilstation C beeinträchtigt ist. Erfolgt hingegen die Versendung der Signalisierungsnachricht INFO nach der Versendung der Nachricht MESSAGE der Mobilstation A, so entspricht dies einem Schutz zukünftiger Nachrichten von der Mobilstation A an die Mobilstation B gegenüber Storsignalen der Mobilstation C.
Der Mobilstation A sind die Funkressourcen, welche sie für die Versendung der Nachricht MESSAGE verwendet, gemäß dem dezentralen Funkzugriffsverfahren zugeordnet. Ebenso sind der Mobilstation B die Funkressourcen, welche sie für die Versen- düng der Nachricht INFO verwendet, gemäß dem dezentralen
Funkzugriffsverfahren zugeordnet. Vorteilhafterweise erfolgt die Zuordnung von Funkressourcen für die Versendung der Nach- richten MESSAGE und INFO nach dem gleichen Funkzugriffs- Verfahren, so dass die Mobilstationen A und B analoge Verfahrensschritte ausführen müssen, um die jeweiligen Funkressourcen zu belegen.
Alternativ oder auch ergänzend zur Anzeige von belegten Funkressourcen durch die empfangende Mobilstation können die Mobilstationen, welche an einer Reservierung von Funkressourcen interessiert sind, die jeweiligen Funkressourcen abhören und somit entscheiden, ob diese frei oder belegt sind. Dieses
Vorgehen ist jedoch insbesondere dann von Nachteil, wenn mehrere Frequenzen zur Kommunikation verwendet werden. In diesem Fall benötigen die Mobilstationen mehrere Transceiver, d.h. mehrere Sende-/Empfangsvorrichtungen, welche jeweils auf ei- nem der verwendeten Frequenzkanäle arbeiten. Dies erfordert eine erhöhte Komplexität der Hardware und resultiert somit in gesteigerten Kosten für die Mobilstationen.
Bei den Funkressourcen, welche in der Signalisierungsnach- rieht INFO indiziert werden, kann es sich um eine beliebige Kombination aus z.B. Frequenz, Zeit, Code und Raumrichtung handeln. Die In ormationen über die Funkressourcen können effizient kodiert übertragen werden, so dass kein großer Umfang an Funkressourcen zur Übermittlung der Informationen über die Funkressourcen benötigt wird. Im Gegensatz zu anderen Systemen werden keine vollständigen Informationen darüber übertragen, welche Funkressourcen des gesamten Funkkommunikationssystems aktuell belegt oder frei sind. Ebenso müssen keine Angaben einer geplanten Nutzung von Funkressourcen durch die Versendung von Nachrichten durch die sendende Funkstation ausgestrahlt werden. Vielmehr erfolgt eine Versendung von Informationen darüber, auf welchen Funkressourcen Nachrichten empfangen wurden bzw. in Zukunft empfangen werden. Insbesondere existiert keine vorgegebene Kopplung zwischen der Funk- ressource, auf welcher Nachrichten empfangen werden, und der Funkressource, welche zur Versendung der Signalisierungsnachricht INFO verwendet wird. Eine solche Kopplung ist dann nö- tig, wenn die Signalisierungsnachricht INFO keine expliziten Informationen über die für die empfangenen bzw. zu empfangenden Nachrichten verwendeten Funkressourcen enthält, sondern aus lediglich impliziten Informationen in Form einer bloßen Empfangsbestätigungs- oder Empfangsbereitschaftsmeldung besteht.
Die Mobilstationen, welche die Signalisierungsnachricht INFO mit Informationen über die Funkressourcen empfangen haben, speichern diese. Der Empfang mehrerer dieser Signalisierungs- nachrichten von verschiedenen Mobilstationen sorgt für einen kontinuierlichen Aufbau einer Wissensbasis über die Gesamtbelegung von Funkressourcen innerhalb des Funkabdeckungsbereiches einer Mobilstation. Bei einem Zugriff auf Funkressourcen berücksichtigen die Mobilstationen die gespeicherten Informationen über belegte Funkressourcen, indem auf diese als belegt gespeicherten Funkressourcen nicht zugegriffen wird.
Die Signalisierungsnachricht INFO können periodisch ausge- strahlt werden, so dass das Wissen über den aktuellen Belegungszustand auch bei sich ändernder Netzwerktopologie, d.h. bei Positionswechseln von Mobilstationen, automatisch aktualisiert wird.
In der Signalisierungsnachricht INFO kann eine Nennung aller Funkressourcen erfolgen, auf welchen Nachrichten von einer oder mehreren Mobilstationen empfangen werden. Das Verfahren kann jedoch auch mit einer kumulativen Informationsübertragung angewandt werden, so dass nicht bei jeder Versendung ei- ner Signalisierungsnachricht INFO der vollständige Satz an zum Empfang verwendeten Funkressourcen angegeben wird, sondern nur eine Änderung gegenüber dem Inhalt der letzten versendeten Signalisierungsnachricht INFO. Dies verringert den Overhead an Signalisierung gegenüber der vollständigen Über- tragung. Damit sich eine Mobilstation jedoch dennoch gegen
Störsignale von versteckten Stationen aufgrund einer zeitlich veränderlichen Netzwerktopologie schützen kann, sollte in be- stimmten Zeitabständen die vollständige Information übertragen werden.
Die Erfindung kann z.B. im Rahmen eines Adhoc-Modus eines UTRA-TDD (UMTS Terrestrial Radio Access Time Division Duplex) Systems realisiert werden. Hierbei handelt es sich um ein auf Zeitschlitzen basierendes System, bei welchem ein Superrahmen 4 Zeitrahmen umfasst, wobei ein Zeitrahmen der Länge von 10 ms in 15 Zeitschlitze unterteilt ist. In jedem der Zeit- schlitze können bis zu 16 Kodes verwendet werden. Somit stehen pro Superrahmen 960 Einheiten von Funkressourcen zur Verfügung. Gemäß einer dezentralen Zuordnung von Funkressourcen zu den Mobilstationen können die Mobilstationen einen Zeitschlitz eines Superrahmens als CSBC (Circuit Switched Broad- cast Connection) für sich reservieren, der ihnen dadurch alle 40 ms zur Verfügung steht.
Die Reservierung erfolgt dadurch, dass die Mobilstationen, welche an einer Reservierung interessiert sind, die Zeit- schlitze abhören, und auf einen Zeitschlitz, welchen sie als unbelegt erkannt haben, zugreifen. In der Nachricht, mit welcher die Mobilstationen auf einen Zeitschlitz zugreifen, wird mitgeteilt, an welche Empfänger eine Versendung von Nachrichten in dem oder den entsprechenden Zeitschlitzen des nächsten Superrahmens geplant ist.
Die erfolgte Reservierung eines Zeitschlitzes bzw. einer Zeitschlitz/Kode Kombination wird nach dem R-ALOHA Verfahren dadurch aufrecht erhalten, dass die anderen Mobilstationen durch Abhören des Funkverkehrs während der Zeitschlitze erkennen, dass der betreffende Zeitschlitz benutzt ist, und diese Nutzung auch für folgende Superrahmen respektieren, indem sie nicht auf die reservierten Zeitschlitze zugreifen. Die Reservierung gilt dann für jeden Superrahmen, solange die reservierten Funkressourcen benötigt werden. Um das Wissen über aktuell belegte bzw. zur Verfügung stehende Funkressourcen zu verbreiten, sendet jede Mobilstation, welche Nachrichten von einer oder von mehreren anderen Mobilstationen empfängt, innerhalb ihres CSBC eine Reservierungs- tabelle aus, welche die Zeitschlitze, in welchen sie Nachrichten empfangen hat bzw. empfangen wird, beinhaltet. Diese Mitteilung kann sich auf zukünftig zu empfangende Nachrichten beziehen, da den Mobilstationen aufgrund des Inhaltes der Zugriffsnachricht bekannt ist, dass die Versendung der ent- sprechenden Nachricht geplant ist. Hat eine Mobilstation bislang keinen CSBC reserviert, so versucht sie, einen solchen zu reservieren, um die Reservierungstabelle innerhalb ihres CSBC ausstrahlen zu können .
Von Vorteil bei der Versendung von Reservierungstabellen durch den Empfänger der jeweiligen Nachrichten erweist sich, dass der hierdurch entstehende Signalisierungsaufwand im Vergleich zur Versendung von vollständigen Reservierungstabellen mit Informationen über alle belegten Funkressourcen gering ist. Durch den Empfang der Reservierungstabellen aller benachbarten Mobilstationen baut sich für die Mobilstationen die vollständige Belegungsinformation aller Funkressourcen innerhalb ihres Funkabdeckungsbereiches mit der Zeit auf. Die versendeten Reservierungstabellen dienen auch als Bestäti- gung, dass eine Mobilstation zum Empfang von Nachrichten von einer anderen Mobilstation bereit ist: reserviert die Mobilstation A einen Zeitschlitz zur Übertragung von Nachrichten an die Mobilstation B, und enthält die Reservierungstabelle der Mobilstation B nicht den entsprechenden von der Mobilsta- tion A reservierten Zeitschlitz, so ist die Mobilstation B nicht zum Empfang einer Nachricht in dem jeweiligen Zeitschlitz bereit. Die Mobilstation A sollte in diesem Fall auf die Versendung der Nachricht an die Mobilstation B in dem betreffenden Zeitschlitz verzichten.
Die Alternative, wonach die Reservierungstabelle nicht von dem Empfänger, sondern von dem Sender einer Nachricht gesen- det wird, hätte diesen positiven Effekt der Bestätigung einer erfolgten Reservierung bzw. der Empfangsbereitschaft nicht. Vielmehr entspräche eine derartige Versendung einer Reservierungstabelle durch den Sender einer Wiederholung von bereits gesendeten Informationen. Diese Wiederholung hätte nur begrenzte Wirkung, da eine Mehrfachreservierung von Funkressourcen zur Versendung einer Nachricht an die gleiche Mobil- Station durch verschiedene Sender durch dieses Vorgehen im Fall von versteckten Stationen nicht ausgeschlossen werden kann.
Weiterhin weist die Versendung der Reservierungstabelle durch den Empfänger den Vorteil auf, dass andere Mobilstationen, welche einen Zeitschlitz zur Versendung einer Nachricht an einen Empfänger, von welchem sie eine Reservierungstabelle empfangen haben, reservieren wollen, durch die Auswertung der Reservierungstabelle Kenntnis davon erhalten, innerhalb welcher Zeitschlitze der Empfänger empfangsbereit ist.
Zusätzlich zeigen die Reservierungstabellen den anderen Mobilstationen auch an, wann Funkressourcen von einer Mobilstation, welche diese zuvor benutzt hat, nicht mehr benötigt werden bzw. freigegeben wurden. Hierdurch kann gegebenenfalls auf eine Freigabemeldung durch die die Funkressourcen reser- vierende Funkstation verzichtet werden. In dem Fall, dass eine Freigabemeldung versendet wird, kann eine versteckte Station diese nicht empfangen, so dass diese in Bezug auf die Freigabe der Funkressourcen von den Informationen der Reservierungstabelle profitiert.
Eine weitere Möglichkeit zur Realisation der Erfindung besteht im Rahmen eines Adhoc-Modus der LCR (Low Chip Rate) Variante von UTRA-TDD. Hierbei wird ein Superrahmen in vier Zeitrahmen von jeweils 14 Zeitschlitzen aufgeteilt. Pro Zeit- schlitz können bis zu 16 Kodes verwendet werden. Zusätzlich wird eine FDMA-Komponente eingeführt, indem die gesamte Frequenzbandbreite von 5 MHz in drei Frequenzbänder aufgeteilt wird. Somit stehen 2688 Einheiten von Funkressourcen zur Verfügung, über deren Belegung Informationen in Reservierungstabellen durch die Empfänger von Nachrichten gesendet werden. Gegenüber dem oben beschriebenen UTRA-TDD System bedeutet die Einführung der FDMA-Komponente eine Erhöhung der Komplexität bezüglich der dezentralen Zuordnung von Funkressourcen.
Figur 2 zeigt nach rechts aufgetragen die vier Zeitrahmen ZI, Z2, Z3 und Z4 eines Superrahmens. Es existieren drei unter- schiedliche Umschaltmuster Ml, M2 und M3. Die Mobilstationen werden in drei Gruppen aufgeteilt, welche den drei Umschaltmustern Ml, M2 und M3 zugewiesen sind. In jedem der vier Zeitrahmen ZI, Z2, Z3 und Z4 existiert für jedes Umschaltmuster die Möglichkeit der Kommunikation entweder auf einer festgelegten Koordinationsfrequenz fCOOrd oder auf den restlichen nicht für die Koordination genutzten Frequenzen f. Das erste Umschaltmuster Ml verwendet im ersten Zeitrahmen ZI die Koordinationsfrequenz fCoord/ in dem zweiten und dritten Zeitrahmen Z2 und Z3 die jeweils nicht zur Koordination genutzten Frequenzen f, und in dem vierten Zeitrahmen wieder die Koordinationsfrequenz fcoord- Das zweite Umschaltmuster M2 verwendet die Koordinationsfrequenz fcoord im ersten und im dritten Zeitrahmen ZI und Z3, während das dritte Umschaltmuster M3 die Koordinationsfrequenz fcoord im dritten und vierten Zeit- rahmen Z3 und Z4 einsetzt. Eine mehreren Umschaltmustern gemeinsame Nutzung der Koordinationsfrequenz fCOOι:d findet somit im ersten Zeitrahmen ZI durch das erste und das zweite Umschaltmuster Ml und M2, im dritten Zeitrahmen Z3 durch das zweite und das dritte Umschaltmuster M2 und M3, und im vier- ten Zeitrahmen Z4 durch das erste und das dritte Umschaltmuster Ml und M3 statt. Während dem zweiten Zeitrahmen Z2 nutzen alle Umschaltmuster Ml, M2 und M3 alle drei Frequenzen, so dass im zweiten Zeitrahmen Z2 keine Frequenz zu Koordinationszwecken verwendet wird.
Die Zeitrahmen, innerhalb derer die Umschaltmuster Ml, M2 und M3 die Koordinationsfrequenz fCoord verwenden, werden als ET- Phase (Exchange Phase) des jeweiligen Umschaltmusters Ml, M2 und M3 bezeichnet. Für das erste Umschaltmuster Ml befindet sich die ET-Phase somit in dem ersten und dem vierten Zeitrahmen ZI und Z4, für das zweite Umschaltmuster M2 in dem ersten und dem dritten Zeitrahmen ZI und Z3, und für das dritte Umschaltmuster M3 in dem dritten und dem vierten Zeitrahmen Z3 und Z4. Die jeweiligen anderen Zeitrahmen werden als AT-Phase (Arbitrary Transmission) bezeichnet. Während die ET-Phase zur Reservierung von Funkressourcen der AT-Phasen und zum Austausch anderer Signalisierungsnachrichten verwendet wird, dient die AT-Phase der Versendung von Nachrichten auf reservierten Funkressourcen.
Um zu gewährleisten, dass Mobilstationen, welche verschiede- nen Umschaltmustern Ml, M2 und M3 zugeordnet sind, untereinander Signalisierungsnachrichten austauschen können, stehen jeder Mobilstation pro ET-Phase ein CSBC, d.h. innerhalb eines Superrahmens somit insgesamt zwei CSBCs, zur Verfügung. Diese CSBCs werden unter den kommunizierenden oder an einer Kommunikation interessierten Mobilstationen gemäß einem dezentralen Zugriffsverfahren verteilt.
Eine Reservierung von Funkressourcen der AT-Phasen erfolgt durch dezentralen Zugriff auf das Funkmedium innerhalb der CSBCs der ET-Phasen. Diese Funkressourcen der AT-Phasen gelten für die anderen Mobilstationen als reserviert gemäß den Prinzipien von R-ALOHA. Dies bedeutet, dass die anderen Mobilstationen nicht versuchen, eine Reservierung der jeweiligen Funkressourcen vornehmen, solange sie diese für reser- viert erachten. Die Entscheidung darüber, ob Funkressourcen für reserviert zu erachten sind, kann anhand der Beobachtung der Reservierungsnachrichten innerhalb der ET-Phasen oder auch durch ein Abhören des Funkverkehrs der jeweiligen Funkressourcen während der AT-Phasen erfolgen.
Die Versendung der Reservierungstabellen durch die Empfänger von Nachrichten erfolgt innerhalb der CSBCs während der ET- Phasen. Somit wird z.B. eine Mobilstation des ersten Umschaltmusters Ml während des ersten Zeitrahmens ZI über die Reservierungstabellen der Mobilstationen des ersten und des zweiten Umschaltmusters Ml und M2 und während des vierten Zeitrahmens Z4 über die Reservierungstabellen der Mobilstationen des ersten und des dritten Umschaltmusters Ml und M3 informiert. Somit ergibt sich für Mobilstationen, welche die Koordinationsfrequenz fCOord beobachten, mit der Zeit ein vollständiger Überblick darüber, welche Funkressourcen aktu- eil genutzt sind bzw. zur Verfügung stehen.
Da sich die ET-Phasen von Mobilstationen unterschiedlicher Umschaltmuster zu verschiedenen Zeitpunkten ereignen, besteht die Gefahr, dass Mobilstationen unterschiedlicher Umschalt- πiuster identische Funkressourcen der AT-Phasen für sich reservieren, da sie ihre jeweiligen Reservierungssignale gegenseitig unter Umständen nicht empfangen. Dies kann durch die erfindungsgemäße Versendung von Reservierungstabellen vermieden werden. Reserviert z.B. eine Mobilstation A der dritten Umschaltgruppe M3 in dem dritten Zeitrahmen Z3 Funkressourcen des zweiten Zeitrahmens Z2 zur Versendung einer Nachricht an eine Mobilstation B der zweiten Umschaltgruppe M2, so sendet die Mobilstation B im ersten Zeitrahmen ZI des nächsten Superrahmens eine Reservierungstabelle aus, welche Informatio- nen über diese reservierten Funkressourcen des zweiten Zeitrahmens Z2 beinhaltet. Eine weitere Mobilstation C der ersten Umschaltgruppe Ml, welche auch Funkressourcen des zweiten Zeitrahmens Z2 für die Versendung einer Nachricht an die Mobilstation B reservieren will, empfängt die Reservierungsta- belle der Mobilstation B und berücksichtigt die Reservierung von Funkressourcen der Mobilstation A bei ihrer eigenen Reservierung von Funkressourcen, um Überschneidungen zu vermeiden. So kann die Mobilstation C versuchen, Funkressourcen auf der gleichen Frequenz zu reservieren, auf welcher die Versen- düng der Nachricht durch die Mobilstation A erfolgt, so dass für die Mobilstation B keine Umschaltung zwischen zwei Empfangsfrequenzen nötig ist. Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Mobilstation MS mit Mitteln Ml zum Versenden einer Nachricht mit Informationen über Funkressourcen, welche zur Versendung von Nachrichten an die Mobilstation MS verwendet werden. Hierbei erfolgt die Versenden der Nachricht mit den Informationen über die Funkressourcen auf Funkressourcen, welche der Mobilstation MS aufgrund eines dezentralen Zugriffsverfahrens zugeordnet sind. Die Mittel Ml werden somit von der Mobilstation MS eingesetzt, wenn sie der Empfänger von Nachrichten ist. Weiterer Bestandteil der Mobilstation MS sind die Mittel M2 zum Empfangen einer solchen Nachricht von einer anderen Mobilstation und die Mittel M3 zum Berücksichtigen der empfangenen Informationen über die Funkressourcen bei einem eigenen Zugriff auf Funk- ressourcen. Die Mittel M2 und M3 sind somit für die Mobilstation relevant, wenn sich innerhalb ihres Funkabdeckungsbereiches Mobilstationen aufhalten, welche Informationen von anderen Mobilstationen empfangen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Kommunikation in einem Funkkommunikationssystem umfassend eine Mehrzahl von Funkstationen (A, B, C; MS), wobei in dem Funkkommunikationssystem Nachrichten (MESSAGE, INFO) von Funkstation (A, B, C; MS) zu Funkstation (A, B, C; MS) direkt oder über eine oder mehrere die Nachrichten (MESSAGE, INFO) weiterleitende Funkstationen (A, B, C; MS) unter Verwendung von Funkressourcen gesendet werden, und wobei für die Versendung der Nachrichten (MESSAGE, INFO) eine dezentrale Zuordnung von Funkressourcen zu Funkstationen (A, B, C; MS) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Funkstation (B) Informationen (INFO) über die für die Versendung von mindestens einer Nachricht (MESSAGE) an die mindestens eine Funkstation (B) verwendeten ersten Funkressourcen versendet, wobei die Versendung der Informationen (INFO) über die ersten Funkressourcen unter Verwendung von der mindestens einen Funkstation (B) zugeordneten zweiten Funkressourcen erfolgt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der mindestens einen Nachricht (MESSAGE) , für welche die ersten Funkressourcen verwendet werden, um eine Mehrzahl von Nachrichten von verschiede- nen Funkstationen handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versendung der Informationen (INFO) über die für die Versendung einer Nachricht (MESSAGE) an die mindestens eine Funkstation (B) verwendeten ersten Funkressour- cen vor oder nach der Versendung der Nachricht (MESSAGE) erfolgt .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versendung der Informationen (INFO) über die ersten Funkressourcen periodisch erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Funkstationen (A, B, C; MS) des Funkkommunikationssystems, an welche mindestens eine Nachricht (MESSAGE) versendet wird, Informationen (INFO) über die für die Versendung der mindestens einen Nachricht (MESSAGE) verwendeten ersten Funkressourcen versenden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gesendeten Informationen (INFO) über die ersten Funkressourcen bei der dezentralen Zuordnung von dritten Funkressourcen zu Funkstationen (A, B, C; MS) berücksichtigt werden.
7. Funkstation (MS) zur Kommunikation mit anderen Funkstati- onen (A, B, C) in einem Funkkommunikationssystem, wobei in dem Funkkommunikationssystem Nachrichten (MESSAGE, INFO) von Funkstation (A, B, C; MS) zu Funkstation (A, B, C; MS) direkt oder über eine oder mehrere die Nachrichten (MESSAGE, INFO) weiterleitende Funkstationen (A, B, C; MS) unter Verwendung von Funkressourcen gesendet werden, und wobei für die Versendung der Nachrichten (MESSAGE, INFO) eine dezentrale Zuordnung von Funkressourcen zu Funkstationen (A, B, C; MS) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkstation (MS) Mittel (Ml) zum Versenden von einer Nachricht mit Informationen (INFO) über die für die Versendung von mindestens einer Nachricht (MESSAGE) an die Funkstation (MS) verwendeten ersten Funkressourcen unter Verwendung von der Funkstation (MS) zugeordneten zweiten Funkressourcen aufweist.
8. Funkstation (MS) zur Kommunikation mit anderen Funkstationen (A, B, C) in einem Funkkommunikationssystem, wobei in dem Funkkommunikationssystem Nachrichten (MESSAGE, INFO) von Funkstation (A, B, C; MS) zu Funksta- tion (A, B, C; MS) direkt oder über eine oder mehrere die Nachrichten (MESSAGE, INFO) weiterleitende Funkstationen (A, B, C; MS) unter Verwendung von Funkressourcen gesendet werden, und wobei für die Versendung der Nachrichten (MESSAGE, INFO) eine dezentrale Zuordnung von Funkressourcen zu Funkstationen (A, B, C; MS) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkstation (MS) Mittel (M2) zum Empfangen einer Nachricht von einer ande- ren Funkstation (A, B, C) mit Informationen (INFO) über die für die Versendung von mindestens einer Nachricht (MESSAGE) an die andere Funkstation (A, B, C) verwendeten ersten Funkressourcen unter Verwendung von der anderen Funkstation zugeordneten zweiten Funkressourcen, und Mittel (M3) zum Berücksichtigen der empfangenen Informationen (INFO) über die ersten Funkressourcen bei einem funkstationsseitigen Initiieren einer Zuordnung von dritten Funkressourcen zu der Funkstation (MS) aufweist .
PCT/EP2004/052149 2003-09-24 2004-09-13 Verfahren zur kommunikation in einem adhoc-funkkommunikationssystem WO2005032055A2 (de)

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US10/573,246 US8260307B2 (en) 2003-09-24 2004-09-13 Method for communicating in an ad-hoc radio communication system
AU2004305927A AU2004305927B2 (en) 2003-09-24 2004-09-13 Method for communicating in an ad-hoc radio communication system

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DE10344345A DE10344345B3 (de) 2003-09-24 2003-09-24 Verfahren zur Kommunikation in einem Adhoc-Funkkommunikationssystem
DE10344345.2 2003-09-24

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WO2005032055A2 true WO2005032055A2 (de) 2005-04-07
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