DE102005037867A1

DE102005037867A1 - Mobilfunkkommunikation in einem 3GPlus System

Info

Publication number: DE102005037867A1
Application number: DE200510037867
Authority: DE
Inventors: Volker Breuer; Thomas Ulrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2007-02-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation per Funk, bei dem eine netzseitige Funkstation (NODE B 1) in ihrer Funkzelle (Z1) zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen ein Frequenzband (F) verwendet. Die Funkzelle (Z1) ist in ein zentrales die netzseitige Funkstation (NODE B 1) beinhaltendes Gebiet und eine Mehrzahl weiterer außerhalb des zentralen Gebietes gelegene Gebiete aufgeteilt. Eine Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen findet Einsatz, gemäß welcher die netzseitige Funkstation (NODE B 1) für das zentrale Gebiet das gesamte Frequenzband (F) und für die weiteren Gebiete jeweils einen Teil (F1, F2, F3, F4) des Frequenzbandes (F) zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen verwendet. Weiterhin betrifft die Erfindung eine netzseitige Funkstation (NODE B 1) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine netzseitige Funkstation zur Kommunikation per Funk, wobei die netzseitige Funkstation in ihrer Funkzelle zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen ein Frequenzband verwendet.
In Funkkommunikationssystemen werden Nachrichten, beispielsweise mit Sprachinformation, Bildinformation, Videoinformation, SMS (Short Message Service), MMS (Multimedia Messaging Service) oder anderen Daten, mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Station übertragen. Bei den Stationen kann es sich hierbei je nach konkreter Ausgestaltung des Funkkommunikationssystems um Teilnehmerstationen oder netzseitige Funkstationen wie Repeater, Funkzugangspunkte oder Basisstationen handeln. In einem Mobilfunkkommunikationssystem handelt es sich bei zumindest einem Teil der Teilnehmerstationen um mobile Funkstationen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.
Mobilfunkkommunikationssysteme sind oftmals als zellulare Systeme z.B. nach dem Standard GSM (Global System for Mobile Communication) oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) mit einer Netzinfrastruktur bestehend z.B. aus Basisstationen, Einrichtungen zur Kontrolle und Steuerung der Basisstationen und weiteren netzseitigen Einrichtungen ausgebildet. Außer diesen weiträumig organisierten (supralokalen) zellularen, hierarchischen Funknetzen gibt es auch drahtlose lokale Netze (WLANs, Wireless Local Area Networks) mit einem in der Regel räumlich deutlich stärker begrenzten Funkabdeckungsbereich. Beispiele verschiedener Standards für WLANs sind HiperLAN, DECT, IEEE 802.11, Bluetooth und WATM.
Der Zugriff von Teilnehmerstationen auf das gemeinsame Übertragungsmedium wird bei Funkkommunikationssystemen durch Vielfachzugriffsverfahren/Multiplexverfahren (Multiple Access, MA) geregelt. Bei diesen Vielfachzugriffen kann das Übertragungsmedium im Zeitbereich (Time Division Multiple Access, TDMA), im Frequenzbereich (Frequency Division Multiple Access, FDMA), im Codebereich (Code Division Multiple Access, CDMA) oder im Raumbereich (Space Division Multiple Access, SDMA) zwischen den Teilnehmerstationen aufgeteilt werden. Auch Kombinationen von Vielfachzugriffsverfahren sind möglich, wie z.B. die Kombination eines Frequenzbereichs-Vielfachzugriffsverfahrens mit einem Codebereichs-Vielfachzugriffsverfahren.
Um eine möglichst effiziente Übertragung von Daten zu erreichen, kann das gesamte zur Verfügung stehende Frequenzband in mehrere Subträger (Multicarrier- bzw. Mehrträgerverfahren) zerlegt werden. Die den Mehrträgersystemen zugrunde liegende Idee ist es, das Ausgangsproblem der Übertragung eines breitbandigen Signals in die Übertragung mehrerer schmalbandiger Signale zu überführen. Dies hat u.a. den Vorteil, dass die am Empfänger erforderliche Komplexität reduziert werden kann. Ferner ermöglicht die Aufteilung der verfügbaren Bandbreite in mehrere schmalbandige Subträger eine deutlich höhere Granularität der Datenübertragung hinsichtlich der Verteilung der zu übertragenden Daten auf die unterschiedlichen Subträger, d.h., die Funkressourcen können mit einer großen Feinheit auf die zu übertragenden Daten bzw. auf die Teilnehmerstationen verteilt werden.
Ein Beispiel für ein Mehrträgerübertragungsverfahren ist OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), bei welchem für die Subträger zeitlich annähernd rechteckige Pulsformen verwendet werden. Der Frequenzabstand der Subträger wird derart gewählt, dass im Frequenzraum bei derjenigen Frequenz, bei welcher das Signal eines Subträgers ausgewertet wird, die Signale der anderen Subträger einen Nulldurchgang aufweisen. Somit sind die Subträger orthogonal zueinander.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes Verfahren zur Kommunikation aufzuzeigen, bei welchem eine netzseitige Funkstation mit Teilnehmerstationen unter Verwendung eines Frequenzbandes kommuniziert. Weiterhin soll eine geeignete netzseitige Funkstation zur Durchführung des Verfahrens vorgestellt werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch eine Vorrichtung mit Merkmalen eines nebengeordneten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kommunikation per Funk verwendet eine erste netzseitige Funkstation in ihrer Funkzelle zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen ein Frequenzband. Die Funkzelle ist in ein zentrales die erste netzseitige Funkstation beinhaltendes Gebiet und eine Mehrzahl weiterer außerhalb des zentralen Gebietes gelegene Gebiete aufgeteilt. Eine Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen findet Einsatz, gemäß welcher die erste netzseitige Funkstation für das zentrale Gebiet das gesamte Frequenzband und für die weiteren Gebiete jeweils einen Teil des Frequenzbandes zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen verwendet.

Betrachtet wird eine Funkzelle einer netzseitigen Funkstation. Bei der Funkzelle handelt es sich um einen Bereich um die netzseitige Funkstation, in welchem Teilnehmerstationen mit der netzseitigen Funkstation kommunizieren können. Die Funkzelle ist aufgeteilt zumindest in das zentrale Gebiet, in welchem sich die netzseitige Funkstation befindet, und in weitere Gebiete. Diese Gebiete weisen keine Überschneidungen auf. In Bezug auf diese Gebiete wird die erfindungsgemäße Zuordnung von Funkressourcen zu Gebieten verwendet. Es ist möglich, dass neben dem zentralen Gebiet und den weiteren Gebieten, in Bezug auf welche die erfindungsgemäße Zuordnung Einsatz findet, andere Gebiete der Funkzelle existieren. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Funkzelle vollständig in das zentrale und die weiteren Gebiete aufgeteilt wird, in Bezug auf welche die erfindungsgemäße Zuordnung Einsatz findet.

Für das zentrale Gebiet verwendet die netzseitige Funkstation das gesamte Frequenzband zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen. Hierbei kann zur Kommunikation der netzseitigen Funkstation mit einer Teilnehmerstation das gesamte Frequenzband oder auch Teile desselben verwendet werden. Zu einem bestimmten Zeitpunkt kann die netzseitige Funkstation für das zentrale Gebiet in Bezug auf alle aktuell stattfindenden Kommunikationen mit Teilnehmerstationen das gesamte Frequenzband verwenden, wobei auch Zeitpunkte existieren können, zu welchen die netzseitige Funkstation hierfür lediglich Teile des Frequenzbandes einsetzt. Entsprechendes gilt auch für die weiteren Gebiete, wobei hierbei für die Kommunikation der netzseitigen Funkstation mit einer bestimmten Teilnehmerstation bzw. für die Kommunikation der netzseitigen Funkstation zu einem bestimmten Zeitpunkt mit allen mit ihre kommunizierenden Teilnehmerstationen maximal der jeweilige Teil des Frequenzbandes verwendet werden darf. Die Teile des Frequenzbandes können jeweils aus im Frequenzbereich zusammenhängenden oder aus durch nicht zu dem jeweiligen Teil gehörende Anteile unterbrochenen Anteilen bestehen.

Das Frequenzband kann z.B. in Teile aufgeteilt werden, indem es in Subträger für ein Mehrträgerverfahren wie OFDM aufgegliedert wird. Die erfindungsgemäße Zuordnung kann sich sowohl ausschließlich auf die Kommunikation in Abwärtsrichtung, als auch ausschließlich auf die Kommunikation in Aufwärtsrichtung, als auch auf die Kommunikation in Abwärts- und Aufwärtsrichtung beziehen.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Frequenzband in eine der Anzahl der weiteren Gebiete entsprechende Mehrzahl von nicht überlappenden Teilen aufgeteilt, und die erste netzseitige Funkstation verwendet für unterschiedliche der weiteren Gebiete unterschiedliche Teile des Frequenzbandes zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen. In diesem Fall wird für jedes der weiteren Gebiete, in Bezug auf welche die erfindungsgemäße Zuordnung Einsatz findet, ein eigener Teil des Frequenzbandes verwendet. Beispielsweise kann die Funkzelle in das zentrale Gebiet und vier weitere Gebiete aufgeteilt werden, während das Frequenzband in vier gleich oder unterschiedlich große sich nicht überschneidende Teile aufgeteilt wird, so dass für jedes der weiteren Gebiete genau einer dieser Teile zur Verfügung steht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine der ersten netzseitigen Funkstation benachbarte netzseitige Funkstation in ihrer Funkzelle zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen das Frequenzband verwendet, wobei die Funkzelle der zweiten netzseitigen Funkstation in ein zentrales die zweite netzseitige Funkstation beinhaltendes Gebiet und eine Mehrzahl weiterer außerhalb des zentralen Gebietes gelegene Gebiete aufgeteilt ist. Eine Zuordnung von Gebieten zur Funkressourcen findet Einsatz, gemäß welcher die zweite netzseitige Funkstation für das zentrale Gebiet das gesamte Frequenzband und für die weiteren Gebiet jeweils einen Teil des Frequenzbandes zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen verwendet. Die zweite netzseitige Funkstation verwendet im Grenzbereich zur Funkzelle der ersten netzseitigen Funkstation andere Teile des Frequenzbandes als die erste netzseitige Funkstation.

Vorteilhafterweise sind die erste und die zweite Funkzelle Bestandteil eines zellularen Systems, welches eine Vielzahl weiterer Funkzellen umfassen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist entsprechend auf eine größere Anzahl von Nachbarzellen anwendbar.

Die Funkzellen der ersten und der zweiten netzseitigen Funkstation sind benachbart, d.h. sie grenzen aneinander bzw. überlappen einander leicht. Eine Teilnehmerstation kann im Grenzbereich der beiden Funkzellen Signale sowohl von der ersten netzseitigen Funkstation als auch von der zweiten netzseitigen Funkstation empfangen. Bei dem Grenzbereich handelt es sich um einen Bereich, in welchem Signale der ersten und der zweiten netzseitigen Funkstation interferieren und sich somit gegenseitige stören. Um diese unerwünschten Effekte zu vermeiden, verwenden die erste und die zweite netzseitige Funkstation im Grenzbereich unterschiedliche, d.h. nicht überlappende Teile des Frequenzbandes.

Obige Ausführungen hinsichtlich der Ausgestaltung der Aufteilung der Funkzelle der ersten netzseitigen Funkstation in Gebiete und hinsichtlich der Aufteilung des Frequenzbandes in Teile, sowie hinsichtlich der Zuordnung von Funkressourcen zu Gebieten sind entsprechend auch auf die Funkzelle der zweiten netzseitigen Funkstation anwendbar.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Aufteilung der Funkzelle der ersten netzseitigen Funkstation in Gebiete gleich der Aufteilung der Funkzelle der zweiten netzseitigen Funkstation in Gebiete. Dies bedeutet, dass in der ersten und der zweiten Funkzelle die gleiche Anzahl an weiteren Gebieten zum Einsatz kommt, wobei die relative Größe und Lage der weiteren Gebiete der ersten Funkzelle zueinander etwa gleich der relativen Größe und Lage der weiteren Gebiete der zweiten Funkzelle zueinander ist. Gemäß der betrachteten Ausgestaltung ist auch die Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen in der Funkzelle der ersten netzseitigen Funkstation gleich der Zuordnung von Gebieten zu Funkressource in der Funkzelle der zweiten netzseitigen Funkstation. Es existiert somit ein Muster der Gebietsaufteilung und Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen, welches für die erste und die zweite Funkzelle gleich ist.

Einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß findet zwischen der ersten netzseitigen Funkstation und der zweiten netzseitigen Funkstation eine Kommunikation betreffend eine Änderung der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen statt, und im Anschluss erfolgt in der Funkzelle der ersten netzseitigen Funkstation und in der Funkzelle der zweiten netzseitigen Funkstation eine Änderung der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen. Im Lauf der Kommunikation können sich die netzseitigen Funkstationen abstimmen, auf welche Weise die Änderung der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen erfolgen soll. Die Kommunikation zwischen den netzseitigen Funkstationen kann direkt oder über eine oder mehrere weitere Einrichtung ablaufen.

Vorteilhaft ist es, wenn die erste netzseitige Funkstation aufgrund eines Bedarfs an Funkressourcen im Grenzbereich zur Funkzelle der zweiten netzseitigen Funkstation die Kommunikation initiiert. Die erste netzseitige Funkstation kann die zweite netzseitige Funkstation z.B. darüber informieren, dass sie zusätzliche Funkressourcen für den Grenzbereich benötigt, gegebenenfalls weiterhin darüber, welche Funkressourcen sie benötigt oder bevorzugt.

Die zweite netzseitige Funkstation kann die erste netzseitige Funkstation im Rahmen der Kommunikation über von der ersten netzseitigen Funkstation im Grenzbereich zur Funkzelle der zweiten netzseitigen Funkstation verwendbare Teile des Frequenzbandes informieren. Diese Information ist vorzugsweise verbunden mit der Freistellung dieser Teile durch die zweite netzseitige Funkstation, z.B. durch eine Neuzuweisung von Funkressourcen zu Teilnehmerstationen oder durch eine Feststellung der zweiten netzseitigen Funkstation, dass diese Teile aktuell nicht von ihr benötigt werden.

Alternativ zur Kommunikation zwischen den netzseitigen Funkstationen ist es möglich, dass eine Einrichtung der ersten netzseitigen Funkstation und der zweiten netzseitigen Funkstation Informationen betreffend eine Änderung der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen sendet, und im Anschluss kann in der Funkzelle der ersten netzseitigen Funkstation und in der Funkzelle der zweiten netzseitigen Funkstation eine Änderung der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen erfolgen.

Vorteilhafterweise ist die Änderung der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen so ausgestaltet, dass die zweite netzseitige Funkstation im Grenzbereich zur Funkzelle der ersten netzseitigen Funkstation andere Teile des Frequenzbandes verwendet als die erste netzseitige Funkstation.

Die erfindungsgemäße netzseitige Funkstation weist Mittel auf zum Kommunizieren mit Teilnehmerstationen in ihrer Funkzelle auf einem Frequenzband und auf Teilen des Frequenzbandes, sowie Mittel zum Verwenden des gesamten Frequenzbandes in einem zentralen Gebiet der Funkzelle und zum Verwenden für eine Mehrzahl von weiteren Gebieten der Funkzelle von jeweils einem Teil des Frequenzbandes. Die erfindungsgemäße netzseitige Funkstation eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei dies auch auf die Ausgestaltungen und Weiterbildungen zutreffen kann. Hierzu kann sie weitere Mittel umfassen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1: einen Ausschnitt aus einem Funkkommunikationssystem,
2: einen Signalisierungsaustausch zwischen zwei Basisstationen.
Der in 1 gezeigte Ausschnitt aus einem Funkkommunikationssystem umfasst die beiden schematisch als Kreis dargestellten Funkzellen Z1 und Z2 zweier benachbarter Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2. Die Ausgestaltung der Funkzellen Z1 und Z2 gemäß 1 dient nur der Erklärung des Ausführungsbeispiels, in Realität weisen Funkzellen in der Regel keine Kreisform auf; weiterhin sind in Realität in der Regel leichte Überschneidungen zwischen den Funkzellen Z1 und Z2 vorhanden, so dass eine Teilnehmerstation, welche sich am Rand einer Funkzelle Z1 oder Z2 befindet, Signale von der benachbarten Basisstation empfangen kann. Weitere Funkzellen sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt, die folgenden Erläuterungen sind jedoch auf eine größere Anzahl von Funkzellen anwendbar.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für ein 3GPlus System, zu welchem aktuell Standardisierungsvorbereitungen stattfinden. Es wird davon ausgegangen, dass dem System ein breites Frequenzband F zur Verfügung steht, welches in jeder Funkzelle genutzt wird, d.h. mit einem Frequenzwiederholabstand von eins. Die Erfindung ist jedoch auch auf andere Funkkommunikationssysteme anwendbar.
Das Ausführungsbeispiel betrifft die Kommunikation in Abwärtsrichtung, d.h. die Versendung von Signalen durch die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 an Teilnehmerstationen. Hierzu steht den Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 das Frequenzband F zur Verfügung. Das Frequenzband F ist in die vier nicht überlappenden Frequenzbereiche F1, F2, F3 und F4 aufgeteilt. Besteht das Frequenzband F beispielsweise aus 256 Subträgern, so kann der Frequenzbereich F1 aus den Subträgern 1 bis 64, der Frequenzbereich F2 aus den Subträgern 65 bis 128, der Frequenzbereich F3 aus den Subträgern 129 bis 192, und der Frequenzbereich F4 aus den Subträgern 193 bis 256 bestehen.
Die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 verwenden in den zentralen Bereichen ihrer Funkzellen Z1 und Z2, d.h. in dem Gebiet um die jeweilige Basisstation NODE B 1 oder NODE B 2, das gesamte Frequenzband F zur Kommunikation in Abwärtsrichtung. Hierdurch können hohe Datenraten von beispielsweise 100 MBit/s erzielt werden. Benötigt eine Teilnehmerstation diese hohe Datenrate nicht, so kann die jeweilige Basisstation NODE B 1 oder NODE B 2 dieser Teilnehmerstation einen Teil des Frequenzbandes F zuweisen, wobei die Breite dieses Teils von der von der Teilnehmerstation benötigten Datenrate abhängt.
Der Zellrand unterscheidet sich insofern von dem inneren Gebiet einer Zelle Z1 und Z2, als die jeweilige Basisstation NODE B 1 oder NODE B 2 aufgrund der größeren Entfernung zu einer sich am Zellrand befindlichen Teilnehmerstation im Mittel eine größere Sendeleistung aufbringen muss. Weiterhin erfährt eine Teilnehmerstation am Zellrand eine größere Interferenz durch die Funkübertragung in der benachbarten Funkzelle. Um die Inter-Zell-Interferenz zu reduzieren, verwenden die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 am Zellrand auf ein bestimmtes Gebiet bezogen nicht das gesamte Frequenzband F, sondern lediglich einen Teile desselben. 1 zeigt den Fall, dass die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 am rechten Zellrand den Frequenzbereich F1 verwenden, am oberen Zellrand den Frequenzbereich F2, am linken Zellrand den Frequenzbereich F3 und am unteren Zellrand den Frequenzbereich F4. Der Zellrand wird somit in Gebiete aufgeteilt, so dass in verschiedenen Gebieten des Zellrandes verschiedene Frequenzbereiche des Frequenzbandes F verwendet werden. Befindet sich eine Teilnehmerstation beispielsweise in dem mit F1 bezeichneten Gebiet der Funkzelle Z1 der Basisstation NODE B 1 oder NODE B 2, so empfängt sie Signale von der jeweiligen Basisstation NODE B 1 oder NODE B 2 lediglich auf den Subträgern des Frequenzbereichs F1.
Die in 1 dargestellte Aufteilung der Zellen Z1 und Z2 in Gebiete und die Zuordnung von Gebieten zu Frequenzbereichen des Frequenzbandes F weist den Vorteil auf, dass die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 in den Gebieten, wo ihre Zellen Z1 und Z2 aneinandergrenzen, unterschiedliche Frequenzbereiche des Frequenzbandes verwenden. Die Basisstation NODE B 1 verwendet nämlich in dem auf die Basisstation NODE B 2 gerichteten Gebiet den Frequenzbereich F1, während die Basisstation NODE B 2 in dem auf die Basisstation NODE B 1 gerichteten Gebiet den Frequenzbereich F3 verwendet. Da die Frequenzbereiche F1, F2, F3 und F4 nicht überlappen, wird eine Teilnehmerstation, welche in der Nähe der Zelle Z2 der Basisstation NODE 2 auf Subträgern des Frequenzbereichs F1 für sie bestimmte Signale von der Basisstation NODE B 1 empfängt, nicht durch von der Basisstation NODE B 2 auf Subträgern des Frequenzbereiches F3 ausgestrahlte Signale gestört. Hierdurch wird die Anzahl von aufgrund von Interferenzen benötigten Handover-Vorgängen einer Teilnehmerstation zwischen verschiedenen Funkzellen Z1 und Z2 reduziert.
Es ist ersichtlich, dass es bei einem zellularen System vorteilhaft ist, wenn alle Funkzellen die gleiche oder zumindest eine ähnliche Zuordnung von Frequenzbereichen zu Gebieten verwenden, so dass in Bezug auf jede Funkzelle die Interferenz in Richtung einer jeden benachbarten Funkzelle gering ist. Hierfür bietet es sich insbesondere an, die Anzahl der Gebiete des Zellrandbereichs und entsprechend die Anzahl der Frequenzbereiche der Anzahl benachbarter Zellen anzupassen. Dementsprechend eignet sich die Aufteilung gemäß 1 besonders für Systeme, bei welchen eine Funkzelle vier benachbarte Funkzelle aufweist.
Die Zuordnung von Funkressourcen zu Gebieten innerhalb der Funkzellen Z1 und Z2 gemäß 1 resultiert darin, dass in den zentralen Gebieten um die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 jeweils sehr hohe Datenraten wie z.B. 100 MBit/s erreichbar sind, während am Zellrand bei einer entsprechenden Breite des Frequenzbandes F gegenüber der Zellmitte reduzierte, jedoch weiterhin hohe Datenraten von beispielsweise 10 MBit/s möglich sind. Sowohl in dem zentralen Gebiet um die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 wie auch am Zellrand ist es möglich, dass die jeweilige Basisstation NODE B 1 oder NODE B 2 einer Teilnehmerstation die gesamte für das jeweilige Gebiet zur Verfügung stehende Frequenzbreite zuweist oder lediglich einen Teil dieser Breite. Hierfür bietet sich OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) als Vielfachzugriffsverfahren bzw. Teilnehmerseparierungsverfahren an. OFDMA kann mit weiteren Vielfachzugriffsverfahren wie z.B. einem Kode- oder Raumbereichsvielfachzugriffsverfahren kombiniert werden.
Die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 verwenden im Zellzentrum zwar das gesamte Frequenzband F zur Versendung von Nachrichten an Teilnehmerstationen, für den Fall jedoch, dass eine Teilnehmerstation nicht das gesamte Frequenzband F benötigt, kann die Ressourcenzuweisung im Zellzentrum von der Zuordnung der Frequenzbereiche zu Gebieten am Zellrand beeinflusst werden. So kann beispielsweise die Basisstation NODE B 1 einer Teilnehmerstation, welche sich im Zellzentrum in Richtung des mit F1 bezeichneten Gebietes befindet, vorzugsweise Subträger des Frequenzbereiches F3 zuweisen, sofern diese Teilnehmerstation lediglich einen Teil des Frequenzbandes F benötigt.
Es ist möglich, dass die Aufteilung der Zellen Z1 und Z2 in Gebiete und die Zuordnung der Frequenzbereiche zu diesen Gebieten statisch ist. In diesem Fall entscheidet vorzugsweise eine Kontrolleinrichtung, z.B. der RNC (Radio Network Controler), über die Aufteilung und Zuordnung. Einer Basisstation NODE B 1 oder NODE B 2 bleibt bei Bedarf von zusätzlichen Funkressourcen in diesem Fall lediglich die Möglichkeit, ihre Sendeleistung in dem jeweiligen Gebiet zu steigern. Befinden sich beispielsweise in dem von der Basisstation NODE B 1 mit dem Frequenzbereich F1 versorgten Gebiet eine Vielzahl von Teilnehmerstationen, welche in Abwärtsrichtung mit der Basisstation NODE B 1 kommunizieren möchten, so kann die Basisstation NODE B 1 die Sendeleistung von an diese Teilnehmerstationen gesendeten Signalen erhöhen. Hierdurch kann die Datenrate gesteigert werden, so dass die Funkressourcen des Frequenzbereiches F1 effizienter genutzt werden.
Alternativ zur statischen Zuordnung kann eine dynamische Anpassung der Zuordnung von Subträgern zu Gebieten erfolgen. Benötigt beispielsweise die Basisstation NODE B 1 einen größeren Umfang an Funkressourcen zur Versendung von Signalen an Teilnehmerstationen in dem gemäß 1 durch den Frequenzbereich F1 versorgten Gebiet, so kann sie einerseits wie oben erläutert die Sendeleistung für dieses Gebiet steigern. Andererseits kann sie für das betrachtete Gebiet Subträger verwenden, welche nicht zu dem Frequenzbereich F1 gehören. Um die Entstehung von Interferenzen im Grenzbereich zwischen den Zellen Z1 und Z2 der Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 trotz der dynamischen Zuordnung von Funkressourcen zu Gebieten zu vermeiden, bedarf es einer Abstimmung.
2 zeigt einen Signalisierungsaustausch zwischen den Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2. Die Basisstation NODE B 1 sendet, nachdem sie festgestellt hat, dass sie zusätzlich Subträger im Grenzbereich zur Basisstation NODE B 2 hin benötigt, die Nachricht NEED RESOURCES an die Basisstation NODE B 2. Die Basisstation NODE B 2 stellt daraufhin in dem Schritt FREE RESOURCES fest, welche Subträger die Basisstation NODE B 1 in dem betrachteten Grenzgebiet zusätzlich verwenden kann. In der Nachricht REOURCES OK teilt die Basisstation NODE B 2 der Basisstation NODE B 1 mit, welche zusätzlichen Subträger von der Basisstation NODE B 1 verwendet werden dürfen.
Bezüglich der Freigabe von Funkressourcen durch die Basisstation NODE B 2 existiert die Möglichkeit, dass der Basisstation NODE B 1 zugestanden wird, Ressourcen des Frequenzbereiches F3 im Grenzbereich zu verwenden, oder der Frequenzbereiche F2 oder F4:

• Es ist möglich, dass die Basisstation NODE B 2 manche der Subträger des Frequenzbereichs F3 nicht benötigt und der Basisstation NODE B 1 zur Verfügung stellt, ohne dass sich die Zuordnung von Gebieten zu Frequenzbereichen in der Zelle Z2 der Basisstation NODE B 2 ändert. Die Basisstation NODE B 2 verwendet lediglich in dem mit F3 bezeichneten Gebiet nicht mehr alle Subträger des Frequenzbereiches F3. Diese nicht von der Basisstation NODE B 2 verwendeten Subträger des Frequenzbereiches F3 können von der Basisstation NODE B 1 in dem mit F1 bezeichneten Gebiet eingesetzt werden. Bezüglich der Zelle Z2 der Basisstation NODE B 2 verändern sich nicht die Größen der einzelnen Gebiete, jedoch verwendet die Basisstation NODE B 1 in dem mit F1 bezeichneten Gebiet nicht mehr nur den Frequenzbereich F1, sondern zusätzlich manche Subträger des Frequenzbereiches F3.
• Es ist möglich, dass die Basisstation NODE B 2 manche der Subträger des Frequenzbereiches F2 und/oder F4 aktuell nicht benötigt, so dass diese von der Basisstation NODE B 1 in dem mit F1 bezeichneten Gebiet einsetzbar sind. Dies kann in der Zelle Z2 der Basisstation NODE B 2 umgesetzt werden, indem sich die Zuordnung von Gebieten zu Frequenzbereichen nicht ändert. Die Basisstation NODE B 2 verwendet lediglich in dem mit F2 und/oder F4 bezeichneten Gebiet nicht mehr alle Subträger des Frequenzbereiches F2 bzw. F4. Bezüglich der Zelle Z2 der Basisstation NODE B 2 verändern sich nicht die Größen der einzelnen Gebiete, jedoch verwendet die Basisstation NODE B 1 in dem mit F1 bezeichneten Gebiet nicht mehr nur den Frequenzbereich F1, sondern zusätzlich manche Subträger des Frequenzbereiches F2 und/oder F4.
• Es ist möglich, dass die Basisstation NODE B 2 zwar weiterhin alle Subträger des Frequenzbandes F verwendet, die Gebietsaufteilung in der Zelle Z2 der Basisstation NODE B 2 jedoch geändert wird. Auf diese Weise kann das mit F3 bezeichnete Gebiet der Zelle Z2 der Basisstation NODE B 2 in Richtung des mit F2 und/oder F4 bezeichneten Gebietes ausgedehnt werden. Dies bedeutet, dass in einem Teil des mit F2 und/oder F4 bezeichneten Gebietes der Frequenzbereich F3 verwendet wird. Hierdurch ist es möglich, dass sich in der Zelle Z1 der Basisstation NODE B 1 das mit F2 und/oder F4 bezeichnete Gebiet in Richtung des mit F1 bezeichneten Gebietes ausdehnt, ohne dass die Interferenz auf den Subträgern der Frequenzbereiche F2 und/oder F4 erhöht wird. In diesem Fall verwenden die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 beide die gesamten Frequenzbereiche F2 und F4, jedoch ist die Größe des mit F2 und/oder F4 bezeichneten Gebietes der Basisstation NODE B 1 gegenüber 1 vergrößert, während das mit F2 und/oder F4 bezeichnete Gebiete der Basisstation NODE B 2 gegenüber 1 verkleinert ist.

Alternativ kann die Basisstation NODE B 1 der Basisstation NODE B 2 mit der Nachricht NEED RESOURCES mitteilen, welche Subträger sie im Grenzbereich zur Basisstation NODE B 2 hin verwenden möchte. Die Basisstation NODE B 2 gibt diese Subträger in dem Schritt FREE RESOURCES durch eine geeignete Umorganisation frei und informiert die Basisstation NODE B 1 mit der Nachricht RESOURCES OK über ihr Einverständnis.
Dieses Vorgehen weist jedoch den Nachteil auf, dass die Basisstation NODE B 1 nicht über die aktuelle Ressourcenbelegung der Basisstation NODE B 2 informiert ist und somit von der Basisstation NODE B 2 dringend benötigte Ressourcen anfordern könnte.
Die Basisstation NODE B 1 sendet eine Nachricht BACK an die Basisstation NODE B 2, wenn sie feststellt, dass aufgrund ihrer Lastsituation wieder zur ursprünglichen Zuordnung der Funkressourcen zu Gebieten zurückgekehrt werden kann. Alternativ kann die Nachricht BACK auch von der Basisstation NODE B 2 an die Basisstation NODE B 1 gesendet werden, wenn die Basisstation NODE B 2 feststellt, dass aufgrund ihres Funkressourcenbedarfs eine Rückkehr zur ursprünglichen Konstellation nötig oder vorteilhaft ist.
Es existiert somit eine Zuordnung von Frequenzbereichen zu Gebieten, welche als Ausgangssituation bzw. als bevorzugte Ressourcenverteilung betrachtet wird, und von welcher bei Bedarf abgewichen werden kann, wobei sich die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 über die Abweichung abstimmen. Diese Abstimmung kann direkt zwischen den Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 erfolgen, indem diese über Leitung oder über Funk miteinander kommunizieren. Alternativ können die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 auch über eine weitere Einrichtung, wie z.B. über eine Kontrolleinrichtung in Form eines RNC, miteinander kommunizieren. Nach einer abgestimmten und durchgeführten Abweichung wird versucht, zur bevorzugten Ressourcenverteilung zurückzukehren.
Bei dem beschriebenen Verfahren zur Veränderung der Ressourcenverteilung erfolgt eine Abstimmung zwischen den Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2, wobei die Kommunikation im Rahmen der Abstimmung direkt zwischen den Basisstationen oder über weitere Einrichtungen verlaufen kann. Die Entscheidung über das Ausmaß der Umverteilung und über den Zeitpunkt der Umverteilung bzw. der Beendigung der Umverteilung wird durch die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 getroffen. Alternativ zu dieser autonomen Stellung der Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 ist es möglich, dass eine Kontrolleinrichtung diese Entscheidungen trifft und die Basisstationen NODE B 1 und NODE B 2 anweist, diese umzusetzen.
Die am vereinfachten Beispiel zweier benachbarter Funkzellen Z1 und Z2 beschriebene Vorgehensweise der Abstimmung zur Vermeidung von Interferenzen bei einer Umverteilung der Funkressourcen kann entsprechend auf eine größere Zahl benachbarter Funkzellen übertragen werden.

Claims

Verfahren zur Kommunikation per Funk, bei dem eine erste netzseitige Funkstation (NODE B 1) in ihrer Funkzelle (Z1) zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen ein Frequenzband (F) verwendet, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkzelle (Z1) in ein zentrales die erste netzseitige Funkstation (NODE B 1) beinhaltendes Gebiet und eine Mehrzahl weiterer außerhalb des zentralen Gebietes gelegene Gebiete aufgeteilt ist, eine Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen Einsatz findet, gemäß welcher die erste netzseitige Funkstation (NODE B 1) für das zentrale Gebiet das gesamte Frequenzband (F) und für die weiteren Gebiete jeweils einen Teil (F1, F2, F3, F4) des Frequenzbandes (F) zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Frequenzband (F) in eine der Anzahl der weiteren Gebiete entsprechende Mehrzahl von nicht überlappenden Teilen (F1, F2, F3, F4) aufgeteilt ist, und die erste netzseitige Funkstation (NODE B 1) für unterschiedliche der weiteren Gebiete unterschiedliche Teile (F1, F2, F3, F4) des Frequenzbandes (F) zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen verwendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem eine zweite der ersten netzseitigen Funkstation (NODE B 1) benachbarte netzseitige Funkstation (NODE B 2) in ihrer Funkzelle (Z2) zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen das Frequenzband (F) verwendet, wobei die Funkzelle (Z2) der zweiten netzseitigen Funkstation (NODE B 2) in ein zentrales die zweite netzseitige Funkstation (NODE B 2) beinhaltendes Gebiet und eine Mehrzahl weiterer außerhalb des zentralen Gebietes gelegene Gebiete aufgeteilt ist, eine Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen Einsatz findet, gemäß welcher die zweite netzseitige Funkstation (NODE B 2) für das zentrale Gebiet das gesamte Frequenzband (F) und für die weiteren Gebiete jeweils einen Teil (F1, F2, F3, F4) des Frequenzbandes (F) zur Kommunikation mit Teilnehmerstationen verwendet, wobei die zweite netzseitige Funkstation (NODE B 2) im Grenzbereich zur Funkzelle (Z1) der ersten netzseitigen Funkstation (NODE B 1) andere Teile (F1, F2, F3, F4) des Frequenzbandes (F) verwendet als die erste netzseitige Funkstation (NODE B 1).
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Aufteilung der Funkzelle (Z1) der ersten netzseitigen Funkstation (NODE B 1) in Gebiete gleich der Aufteilung der Funkzelle (Z2) der zweiten netzseitigen Funkstation (NODE B 2) in Gebiete ist, und die Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen in der Funkzelle (Z1) der ersten netzseitigen Funkstation (NODE B 1) gleich der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen in der Funkzelle (Z2) der zweiten netzseitigen Funkstation (NODE B 2) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, bei dem zwischen der ersten netzseitigen Funkstation (NODE B 1) und der zweiten netzseitigen Funkstation (NODE B 2) eine Kommunikation betreffend eine Änderung der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen stattfindet, und im Anschluss in der Funkzelle (Z1) der ersten netzseitigen Funkstation (NODE B 1) und in der Funkzelle (Z2) der zweiten netzseitigen Funkstation (NODE B 2) eine Änderung der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die erste netzseitige Funkstation (NODE B 1) aufgrund eines Bedarfs an Funkressourcen im Grenzbereich zur Funkzelle (Z2) der zweiten netzseitigen Funkstation (NODE B 2) die Kommunikation initiiert.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die zweite netzseitige Funkstation (NODE B 2) die erste netzseitige Funkstation (NODE B 1) im Rahmen der Kommunikation über von der ersten netzseitigen Funkstation (NODE B 1) im Grenzbereich zur Funkzelle (Z2) der zweiten netzseitigen Funkstation (NODE B 2) verwendbare Teile (F1, F2, F3, F4) des Frequenzbandes (F) informiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, bei dem eine Einrichtung der ersten netzseitigen Funkstation (NODE B 1) und der zweiten netzseitigen Funkstation (NODE B 2) Informationen betreffend eine Änderung der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen sendet, und im Anschluss in der Funkzelle (Z1) der ersten netzseitigen Funkstation (NODE B 1) und in der Funkzelle (Z2) der zweiten netzseitigen Funkstation (NODE B 2) eine Änderung der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen gemäß den Informationen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem die Änderung der Zuordnung von Gebieten zu Funkressourcen so ausgestaltet ist, dass die zweite netzseitige Funkstation (NODE B 2) im Grenzbereich zur Funkzelle (Z1) der ersten netzseitigen Funkstation (NODE B 1) andere Teile (F1, F2, F3, F4) des Frequenzbandes (F) verwendet als die erste netzseitige Funkstation (NODE B 1).
Netzseitige Funkstation (NODE B 1, NODE B 2) für ein Funkkommunikationssystem, mit Mitteln zum Kommunizieren mit Teilnehmerstationen in ihrer Funkzelle (Z1, Z2) auf einem Frequenzband (F) und auf Teilen (F1, F2, F3, F4) des Frequenzbandes (F), gekennzeichnet durch Mittel zum Verwenden des gesamten Frequenzbandes (F) in einem zentralen Gebiet der Funkzelle (Z1, Z2) und zum Verwenden für eine Mehrzahl von weiteren Gebiete der Funkzelle (Z1, Z2) von jeweils einem Teil (F1, F2, F3, F4) des Frequenzbandes (F), wobei die Funkzelle (Z1, Z2) in das zentrale die netzseitige Funkstation (NODE B 1, NODE B 2) beinhaltende Gebiet und die Mehrzahl weiterer außerhalb des zentralen Gebietes gelegene Gebiete aufgeteilt ist.