DE69433706T2

DE69433706T2 - Kanalauswahl in einem zellularen kommunikationssystem

Info

Publication number: DE69433706T2
Application number: DE69433706T
Authority: DE
Inventors: Harald Kallin; Roland Bodin; Magnus Lindroth; Walter Ghisler
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2014-08-31
Also published as: CN1066901C; CN1115198A; SG43119A1; AU678530B2; WO1995007013A1; AU7627094A; KR100344369B1; FI112025B; DE69433706D1; FI952062A; FI952062A0; EP0667092A1; US5507034A; TW245867B; EP0667092B1

Description

HINTERGRUND
Die Erfindung betrifft die Kanalauswahl in einem Mobilfunk-Kommunikationssystem, und im einzelnen Verfahren und Geräte zum Auswählen eines in einer Zelle eines Mobilfunk-Kommunikationssystems zu verwendenden Kanals, wobei die Auswahl derart durchgeführt wird, dass das Auftreten von Störungen aus dem gleichen Kanal bzw. Co-Kanal-Interferenzen reduziert wird.
In einem zellularen Mobilfunk-Kommunikationssystem ist der mittels des Systems versorgte, geographische in geographisch definierte Zellen eingeteilt, wobei jede von diesen von einer Basisstation bedient wird. In dem System gibt es eine endliche Anzahl von Trägerfrequenzen, die für die Verwendung während einer Kommunikation bzw. Übertragung verfügbar sind. Eine Frequenzgruppe, die sich aus einer Teilmenge von sämtlichen der verfügbaren Frequenzen zusammensetzt, ist während der Übertragung jeder Zelle für die Verwendung dieser Zelle zugeordnet. Weil jedoch die Anzahl der Frequenzgruppen beschränkt ist, ist es notwendig, diese innerhalb des mittels des Systems versorgten Bereiches wiederzuverwenden. Da die Verwendung einer bestimmten Frequenz von zwei verschiedenen Zellen in Störungen aus dem gleichen Kanal bzw. Co-Kanal-Interferenzen resultieren kann, was möglicherweise das Träger-zu-Interferenz-Verhältnis unter einen hinnehmbaren Qualitätsschwellenwert herabsetzt, wird ein Versuch gemacht, den Zellen derart Frequenzgruppen zuzuordnen, was dazu führt, dass jede vorgegebene Zelle eine von ihrer Nachbarzelle verschiedene Frequenzgruppe verwendet. Eine Gruppe von Zellen wird ein Cluster genannt, wenn die Kombination ihrer individuell zugeordneten Frequenzgruppen sämtliche verfügbaren Frequenzen umfasst, die dem System zugeordnet sind. Gewöhnlich gibt es innerhalb eines Systems eine Anzahl von Cluster, wobei jedes Cluster eine bestimmte Frequenz-Zuordnung wiederholt, was ein Wiederverwendungsmuster genannt wird.
Zellen, welchen die gleiche Frequenzgruppe zugeordnet wurde, werden Co-Kanalzellen genannt. Anhand dieser Beschreibung folgt, dass jede Co-Kanalzelle von sämtlichen anderen Co-Kanalzellen einem verschiedenen Cluster zugeordnet ist.
Es ist wünschenswert, zu versuchen, den Effekt der Co-Kanal-Interferenz zu beschränken, der aufgrund der gleichzeitigen Verwendung einer bestimmten Frequenz von zwei verschiedenen Co-Kanalzellen entsteht. Dieses kann durch eine derartige Zuordnung von Frequenzen erzielt werden, dass die Entfernung zwischen Co-Kanalzellen maximiert wird. Jedoch bedeutet die Maximierung dieser Entfernung die Zuordnung weniger Frequenzen zu jeder Zelle. Dieses kann in Konflikt mit Systemanforderungen stehen, die Kapazität einer jeden Zelle durch Erhöhung der Anzahl der Frequenzen, die hierzu zugeordnet sind, zu vergrößern.
In einem normalen Wiederverwendungsmuster, wie etwa das 21-Zell-Frequenz-Wiederholmuster, basiert die im Durchschnitt erwartete Co-Kanal-Interferenz in einer vorgegebenen Zelle auf der Annahme, dass sämtliche Co-Kanalfrequenzen in allen Co-Kanalzellen verwendet werden. Das heißt, für eine Zelle, die eine Frequenzgruppe f_A aufweist, welche Frequenzen f₁, f₂₂, f₄₃, f₆₄, ..., enthält, wird die im Mittelwert erwartete Co-Kanal-Interferenz in einer vorgegebenen Zelle durch die Annahme berechnet, dass jede der Frequenzen der Zelle von der Zelle und von der Co-Kanalzellen simultan verwendet werden (d. h., jene Zellen, zu welchen die gleiche Frequenzgruppe zugeordnet wurde), obwohl dieses nicht häufig der Fall ist.
Als Beispiel wird auf 1 Bezug genommen, die ein System zeigt, welches ein 7-Zell-Frequenz-Wiederholungsmuster aufweist. Zwei Zellencluster sind gezeigt, wobei sich jedes aus sieben Zellen zusammensetzt. Das erste Zellencluster 100 setzt sich aus Zellen zusammen, die mit C₁₁ C₁₂, C₁₃, C₁₄ C₁₅, C₁₆ und C₁₇ bezeichnet sind. Das zweite Zellencluster 102 besteht aus Zellen, die mit C₂₁, C₂₂, C₂₃, C₂₄, C₂₅, C₂₆ und C₂₇ bezeichnet sind. Die Darstellung von lediglich zwei Zellenclustern wird hier nur zum Zwecke der Vereinfachung vorgenommen. In der Praxis sollte es so verstanden sein, dass ein Mobiltelefonsystem mehr als zwei Zellencluster aufweisen kann. Es sollte ebenso verstanden sein, dass die nachfolgende Diskussion nicht auf Systeme beschränkt ist, die ein 7-Zell-Frequenz-Wiederholungsmuster aufweisen, sondern dass sie in gleicher Weise bei sämtlichen Wiederholungsmuster anwendbar ist, einschließlich des geläufigen 12-Zell- und 21-Zell-Frequenz-Wiederholungsmusters.
Wie in 1 gezeigt, ist jeder Zelle eine Frequenzgruppe zugeordnet, die hier als Buchstabe „f" mit einem Buchstaben-Suffix bezeichnet wird. Beispielsweise wurde jeder der Zellen C₁₁ und C₂₁ die Frequenzgruppe f_A zugeordnet.
Spezielle Frequenzen werden hier als Buchstabe f mit einem numerischen Suffix bezeichnet. In dem in 1 gezeigten 7-Zell-Frequenz-Wiederholungsmuster setzt sich die Frequenzgruppe f_A aus den Frequenzen f₁, f₈, f₁₅, f₂₂ ... zusammen, die Frequenzgruppe f_B setzt sich aus den Frequenzen f₂, f₉, f₁₆, f₂₃ ... zusammen, und so weiter.
Eine Mobilstation, M, in der Zelle C₁₁ operiert an einer der Frequenzen in der Gruppe f_A, wie etwa an f₂₂. Der Anruf mag oder mag nicht Co-Kanal-Interferenz von einem anderen Benutzer, der in der Zelle C₂₁ angeordnet ist, erfahren, abhängig davon, ob die gleiche Frequenz, in diesem Fall f₂₂, in der Zelle C₂₁ verwendet wird.
Bei hohem Verkehr sind typischerweise 70–80% der Verkehrsfrequenzen oder Kanäle in Verwendung. Wenn die Verkehrsverwendung auf über 80% steigt, wird der vom Benutzer empfundene Gassenbesetztzustand nicht hinnehmbar. Daraus folgt, dass bei hohem Verkehr die Wahrscheinlichkeit, dass ein bestimmter Kanal simultan in beiden Zellen C₁₁ und C₂₁ verwendet wird, hoch ist. Diese simultane Verwendung resultiert in einer sehr wahrscheinlichen Co-Kanal-Interferenz.
Nun wird unter Bezugnahme auf 2 die mittlere Zelle C₁₁, die zunächst in 1 gezeigt wird, zusammen mit ihren sechs am nächsten liegenden Co-Kanalzellen C₂₁, C₃₁, C₄₁, C₅₁, C₆₁ und C₇₁ dargestellt. Es sollte verstanden werden, dass jede der dargestellten Co-Kanalzellen in der Mitte eines 7-Zellenclusters angeordnet ist, ähnlich dem ersten Zellencluster 100. Zur Vereinfachung jedoch werden die verbleibenden Zellen von jedem Cluster, die zwischen den dargestellten angeordnet sind, nicht dargestellt.
Wie zuvor erwähnt, wurde jeder Co-Kanalzelle die gleiche Frequenzgruppe zugeordnet. Zum Zwecke der Bequemlichkeit für den Rest dieser Diskussion werden für auf bestimmte Frequenzen innerhalb einer Frequenzgruppe gemachte Bezugnahmen angenommen, dass die Frequenzen innerhalb der Gruppe sequentiell von 1 bis n durchnumeriert sind, wobei n eine ganze Zahl ist. Es wird ebenso verstanden, dass jede bestimmte Frequenz die gleiche Numerierungszuordnung in jeder Co-Kanalzelle erhält.
3 zeigt ein Verfahren zum Zuordnen einer verfügbaren Frequenz zur Verwendung innerhalb einer Zelle. Als beispielhafter Zweck wird eine Frequenzgruppe 300 gezeigt, welche einundzwanzig sequentiell numerierte Frequenzen aufweist. Wie mittels des Pfeils 302 dargestellt, werden Frequenzen zugeordnet, indem die am weitesten links liegende Frequenz, die in der Liste verfügbar ist, angenommen wird. Das heißt, es wurde bei jeder der Frequenzen eine Prioritätszuweisung durchgeführt, so dass, je näher sich eine vorgegebene Frequenz in der Liste an der linken Seite befindet, die Priorität der Auswahl ansteigt. Demzufolge wird zunächst die Frequenz 1 untersucht, um zu sehen, ob sie verfügbar/geeignet ist. Falls dies nicht der Fall ist, fährt die Suche mit der Frequenz 2 fort, und so weiter, bis eine verfügbare/geeignete Frequenz gefunden wird. Wenn keine Frequenz gefunden wird, entsteht ein Gassenbesetztzustand bzw. eine Anhäufung.
In dem obig unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Verfahren wird dann die Frequenz 1 häufig und die Frequenz 21 nahezu niemals verwendet werden, wenn sämtliche Zellen die gleiche Liste und den gleichen Algorithmus zur Auswahl der Frequenzen aufweisen. Demzufolge werden die Bedingungen hinsichtlich der Co-Kanal-Interferenz bei der Frequenz 1 im allgemeinen so schlecht oder gut sein, wie das System hierfür ausgelegt ist, und die Frequenz 21 wird häufig gute Co-Kanal-Interferenzwerte in den seltenen Fällen liefern, in welchen sie einer Zelle zur Verwendung zugewiesen wird. Selbst wenn jede Zelle geringen Verkehr erfährt, wird von daher die von den wenig zugewiesenen Frequenzen erfahrenen Co-Kanal-Interferenzen noch hoch sein, da von jeder Zelle wahrscheinlich die gleichen Frequenzen zugewiesen werden.
Der Leser wird erkennen, dass die Nachteile in dem gerade beschriebenen Verfahren vorhanden sind, wenn jede Frequenz lediglich einem Kanal in einem System zugeordnet wird, welches Frequenz-Vielfach-Zugriff (FDMA) genannt wird, und auch, wenn jede Frequenz mehr als einem Kanal in einem Zeit-Vielfach-Zugriff (TDMA)-System zugewiesen wird.
Der Stand der Technik in diesem Fachgebiet verwendet verschiedene Techniken, um Mobilkommunikationskanäle der Wichtigkeit nach einzureihen und nach Prioritäten zu ordnen. Siehe hierzu beispielsweise die EP-A2-0 441 372 und die EP-A2-0 202 485, welche beide in Zusammenarbeit mit NEC erzielt wurden. Jedoch maximiert der Stand der Technik nicht die Kapazität eines Mobilkommunikationssystems, indem Frequenzen in Co-Kanalzellen derart zugewiesen werden, um das Auftreten von Co-Kanal-Interferenzen während Zeitperioden zu verhindern, wenn der Verkehrspegel geringer als die maximale Kapazität ist.
Von daher liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Frequenzen in Co-Kanalzellen in einem FDMA-Mobilkommunikationssystem derart auszuwählen, dass die Qualität einer Verbindung (gemessen über den Betrag der Co-Kanal-Interferenz an einer Frequenz) verbessert wird, wenn der Verkehrspegel geringer als eine Maximum-Kapazität ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, Frequenzen zur Verwendung in Co-Kanalzellen derart auszuwählen, dass die zu einer bestimmten Frequenz zugeordnete Zellenhardware relativ zu der mit anderen Frequenzen in der Zelle zugeordneten Zellenhardware nicht ungleichförmig verwendet wird.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, Frequenzen zur Verwendung in Co-Kanalzellen, die in einer synchronisierten TDMA-Umgebung operieren, derart auszuwählen, dass die Qualität einer Verbindung verbessert wird, wenn der Verkehrspegel geringer als eine Maximum-Kapazität ist.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, Kanäle zur Verwendung in Co-Kanalzellen, die in einer synchronisierten TDMA-Umgebung operieren, derart auszuwählen, dass die Qualität einer Verbindung verbessert wird, wenn der Verkehrspegel geringer als eine Maximum-Kapazität ist.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, Kanäle zur Verwendung in Co-Kanalzellen auszuwählen, die in einer TDMA-Umgebung in einem asynchronen Zustand operieren, wobei sich die TDMA-Strukturen von Co-Kanalzellen langsam relativ zueinander verschieben, und wobei die Zeitdifferenzen bekannt sind. Dieser Zustand wird von nun als eine pseudosynchronisierte TDMA-Umgebung oder einfach als Pseudo-Synchronisation bezeichnet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorangehenden und andere Aufgaben durch das Zuordnen der Frequenzverwendung in einer Weise erzielt, welche einen Vorteil aus geringerer Durchschnittsfrequenzverwendung während Zeitperioden von geringerem Verkehr, wie etwa in Stunden außerhalb des Spitzenwertes, zieht.
In Übereinstimmung mit einer exemplarischen FDMA-Ausführungsform der Erfindung wird eine Frequenz zur Verwendung in einer schwebenden Kommunikationsoperation ausgewählt, indem zunächst eine Sequenz von Frequenzen ausgebildet wird, welche die gleichen in sämtlichen Co-Kanalzellen sind. Als nächstes wird für jede Zelle eine Frequenz in der Sequenz der Frequenzen bestimmt, dass sie eine höchste Priorität aufweist, wobei die bestimmte bzw. designierte Frequenz in zumindest zwei Zellen verschieden ist. Dann werden für jede Zelle fortschreitend niedrigere Prioritäten zu verbleibenden Frequenzen zugewiesen, indem die Zuweisung mit einer nächsten Frequenz beginnt, die der designierten Frequenz in der Sequenz folgt, und wobei mit der Zuweisung in der Sequenz durch die Liste fortgefahren wird, bis jeder der verschiedenen Frequenzen eine Priorität zugewiesen wurde. Alternativ hierzu kann die Sequenz von Frequenzen in jeder Co-Kanalzelle verschieden und derart ausgelegt sein, dass die Kanäle höchster Priorität in einer Co-Kanalzelle in den anderen Co-Kanalzellen von einer relativ niedrigen Priorität sind. Demgemäß wird in jeder Zelle eine Frequenz zur Verwendung in der schwebenden Kommunikationsoperation ausgewählt, indem von der Sequenz der Frequenzen eine verfügbare Frequenz gewählt wird, die eine höhere Priorität als sämtliche andere verfügbaren Frequenzen in der Sequenz der Frequenzen aufweist.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die obig beschriebenen Verfahrensschritte des Designierens und Zuweisens für jede Zelle periodisch durchgeführt, so dass die gleiche Frequenz mit der gleichen Priorität nicht zweimal hintereinander designiert wird.
In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung basiert der oben beschriebene Verfahrensschritt des Designierens ferner auf der Kenntnis der gegenwärtigen Frequenzverwendung in dem System.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Sequenz der Frequenzen in den Co-Kanalzellen nicht die gleiche, sondern sie wird stattdessen basierend auf der Prioritätsverwendung der Frequenzen in anderen Co-Kanalzellen variiert. Der Frequenzplan für jede Co-Kanalzelle kann auf der Wichtigkeit nach absteigend eingereihten Prioritätskanäle für diese Co-Kanalzelle basieren, gefolgt von Kanälen, die als Prioritätskanäle in anderen Co-Kanalzellen verwendet werden, welche in einer aufsteigenden Weise aufgelistet sind.
In einer noch anderen Ausführungsform wird die Erfindung in einem vollständig synchronisierten Zeit-Vielfach-Zugriff (TDMA)-System verwendet, indem eine Sequenz von Kanälen ausgebildet wird, welche die gleiche in sämtlichen Co- Kanalzellen ist. Dann wird für jede Zelle ein Kanal in der Sequenz von Kanälen designiert bzw. bestimmt, dass er eine höchste Priorität aufweist, wobei der designierte Kanal zumindest in zwei Zellen verschieden ist. Dann werden für jede Zelle fortschreitend geringere Prioritäten den verbleibenden Kanälen zugewiesen, indem die Zuweisung mit einem nächsten Kanal beginnt, welcher dem designierten Kanal in der Sequenz folgt, und indem die Zuweisung in der Sequenz durch die Liste fortfährt, bis jedem der verschiedenen Kanäle eine Priorität zugewiesen wurde. Letztendlich wird in jeder Zelle ein Kanal zur Verwendung in der schwebenden Kommunikationsoperation ausgewählt, indem aus der Sequenz der Kanäle ein nicht ausgewählter Kanal ausgewählt wird, der eine höhere Priorität als alle anderen nicht ausgewählten Kanäle in der Sequenz der Kanäle aufweist.
In noch einer anderen Ausführungsform ist die Erfindung zur Verwendung in einem zellularen Kommunikationssystem ausgelegt, welches in Übereinstimmung mit einem pseudosynchronisierten Zeit-Vielfach-Zugriff (TDMA)-System operiert, in welchem eine Zeitdifferenz zwischen Kanälen bekannt ist, indem eine Sequenz von Kanälen ausgebildet wird, die in sämtlichen Fällen die gleiche ist. Dann wird für jede Zelle ein Kanal in der Sequenz der Kanäle designiert bzw. bestimmt, dass er eine höchste Priorität aufweist, wobei der designierte Kanal in zumindest zwei Zellen verschieden ist. Als nächstes werden den verbleibenden Zellen fortschreitend niedrigere Prioritäten in jeder Zelle zugewiesen, indem die Zuweisung mit einem nächsten Kanal beginnt, der dem designierten Kanal in der Sequenz nachfolgt, und indem die Zuweisung in der Sequenz durch die Liste fortfährt, bis jedem der verschiedenen Kanäle eine Priorität zugewiesen wurde. Dann wird in jeder Zelle ein erster nicht ausgewählter Kanal aus der Sequenz der Kanäle identifiziert. Der erste nicht ausgewählte Kanal weist eine höhere Priorität als sämtliche andere, nicht ausgewählte Kanäle in der Sequenz der Kanäle auf. Letztendlich wird in jeder Zelle ein nicht ausgewählter Kanal zur Verwendung in der schwebenden Kommunikationsoperation ausgewählt, indem in Erwiderung auf eine Ermittlung, dass die Zeitdifferenz größer als ein bestimmter Betrag ist, ein Kanal ausgewählt wird, welcher eine Priorität aufweist, die alternativ gleich oder niedriger als die Priorität des ersten nicht ausgewählten Kanals ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorangehenden Aufgaben und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den Figuren betrachtet wird, in welchen:
1 ein Diagramm eines Teiles eines zellularen Telefonsystems ist, welches ein 7-Zellen-Frequenz-Wiederholungsmuster verwendet;
2 ein Diagramm ist, welches eine mittlere Zelle von einem 7-Zell-Cluster und seine sechs nächsten Co-Kanalzellen zeigt;
3 ein ähnliches Verfahren zum Zuordnen von. Frequenzen in Co-Kanalzellen zeigt;
4(a) die Frequenz-Zuordnung in sieben Cc-Kanalzellen in einem FDMA-System in Übereinstimmung mit einer exemplarischer, Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4(b) die Frequenz-Zuordnung in sieben Co-Kanalzellen in einem FDMA-System in Übereinstimmung mit einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 Co-Kanal-Interferenz zwischen zwei Zellen in einem vollständig synchronisierten TDMA-System zeigt;
6 eine Prioritätsliste zur Verwendung in einem vollständig synchronisierten 3-Zellen-TDMA-System in Übereinstimmung mit einer anderen exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 Co-Kanal-Interferenz zwischen zwei Zellen in einem pseudo-synchronisierten TDMA-System zeigt;
8 die Kanalzuordnung in Übereinstimmung mit einer anderen exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in einem pseudosynchronisierten TDMA-System verwendet werden muss; und
9 eine andere exemplarische Ausführungsform der Erfindung zeigt, die die Zuordnung der Frequenzverwendung in einer Zelle gleichmäßig verteilt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf 4(a) wird nun ein Verfahren in Übereinstimmung mit einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Pfeil 402 zeigt jene Auswahl von Frequenzen an, die getroffen wird, indem die am weitesten links liegende Frequenz genommen wird, welche in der Liste verfügbar ist. Das heißt, jeder Frequenz wurde eine Priorität in der Art zugeordnet, dass, je näher sich diese Frequenz in der Liste an der linken Seite befindet, eine vorgegebene Frequenzpriorität der Auswahl ansteigt. Demzufolge erfordert die Auswahlordnung 404 für die Zelle C₁₁, dass die Frequenz 1 zunächst untersucht wird, um zu ermitteln, ob sie zur Verwendung verfügbar und geeignet ist. Wenn diese es nicht ist, dann wird die Frequenz 2 untersucht und so weiter, bis eine Frequenz gefunden wird, die sowohl zur Verwendung verfügbar als auch geeignet ist.
Dieses Verfahren unterscheidet sich von dem herkömmlichen Verfahren darin, dass die Auswahlordnungen für jede der Co-Kanalzellen nicht mehr identisch zueinander sind. Statt dessen wurden Prioritäten jeder Zelle derart zugewiesen, dass beispielsweise die Auswahlordnung 404, die zu der Zelle C₁₁ gehört, die Sequenz 1, 2, 3, ..., 20, 21 ist; die Auswahlordnung 406, die zu der Zelle C₂₁ gehört, die Sequenz 4, 5, 6, ..., 21, 1, 2, 3 ist; die Auswahlordnung 408, die zu der Zelle C₃₁ gehört, die Sequenz 7, 8, 9, ..., 21, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ist; und so weiter für die verbleibenden Zellen, die die Auswahlordnungen 410, 412, 414 und 416 aufweisen, wie es in 4(a) gezeigt wird. Das Ergebnis ist, dass die Frequenz, die bestimmt wird, dass sie zunächst untersucht wird, verschieden von jeder der Co-Kanalzellen ist.
Die Anzahl der Frequenzen, von welchen sich jede erste Frequenz von Co-Kanalzelle zu Co-Kanalzelle unterscheidet, ist eine Frequenz geringer als die Anzahl der Frequenzen, die in einer vorgegebenen Zelle verwendet werden würde, bevor irgendeine bestimmte Frequenz in mehr als einer Zelle verwendet werden kann, wenn eine gleiche Belastung auf sämtlichen Co-Kanalzellen angenommen wird. In der in 4(a) gezeigten Ausführungsform wurde dieser Offset auf 3 festgelegt, jedoch wird es von einem Fachmann verstanden, dass der Offset verschieden hiervon festgelegt werden kann, um die Leistungsfähigkeit in einem bestimmten System zu optimieren.
Demgemäß wird in der in 4(a) gezeigten Ausführungsform, wenn jede Zelle nicht mehr als drei Anrufe trägt, keine der Frequenzen mehr als einmal verwendet werden. Diese Situation entspricht dem sehr geringen Verkehr. Je mehr Verkehr vorliegt, um so mehr Frequenzen gibt es, die mehr als einmal verwendet werden.
Die Situation, in welcher keine Zelle mehr als drei Anrufe trägt, ist nicht sehr wahrscheinlich. Ein wesentlich realistischerer Fall wird mit der fett dargestellten, vertikalen Linie 418 gezeigt, der eine Durchschnittsverwendung von drei Kanälen pro Zelle jedoch mit einem sich ändernden Belastungspegel pro Zelle anzeigt. In diesem Fall werden die Frequenzen, die der Frequenz 7 und der Frequenz 16 entsprechen, zweimal verwendet, die Frequenz 9 und die Frequenz 12 werden nicht verwendet, und die verbleibenden Frequenzen werden lediglich einmal verwendet.
Demgemäß würde sich in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform der Erfindung die Belastung dem Maximum von einundzwanzig Kanälen annähern, bevor die Co-Kanal-Interferenz den gleichen hohen Wert erreichen würde, der bei Verwendung des zuvor unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen herkömmlichen Verfahrens bei geringen Verkehrsbelastungspegeln erzielt werden würde.
Gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform, die in 4(b) dargestellt wird, werden jene Kanäle, die der rechten Seite der „Prioritäts"-Kanäle zugewiesen sind, in von ihrer jeweiligen Prioritätsverwendung in den Kanalzuweisungen der anderen Co-Kanalzellen aufsteigender Reihenfolge zugewiesen. Demgemäß wird beispielsweise in der Zelle C₁₁ dem Kanal 6 die vierthöchste Priorität gegeben im Vergleich zu Kanal 4 in der exemplarischen Ausführungsform von 4(a), weil der Kanal 6 die dritthöchste Prioritätszuweisung in der Zelle C₂₁ aufweist.
Demzufolge entspricht die Sequenz 6, 9, 12, 15, 18 und 21 der Kanalsequenz 420 in der Zelle C₁₁ den Kanälen, die die dritthöchste Priorität in den anderen Co-Kanalzellen aufweisen. Die aufsteigende Reihenfolge fährt mit jenen Kanälen fort, die die zweithöchste Priorität (d. h. 5, 8, 11, 14, 17 und 20) aufweisen, gefolgt von jenen Kanälen, die die höchste Priorität (d. h. 4, 7, 10, 13, 16 und 19) in den anderen Co-Kanalzellen aufweisen. Auf diese Weise wird die Co-Kanal-Interferenz während Zeitperioden mit niedrigerer Kapazität-Verwendung als die Maximumkapazität reduziert, da die Kanäle, die designiert bzw. bestimmt sind, dass sie eine hohe Priorität für eine Co-Kanalzelle haben (z. B. Kanäle 1 und 2 in der Zelle C₁₁) eine relativ geringe Priorität in den Kanalzuweisungssequenzen der anderen Co-Kanalzellen aufweisen, beispielsweise in den Kanalzuweisungssequenzen 422–432.
Ein Fachmann wird einsehen, dass, obwohl die Kanalzuweisungen in 4(b) als nachfolgende Zellenordnung dargestellt wurden, d. h., obwohl in der Zelle C₁₁ die Sequenz 5, 8, 11, 14, 17 und 20 jeweils der dritthöchsten Prioritäts-Kanalzuweisung in den Zellen C₂₁, C₃₁, C₄₁, C₅₁, C₆₁ und C₇₁ entspricht, irgendeine gewünschte Reihenfolge bzw. Ordnung verwendet werden kann , solange die Kanäle in einer aufsteigenden Prioritätsreihenfolge zugewiesen sind. Demgemäß kann in der exemplarischen Ausführungsform von 4(b) die Reihenfolge bzw. Ordnung der Kanäle, die der Wichtigkeit nach von der vierten bis einundzwanzigsten Priorität eingereiht sind, geändert werden, solange diese Kanäle, die die dritthöchste Priorität in anderen Co-Kanalzellen aufweisen, eine höhere Priorität aufweisen als jene Kanäle, die eine zweithöchste Priorität in anderen Co-Kanalzellen aufweisen, welche wiederum eine höhere Priorität als jene Kanäle haben, die eine höchste Priorität in anderen Co-Kanalzellen aufweisen.
Wenn darüber hinaus mehr als eine Co-Kanalzelle durch die gleiche MSC bedient werden, wird das System dann wissen, welche Kanäle für Verkehr in jeder dieser Co-Kanalzellen verwendet werden. Dieses Wissen kann verwendet werden, um ferner Co-Kanal-Interferenz zu reduzieren. Es sei beispielsweise angenommen, dass die Zellen C₃₁ und C₄₁ durch die gleiche MSC bedient werden und dass die Kanalzuweisung gemäß dem in 4(b) gezeigten Kanalzuweisungsschema gemacht wird. Ferner sei angenommen, dass die Kanäle 12 und 15 gegenwärtig für Verkehr in der Zelle C₄₁ verwendet werden und dass die Kanäle 7, 8, 9 und 12 gegenwärtig für Verkehr in der Zelle C₃₁ verwendet werden. Wenn ein anderer Anruf in der Zelle C₃₁ eingerichtet werden muss, ist der nächste Kanal in der Liste der Kanal 15. Da jedoch das System die Kenntnis hat, dass Kanal 15 bereits in der Zelle C₄₁ verwendet wird, wird anstelle des Kanals 15 der Kanal 18 dem neuen Anruf zugeordnet, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Co-Kanal-Interferenz zu reduzieren. Diese Kenntnis der Co-Kanalverwendung kann, wann auch immer solch eine Kenntnis zur Verfügung steht, in jeder der obig beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
Die Beschreibung hat soweit den Fall angenommen, wo jede Trägerfrequenz einen einzelnen Kanal aufweist, der ihr zugeordnet ist. Solch ein System wird als Frequenz-Vielfach-Zugriff (FDMA)-System bezeichnet. Eine andere Eigenschaft der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die obig beschriebene Verbesserung nach wie vor vorhanden ist, wenn eine Trägerfrequenz zugeordnet wird, um mehr als eine Konversation zu tragen, wie etwa in einem Zeit-Vielfach-Zugriff (TDMA)-System, welches jeden Kommunikationskanal als einen oder mehrere Zeitschlitze in einer bestimmten Trägerfrequenz definiert.
Wenn beispielsweise jede Trägerfrequenz in drei Zeitschlitze eingeteilt wird, dann wird lediglich ein Träger für jede drei Konversationen in jeder Zelle verwendet. Diese Situation wird in 5. dargestellt. Die drei Zeitschlitze 506, die mittels des TDMA-Systems definiert sind, werden wie dargestellt sequentiell über der Zeit wiederholt. 5 stellt die Situation dar, in welcher die erste Trägerfrequenz 502 der Zelle die gleiche wie die und vollständig synchronisiert mit der zweiten Trägerfrequenz 504 der Zelle ist. Das Ergebnis sind Interferenzen bei allen drei Kanälen.
Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, kann gesehen werden, dass unter Verwendung des gleichen, unter Bezugnahme auf FDMA-Systeme beschriebenen Verfahrens, die Co-Kanal-Interferenz, die in dem herkömmlichen, in 5 beschriebenen TDMA-System auftritt, auf ähnliche Weise vermieden werden kann. Dies liegt daran, weil das Verfahren die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass jede Zellengruppe von drei Kanälen 505 einer verschiedenen Trägerfrequenz zugeordnet ist.
In dieser exemplarischen Ausführungsform der Erfindung werden den TDMA-Zeitschlitzen an einer vorgegebenen Frequenz (d. h. Kanälen) Prioritäten derart zugeordnet, dass die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Co-Kanal-Interferenzen verringert wird. Wie in 6 gezeigt, wurden den Kanälen in einem TDMA-System Prioritäten zugewiesen, die drei Zeitschlitze pro Rahmen bei einer vorgegebenen Frequenz aufweisen. Die erste Prioritätsliste 506 der Zelle veranlasst es, zu versuchen, eine schwebende Kommunikation zunächst dem Kanal 1, dann dem Kanal 2 und dann dem Kanal 3 zuzuordnen. Die zweite Prioritätsliste 606 der Zelle veranlasst es, zu versuchen, eine schwebende Kommunikation zunächst dem Kanal 2, dann dem Kanal 3 und dann dem Kanal 1 zuzuordnen. Auf ähnliche Weise veranlasst es die dritte Prioritätsliste 608 der Zelle, zu versuchen, eine schwebende Kommunikation zunächst dem Kanal 3, dann dem Kanal 1 und dann dem Kanal 2 zuzuordnen. Die Richtung des Pfeils 602 zeigt an, dass, wenn eine Zelle nicht in der Lage ist, eine schwebende Kommunikation dem Kanal mit höchster Priorität zuzuordnen, sie zu der rechten Seite in der Liste weitergeht, um die nächstverfügbare Zelle aufzufinden.
Die vertikale Linie 610 zeigt, dass, wenn lediglich eine Konversation auf der gleichen Frequenz in jeder Zelle stattfindet, die sich unterscheidende Kanalauswahl der Zellen eine Co-Kanal-Interferenz unterbindet.
Gelegentlich kann in TDMA-Systemen eine Ungenauigkeit in der Zeitreferenz die TDMA-Strukturen veranlassen, sich relativ zueinander leicht zu bewegen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass eine Zeitdifferenz zwischen dem Zustand, wenn eine erste Zelle einen vorgegebenen Zeitschlitz bemerkt, und dem Zustand, wenn eine zweite Zelle den gleichen Zeitschlitz bemerkt, besteht. Diese Situation, die als Pseudo-Synchronisation bezeichnet wird, ist in 7 dargestellt, wo zwei Zellen in einem TDMA-System jeweils die gleiche Frequenz verwenden. Dort kann gesehen werden, dass die Trägerfrequenz 704 der zweiten Zelle nach rechts hinsichtlich der gleichen Trägerfrequenz 702 der ersten Zelle verschoben ist, was verursacht, dass ihre Gruppe von drei Kanälen 708 auf ähnliche Weise hinsichtlich der ersten drei Kanalgruppe 706 verschoben ist.
Um dieses zu kompensieren, kann in Übereinstimmung mit einer anderen exemplarischen Ausführungsform der Erfindung ein abgeändertes Verfahren bei der pseudo-synchronisierten TDMA-Situation angewandt werden, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Co-Kanal-Interferenz zu verringern. Die Priorität der Kanalauswahl innerhalb einer vorgegebenen Zelle wird nach wie vor so gemacht, wie es in 6 gezeigt ist und wie es obig in Bezug auf das vollständig synchronisierte TDMA beschrieben wurde. Anstelle der Zuordnung des ersten Kanals, der verfügbar und geeignet ist, die von der linken Seite der Liste ausgeht, kompensiert jedoch dieses exemplarische Zuordnungsverfahren ebenso die Zeitdifferenz 710.
Unter Bezugnahme auf 8 beginnt dieses exemplarische Verfahren beim Block 801, wo ein Kanal ausgewählt wird, der eine integrale Anzahl von Zeitschlitzen zu der rechten Seite (die abgerundete Off-Zeitdifferenz) des der Wichtigkeit nach höchst eingereihten Kanals ist, der in der Liste verfügbar ist. Wenn das Ergebnis dieser Addition eine Kanalnummer ist, die innerhalb des Satzes von Kanälen liegt, die dieser Zelle zugeordnet sind, dann wird der Kanal dem schwebenden Anruf zugeordnet, und der Prozess endet bei Block 807.
Wenn andererseits die Addition der Zeitdifferenz zu dem der Wichtigkeit nach höchst eingereihten Kanal in einer Kanalzuordnung außerhalb des Satzes von Kanälen resultieren würde, die dieser Zelle zugeordnet sind, wie es in Block 803 ermittelt wird, dann wird der Kanal statt dessen durch Subtraktion der höchsten Kanalnummer von der Kanalnummer, die in Block 801 ermittelt wird, zugeordnet. Wenn beispielsweise drei Kanäle auf dieser Trägerfrequenz der interessierten Zelle zugeordnet sind, und wenn das Ergebnis des Verarbeitungsblockes 801 darin liegt, dass Kanal 4 zugeordnet werden würde, dann wird dieses in Block 803 erfasst und in Block 805 korrigiert, so dass statt dessen dem schwebenden Anruf die Kanalnummer 1 (d. h., 4–3) zugeordnet wird.
Eine andere exemplarische Ausführungsform der Erfindung ist in 9 gezeigt, die in bevorzugter Weise ungleichmäßigen Verbrauch von Hardware (z. B. Ausgabeverstärkern) innerhalb einer Zelle vermeidet. Solch ein Verbrauch kann aus einem Nicht-Abändern der Frequenzprioritätszuweisung resultieren, weil Trägerfrequenzen, die eine hohe Priorität aufweisen, zur Verwendung wesentlich häufiger ausgewählt werden als Trägerfrequenzen, die eine niedrigere Priorität aufweisen. Wie in der Figur gezeigt, hat jede Zelle ihre Sequenz von verfügbaren Frequenzen wie zuvor einmal bzw. einzigartig eine Priorität zugewiesen. Um jedoch ungleichmäßigen Verbrauch von Hardware zu vermeiden, kann das Prioritätsschema innerhalb jeder Zelle periodisch verschoben werden. Beispielsweise kann man die Sequenz von jeder Zelle um eins pro Nacht verschieben, wie es in 9 gezeigt wird. Die Auswahlordnung 904 für die Zelle C₁₁ beginnt damit, dass sie 1, 2, 3, 4, ... 20, 21 ist. Jedoch kann sie über Nacht abgeändert werden, so dass am nächsten Tag die Auswahlordnung 904' 2, 3, 4, ... 20, 21, 1 lautet. Die anderen Auswahlordnungen 906, 908, 910, 912, 914 und 916 können jeweils auf ähnliche Weise in die Auswahlordnungen 906', 908', 910', 912', 914' und 916' umgewandelt werden. Diese Verschiebungsoperation kann täglich fortfahren, so dass die Hardware-Verwendung gleichermaßen verteilt wird.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Jedoch wird es für einen Fachmann leicht zu verstehen sein, dass es möglich ist, die Erfindung in bestimmten Ausführungsformen auszuführen, die sich von denen der obig beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen unterscheiden. Dieses kann ohne ein Abweichen von dem Geist der Erfindung durchgeführt werden. Die bevorzugten Ausführungsformen dienen lediglich der Darstellung und sollten nicht in irgendeiner Weise einschränkend betrachtet werden. Der Umfang der Erfindung wird vielmehr durch die beigefügten Patentansprüche angegeben als durch die vorangehende Beschreibung, und sämtliche Änderungen und Äquivalente, die in den Umfang der Patentansprüche fallen, werden als hierin umfasst betrachtet.

Claims

Verfahren zum Auswählen eines gewünschten Kommunikationskanals zur Kommunikation bzw. Übertragung in einem zellularen Funkkommunikationssystem, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: – Bereitstellen einer festen Kanalgruppe, die eine Vielzahl von verschiedenen Kanälen aufweist, welche eine Teilmenge einer Gesamtanzahl von Kanälen ist, die in dem Funkkommunikationssystem verfügbar sind, für jede Zelle einer Vielzahl von nicht angrenzenden Zellen, wobei die Vielzahl von nicht angrenzenden Zellen eine Teilmenge einer Gesamtanzahl von Zellen in dem Funkkommunikationssystem ist; – Einrichten einer eindeutig festgelegten Auswahlsequenz für jede der Vielzahl der nicht angrenzenden Zellen; – Designieren bzw. Vorsehen eines Satzes von Kanälen hoher Priorität in jeder festen Auswahlsequenz, die in einer absteigenden Prioritätsreihenfolge angeordnet sind, welche verschieden für jede der Vielzahl der nicht angrenzenden Zellen sind; – Bereitstellen einer Vielzahl von Kanälen niedrigerer Priorität in jeder der Auswahlsequenzen, die dem Satz von Kanälen hoher Priorität nachfolgen, wobei die Kanäle niedriger Priorität einer jeden Zelle Kanäle aufweisen, die in den Sätzen der Kanäle hoher Priorität von den anderen der Vielzahl der nicht angrenzenden Zellen gefunden werden; – der Wichtigkeit nach Einreihen einer Gruppe von der Vielzahl der Kanäle niedriger Priorität in jeder der Auswahlsequenz gemäß der aufsteigenden Priorität der Gruppe der Kanäle hoher Priorität der anderen nicht angrenzenden Zellen; und – Auswahl eines Kommunikationskanals als gewünschter Kommunikationskanal in einer der Vielzahl der nicht angrenzenden Zellen, welcher gegenwärtig in der einen Zelle der Vielzahl der nicht angrenzenden Zellen, die eine höchste Priorität aufweisen, nicht verwendet wird.
Verfahren zum Auswählen eines Kommunikationskanals gemäß Anspruch 1, wobei der Verfahrensschritt zum Auswählen ferner die folgenden Verfahrensschritte aufweist: – Ermitteln, ob der nicht verwendete Kanal höchster Priorität in einer anderen Zelle der Vielzahl der Zellen verwendet wird, und dann – Auswählen des Kanals nächsthöchster Priorität, welcher in der einen Zelle der Vielzahl der Zellen gegenwärtig nicht verwendet wird, und welcher in einer anderen Zelle der Vielzahl der Zellen gegenwärtig nicht verwendet wird, wenn der nicht verwendete Kanal höchster Priorität in einer anderen Zelle der Vielzahl der Zellen verwendet wird.
Verfahren zum Auswählen eines Kommunikationskanals gemäß Anspruch 2, wobei der Verfahrensschritt zum Auswählen ferner den folgenden Verfahrensschritt aufweist: – Auswählen eines nicht verwendeten Kanals höchster Priorität, der von lediglich einer Zelle der Vielzahl der Zellen verwendet wird, wenn sämtliche Kanäle, die gegenwärtig nicht in einer Zelle der Vielzahl der Zellen verwendet werden, gegenwärtig in zumindest einer anderen Zelle der Vielzahl der Zellen verwendet wird.
Verfahren zum Auswählen eines Kommunikationskanals gemäß Anspruch 1, wobei der Verfahrensschritt zum Auswählen ferner den folgenden Verfahrensschritt aufweist: – Verwenden der Kenntnis in einer Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) hinsichtlich der Kommunikationskanalverwendung in einer anderen Zelle der Vielzahl der Zellen.
Verfahren zum Auswählen eines Kanals von der Vielzahl der verschiedenen Kanälen in einer Zelle zur Verwendung in einer schwebenden Kommunikationsoperation in einem zellularen Kommunikationssystem, welches eine Vielzahl von nicht angrenzenden Zellen aufweist, wobei jede nicht angrenzende Zelle eine gleiche Kanalgruppe aufweist, die eine Vielzahl von verschiedenen Kanälen umfasst, wobei jeder Kanal in jeder Zelle in einer Kommunikationsoperation verwendbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: – Ausbilden einer festen, bestimmten Sequenz von Kanälen in jeder nicht angrenzenden Zelle der Vielzahl der verschiedenen Kanäle; – Designieren bzw. Vorsehen einer ersten Teilmenge aus der Sequenz der Kanäle in jeder nicht angrenzenden Zelle, dass sie eine höchste Priorität hat, wobei die erste designierte Teilmenge verschieden in zumindest zwei der nicht angrenzenden Zellen ist; – Zuweisen von fortschreitend geringeren Prioritäten den verbleibenden Kanälen in jeder nicht angrenzenden Zelle, indem in aufsteigender Reihenfolge eine Priorität einer Gruppe von Kanälen bezüglich deren jeweilige Prioritätsverwendung in einer gleichen ersten Teilmenge anderen Zelle der nicht angrenzenden Zellen zugeordnet wird; und – Auswählen von einem Kanal in der Zelle zur Verwendung in der schwebenden Kommunikationsoperation, indem von der Sequenz der Kanäle ein nicht ausgewählter Kanal ausgewählt wird, der eine höhere Priorität aufweist als sämtliche andere nicht ausgewählte Kanäle in der Sequenz der Kanäle.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der nicht ausgewählte Kanal sowohl in der Zelle als auch bei sämtlichen anderen nicht angrenzenden Zellen nicht ausgewählt ist.
Verfahren zum Auswählen eines Kanals aus einer Vielzahl von verschiedenen Kanälen in einer Zelle zur Verwendung in einer schwebenden Kommunikationsoperation in einem zellularen TDMA-Kommunikationssystem, welches eine Vielzahl von Zellen aufweist, in welchen eine Zeitdifferenz zwischen der Zeitschlitzerkennung in den Zellen besteht, und wobei jede Zelle die gleiche Kanalgruppe aufweist, die eine Vielzahl von verschiedenen Kanälen umfasst, wobei jeder Kanal durch jede Zelle in einer Kommunikationsoperation verwendbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: – Ausbilden einer Sequenz von Kanälen in jeder Zelle der Vielzahl der verschiedenen Kanäle, so dass für jeden Kanal in der Sequenz ein nächster Kanal in sämtlichen Zellen der gleiche ist; – Designieren bzw. Vorsehen eines Kanals aus der Sequenz der Kanäle in jeder Zelle, dass dieser Kanal eine höchste Priorität aufweist, wobei der designierte Kanal in zumindest zwei der Zellen unterschiedlich ist; – Zuweisen von fortschreitend niedrigeren Prioritäten zu verbleibenden Kanälen in jeder Zelle, indem mit einem nächsten Kanal begonnen wird, der dem designierten Kanal in der Sequenz der Kanäle nachfolgt, und indem die Zuordnung niedriger Prioritäten in der Folge der Kanäle in der Sequenz der Kanäle fortfährt, bis jedem der verschiedenen Kanäle eine Priorität zugewiesen worden ist; – Identifizieren von der Sequenz der Kanäle eines ersten nicht ausgewählten Kanals in jeder Zelle als Nachfolgerkanal, der eine höhere Priorität aufweist als sämtliche andere nicht ausgewählte Kanäle in der Sequenz der Kanäle; – Auswählen eines nicht ausgewählten Kanals zur Verwendung in der schwebenden Kommunikationsoperation in einer der Zellen, welcher eine Priorität aufweist, die gleich oder niedriger als die Priorität des ersten nicht ausgewählten Kanals ist, basierend auf der Zeitdifferenz, die einen bestimmten Betrag überschreitet.