-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein Kommunikationsgeräte
und -systeme und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Senden von Daten in einem System zur kabellosen Kommunikation.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
In vielen Systemen zur kabellosen
Kommunikation (kabellose Kommunikationssysteme) können alle
Ressourcen einer Zelle zu einem Zeitpunkt in Benutzung sein, so
dass keine zusätzlichen
Anrufe erfolgen können.
Dieses Phänomen,
manchmal bekannt als "call blocking" (Anrufblockierung), kann für den Nutzer,
der einen Anruf durchführen
möchte, sehr
frustrierend sein. Normalerweise muss der Nutzer die Wahlwiederholung
weiter fortsetzen, bis die Zelle genügend freie Kapazität hat, um
den neuen Anruf zu akzeptieren. Al- lerdings können die benachbarten Zellen über einige
freie Kapazität
verfügen, wenn
eine Zelle bei voller Kapazität
betrieben wird.
-
Zukünftige, öffentliche Mobilsysteme werden eine
Mischung von Diensten tragen, die von Sprache zu Video, Kurzdaten,
hochgeschwindigkeits-durchschaltevermittelten Daten und Paketdaten
reichen. Dies ist eine viel reichere Mischung von Diensten als im
Allgemeinen heute vorgefunden wird, und jegliche Anrufblockierung
wird das Resultat einer viel komplizierteren Mischung von Diensten
sein. Folglich wird es schwerer sein, zusätzliche Kapazität für zukünftige Systeme
vorherzusagen und effizient zur Verfügung zu stellen: Beispiele
von Kommunikationssystemen, die eine Mischung von Diensten aufweisen, können zum
Beispiel in US-A-5
396 539, US-A-4 831 373 und EP-A-O 615 393 gefunden werden.
-
Die US-A-5 396 539 beschreibt ein
zellulares Telefonsystem, das ein digitales Paketvermittlungs-Datenkommunikationssystem
einschließt,
das ein digitales Durchschaltevermittlungs-Datenkommunikationssubsystem überlagert,
wobei Sprach- und Datenkanäle
dieselben Kanäle
teilen. In diesem System können
individuelle Kanäle
für durchschaltevermittelte
Daten für
Paketübertragungen
neu zugeteilt werden.
-
Die US-A-4 831 373 beschreibt ein
Verfahren zum dynamischen zuteilen einer Anzahl von Datenkanälen in einem
Kommunikationssystem, das sowohl durchschaltevermittelte Daten als
auch paketvermittelte Daten aufnimmt. Das Verfahren erlaubt es,
Datenkanäle
als Sprachkanäle
zu neu zuzuteilen, wenn der Datenverkehr niedrig ist.
-
Die EP-A-O 615 393 beschreibt ein
Verfahren für
die Hochgeschwindigkeits-Paketdatenübertragung in einem konventionellen
zellularen Sprachnetzwerk. Das Verfahren teilt Kanäle ein,
um als Hochgeschwindigkeits-Paketkanäle verwendet zu werden, und
einen Kanal, um als ein digitaler Steuerdatenkanal verwendet zu
werden. Spezielle Telefone mit hohen Datenraten prüfen den
digitalen Steuerdatenkanal auf einen verfügbaren Datenkanal hin.
-
In einem zellularen System wird die
nominelle Grenze der Zelle normalerweise durch den Grad an interferierender
Energie bei der Betriebsfrequenz beschrieben. Die nominelle Grenze
der Zelle wird auch stark durch die "Forward Error Correction"-Techniken
(FEC), wie z. B. das Verschachteln ("interleaving"), beeinflusst,
was den Effekt des Abflachens und Ausbreitens der Interferenzspitzen während des
Anrufes hat. Die nominelle Grenze der Zelle ist normalerweise derart
definiert, dass sie an der Grenze der Empfindlichkeit ist, die benötigt wird, um
alle die von der Zelle zu unterstützenden Dienste, einschließlich den
Anforderungen des Managements und der Steuer- bzw. Regelsignalisierung,
aufrechtzuerhalten. Die nominelle Grenze der Zelle ist mit dem Frequenzwiederverwertungsfaktor
eng verbunden, der seinerseits mit der Spektrum-Effizienzcharakteristik
der Funkschnittstelle eng verbunden ist. Protokollmerkmale, wie
z. B. FEC, Fehlerdetektion, Überwachungszeiten,
Leistungssteuerung bzw. -regelung werden normalerweise mit Rücksicht
auf die Eigenschaften der nominellen Grenze der Zelle konfiguriert,
so dass eine zufriedenstellende Dienstdurchführung erreichbar ist.
-
Einige herkömmliche Kommunikationssysteme
benutzen in Abhängigkeit
von dem Verhältnis Träger zu Interferenz
(C/I) verschiedene Modulationsniveaus, um den Durchsatz der Datendienste
zu maximieren. Andere herkömmliche
Kommunikationssysteme verwenden Schirmzellen, die kleineren Mikrozellen überlagert
werden, um die Kapazität
in einer gegebenen geographischen Region auf Kosten der Verwendung
eines größeren Anteiles
des Spektrums zu vergrößern. Auf ähnliche
Weise verwenden konventionelle Kommunikationssysteme dynamische
Frequenzzuteilungen, bei denen eine freie Funkfrequenz von einer
Zelle zu einer anderen bewegt wird, um lokale Kapazität zu einer
Zelle hinzuzufügen,
die diese zusätzliche
Kapazität
benötigt. Diese
Lösung
erfordert es jedoch, dass die zusätzliche Frequenz verfügbar ist.
Noch wesentlicher ist, dass es für
eine solche Frequenzwiederverwertung unwahrscheinlich ist, so effizient
zu sein, wie die normalen festen zellularen Frequenzzuweisungen,
und viele schaffen oft schwere Probleme im Systemmanagement. Zusätzlich führen solche
Systeme oft zu einer ineffizienten Verwendung des Spektrums. Auch sind
nicht alle Dienste denselben Beschränkungen ausgesetzt.
-
Entsprechend besteht der Bedarf nach
einem Verfahren und einer Vorrichtung zum effizienten Senden von
Daten in einem kabellosen Kommunikationssystem.
-
Es besteht auch der Bedarf nach einem
Verfahren und einer Vorrichtung zum Senden von Daten in eine benachbarte
Zelle in einem kabellosen Kommunikationssystem.
-
Es gibt weiterhin der Bedarf nach
einem Verfahren und einer Vorrichtung zum effizienten Senden von
verzögerungsbeschränkten und
verzögerungsunbeschränkten Daten
in einem kabellosen Kommunikationssystem.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes kabelloses Kommunikationssystem;
-
2 ist
ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen mobilen Endgerätes;
-
3 ist
ein Flussdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbau eines
Anrufes darstellt;
-
4 ist
ein Flussdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren zum Senden von
Daten darstellt; und
-
5 ist
ein Diagramm, das Fehlerinformation für erfindungsgemäß gesendete
Daten darstellt.
-
Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung sieht ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausnutzung der grundsätzlich verschiedenen
Eigenarten von Paketvermittlungsdiensten und Durchschaltevermittlungsdiensten
vor, um die Verkehrsauslastung zwischen einer besetzten Zelle und
in der Nähe
gelegenen Zellen, die über
einige freie Kapazität
verfügen
und mit einer anderen Frequenz als die belegte Zelle betrieben werden,
auszugleichen. Die Erfindung kann fast augenblicklich, mit dem Wechsel
der Auslastung von Zelle zu Zelle, eingesetzt werden und benötigt keine zusätzlichen
Frequenzen.
-
Eine der einzigartigen Eigenschaften
von mobilen Paketdatendiensten, sowohl von verbindungslosen als
auch von verbindungs-ausgerichteten, ist, dass die Dienste tolerant
gegenüber
einer unvorhersagbaren Punkt-zu-Punkt-Verzögerung sind. Indem sie diese
unvorhersagbare Verzögerung
erlauben, ist es möglich,
einen garantierten Qualitätsgrenzwert
zu erfüllen
oder zu überschreiten
und Änderungen
in der Wegfindung innerhalb des Systems zu erlauben. Viele Anwendungen
für Paketdaten,
wie z. B. E-Mail, sind extrem flexibel und können extrem lange und unvorhersagbare
Punkt-zu-Punkt-Verzögerungen
zulassen. Die meisten anderen mobilen Telekommunikationsdienste,
wie z. B. Sprach-, Video- und durchschaltevermittelte Daten benötigen eine
virtuell festgelegte Verzögerung,
können
aber bis zu einem gewissen Grad variable Bitfehlerraten tolerieren.
Die Beseitigung von gewissen Betriebsbeschränkungen gibt zusätzliche
Freiheitsgrade beim Entwerfen von Protokollen, die ihrerseits verwendet werden
können,
um die gesamte Kapazität
des Systems ohne zusätzliche
Hardwarekosten anzuheben.
-
Die vorliegende Erfindung findet
besondere Verwendung, wo eine belegte Zelle eine Mischung von Diensten
trägt,
die einen Anteil von Paketdatendiensten einschließt, und
eine benachbarte Zelle bei einer anderen Frequenz einige freie Kapazität hat. Im Wesentlichen
wird die nominelle Zellgrenze für
die benachbarten Zellen mit freier Kapazität für Paketdatendienste ausgeweitet.
Diese Ausweitung wird durch das Abzielen auf die spezifischen Instanzen von
Paketdatendiensten, die eine Vergrößerung in der Verzögerung zulassen,
und durch absichtliches Absenken des Durchsatzes von diesen anvisierten Paketdatendiensten
erreicht, um es den spezifischen anvisierten Paketdatendiensten
zu erlauben, zu der benachbarten Zelle übertragen zu werden. Indem
die Paketdaten an eine benachbarte Zelle übertragen werden, kann das
Kommunikationssystem die Kapazität
des Systems maximieren und die Ablehnung einer Nachfrage nach einem
Dienst verhindern, für
den eine lokale Zelle keine Kapazität haben würde. Es wird nun auf 1 Bezug genommen; ein kabello ses Kommunikationssystem 100 schließt vorzugsweise eine
Mobilvermittlungsstelle 102 und eine Vielzahl von Zellenorten 104 ein,
die jeweils eine Basisstation 105 aufweisen, die an eine
Feststationssteuerung 106 gekoppelt sind. Jede Basisstation
stellt die Abdeckung einer geographischen Region mit einer Radiofrequenz
(RF) zur Verfügung.
Schließlich
wird ein mobiles Kommunikationsgerät 108 oder ein tragbares
Kommunikationsgerät
(gemeinsam "mobile Endgeräte")
dazu ausgelegt, um mit einer Basisstation 105 zu kommunizieren,
die mit einer Feststationssteuerung 106 assoziiert ist,
um die Kommunikation mit einem anderen mobilen Endgerät oder einer
kabellosen Einheit, die mit einem Festnetzsystem assoziiert ist,
aufrechtzuerhalten. Jeder Basisstation 105 wird ein vorbestimmter
Satz von Kanälen
nach einem Frequenzwiederverwendungsmuster zugewiesen, das in der
Technik der zellularen Kommunikation gut bekannt ist. Die Kanäle in jeder
Zelle sind allgemein in Regel- bzw. Steuerkanäle, die im Allgemeinen den Aufbau
von Anrufen ermöglichen,
und Verkehrskanäle
zum Senden von Sprech- oder Datenverkehr eingeteilt. Die Zuteilung
und Verwendung von Kanälen variiert
zwischen den Kommunikationssystemen, sind aber in der Technik gut
bekannt.
-
Es wird nun auf 2 Bezug genommen; das mobile Endgerät 108,
wie z. B. ein zellulares Funktelefon oder anderes kabelloses Kommunikationsgerät, umfasst
eine Kombination einer ASIC ("Application Specific Integrated Circuit"),
wie z. B. ein CMOS ASIC, verfügbar
von Motorola, Inc. und eines Mikroprozessors 203, wie z.
B. ein 68HC11-Mikroprozessor,
auch verfügbar
von Motorola, Inc., um das notwendige Kommunikationsprotokoll zum
Ausführen
des Betriebes in dem Kommunikationssystem zu erzeugen. Der Mikro prozessor 203 verwendet
einen RAM 205, einen EEPROM 207 und einen ROM 209, die
in der bevorzugten Ausführung
in einem Paket 211 zusammengelegt sind, um die notwendigen Schritte
zum Erzeugen des Protokolls und zum Durchführen anderer Funktionen für das Endgerät 108 auszuführen, wie
z. B. das Schreiben auf eine Anzeige 213, das Annehmen
von Information von einer Eingabetastatur 215, und das
Steuern bzw. Regeln eines Frequenzsynthesizers 225. Die
ASIC 201 bearbeitet Audiodaten, die durch den Audioschaltkreis 219 von
einem Mikrofon 217 und zu einem Lautsprecher 221 transformiert
werden. Der Sender 223 sendet über eine Antenne 229,
wobei er Trägerfrequenzen
verwendet, die durch den Frequenzsynthesizer 225 erzeugt
worden sind. Die Information, die durch die Antenne 229 der
Kommunikationseinheit empfangen worden ist, tritt in einen Empfänger 227 ein,
der unter Verwendung der Trägerfrequenzen
von dem Frequenzsynthesizer 225 die Symbole demoduliert,
die einen Nachrichtenrahmen umfassen. Das mobile Endgerät kann optional
einen Nachrichtenempfänger
und eine Speichervorrichtung umfassen, die Mittel zur digitalen
Signalverarbeitung einschließt.
Der Nachrichtenempfänger
und die Speichervorrichtung könnten
z. B. ein digitaler Anrufbeantworter oder ein Empfänger eines
Pagers sein. Während
das Schaltschema der 2 ein
exemplarisches Endgerät
zeigt, könnte
ein anderes Schaltschema innerhalb des Umfangs der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden.
-
Die Schritte zum Aufbau eines Anrufes
werden nun mit Bezug auf 3 beschrieben.
-
In einem Schritt 302 befindet
sich das Endgerät
im Bereitschaftsbetrieb. Das Endgerät bestimmt dann in einem Schritt 304,
ob ein ausgehender Anruf durchgeführt wird.
-
Wenn ein ausgehender Anruf durchgeführt wird,
wird ein Zufallszugriff bzw. Direktzugriff ("random access") und
eine Dienstnachfrage in einem Schritt 306 entsprechend
der Systemspezifikation durch das Endgerät durchgeführt. wenn im Schritt 304 kein
ausgehender Anruf durchgeführt
wird, bestimmt das Endgerät
in einem Schritt 308, ob ein einkommender Anruf erfasst
wird. Wenn kein ankommender Anruf erfasst wird, setzt das Endgerät in dem Schritt 302 den
Bereitschaftsbetrieb fort. Wird jedoch ein eingehender Anruf erfasst,
wird in einem Schritt 310 durch das System eine Anrufmeldung
bzw. ein Funkruf in das Anrufmelde- bzw. Funkrufgebiet ("paging
area") gesendet. Vorzugsweise kann das Anrufmeldegebiet mehrere
Zellen umfassen, wie es im Stand der Technik zum Vergrößern der
Spektrumeffizienz gut bekannt ist. Das Endgerät 108, 110 sendet in
einem Schritt 312 eine Antwort auf die Anrufmeldung bzw.
den Funkruf, um den Anruf zu empfangen.
-
Das System bestimmt dann, ob die
Komponenten des Dienstes verzögerungsbeschränkt oder verzögerungsunbeschränkt sind.
Entsprechend findet die vorliegende Erfindung besondere Anwendbarkeit
für ein
Endgerät,
das für
das simultane Senden von verzögerungsbeschränkten und
verzögerungsunbeschränkten Daten
ausgelegt ist, wie z. B. Sprache und Daten. Wenn eine Komponente
des Dienstes verzögerungsbeschränkt ist,
wie z. B. Sprache, Video oder hochgeschwindigkeits-durchschaltevermittelte
Daten, bestimmt das System in einem Schritt 314, ob es
verfügbare
Kapazität
in der lokalen Zelle gibt. Wenn es keine Kapazität gibt, weist das System in
einem Schritt 316 die verzögerungsbeschränkten Dienstkomponenten
zurück.
Wenn es verfügbare
Kapazität
gibt, weist das System in einem Schritt 318 Verkehrskanäle in der
lokalen Zelle dem Endgerät
für den
verzögerungsbeschränkten Betrieb zu.
Der verzögerungsbeschränkte Verkehr
wird dann in der normalen Weise in einem Schritt 320 gesendet.
-
Es wird nun auf 4 Bezug genommen; es werden die bevorzugten
Schritte zum Senden von verzögerungsunbeschränkten Daten,
wie z. B. mobilen Paketdaten, in einer benachbarten Zelle beschrieben.
Die verzögerungsunbeschränkten Daten könnten alleine
oder simultan mit irgendwelchen verzögerungsbeschränkten Daten
auf den Frequenzen in der lokalen Zelle, wie oben beschrieben, versendet werden.
In einem Schritt 402 bestimmt das Netzwerk, ob es verfügbare Kapazität in der
lokalen Zelle gibt. Wenn es verfügbare
Kapazität
gibt, weist das System in einem Schritt 404 Kanäle in der
lokalen Zelle für die
verzögerungsunbeschränkte Dienstkomponente zu.
Das Endgerät 108, 110 setzt
dann in einem Schritt 406 die Sendecharakteristik auf normal
und überträgt die Daten
in einem Schritt 408 entsprechend den herkömmlichen
Methoden. Wenn es in einem Schritt 410 weitere zu sendende
Daten gibt, bestimmt das System in dem Schritt 402, ob
Kapazität in
der lokalen Zelle verfügbar
ist. Wenn keine weiteren Daten zu senden sind, kehrt das Endgerät in den Bereitschaftsbetrieb
in dem Schritt 302 der 3 zurück.
-
Wenn es in dem Schritt 402 keine
verfügbare Kapazität in der
lokalen Zelle gibt, bestimmt das System in einem Schritt 412 durch
die Überwachung
der Aktivität
auf den Kanälen
der benachbarten Zellen für eine
vorbestimmte Zeitperiode, ob es verfügbare Kapazität in irgendeiner
benachbarten Zelle gibt. Wenn es verfügbare Kapazität gibt,
wählt das
System in einem Schritt 414 eine benachbarte Zelle mit ausreichender
Kapazität
aus, so dass diese die dienende Zelle ist und um keine Interferenz
in dem System zu verursachen. Das System weist dann in einem Schritt 416 Kanäle in der
benachbarten Zelle für
die verzögerungsunbeschränkten Daten
zu, die synchronisiert werden, um Interferenz zu vermeiden. Das
Endgerät 108, 110 oder
die Basisstation 105 in der benachbarten Zelle passt dann
die Sendecharakteristik in einem Schritt 418 an, so dass
die Energie pro Bit das andere Endgerät 108, 110 oder
die Basisstation 105 zum Empfang von Daten befähigt.
-
Obwohl es eine Anzahl von Mitteln
zum Verlangsamen der anvisierten Paketdatendienste gibt, dient das
bevorzugte Verfahren dem Vergrößern der Energie
pro Bit oder Symbol, während
die Leistungsspitze nicht vergrößert wird.
Einige exemplarische Techniken, dies zu erreichen, schließen die
Reduzierung der Modulationsrate (das heißt der Symbolrate), das Übergehen
auf eine Modulation mit weniger Niveaus (z. B. 16 QAM zu QPSK),
das Vergrößern des FEC-Überschusses
und/oder des Spreizspektrumspreizfaktors (das heißt weitere
Redundanz), oder das Anheben der Verschachtelungstiefe (das heißt weitere
Ausbreitung der Interferenz) ein. Eine oder mehr der obigen spezifizischen
Techniken kann in Kombination mit einem Frequenzwechsel zu der Frequenz
der benachbarten Zelle angewandt werden. Jedoch ist es wichtig,
nicht die Leistungsspitze zu vergrößern, da die Leistungsspitze
den Grad der Interferenz in eine andere Zelle bestimmt, in der dieselbe
Frequenz wieder verwendet wird.
-
Da die nominelle Zellgrenze effektiv
für den Paketdatendienst
ausgeweitet wird, ist es wahrscheinlich, dass einige der Engeräte 108, 110,
die die Daten erfindungsgemäß übertragen,
näher als
normal an einer entfernt liegenden Zelle, die dieselbe Frequenz
wieder verwendet, sein werden. Entsprechend passen die Endgeräte 108, 110 auch
die Leistung zur Vermeidung von Kokanal-Interferenz in einem Schritt 420 an,
um die Daten in einem Schritt 422 zu versenden. Die Leistungsspitze
des Endgerätes 108, 110 muss
beim Senden tatsächlich
im Verhältnis
zu der an jener entfernten Zelle generierten Interferenz verringert
werden. Dies erfordert die Zufügung
von noch weiterer Verzögerung
zu den verzögerungsunbeschränkten Dienst,
um die benötigte Energie
pro Bit/Symbol an der dienenden Basisstation 105 aufrechtzuerhalten.
Da der Dienst jedoch spezifisch zielgerichtet dafür ausgewählt worden
ist, in der Lage zu sein, die längeren
Verzögerungen
aufzunehmen, sollte eine solche weitere Verzögerung kein Problem für den Nutzer
verursachen. Es ist zu vermerken, dass diese Reduzierung in der
Leistungsspitze zu dem wohlbekannten "nah-fern"-Effekt in Beziehung
steht und nur auf Übertragungen
von dem Endgerät 108, 110,
nicht von der Basisstation 105 anwendbar ist. Im besonderen
Maße kann
die relative Reduzierung in dem Entfernungsabstand minimiert und
gesteuert bzw. geregelt werden, indem lediglich dem Paketdatendienst
erlaubt wird, auf eine benachbarten Zelle übertragen zu werden, wo es
ein Siebenzellen-Wiederverwendungsmuster oder ein größeres Wiederverwendungsmuster
gibt. Jegliche Reduzierung muss nicht notwendig sein, wenn die Frequenz tatsächlich nicht
in der Nähe
wiederverwendet wird.
-
Zusätzlich kann die folgende weitere
Abschwächungstechnik
anwendbar sein, wenn die Reduzierung des Entfernungsabstands noch
das Vermögen
hat, Interferenz in der Zelle zu verursachen, die die Frequenz wiederverwendet,
sogar nachdem die Reduzierung in der Sendeleistung berück sichtigt worden
ist. Wenn die benachbarte Zelle, die Interferenz erfährt ("the
victim cell" – "die
Opferzelle"), auch leicht ausgelastet ist, ist es möglich, die Übertragungen
von dem interferenzverursachenden Endgerät so zu planen, dass es nur
während
der Zeitperioden überträgt, wenn
es kein aktives Endgerät
gibt, das durch die Opferbasisstation bedient wird, so dass eine
verbleibende potentielle Interferenz in der Zeitdomäne isoliert
wird. Wenn der Paketdatendienst auf eine benachbarte Zelle übertragen
worden ist, muss das Mobilitätsmanagement
des Systems möglicherweise
den Standort des Nutzers in Bezug auf den Diensttyp unterscheiden.
Zum Beispiel werden eingehende Datenpakete zu einer anderen Zelle
geleitet als eingehende Sprachanrufe.
-
In einem weiteren Aspekt der Erfindung,
um effiziente Mittel zum Anzeigen von einkommenden Verkehr zur Verfügung zu
stellen, und tatsächlich auch
als weiteres Mittel zum leichten Auslastungs-Ausgleich, können sich
die Funkruf- und
Zugriffskanäle
für alle
Dienste in den benachbarten Zellen befinden. Dies würde ein
Endgerät
oder einen Handapparat befähigen,
nur einen Funkrufkanal zu überwachen,
und würde
die Signallast der überfüllten Zellen
erleichtern.
-
Das Endgerät 108, 110 bestimmt
dann in einem Schritt 424, ob weitere zu übertragende Daten vorliegen.
Wenn weitere zu übertragende
Daten vorliegen, bestimmt das System in dem Schritt 402,
ob verfügbare
Kapazität
in der lokalen Zelle vorliegt. Anderenfalls kehrt das Endgerät in den
Bereitschaftsbetrieb zurück.
-
Wenn keine verfügbare Kapazität in der
benachbarten Zelle in dem Schritt 412 vorliegt, wartet das
System in einem Schritt 426, bis Kapazität verfügbar wird
oder eine Auszeit eintritt. Wenn weitere Kapazität in einem Schritt
428 verfügbar wird,
bestimmt das Endgerät
in dem Schritt 402, ob die Kapazität auf der lokalen Zelle verfügbar ist.
Wenn eine Auszeit abläuft,
bevor Kapazität
verfügbar
wird, verwirft das System die Dienstkomponente in einem Schritt 430 und
kehrt zu dem Bereitschaftsbetrieb zurück.
-
Es wird auf 5 Bezug genommen; ein Diagramm zeigt
die Fehlerrate (ausgedrückt
als eine Bitfehlerrate (BER- "bit
error rate") oder eine Wortfehlerrate (WER-"word error rate") in
einem System, das sowohl verzögerungsbeschränkte als
auch verzögerungsunbeschränkte Daten
versendet. Verzögerungsbeschränkte Dienste
sind im Allgemeinen mit der BER befasst, während Paketdaten im Allgemeinen
mit der WER befasst sind. Wie an dem Diagramm gesehen werden kann,
ist der akzeptable Grenzwert für
Fehler im verzögerungsbeschränkten Voll-Datenraten-Dienst,
wie z. B. Sprache, höher
als die Rate im verzögerungsunbeschränkten Dienst, wie
z. B. E-Mail. Das Energie-pro-Bit-Rauschen kann für den Ein-Achtel-Raten-Verzögerungsunbeschränkten-Betrieb
niedriger sein. Wenn es keine Kokanalinterferenz gibt, besteht möglicherweise
keine Notwendigkeit die Energie pro Bit zu senken. In einem zellularen
System, wie in 1 gezeigt,
muss sich der maximale Bereich ungefähr verdoppeln, damit eine Basisstation
in einer umgebenden Aneinanderreihung von Zellen einen Nutzer in
der nominellen Abdeckfläche
der zentralen Zelle versorgt. Verdreifachen des Abstandes wird es
einigen Nutzern in der zentralen Zelle erlauben, mit entfernteren
Zellen zu kommunizieren. In Anbetracht der Steuerung bzw. Regelung
der Kokanalinterferenz, wie oben diskutiert, kann anhand der 1 gesehen werden, dass in
einem repräsentativen
Fall der Entfernungsabstand möglicherweise
um 2/3 reduziert wird. In der Praxis wird diese mögliche Reduzierung
des Abstands von dem Wiederverwendungsmuster etc. abhängen und
kann durch die Reduzierung der Energie pro Bit wie vorhergehend
beschrieben abgeschwächt werden.
-
Um die notwendige Vergrößerung der
Energie pro Bit oder Symbol zu berechnen, wird der Kommunikationsbereich
verdreifacht, der Ausbreitungspfadverlust ist auf das 3,5-Potenzgesetz gestützt und die
mögliche
Reduzierung des Entfernungsabstandes ist zwei Drittel. Verdreifachen
des Bereiches benötigt
eine Vergrößerung von
33,
5 = 46,7 = 16,7
dB der Energie pro Bit, während
die Reduzierung der RF-Leistung, um die Kokanalinterferenz zu regeln bzw.
steuern, weitere 6,2 dB Verbesserung der Empfindlichkeit benötigt, was
eine Zunahme des gesamten Systems von 22,9 dB erfordert. Dies ist
die Zunahme zwischen dem Arbeitspunkt des verzögerungsbeschränkten Dienstes
und dem Arbeitspunkt des verzögerungsunbeschränkten Dienstes.
Es ist in diesem Beispiel zu bemerken, dass die Reduzierung der
Sendeleistung von 6,2 dB in die Gesamtlösung einbezogen wird, um vollständig die
mögliche
Reduzierung des Entfernungsabstands zu einer Kokanalzelle zu kompensieren.
Um zu demonstrieren, dass Zunahmen von dieser Größe erreichbar sind, wurde eine
Simulation einer digitalen Funkverbindung durchgeführt. Von
dem nominellen Zellbereich wird angenommen, dass er durch irgendeinen
verzögerungsbeschränkten Dienst,
wie z. B. Sprache, vorgegeben wird. Dieser verzögerungsbeschränkte Dienst verwendete
pi/4-DQPSK-Modulation mit halbratiger, konvolutioneller Kodierung
und Verschachtelung über
ungefähr
10 ms. Wie in 5 gezeigt,
benötigte das
System für
eine dekodierte Bitfehlerrate von 0,001 (die im Allgemeinen als
adäquat für Sprachdienste,
z. B. für
UMTS, betrachtet wird) ein Eb/No von ungefähr 12 dB.
-
Eine Kombination von vergrößerter Kodierungsredundanz,
vergrößerter Verschachtelung
und Spreiz-Spektrum wurden verwendet, um die benötigte Systemzunahme zu verwirklichen.
Die Kombination des Spreiz-Faktors und der vergrößerten Kodierung wurde derart
gewählt,
dass dieselbe Modulationssymbolrate über Funk wie zuvor aufrechterhalten wurde.
Dies hat Implementierungsvorteile, wie z. B. die Verwendung derselben
Taktgeber, Filter etc. Insbesondere wurde die Informationsrate auf
ein Achtel des Vollratendienstes reduziert, das Kodieren wurde auf
eine Viertel Rate angehoben, ein Spreizfaktor von 4 wurde eingeführt und
die Verschachtelungstiefe auf ungefähr 700 ms angehoben. Eine dekodierte
WER von weniger als 2% wurde bei ungefähr –9 dB Ec/No erreicht (Ec=Energie
pro Chip, Chiprate=Bitrate des Vollratendienstes, so dass der Vergleich
korrekt ist). Es ist zu bemerken, dass der 2%-Grenzwert der dekodierten
WER gewählt
wurde, um geeignet niedrige Paketwiederversendungsraten zu geben.
Dieses entspricht einer Systemzunahme von ungefähr 20 dB, die nahe zu den oben
identifizierten 22,9 dB liegen. Zusätzliche Kodierung oder Verschachtelung
würde es
erlauben, die 22,9 dB-Zahl leicht zu erreichen oder zu übertreffen.
Eine zusätzliche
Schicht von Niederredundanz-Kodierung
wäre besonders
effektiv.
-
Zusammenfassend stellt die vorliegende
Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung, die
die Verkehrslast zwischen einer belegten Zelle und Zellen in der
Nähe, die
einige freie Kapazität
haben, optimiert. Insbesondere nutzt die Erfindung die fundamental
verschiedene Natur von paketvermittelten und durchschaltevermittelten Diensten aus.
Anders als die meisten Mobil-Telekommunikationsdienste,
wie z. B. Sprach-, Video- und durchschaltevermittelte Daten, die
eine nahezu festgelegte Verzögerung
benötigen,
sind mobile Paketdatendienste, wie z. B. E-Mail, tolerant gegenüber einer unvorhersagbaren
Punkt-zu-Punkt-Verzögerung.
Es ist möglich,
einen garantierten Qualitätsgrenzwert
zu erreichen oder zu übertreffen
und Änderungen
der Wegfindung innerhalb des Systems zu erlauben, indem diese unvorhersagbare
Verzögerung
aufgenommen wird. Im Wesentlichen wird die nominelle Grenze der
Zelle für
die benachbarten Zellen mit freier Kapazität nur für Paketdatendienste ausgedehnt.
Diese Ausdehnung wird vorzugsweise durch absichtliches Verlangsamen
des Durchsatzes dieser anvisierten Paketdatendienste erreicht, um
es den spezifischen, anvisierten Paketdatendiensten zu erlauben,
zu der benachbarten Zelle übertragen
zu werden.