SE509542C2 - Paketförmedling i ett cellulärt radiokommunikationssystem - Google Patents

Description

20 25 30 509 542 2 En känd återsändningsstrategi är det s k ALOHA-protokollet.

Enligt ALOHA-protokollet återsänds paket som tidigare misslyckats efter en slumpvis vald väntetid. Lyckas inte sändningen denna gång heller, átersänds paketet på nytt enligt samma strategi.

En nackdel med denna återsändningsstrategi är att paketen kan återsändas hur många gånger som helst. Varje gång ett paket återsänds innebär det att samkanalinterferensen för andra paket som sänds samtidigt på samma kanal i systemet ökar. I ett system med många användare som_ enbart utnyttjar ALOHA-protokoll kan paket sändas om och om igen fràn olika sändare. I princip kan alla sändande stationer sända. paket samtidigt utan. att något paket kan mottagas korrekt. Ett sådant system blir därför instabilt med avseende på samkanalinterferens. För att förbättra stabiliteten måste något ytterligare kontrollschema utnyttjas.

Ett annat protokoll som kan utnyttjas i ett paketförmedlande system för att undvika kollision är det sk CSMA-protokollet (Carrier Sense Multiple Access). Enligt detta protokoll lyssnar en station som har ett paket den vill sända på den kanal den ska sända. paketet på. Om kanalen är ledig sänds paketet med en sändsannolikhet s. Om kanalen inte är ledig väntar stationen tills kanalen är ledig och sänder då paketet med en sändsannolikhet s.

I patentansökan EP 0432315 A beskrivs ett system och en metod för att kontrollera accesstakten (access rate) i stationer i ett paketförmedlande nätverk. Systemet innefattar ett antal sändande och mottagande stationer som kan kommunicera med varandra enligt ett dirigeringsschema. Med accesstakt avses takten som en sändande station sänder paket i ett ALOHA-nätverk, eller takten som en sändande station känner av kanalens status i ett CSMA- 10 15 20 25 3 s09dS42: nätverk. I varje station beräknas en första parameter avseende antal lyckade sända _paket per tidsenhet. Vidare beräknas en andra parameter avseende inputflödet som beror av utflödet från angränsande stationer. En tredje parameter beräknas med avseende pà stationens belastning. De beräknade parametrarna sänds till alla angränsande stationer. I varje station jämförs parametrarna och accesstakten ändras i beroende av parametrarna. Genom att kontrollera sändtakten i varje station ökar' genomströmningen (throughput) i systemet.

I patentskriften US 4979168 beskrivs ett paketförmedlande system enligt CSMA-protokollet. Innan ett paket sänds kontrollerar systemet om kanalen som paketet ska sändas på är ledig. Om kanalen är upptagen: bestäms en ny tidpunkt för avkänning av kanalen vilken tidpunkt är slumpvis utvald inom ett dynamiskt bestämt tidsintervall. Det dynamiskt bestämda tidsintervallet är beroende av medeltiden som kanalen är ledig. Om kanalen är ledig sänds paketet. Enligt denna uppfinning styrs alltså själva sändningen med avseende på att undvika kollision.

En nackdel med denna metod är att ingen hänsyn tas till om den station som vill sända paket har misslyckats eller lyckats att överföra paketen till mottagaren vid tidigare försök. Därmed kan exempelvis en station som misslyckats ofta med sändning fortsätta att misslyckas.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning angriper ett problem hur paketsändningen från en sändande station ska styras i beroende av den sändande stationens tidigare erfarenheter, så att sändningen blir rättvis både för stationer som lyckats sända många paket och stationer som inte lyckats sända lika många paket. 10 15 20 25 509 542 Ett annat problem är hur sändning av paketdata ska styras i ett cellulärt radiokommunikationssystem så att samkanalinterferensen i systemet stabiliseras.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är således att styra sändningen av paket så att sändningen av paketdata från olika sändande stationer blir rättvis. Med rättvis avses att sändande stationer vars avsända paket har låg andel av lyckade mottagningar inte helt bör upphöra att sända paket till förmån för sändande stationer vars avsända paket har högre andel av lyckade mottagningar.

Ett annat ändamål är att styra sändningen i ett paketförmedlande mobilt radiokommunikationssystem, så att samkanalinterferensen i systemet stabiliseras.

Problemen löses genom att varje sändande station sänder paket med en viss sändsannolikhet som uppdateras efter varje sändning i beroende av hur stor andel av de avsända paketen som mottagits korrekt. Uppdateringen sker enligt ett funktionssamband som antar värden mellan noll och ett och vars derivata är mindre än ett.

Närmare bestämt löses problemen genom att initialt bestämma en sändsannolikhet för varje radiostation som sänder paketdata i ett mobilt radiokommunikationssystem. Därefter sänder respektive radiostation paketdata i enlighet med de bestämda sändsannolikheterna. Ett värde pä den andel av avsända paket som mottages korrekt i förhållande till antal sända paket, för varje sändande station bestäms därefter. Denna andel benämns hädanefter genomströmningsandel. 10 15 20 25 5 ö So9*542 Sändsannolikheten uppdateras för varje sändande station efter varje sänt paket. Det uppdaterade värdet bestäms i beroende av värdet pà genomströmningsandelen enligt en förutbestämd funktion. Denna funktion benämns hädanefter mappningsfunktion.

Mappningsfunktionen antar värden större än noll och mindre än ett och dess derivata är mindre än 1 i alla punkter.

Genom val av en mappningsfunktion med detta utseende kommer värdena pà genomströmningsandelen att efter en tid ställa in sig i en jämvikt i systemet, varvid systemet stabiliseras med avseende på samkanalinterferens. När systemet är stabilt kommer alla radiostationer att få sända paketdata. De radiostatäoner sonn haft låga 'värden. på genomströmningsandelen. kommer att få lägre sändsannolikhet än de radiostationer som haft högre värden på genomströmningsandelen. Ingen radiostation kommer att erhålla sändsannolikheter som antar värdena noll eller ett.

En fördel med uppfinningen är att sändningen av paketdata styrs så att radiokommunikatíonssystemet stabiliseras med avseende pá samkanalinterferens.

Ytterligare en fördel är att så att alla sändningen styrs sändande stationer får lov att sända paketdata, även de som har lägre andel korrekt mottagna paket.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av föredragna utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 åskådliggör i en förenklad skiss uppkomsten av samkanalinterferens i ett paketförmedlande mobilt radiokommunikationssystem. 10 15 20 25 509 542 Figur 2 visar ett flödesschema över en uppfinningsenlig utföringsform av uppfinningen.

Figur 3 visar en utföringsform av en anordning som styr sändning av paketdata enligt uppfinningen.

Figur 4 visar ett uppdateringsorgan enligt uppfinningen.

FÖREDRAGNA UTFöRINGsFommR I ett cellulärt radiokommunikationssystem med paketdataöverföring kan t ex varje cell få utnyttja en särskild kanal för paketdataöverföringen. Det kan finnas en eller flera sådana kanaler j. radiokommunikationssystemet. Paketdata sänds skurvis och sändningshastigheten fràn en. basstation eller en mobilstation som sänder paketdata kan beskrivas genom en sändsannolikhet. Denna sändsannolikhet anger' den andel av en tidsperiod som en sändande station sänder paket.

Om samma kanal utnyttjas samtidigt av minst två sändande stationer, d v s basstationer eller mobilstationer, för paketdatasändning kommer den mottagande stationen att nmttaga bidrag fràn båda sändningarna, varvid samkanalinterferens introduceras. Om samkanalinterferensen, i kombination med eventuell annan interferens, är tillräckligt hög kommer rnottagningen av' paketet att misslyckas. Den basstation eller mobilstation som sände det paket vars mottagning misslyckades meddelas då att paketet inte mottagits korrekt av mottagaren.

Paketet måste då sändas på nytt vid ett senare tillfälle.

I varje cell kan den andel paket, av det totala antalet avsända paket, som verkligen kommer fram korrekta till mottagaren beräknas. Denna andel kallas genomströmningsandel. Det är möjligt att beräkna ett värde på genomströmningsandelen med 10 15 20 25 30 so9is4å avseende på andelen korrekt mottagna paket i en cell, alternativt andelen korrekt mottagna paket för varje sändande radiostation i en cell.

Beräkning av värden på genomströmningsandelen kan enligt en uppfinningsenlig utföringsform baseras på registrering av antal korrekt mottagna paket och antal misslyckade mottagna paket.

De radiostationer, d v s basstationer' och. mobilstationer, som har paket att sända sänder paket med en viss sändsannolikhet si.

Detta innebär att den sändande radiostationen sänder paket si*100% av tiden. En förutsättning är naturligtvis att det finns paket att sända.

Enligt föreliggande uppfinning uppdateras efter varje sänt paket sändsannolikheten s¿nu i en viss tidpunkt n+l för den sändande radiostationen :i beroende av' värdet på genomströmningsandelen tig, i en tidigare tidpunkt n för densamma. Avsikten lned att styra sändsannolikheten är att fördela nüjligheten att sända, rättvist inom radiokommunikationssystemet_ En sändande station vars avsända paket mottages korrekt gäng pá gång kan annars helt störa ut en sändande station vars avsända paket inte mottages korrekt i lika stor utsträckning, om inte sändningen styrs.

Om en första sändande station som lyckats överföra en stor andel av sina avsända paket korrekt, skulle få öka sin sändsannolikhet gäng på gång, skulle detta innebära att sändande stationer som störs av den första stationen kommer att få minskad 'andel korrekt överförda paket och till slut helt upphöra att sända.

Enligt föreliggande uppfinning styrs sändningen i radiokommunikationssystemet, så att en radiostation som lyckas inte får öka sin till fördel för de överföra många paket, trots detta sändsannolikhet maximalt, stationer som överfört färre paket. 10 15 20 25 so9 542 8 Den 'uppdaterade sändsannolikheten. sLn+1 beräknas alltså enligt föreliggande uppfinning som en funktion av värdet på genomströmningsandelen t¿n i en tidigare tidpunkt enligt nedan: Si,n+1=f(ti,n) (l) Det funktionssamband som uppdateringen av sändsannolikheten följer" benämns hädanefter :nappningsfunktion f(a) där a är' en inputvariabel. Enligt uppfinningen mäste absolutbeloppet av mappningsfunktionens derivata f'(a) vara mindre än ett. Detta innebär, såsom kommer att visas senare, att mappningsfunktionen så småningom ställer in sig i ett jämviktsläge där värdena på genomströmningsandelen för alla celler i systemet är väsentligen konstant. Enligt föreläggande uppfinning är, såsom tidigare nämnts inputvariabeln a till mappningsfunktionen ett värde på genomströmningsandelen tLn.

Det antages i den fortsatta beskrivningen att inga kollisioner inom den egna cellen inträffar, d v s en basstation sänder inte samtidigt paket pà samma kanal till två olika mobilstationer i en cell. Det antages vidare att dämpningen i radiokommunikationssystemet är konstant, samt att sändningen av paketdata är synkroniserad i radiokommunikationssystemet, så att paket som sänds samtidigt i olika celler har samma starttid.

Nedan kommer ett exempel på ett förfarande enligt uppfinningen att beskrivas i samband med figur 1. I figur 1 visas två celler CELLl, CELL2 i ett radiokommunikationssystem som kan överföra paketdata. I varje cell finns en basstation BSl, BS2 som kan sända paketdata Pl, P2 till en mobilstation MS1, MS2 över en kanal chl. Det förutsätts i föreliggande exempel att båda basstationerna har paket i lagrade i en kö som de vill sända.

För att åskådliggöra uppfinningen på ett enkelt sätt kommer i 10 15 20 25 509 föreliggande exempel endast paketsändning' i nedlänken, d v s från en basstation till en mobilstation i cellen att beaktas.

Enligt exemplet sänder basstationen BS1 datapaket till mobilstationen MSl med en viss sändsannolikhet sim vid en viss av tiden. De tidpunkt n, d v s den sänder' paket Pl sLn*lO0% datapaket som ska avsändas är ordnade i någon form av kö.

Basstationen BS2 sänder pà nwtsvarande sätt paket P2, vid en viss tidpunkt n, med en sändsannolikhet s¿n till mobilstationen MS2. Respektive mottagande mobilstation MSI, MS2 registrerar och meddelar den sändande basstationen om det avsända paketet mottagits korrekt eller ej. Respektive basstation kan därigenom beräkna andelen sin genomströmningsandel , d v s tLnI t2,n korrekt mottagna paket av de utsända paketen under en tidsperiod. Beräkningen av genomströmningsandelen kan även ske i mobilstationen som då överför värdet pá genomströmningsandelen till basstationen. Ett paket som inte mottages korrekt och måste átersändas läggs tillbaka i kön av paket.

I föreliggande exempel antages att mobilstationen MSl ligger inom det s k capture-avståndet för cellen CELL2, samt att mobilstationen MS2 ligger inom capture-avstànden för cellen CELLl. Att en mottagare befinner sig inom en sändares capture- avstånd innebär i föreliggande fall att paket som sänds från denna sändare kommer att bidra med så mycket samkanalinterferens i mottagaren att det paket som sänds i den egna cellen störs så mycket att paketet inte mottages korrekt. Om båda basstationerna BS1, BS2 sänder paket samtidigt misslyckas därmed mottagningen av båda paketen enligt föreliggande exempel.

Värdet pà genomströmningsandelen tLn för basstationen BS1 vid en viss tidpunkt 11 beror därmed enligt föreliggande exempel av 10 15 20 S09 542 1° sändsannolikhetsvärdet szn för basstationen BS2 vid denna tidpunkt n, enligt följande samband: t1,n=l's2,n (2) t2,n=l°sl,n (3) Enligt ekvation (1) råder dessutom följande samband: swuffmflln) ,- o s2,n+1=f(t2,n) I' O Om ekvation (lb) insättes i ekvation (2) och därefter ekvation (3) insätts i ekvation (2) erhålls följande samband: tlln=l-f(l_slin_l) Efter insättning av ekvation (la) i ekvation (4) erhålles sambandet: tLn=1-f(1-f(t1fl%2) (5) Detta samband kan generaliseras till: tLn=1-f(1-f(tLn4) (5a) I föreliggande fall beror alltså värdet pà genomströmningsandelen tLn av en term f(1-f(tLn¿).

Mappningsunktionen f(a) är definierad för värden på variabeln a, d v s genomströmningsandelen t¿n ,som är större än O och mindre än 1. Det inses ur sambandet (5a) att värdet pà genomströmningsandelen tLn kommer att stabiliseras om absolutbeloppet för~ derivatan Af'(a) av' mappningsfunktionen. är mindre än 1, i det definierade området. 10 l5 20 25 11 sne s4å Eftersom mappningsfunktionen f(a) ger outputvärden som ska utnyttjas för att uppdatera sändsannolikheten måste mappningsfunktionens outputvârden anta värden mellan 0 och 1.

Om mappningsfunktionen antar värdet 0 innebär det att ingen sändning kommer att ske och därmed erhålls inget värde pà genomströmningsandelen. För att generera ett värde pä genomströmningen i ett sådant fall kan t ex interferensvärden studeras. Om mappningsfunktionen antar värdet 1 innebär det att den sändande stationen hela tiden vilket sänder paketdata innebär att samkanalinterferensen för andra sändande stationer som sänder paket pà den aktuella kanalen ökar och mottagningen kan för övriga avsända paket kan då blockeras.

Det är därför mest fördelaktigt att mappningsfunktionen tilläts anta värden större än 0 och mindre än 1, men inte värdena 0 och l .

I figur 2 'visas ett flödesschema som åskådliggör förfarandet enligt en utföringsform av uppfinningen. Enligt föreliggande utföringsform 'väljs i ett första steg 201 utseendet på den mappningsfunktion f(a) enligt vilken uppdaterade värden på sändsannolikheten ska beräknas. f(a) Mappningsfunktionens arbetsområde definieras för värden pá en inputvariabel a mellan 0 och 1. Mappningsfunktionen f(a) väljs så att dess derivata i alla punkter i och så att arbetsområdet är mindre än ett, mappningsfunktionen antar värden som är större än noll och mindre än ett, enligt nedan: O |f' 10 15 20 25 12 509 542 Enligt föreliggande utföringsexempel väljs mappningsfunktionen f(a) som en linjär funktion med lutningskoefficient 0.5 enligt nedan: f(a)=0.5a+0.3 (8) Detta innebär att det lägsta värde som den uppdaterade sändsannolikheten kan erhålla är 0.3.

Det kan vara önskvärt att mappningsfunktionen f(a) har ett minsta tröskelvärde och detta tröskelvärde kan då väljas genom att exempelvis studera teoretiska beräkningar av förväntade värden på genomströmningsandelen. f(a) Den valda mappningsfunktionen bör i sådant fall ansluta till det teoretiska utseendet för genomströmningsandelen.

Ett tidsindex n sätts 202 initialt till noll,n=O.

Därefter genereras 203 för varje sändande radiostation, d v s för basstationerna B81 och BS2, startvärden tL0 på genomströmningsandelen, i föreliggande fall tLÛ och tza. Dessa värden kan anta värden mellan O och 1.

Startvärdena på genomströmningsandelen kan t ex väljas i beroende på genererade eller uppskattade interferensvärden. Om interferensen är hög för en förbindelse väljs ett làgt startvärde på genomströmningsandelen och vice versa.

Såsom tidigare nämnts kan uppdaterade värden pà sändsannolikheten vid en viss tidpunkt n erhållas ur mappningsfunktionen genom att låta inputvariabeln a vara värden på genomströmningsandelen i en tidigare tidpunkt, d v s s¿n¿=f(tLn)=0.5tLn+0.3. Värden på sändsannolikheten si,n+ll l föreliggande fall sn, sm, genereras 204 således genom att sätta 10 15 20 25 13 so9 s42 in de genererade värdena på genomströmningsandelen tL0, t¿0 i nämnda mappningsfunktion f(a).

I föreliggande exempel innebär detta att sändsannolikheterna för de två basstationerna BSl och BS2 uttrycks som sL1=0.5tL0+0.3 och s¿1=0.5t¿l+0.3, där första indexet anger basstationsidentiteten och andra indexet indikerar tidsindex.

Därefter uppräknas 205 efter en tidsperiod tidsindexet n till n+l.

Respektive basstation sänder 206 därefter paket vid den aktuella tidpunkten n enligt den aktuella uppdaterade bestämda sändsannolikheten spa.

Därefter genereras 207 vid det aktuella tidsindexet n värden pà genomströmningsandelen tLn, tzn då basstationerna BS1 och BS2 sänder paketdata enligt de uppdaterade sändsannolikhetsvärdena.

I föreliggande exempel antages att sambanden enligt ekvationerna (2) och (3) gäller, varvid värdena på genomströmningsandelen kan beräknas teoretiskt för att visa förfarandets effekt. I ett generellt mobilt radiokommunikationssystem med paketdataförmedling behöver inte sändsannolikheten vara en1 så enkel funktion av värdet på genomströmningsandelen.

Värden på genomströmningsandelen kan exempelvis genereras genom att registrera antalet meddelanden om antalet paket vars mottagning lyckats eller misslyckats, under en tidsperiod.

Härvid kan värdet pà genomströmningsandelen för en sändande radiostation beräknas som kvoten mellan antalet lyckade mottagna paket och det totala antalet utsända paket. Värden pà genomströmningsandelen kan bestämmas för varje avsänt paket eller för ett antal paket som sänts under en tidsperiod. 10 15 20 25 509 542 14 Genomströmningsandelen kan antingen beräknas i den sändande stationen eller i den mottagande stationen.

Förfarandet upprepas därefter från steg 204, varvid värdena pá sändsannolikheten för de sändande basstationerna uppdateras kontinuerligt.

Efter en tidsperiod, här indexerad. med k, kommer värdena pà sändsannolikheten i. föreliggande fall att ställa in sig i_ ett jämviktsläge, d v s sLnfl=sLn. Även värdena pà genomströmningsandelen kommer att ställa in sig i en jämvikt, d v s t¿nu=t¿n. Enligt föreliggande exempel kommer värdena på genomströmningsandelen tLk och t¿k vid en tidpunkt k för de båda basstationerna att ställa in sig pá konstanta och lika stora värden.

Nedan kommer ett teoretiskt exempel enligt föreliggande utföringsform att beskrivas. Startvärdet vid n=O på genomströmningsandelen tL0 för basstationen BSl väljs i föreliggande exempel till 0.2 och startvärdet på genomströmningsandelen t¿0 för basstationen BS2 väljs till 0.8.

Då dessa värden på genomströmningsandelen insättes i ekvation (8) erhålls vid tidsindex n=1 sändsannolikheten sLl=O.4 för basstationen BS1 och sändsannolikheten s2¿=O.7 för basstationen BS2.

För att visa effekten av sändstrategin beräknas i föreliggande exempel värden på genomströmningsandelen tm, ta, teoretiskt (3). resultatet av det enligt de ovan nämnda sambanden (2) och Nedan visas en första tabell över uppfinningsenliga förfarandet enligt föreliggande exempel. 10 15 509 542” 31.n S2,n t1,n tz n n=0 0.2 0 8 n=1 0 4 0.7 0 3 0 6 =2 0 45 0 60 0 40 0 55 n=3 0.500 0.575 0.425 0.500 n=4 O.5l25 O.5500 O.4500 0.4875 =5 O.5250O 0.54375 0.45625 O.47500 n=k 8/15 8/15 7/15 7/15 Tabell 1 Värdena på genomströmningsandelen och värdena på sändsannolikheten stabiliseras följaktligen till konstanta värden.

Det inses att mappningsfunktionen f(a) kan ha andra utseenden än den föreslagna, så länge funktionen uppfyller kraven enligt sambanden (5) och (6). Mappningsfunktionens utseende kan variera inom ramarna för sambanden (5) och (6) vilket innebär att även andra funktioner än en rät tlinje givetvis kan förekomma.

Det kan visas att om absolutbeloppet av mappningsfunktionens f(a) derivata f'(a) vore större än 1 kommer den basstation B81 som har den lägre sändsannolikheten att få lägre sändsannolikhet medan basstationen BS2 med den högre sändsannolikheten får högre sändsannolikhet. 10 15 20 509 542 16 Det fall som beskrivits i exemplet ovan där sändningen fràn två basstationer stör ut varandra om sändningen sker samtidigt är ett generaliserat fall och ur störningssynpunkt det värsta tänkbara fallet.

Ett annat fall inträffar då två basstationer samtidigt sänder paket till tvâ olika mobilstationer, varvid båda paketen mottages korrekt. Oavsett vilken sändsannolikhet basstationerna sänder enligt kommer värdena pà genomströmningsandelen tLn och t¿n att vara lika med 1.

Nedan kommer ett teoretiskt exempel enligt föreliggande utföringsform att beskrivas. Även i detta exempel antages att mappningsfunktionen f(a)väljs som f(a)=O.5a+0.3. Startvärdet vid tidsindex n=O pà genomströmningsandelen tL0 för basstationen BSl väljs även i föreliggande exempel till 0.2 och startvärdet på genomströmningsandelen t¿0 för basstationen BS2 väljs till 0.8.

Dà dessa värden på genomströmningsandelen insättes i ekvation (8) erhålls vid tidsindex n=l sändsannolikheten sL1=O.4 för basstationen BSl och sändsannolikheten s¿1=0.7 för basstationen BS2, såsom visas nedan i tabell 2.

Sim Szm tim 132,» n=O 0.2 0 8 n=l 0.4 O 7 l l n=2 0.8 0 8 l l n=k 0.8 0.8 l 1 Tabell 2 10 15 20 25 509 s4åM 17 Enligt föreliggande exempel stabiliseras systemet relativt snabbt, varvid värdena på sändsannolikheterna sLk och s¿k för båda basstationerna är 0.8 och varvid värdena på genomströmningsandelen tLk och tzk för båda basstationerna är l.

'Ytterligare ett fall inträffar då två basstationer samtidigt sänder till två olika mobilstationer, varvid bara mottagningen av det ena paketet misslyckas p g a för hög samkanalinterferens.

I föreliggande fall kommer förfarandet enligt uppfinningen att medföra att den basstation vars sändningar lyckas kommer att ha ett högt sändsannolikhetsvärde. Basstationen. vars paket inte mottages korrekt då basstationerna sänder paket samtidigt kommer också att erhålla en lägre sändsannolikhet, men den kommer att få sända till skillnad från om mappningsfunktionens derivata varit större än 1.

För att åskådliggöra detta fall antages att samma mappningsfunktion som användes i det tidigare beskrivna exemplet utnyttjas, d v s s¿nH=f(tLn)=O.5t¿n+O.3. Det antages att den ena basstationen B51 lyckas sända alla sina paket, d v s dess värde på genomströmningsandelen tl är alltid ett, samt att den andra basstationen BS2 inte får igenom sina paket om basstationen B81 sänder paket samtidigt, d v s dess värde pa genomströmningsandelen tzn är lika med l-sLn. t1n=1 (9a) l t2,n=l"sl,n (gb) Nedan i tabell 3 visas det teoretiskt beräknade resultatet av mo förfarandet enligt uppfinningen då startvârdet p m: genomströmningsandelen är tlß=O.4 och t2ß=0 och då värdena p 5 10 15 so9 542 18 genomströmningsandelen beräknas teoretiskt enligt sambanden (9a) och (9b).

S1,n 52,n t1,n t2,n n=Û 0.2 Û 8 n=1 0 4 0.7 1 0 6 n=2 0 8 0.6 1 O 2 n=3 0 8 0.4 1 0 2 n=k 0.8 0.4 l 0.2 Tabell 3 I föreliggande exempel kommer alltså den basstation BS1 som alltid fàr igenom sina paket att sända paket med en sändsannolikhet som inte antar det maximala värdet 1 utan värdet 0.8. Basstationen BS2 som har ett lägre värde pà genomströmningsandelen kommer trots detta att få sända paket med en sändsannolikhet pá 0.4.

Oavsett vilka startvärden. sonx valts på. genomströmningsandelen tL0 och tao hade resultatet blivit detsamma i föreliggande exempel. Detta innebär att den basstation BS1 som lyckas sända paket som mottages varje gång ändå inte ökar sin sändsannolikhet till maximala värdet ett, till förmån för den basstation BS2 vars paket mottages korrekt mindre ofta. 10 15 20 25 19 509 542 Vanligtvis innefattar ett cellulärt radiokommunikationssystem ett stort antal celler och interferenssituationen är då mer komplicerad än den som beskrivits ovan. Det är t ex möjligt att ett paket mottages korrekt trots att ett annat paket sänds samtidigt av en sändande station inom capture-avståndet för den första. Detta kan inträffa då den kodade informationen i de överförda paketen under större delen av den samtidiga översändningen skiljer sig åt.

Det kan även inträffa att mottagningen av ett paket som sänds av en första sändande station misslyckas trots att ingen annan sändande station inom den första stationens capture-avstånd sänder paket samtidigt. Det kan dä vara så att ett flertal sändande stationer som ej befinner sig inom den första stationens capture-avstånd sänder paket samtidigt, varvid summan av den interferens dessa paket introducerar förstör mottagningen av det första paketet.

Det kan även inträffa att sändningen av paket från olika stationer inom radiokommunikationssystemet är asynkron. Detta innebär att tvâ sändande stationer som sänder paket inte behöver börja sända sina paket samtidigt, utan tidsförskjutet, varvid störningsbilden blir mer komplicerad.

Förfarandet enligt uppfinningen kommer dock att ge ett stabilt system med avseende pà samkanalinterferens oavsett hur störningsbilden från olika sändande stationer ser ut. Med stabilt system avses här ett system där sändsannolikheten och därmed genomströmningsandelen för olika sändande stationer kommer att styras mot ett stabilt läge, varvid systemet stabiliseras med avseende på samkanalinterferens. 10 15 20 25 509 542 2° Det inses att ju större radiokommunikationssystem och ju fler stationer som sänder samtidigt, desto mer komplicerad störningsbild kan erhållas.

Ovan har förfarandet enligt uppfinningen beskrivits då paket sänds fràn. basstationer till mobilstationer. En fackman inom området inser att motsvarande förfarande kan utnyttjas för sändning av paket från en mobilstation till en basstation.

I figur 3 visas en utföringsform av en anordning som styr sändning av paketdata enligt uppfinningen. I föreliggande utföringsform är de olika delarna i anordningen innefattade i en basstation. Anordningen visas för de fall som beskrivits ovan då en basstation sänder paketdata i nedlänken. Anordningen innefattar ett kombinerat sändar- och mottagarorgan 301 som kan sända och information t ex även mottaga paketdata, men kontrollinformation.

I föreliggande 'utföringsform sänder sändarorganet 301 vid en viss tidpunkt n paketdata P enligt en sändsannolikhet SLH till en mobilstation MS. När mobilstationen mottagit paketet sänder den ett kontrollmeddelande OK/NOK till mottagarorganet 301 vilket meddelande innehåller information om det avsända paketet mottagits korrekt OK eller om det inte mottagits korrekt NOK.

Anordningen innefattar vidare ett genomströmningsorgan 302 för generering av värden på genomströmningsandelen t¿n, en slumpgenerator 304 samt ett uppdateringsorgan 303 som genererar uppdaterade värden på sändsannolikheten SLHH samt styr de ovan nämnda organen.

Genomströmningsorganet 302 är anordnat att, i beroende av meddelanden om antal korrekt mottagna paket OK och antal 10 15 20 25 21 A 509 542 misslyckade mottagna paket NOK, generera ett värde på genomströmningsandelen vid den aktuella tidpunkten. Organet 302 kan till exempel innefatta medelvärdesbildande filter.

Det genererade värdet pà genomströmningsandelen. överförs till uppdateringsorganet 303. Uppdateringsorganet genererar startvärdet på genomströmningsandelen t¿0, vid, tidsindex .n=O.

Uppdateringsorganet innefattar organ' för att exekvera den tidigare nämnda mappningsfunktionen f(a). Mappningsfunktionen kan vara lagrad i ett minnesutrymme och den kan i sådant fall förändras om så är önskvärt. Uppdateringsorganet 303 genererar värden på sändsannolikheten sLnfl genom att utnyttja nämnda mappningsfunktion f(a) med värdet på genomströmningsandelen tpn vid tidsindex n som indata. Uppdateringsorganet 303 uppdaterar hela tiden ett tidsindex n som anger aktuell tid.

Från uppdateringsorganet 303 överförs det uppdaterade värdet pà sändsannolikheten SLDH till en slumpgenerator d 304.

Slumpgeneratorn 304 genererar i beroende av nämnda uppdaterade värde pà sändsannolikheten s¿nu vid slumpmässiga tidpunkter signaler S till sändarorganet 301, vilka signaler S indikerar när ett paket ska sändas.

I figur 4 visas uppdateringsorganet 303 enligt en uppfinningsenlig utföringsform mer i detalj. Uppdateringsorganet 303 innefattar ett startvärdesorgan 402 för generering av startvärden tL0 på genomströmningsandelen, ett räkneorgan 403 för uppräkning av ett tidsindex n som indikerar aktuell tidpunkt, samt ett processororgan 401.

Processororganet 401 innefattar organ för att exekvera mappningsfunktionen f(a). Processororganet 401 erhåller information om det aktuella värdet pá genomströmningsandelen 10 15 20 25 509 54.2 22 ti,n. Initialt, n=0, erhåller processororganet 401 ett startvärde på genomströmningsandelen tpa från startvärdesorganet 402. Startvärdet är ett värde mellan O och 1 som slumpas fram eller väljs i enlighet med vad som beskrivits i samban med figur 2. Vid senare tidpunkter n erhåller processororganet 401 värden på genomströmningsandelen t¿n från genomströmningsorganet 302.

Processororganet 401 genererar uppdaterade värden på sândsannolikheten SLHH genom att insätta det aktuella värdet på genomströmningsandelen i funktionen f¶a); a=tLn, och exekvera funktionen.

Räkneorganet 402 räknar upp tidsindex n som anger aktuell tidpunkt och processorganet 401 får information om den aktuella tidpunkten.

Enligt föreliggande uppfinning uppdateras således sändsannolikheten spnu för en tidpunkt n+1 för en sändande station, vid sändning av paketdata, i beroende av 'värden på genomströmningsandelen tpn av paket vid en tidigare tidpunkt n för den sändande stationen. Uppdaterade värden pa sändsannolikheten erhålls genom exekvering av en mappningsfunktion f(a) vars derivatas f'(a) absolutbelopp är mindre än 1, varvid systemet blir stabilt med avseende på samkanalinterferens, såsom beskrivits tidigare i samband. med figur 2.

Från uppdateringsorganet 303 överförs det uppdaterade värdet på sändsannolikheten s¿nu till slumpgeneratorn 304, varefter paket sänds i enlighet med det uppdaterade värdet på sändsannolikheten s såsom beskrivits ovan. i,n+1I 10 15 23 i ~so9 542 Det inses att vissa av ovan nämnda organ ej behöver vara innefattade i en basstation. Uppdateringsorganet 303 kan t ex vara innefattade i en basstationskopplingscentral (eng. Base Station Controller).

Ovan har anordningen enligt uppfinningen beskrivit då sändning av paket sker från basstationen. En fackman inom området inser att motsvarande anordning även kan utnyttjas för sändning av paket frán en umobilstation till en basstation.

Förfarandet och anordningen enligt uppfinningen styr således sändning av paketdata i ett radiokommunikationssystem, så att sändningen blir rättvis mellan sändande stationer som lyckas överföra en stor andel paket och sändande stationer som inte lyckas överföra lika stor andel paket. Genom utnyttjande av förfarandet och anordn ingen enl igt uppfinningen kommer radiokommunikationssystemet att stabiliseras med avseende pà samkanalinterferens .

Claims (13)

10 15 20 25 30 509 542 24 PATENTKRAV

1. Förfarande för sändning av paketdata i ett cellulärt radiokommunikationssystem innefattande minst tvá sändande radiostationer (BSl,BS2) och minst två mottagande radiostationer (MSl,MS2), varvid minst en kanal (chl) utnyttjas i radiokommunikationssystemet för att sända paketdata (Pl,P2) mellan nämnda sändande och mottagande radiostationer, där varje radiostation (BSl,BS2) som har paket att sända, sänder paket med en viss sändsannolikhet (s¿n), varvid en viss andel (t¿n) av de utsända paketen mottages korrekt för varje sändande radiostation, k ä n n e t e c k n a t av stegen: a) val (201) (f(a)) som beror av en (f(a)) av en mappningsfunktion variabel (a), så att absolutbeloppet av funktionens derivata är mindre än l då variabeln antar värden mellan O och 1; b) kontinuerlig generering (204) av ett uppdaterat värde pà sändsannolikheten (SLHH) för varje sändande station (BS1, BS2) genom insättning av ett värde pä andelen korrekt mottagna paket (t¿n)) som variabel (a) i nämnda valda mappningsfunktion (f(a)); samt (zøe) c) sändning av paketdata enligt det uppdaterade värdet på sändsannolikheten.

2. Förfarande enligt krav l, varvid nämnda generering av ett uppdaterat värde på sändsannolikheten innefattar stegen: a) generering (203) av ett startvärde pà andelen korrekt mottagna paket (tpo), vilket värde är större än noll och mindre än ett; b) generering (204) av ett uppdaterat värde på sändsannolikheten (s¿n+Q genom insättning av 'värdet (t¿flQ på 10 15 20 25 25 sus 542 andelen korrekt mottagna paket som variabel i den valda mappningsfunktionen (f(a)); c) generering (207) av ett värde (tLn) på andelen korrekt mottagna paket, vilket värde är större än 0 och mindre än 1, då sändning sker enligt det bestämda uppdaterade värdet på sändsannolikheten (s¿nu);samt d) upprepning av stegen b-c.

3. Förfarande enligt något av krav 1 och 2, varvid nämnda mappningsfunktion (f(a)) antar värden större än O och mindre än 1.

4. Förfarande enligt något av krav 1 och 2, varvid nämnda mappningsfunktion (f(a)) är en linjär funktion.

5. Förfarande enligt nàgot av krav 1-3, varvid nämnda funktions derivata är större än 0 och mindre än l.

6. Förfarande enligt något av krav 1-3, varvid nämnda funktions derivata är större än -1 och mindre än 0.

7. Förfarande enligt något av krav 1-6, varvid nämnda generering (206) av ett värde (tLn) pà andelen korrekt mottagna paket innefattar: a) registrering av antal korrekt mottagna paket (OK) och antal ej korrekt mottagna paket (NOK) inom ett tidsintervall; samt V b) beräkning av ett värde på andelen korrekt mottagna paket (tLn) för den sändande stationen genom viktad tidsmedelvärdesbildning av kvoten mellan antalet korrekt mottagna paket och antalet utsända paket. 10 15 20 25 30 26 509 542

8. Förfarande enligt krav 7, varvid nämnda beräkning av ett värde på andelen korrekt mottagna paket (t¿n) utförs i den sändande stationen.

9. Förfarande enligt krav 7, varvid nämnda beräkning av ett värde på andelen korrekt mottagna paket (t¿n) utförs i den mottagande stationen.

10. Anordning för sändning av paketdata i ett cellulärt radiokommunikationssystem innefattande minst två sändande radiostationer (BSl,BS2) och minst tvâ mottagande radiostationer (MSl,MS2), varvid minst en kanal (chl) utnyttjas i radiokommunikationssystemet för att sända paketdata (Pl,P2) mellan nämnda sändande och mottagande radiostationer, varvid varje radiostation (BSl,BS2) som har paket att sända, sänder paket med en viss sändsannolikhet (SLH), varvid en viss andel (tLn) av de utsända paketen mottages korrekt för varje sändande radiostation, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen innefattar: organ (302) för generering av ett värde pà andelen korrekt mottagna paket (t¿n); och uppdateringsorgan (303) för generering av ett uppdaterat värde på sändsannolikheten (sLnu) i beroende av nämnda värde på andelen korrekt mottagna paket (tLn); samt sändarorgan (301) för sändning av paketdata enligt det uppdaterade värdet pà sändsannolikheten (sLnH).

11. ll. Anordning enligt krav 10, varvid nämnda uppdateringsorgan (303) vidare innefattar: startvärdesorgan (402) för generering av ett startvärde på andelen korrekt mottagna paket (tL0); processororgan (401) för generering av ett uppdaterat värde pà sändsannolikheten (sLnu) genom exekvering av en 10 15 20 27 509 542 (f(a)) som beror av en variabel varvid (f' (a)) mappningsfunktion (a) , absolutbeloppet av mappningsfunktionens derivata är mindre än 1 då variabeln (a) antar värden mellan 0 och 1, varvid värdet på andelen. korrekt mottagna, paket (tiJJ utnyttjas som nämnda variabel (a); samt räkneorgan (402) för' uppräkning av ett tidsindex (n) som indikerar aktuell tidpunkt.

12. Anordning enligt något av kraven 10 och 11, varvid anordningen vidare innefattar: (304) slumptalsorgan för generering av en signal (S) som aktiverar sändningen av paket (P) vid slumpmässigt valda tidpunkter med utgångspunkt från nämnda. uppdaterade värde pá sändsannolikheten (s¿nfl).

13. Anordning enligt något av krav 10-12, varvid anordningen vidare innefattar: mottagarorgan (301) för mottagning av meddelanden (OK/NOK) avseende om mottagningen av ett paket lyckats eller misslyckats, och för vidarebefordring av nämnda meddelanden till organet (302) för generering av ett värde på andelen korrekt mottagna paket (t¿n).