DE10249668A1

DE10249668A1 - Managing cellular, multi-carrier radio communications system radio resources involves sub-carriers of at least one frequency band of each cell being temporarily available to transmit information

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Publication number: DE10249668A1
Application number: DE2002149668
Authority: DE
Inventors: Elena Dr. Costa; Harald Prof. Haas; Matthias Lott; Egon Dr. Schulz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: DE10249668B4

Abstract

The method involves transmitting information on at least one frequency band with a number of sub-carriers (ST1,..). The sub-carriers of the at least one frequency band of each radio cell are temporarily available for transmitting information. The number of sub-carriers of the at least one band are temporarily allotted to a number of radio cells so that each of the allotted sub-carriers of some of the radio cells is available for transmitting information. Independent claims are also included for the following: (a) a cellular radio communications system; and (b) a controller for a cellular radio communications system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwaltung von Funkressourcen in einem zellularen als Mehrträgersystem ausgestalteten Funkkommunikationssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method to manage radio resources in a cellular as a multi-carrier system designed radio communication system according to the preamble of Claim 1.

Ferner betrifft die Erfindung ein Funkkommunikationssystem mit zellularem Aufbau nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 und eine Steuereinrichtung für ein Funkkommunikationssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.The invention further relates to a Radio communication system with a cellular structure according to the generic term of claim 13 and a control device for a radio communication system according to the preamble of claim 14.

In Funkkommunikationssystemen werden Informationen (beispielsweise Sprache, Bildinformation, Videoinformation, SMS (Short Message Service) oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Station übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Ein Funkkommunikationssystem umfasst hierbei Teilnehmerstationen, z.B. Mobilstationen, Basisstationen, z.B. Node B's, sowie weitere netzseitige Einrichtungen. Die Teilnehmerstationen und die Basisstationen sind in einem Funkkommunikationssystem über eine Funkschnittstelle miteinander verbunden.In radio communication systems Information (e.g. language, image information, video information, SMS (Short Message Service) or other data) with the help of electromagnetic Waves over transmit a radio interface between the sending and receiving station. The The electromagnetic waves are emitted at carrier frequencies, which in the for the respective system provided frequency band. A radio communication system includes subscriber stations, e.g. Mobile stations, base stations, e.g. Node B's, as well other network-side facilities. The subscriber stations and the Base stations are in a radio communication system over a Radio interface connected to each other.

Der Zugriff von Stationen auf das gemeinsame Übertragungsmedium wird bei diesen Funkkommunikationssystemen durch Vielfachzugriffsverfahren/Multiplexverfahren (Multiple Access, MA) geregelt. Bei diesen Vielfachzugriffen kann das Übertragungsmedium im Zeitbereich (Time Division Multiple Access, TDMA), im Frequenzbereich (Frequency Division Multiple Access, FDMA), im Codebereich (Code Division Multiple Access, CDMA) oder im Raumbereich (Space Division Multiple Access, SDMA) zwischen den Stationen aufgeteilt werden. Dabei findet häufig (zum Beispiel bei GSM, TETRA (Terrestrial Trunked Radio), DECT (Digital European Cordless Telephone), UMTS) eine Unterteilung des Übertragungsmediums in Frequenz- und/oder Zeitkanäle entsprechend der Funkschnittstelle statt. Auch Kombinationen mehrerer dieser Verfahren werden angewendet. Um einen sparsamen Umgang mit den knappen Funkressourcen zu ermöglichen, befinden sich in Funkkommunikationssystemen Einrichtungen, wie z.B. Steuereinrichtungen, welche die Funkressourcen verwalten bzw. eine Ressourcenzuteilung vornehmen. Die Ressource einer Funkschnittstelle kann hierbei zum Beispiel ein Zeitschlitz-Frequenz-Paar oder auch nur eines von beiden (Zeitschlitz oder Frequenz) sein.Access by stations to that common transmission medium is in these radio communication systems by multiple access / multiplex (Multiple Access, MA) regulated. With these multiple accesses the transmission medium in the time domain (Time Division Multiple Access, TDMA), in the frequency domain (Frequency Division Multiple Access, FDMA), in the code area (Code Division Multiple Access, CDMA) or in space (Space Division Multiple Access, SDMA) between the stations. Doing so often takes place (for example with GSM, TETRA (Terrestrial Trunked Radio), DECT (Digital European Cordless Telephone), UMTS) a subdivision of the transmission medium in frequency and / or time channels accordingly the radio interface instead. Combinations of several of these Procedures are applied. To be economical with the scarce To allow radio resources are located in radio communication systems, e.g. Control devices that manage the radio resources or a Make resource allocation. The resource of a radio interface can, for example, a time slot frequency pair or just one of the two (time slot or frequency).

Augrund der steigenden Datenraten speziell im Mobilfunk nimmt die erforderliche Bandbreite stetig zu. Um eine möglichst effiziente Übertragung von Informationen zu gewährleisten, zerlegt man das gesamte zur Verfügung stehende Frequenzband in mehrere Sub-Träger (Mehrträgerverfahren). Die den Mehrträgersystemen, auch als OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) bezeichnet, zugrunde liegende Idee ist es, das Ausgangsproblem der Übertragung eines breitbandigen Signals in die Übertragung einer Menge von schmalbandigen orthogonalen Signalen zu überführen. Dies hat außerdem den Vorteil, dass die am Empfänger erforderliche Komplexität reduziert werden kann.Due to the increasing data rates The bandwidth required is constantly increasing, especially in mobile communications to. To one if possible efficient transmission of information to ensure you disassemble the whole thing standing frequency band in several sub-carriers (multi-carrier method). The multi-carrier systems, also known as OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), underlying idea is the initial problem of transmission of a broadband signal in the transmission of a lot of to convert narrow-band orthogonal signals. This also has the Advantage that at the receiver required complexity can be reduced.

Bei OFDM werden für die Sub-Träger annähernd rechteckige Pulsformen verwendet. Der Frequenzabstand der Sub-Träger wird derart gewählt, dass bei derjenigen Frequenz, bei welcher das Signal eines Sub-Trägers ausgewertet wird, die Signale der anderen Sub-Träger einen Nulldurchgang aufweisen. Somit sind die Sub-Träger orthogonal zueinander. Eine spektrale Überlappung der Sub-Träger und daraus resultierend eine hohe Packungsdichte der Sub-Träger ist erlaubt, da die Orthogonalität eine Unterscheidbarkeit der einzelnen Sub-Träger sicherstellt. Daher wird eine bessere Spektraleffizienz als bei dem einfachen FDM (Frequency Division Multiplexing) erreicht.In OFDM, the subcarriers are almost rectangular Pulse shapes used. The frequency spacing of the subcarriers is chosen such that at the frequency at which the signal of a subcarrier is evaluated the signals of the other subcarriers have a zero crossing. Consequently are the sub-carriers orthogonal to each other. A spectral overlap of the subcarriers and the result is a high packing density of the sub-carriers allowed because of the orthogonality ensures that the individual sub-carriers can be distinguished. Therefore better spectral efficiency than with the simple FDM (Frequency Multiplexing Division).

Den kleinsten geographischen Funkversorgungsbereich eines zellularen Funkkommunikationssystems nennt man Funkzelle. Dieser Bereich wird von einer Basisstation aus bedient. Die Form der Funkzelle wird dabei so optimiert, dass sich daraus eine periodisch wiederkehrende Struktur ergibt. Erfolgt während einer aktiven Verbindung zwischen einer Teilnehmerstation und einer Basisstation die Übergabe an eine andere Basisstation, so wird dies als Handover bezeichnet. Die Durchführung eines sogenannten „seamless Handover" hat zur Folge, dass eine Kommunikation unterbrechungsfrei weitergeführt werden kann, wenn z.B. die Teilnehmerstation sich von einer Funkzelle in eine benachbarte Funkzelle bewegt. Die Übergabeprozedur kann sowohl von der Basisstation als auch von der Teilnehmerstation aus erfolgen. Ausgelöst wird ein Handover z.B. dann, wenn die von der Teilnehmerstation empfangene Signalamplitude eine einwandfreie Übertragung nicht mehr sicherstellt, oder wenn das Signal einer anderen Basisstation mit größerer Amplitude empfangen wird als dasjenige der aktuell mit der Teilnehmerstation über die Funkschnittstelle verbundenen Basisstation. Hierbei wird ein Schwellwert miteinbezogen, um Instabilitäten, wie z.B. den Ping-Pong-Effekt, zu vermeiden.The smallest geographical radio coverage area A cellular radio communication system is called a radio cell. This area is served from a base station. Form The radio cell is optimized in such a way that it becomes a periodic one recurring structure results. Takes place during an active connection the transfer between a subscriber station and a base station to another base station, this is called handover. The implementation a so-called “seamless Handover "has As a result, communication continues uninterrupted can if e.g. the subscriber station is in a radio cell an adjacent radio cell moves. The handover procedure can be both from the base station as well as from the subscriber station. triggered is a handover e.g. then when the received from the subscriber station Signal amplitude no longer ensures perfect transmission, or if the signal from another base station with greater amplitude is received as that which is currently with the subscriber station over the Radio interface connected base station. A threshold value is included here, about instabilities, such as. to avoid the ping-pong effect.

Bei zellularen Funkkommunikationssystemen existiert zur optimalen Ausnutzung der Funkfrequenzen ein Funkzellenkonzept in Form eines Wabenplans, bei dem die Funkfrequenzen bzw. das Frequenzband in anderen Zellen wiederverwendet wird. Dies wird durch den Frequenzwiederholfaktor (frequency reuse factor) ausgedrückt. Bei Einhaltung einer gewissen Schutzentfernung vor der Wiederverwendung einer Frequenz liegt ein Frequenzwiederholfaktor, welcher größer als eins ist, vor. Ein Frequenzwiederholfaktor von eins entspricht dem Fall, dass jede Zelle das gleiche Frequenzband nutzt.In cellular radio communication systems there is a radio cell concept for the optimal use of radio frequencies in the form of a honeycomb plan, in which the radio frequencies or the frequency band is reused in other cells. This is due to the frequency repeat factor (frequency reuse factor). If a certain protective distance is observed before reuse a frequency has a frequency repeat factor which is greater than one is before. A frequency repeat factor of one corresponds to that In the event that each cell uses the same frequency band.

In existierenden Mobilfunksystemen der zweiten Generation mit Frequenzwiederholfaktoren größer eins wechselt eine Teilneh merstation die Trägerfrequenz, um die Amplituden der Funksignale einer anderen, benachbarten Basisstation zu messen. Ist die aktuell empfangene Amplitude derjenigen Basisstation, mit der die Teilnehmerstation kommuniziert, um eine vorgegebene Schwelle geringer als die gemessene Amplitude einer Nachbarstation, so wird ein Wechsel zu einer anderen Basisstation (Handover) veranlasst. In derartigen Systemen muss somit die Teilnehmerstation alle empfangenen Amplituden der Nachbarbasisstationen messen, indem sie die entsprechende Frequenz wählt und während der Messprozedur die Verbindung zu der versorgenden Basisstation unterbricht. Dies geschieht in der Regel in den Zeiten, in denen keine Kommunikation zwischen der Teilnehmerstation und der jeweiligen Basisstation stattfindet, also während sogenannter Idle-Perioden, so dass eine Basisstation von der Messung einer Teilnehmerstation nichts erfährt. Alternativ kann eine Teilnehmerstation sich bei der Basisstation für diese Zwecke abmelden, wie z.B. bei HIPERLAN/2 vorgesehen. Die Messungen durch die Teilnehmerstation auf anderen Frequenzen erfordert Zeit und Signalisierungsressourcen.In existing mobile radio systems from second generation with frequency repetition factors greater than one, a subscriber station changes the carrier frequency in order to measure the amplitudes of the radio signals from another, neighboring base station. If the currently received amplitude of the base station with which the subscriber station communicates is lower than the measured amplitude of a neighboring station by a predetermined threshold, a change to another base station (handover) is initiated. In such systems, the subscriber station must therefore measure all the received amplitudes of the neighboring base stations by selecting the corresponding frequency and interrupting the connection to the supplying base station during the measurement procedure. This usually takes place during the times when there is no communication between the subscriber station and the respective base station, that is to say during so-called idle periods, so that a base station does not learn anything about the measurement of a subscriber station. Alternatively, a subscriber station can log off from the base station for these purposes, as provided, for example, with HIPERLAN / 2. The measurements by the subscriber station on other frequencies require time and signaling resources.

Im UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) wird der Mechanismus des Soft-Handover mit Macro-Diversität verwendet. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass dasselbe Informationssignal zeitweilig von mehreren Basisstationen gleichzeitig, jedoch mit unterschiedlichen Spreizfaktoren, gesendet wird. Die Teilnehmerstation empfängt, decodiert und kombiniert alle Signale und ist dadurch in der Lage, die Empfangsgüte zu erhöhen. Der Nachteil an diesem Verfahren ist, dass für die gleiche Information mehrere Ressourcen eingesetzt werden.In UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) the mechanism of soft handover with macro diversity is used. This is characterized by the same information signal temporarily from several base stations at the same time, but with different spreading factors is sent. The subscriber station receives decodes and combines all signals and is therefore able to the quality of reception to increase. The disadvantage of this method is that there are several for the same information Resources are used.

In der Regel kann davon ausgegangen werden, dass sich die Anzahl der Frequenzbänder pro Betreiber in OFDM Systemen auf ein einziges Frequenzband beschränkt. Daher besteht das Bestreben, das zur Verfügung stehende Frequenzband effektiv einzusetzen. Da dem Betreiber nur ein einziges Frequenzband zur Verfügung steht, liegt ein Frequenzwiederholfaktor von eins vor. Zur Reduzierung der Interferenz und des Signalisierungsaufkommens werden effiziente Handover Mechanismen benötigt.Usually it can be assumed be that the number of frequency bands per operator in OFDM Systems limited to a single frequency band. Therefore, there is an effort that available effective use of the standing frequency band. Because the operator only a single frequency band is available, there is a frequency repeat factor from one before. To reduce interference and signaling volume efficient handover mechanisms are required.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein effektives Verfahren der eingangs genannten Art zur Verwaltung von Funkressourcen und ein entsprechendes Funkkommunikationssystem und eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art aufzuzeigen.The object of the invention is a effective method of the type mentioned at the beginning for the administration of Radio resources and a corresponding radio communication system and to show a control device of the type mentioned.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is carried out with regard to the Method by a method with the features of claim 1 solved.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Refinements and training are the subject of the subclaims.

Erfindungsgemäß stehen zeitweilig die Sub-Träger des mindestens einen Frequenzbandes jeder Funkzelle zur Übertragung von Informationen zur Verfügung, und zeitweilig wird die Mehrzahl von Sub-Trägern des mindestens einen Frequenzbandes einer Anzahl von Funkzellen derartig zugeteilt, dass jeder der zugeteilten Sub-Träger einer Teilmenge aus der Anzahl von Funkzellen zur Übertragung von Informationen zur Verfügung steht.According to the invention, the sub-carriers are temporarily at least one frequency band of each radio cell for transmission of information available and temporarily the plurality of sub-carriers of the at least one frequency band become one Number of radio cells allocated so that each of the allocated Sub-carrier a subset of the number of radio cells for transmission of information available stands.

Die Anzahl von Funkzellen besteht hierbei aus mindestens zwei Funkzellen. Eine Teilmenge aus dieser Anzahl muss weniger Funkzellen beinhalten als die Anzahl an sich.The number of radio cells exists here from at least two radio cells. A subset of this The number must contain fewer radio cells than the number itself.

Ein Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, dass grundsätzlich ein Frequenzwiederholfaktor von eins verwendet werden kann. Für manche Kanäle, wie z.B. bestimmte Broadcast Kanäle, ist es jedoch ressourcensparend, wenn Sub-Bänder nicht von allen Basisstationen verwendet werden dürfen. Die Erfindung erlaubt es, die intensive Ausnutzung von Ressourcen bei einem Frequenzwiederholfaktor von eins in Verbindung mit einer Aufteilung der Ressourcen an die Basisstationen für bestimmte Zwecke einzusetzen.One advantage of this procedure is to see that basically a frequency repeat factor of one can be used. For some Channels, such as. certain broadcast channels, however, it saves resources if sub-bands are not shared by all base stations may be used. The Invention allows the intensive use of resources a frequency repeat factor of one in conjunction with a division to use the resources to the base stations for specific purposes.

In einer Weiterbildung der Erfindung steht mindestens einer der zugeteilten Sub-Träger genau einer Funkzelle aus der Anzahl der Funkzellen zur Verfügung. Es ist auch möglich, dass jeder der zugeteilten Sub-Träger genau einer Funkzelle aus der Anzahl von Funkzellen zur Verfügung steht. Insgesamt kann also bei der Zuteilung jeder Sub-Träger einem oder mehreren Funkzellen aus der Anzahl von Funkzellen zur Verfügung stehen, jedoch nicht allen Funkzellen. Verschiedenen Sub-Trägern können gleichzeitig verschiedene und verschieden viele Funk zellen zugeteilt werden.In a further development of the invention at least one of the assigned subcarriers is pending for exactly one radio cell the number of radio cells available. It is also possible that each of the assigned sub-carriers exactly one radio cell from the number of radio cells is available. Overall, each subcarrier can be assigned one or several radio cells from the number of radio cells are available, but not all radio cells. Different sub-carriers can be used simultaneously different and different number of radio cells can be allocated.

Vorteilhafterweise besteht die Anzahl von Funkzellen aus benachbarten Funkzellen. Funkzellen sind benachbart, wenn sie eine gemeinsame Grenze aufweisen. In einem Netz aus hexagonalen Funkzellen hat also jede Funkzelle sechs Nachbarfunkzellen. Die Anzahl von Funkzellen besteht in einem derartigen Netz vorzugsweise aus sieben Funkzellen. Es ist jedoch auch jede andere Anzahl an Funkzellen möglich.The number advantageously exists of radio cells from neighboring radio cells. Radio cells are adjacent, if they share a border. In a network of hexagonal radio cells So every radio cell has six neighboring radio cells. the number of Radio cells in such a network preferably consist of seven Radio cells. However, it is also any other number of radio cells possible.

Mit Vorteil können bei einer Zuteilung der Sub-Träger an n Funkzellen die mindestens einer Funkzelle zur Verfügung stehenden Sub-Träger einen Frequenzabstand von n Sub-Trägern aufweisen. Beläuft sich beispielsweise die Anzahl an Funkzellen auf sieben Funkzellen, so kann der ersten Funkzelle der erste Sub-Träger, der achte Sub-Träger, der fünfzehnte Sub-Träger, usw. zugeteilt werden. Der jeweiligen Funkzelle wird also jeweils der n-te Sub-Träger zugeteilt.When assigning the sub-carriers to n Radio cells that are available to at least one radio cell Sub-carrier have a frequency spacing of n sub-carriers. Amounts to for example the number of radio cells on seven radio cells, so can the first radio cell, the first sub-carrier, the eighth sub-carrier, the fifteenth Sub-carrier, etc. be allocated. The respective radio cell is the nth sub-carriers allocated.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind bei der Zuteilung der Sub-Träger die mindestens einer Funkzelle zur Verfügung stehenden Sub-Träger im Frequenzband benachbarte Sub-Träger. Beispielsweise können der ersten Funkzelle aus der Anzahl von Funkzellen die Sub-Träger eins und zwei, der zweiten Funzelle die Sub-Träger drei und vier, usw. zugeteilt werden, wobei die Nummerierung der Sub-Träger mit steigender Frequenz erfolgt.In one embodiment of the invention the allocation of sub-carriers the at least one radio cell available sub-carrier in the frequency band neighboring subcarriers. For example the first radio cell from the number of radio cells, the sub-carriers one and two, the second radio cell, the subcarriers three and four, and so on be, the numbering of the sub-carrier with increasing frequency he follows.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Zuteilung der Sub-Träger nach einem Algorithmus. Hierbei kann eine beliebige Rechenvorschrift, welche die Mehrzahl von Subträgern auf die Anzahl von Funkzellen abbildet, wobei jedem Subträger nur eine Teilmenge der Anzahl zugeteilt werden darf, eingesetzt werden.In a further development of the invention the allocation of sub-carriers after an algorithm. Any calculation rule, which is the majority of subcarriers maps to the number of radio cells, each subcarrier only a subset of the number may be used.

Vorzugsweise werden die zugeteilten Sub-Träger von den Basisstationen der jeweiligen Funkzellen zur Übertragung von Broadcast Informationen verwendet. Mit Vorteil können die Broadcast Informationen zur Entscheidung über Handover herangezogen werden. Eine Handover Entscheidung erfolgt in der Regel in Abhängigkeit von einem oder mehreren Messwerten. Darunter fallen z.B. Messwerte der Intensitäten der von den Basisstationen ausgestrahlten Broadcast Kanäle. Je nach Messergebnis kann dann eine Entscheidung getroffen werden, ob ein Handover durchzuführen ist oder nicht. Im Fall, dass die Handover Entscheidung positiv ausfällt, kann entschieden werden, zu welcher Zelle der Handover durchgeführt werden soll.The assigned subcarriers are preferably of the base stations of the respective radio cells for transmission used by broadcast information. With advantage they can Broadcast information can be used to decide on handover. A handover decision is usually made depending on of one or more measurements. This includes e.g. readings of intensities the broadcast channels broadcast by the base stations. Depending on Measurement result, a decision can then be made as to whether a Perform handover is or not. In the event that the handover decision is positive fails, you can decide to which cell the handover will be performed should.

In einer Weiterbildung der Erfindung werden in die Broadcast Informationen empfangenden Teilnehmerstationen die Amplituden der Broadcast Informationen bestimmt. Vorzugsweise wird eine Metrik der Amplituden der von einer Basisstation auf den ihr zur Verfügung stehenden Sub-Trägern übertragenen Broadcast Informationen ermittelt. Eine Metrik kann z.B. ein Mittelwert sein. Die Ermittlung der Metrik kann sowohl in der Teilnehmerstation als auch in einer Basisstation oder einer anderen netzseitigen Einrichtung ermittelt werden. Wird die Bestimmung nicht in der Teilnehmerstation durchgeführt, so bedarf es einer Übermittlung der Messergebnisse der Amplituden von der Teilnehmerstation an das Netz.In a further development of the invention are received in the broadcast information receiving stations determines the amplitudes of the broadcast information. Preferably is a metric of the amplitudes of the from a base station to the available to her broadcast subcarrier Information determined. A metric can e.g. be an average. The metric can be determined both in the subscriber station and also in a base station or other network-side device be determined. If the destination is not in the subscriber station carried out, so a transmission is required the measurement results of the amplitudes from the subscriber station to the Network.

Das Verfahren kann vorzugsweise auf ein OFDM System angewandt werden.The method can preferably be based on an OFDM system can be used.

Im Hinblick auf das Funkkommunikationssystem mit zellularem Aufbau wird die oben genannte Aufgabe durch ein Funkkommunikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.With regard to the radio communication system With cellular structure, the above task is accomplished by a radio communication system solved with the features of claim 13.

Das Funkkommunikationssystem mit zellularem Aufbau umfasst mindestens eine netzseitige Steuereinrichtung. Erfindungsgemäß weist die mindestens eine netzseitige SteuereinrichtungThe radio communication system with cellular structure comprises at least one network-side control device. According to the invention the at least one network-side control device

- Medium for temporarily allocating the plurality of sub-carriers of the at least one frequency band to the radio cells that the subcarrier each Radio cell for transmission of information available stand, and
- Medium for temporarily allocating the plurality of sub-carriers of the at least one frequency band among a number of radio cells, that each of the assigned subcarriers of a subset from the Number of radio cells for transmission of information is available

auf.on.

Im Hinblick auf die Steuereinrichtung für ein Funkkommunikationssystem mit zellularem Aufbau wird die oben genannte Aufgabe durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.With regard to the control device for a radio communication system With a cellular structure, the above task is accomplished by a Control device with the features of claim 14 solved.

Erfindungsgemäß weist die SteuereinrichtungAccording to the invention, the control device

- Medium for temporarily allocating the plurality of sub-carriers of the at least one frequency band to the radio cells that the subcarrier each Radio cell for transmission of information available stand, and
- Medium for temporarily allocating the plurality of sub-carriers of the at least one frequency band among a number of radio cells, that each of the assigned subcarriers of a subset from the number of radio cells for the transmission of information is available

auf.on.

Mittel und Einrichtungen zur Durchführung der Verfahrensschritte gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 und den Ausges taltungen und Weiterbildungen der Erfindung können im erfindungsgemäßen Funkkommunikationssystem und/oder in der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung vorgesehen sein.Means and facilities for implementing the Process steps according to the invention according to claim 1 and the developments and further developments Invention can in the radio communication system according to the invention and / or in the control device according to the invention be provided.

Einzelheiten und Details der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigenDetails and details of the invention are based on an embodiment explained. there demonstrate

1: schematisch einen Ausschnitt eines zellularen Funkkommunikationssystems, 1 : schematically a section of a cellular radio communication system,

2: einen erfindungsgemäßen OFDM Rahmen, 2 an OFDM frame according to the invention,

3: von Basisstationen gesendete Signalamplituden, und 3 : signal amplitudes transmitted by base stations, and

4: von einer Teilnehmerstation empfangene Signalamplituden. 4 : signal amplitudes received by a subscriber station.

Das folgende Ausführungsbeispiel behandelt ein zellulares OFDM Funkkommunikationssystem, welches zeit- und frequenzsynchronisiert ist. Dabei wird ein Frequenzband mit einem Frequenzwiederholfaktor von eins eingesetzt. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines solchen zellularen Systems anhand von drei hexagonalen Funkzellen. Eine Teilnehmerstation MS_n bewegt sich entlang einer Bahn →. An ihrem aktuellen Aufenthaltsort empfängt sie Signale von einer ersten Basisstation BS₁, von einer zweiten Basisstation BS₂, sowie von einer dritten Basisstation BS₃. Die Teilnehmerstation MS_n ist aktuell entsprechend ihrem Aufenthaltsort mit der dritten Basisstation BS₃ verbunden. Die unterschiedlich dick eingezeichneten Pfeile kennzeichnen dabei die empfangene Amplitude der von der jeweiligen Basisstation BS₁, BS₂ und BS₃ stammenden Signale. Es ist zu erkennen, dass, obwohl sich die Teilnehmerstation MS_n in der Zelle der dritten Basisstation BS₃ befindet, die empfangene Amplitude der von der zweiten Basisstation BS₂ gesendeten Signale am größten ist. Dieser Effekt kann z.B. durch Abschattungen und Mehrwegeausbreitung entstehen. Unter den in 1 dargestellten Umständen ist es am günstigsten, wenn ein Handover von der dritten Basisstation BS₃ zu der zweiten Basisstation BS₂ durchgeführt wird.The following exemplary embodiment deals with a cellular OFDM radio communication system which is time and frequency synchronized. A frequency band with a frequency repetition factor of one is used. 1 shows schematically a section of such a cellular system using three hexagonal radio cells. A subscriber station MS _n moves along a path →. At its current location, it receives signals from a first base station BS ₁ , from a second base station BS ₂ , and from a third base station BS ₃ . The subscriber station MS _n is currently connected to the third base station BS _{3 in} accordance with its location. The arrows drawn in different thicknesses indicate the received amplitude of the signals coming from the respective base station BS ₁ , BS ₂ and BS ₃ . It can be seen that although the subscriber station MS _{n is located} in the cell of the third base station BS ₃ , the received amplitude of the signals transmitted by the second base station BS ₂ is greatest. This effect can arise, for example, from shadowing and multipath propagation. Among the in 1 In the circumstances illustrated, it is most favorable if a handover is carried out from the third base station BS ₃ to the second base station BS ₂ .

Eine Steuereinrichtung SE ist Teil des Funkkommunikationssystems. Sie ist -in 1 nicht dargestellt- mit den Basisstationen BS₁, BS₂ und BS₃ direkt oder indirekt, d.h. über andere Stationen, verbunden. Sie kann auch eine Verbindung zum nicht dargestellten Kernnetz aufweisen. Die räumliche Position der Steuereinrichtung SE innerhalb des Funkkommunikationssystems ist beliebig. Sie kann auch in andere netzseitige Einrichtungen integriert sein. Die Aufgabe dieser Steuereinrichtung SE besteht darin, die Funkressourcen den verschiedenen Funkzellen zuzuteilen. Sie trifft also die Entscheidungen, welche Sub-Träger jeder einzelnen Basisstation BS₁, BS₂ und BS₃ oder auch nur einem Teil der Basisstationen zur Verfügung stehen. Diese Entscheidungen werden dann den Basisstationen übermittelt.A control device SE is part of the radio communication system. She is in 1 not shown- connected to the base stations BS ₁ , BS ₂ and BS ₃ directly or indirectly, ie via other stations. It can also have a connection to the core network, not shown. The spatial position of the control device SE within the radio communication system is arbitrary. It can also be integrated in other network-side devices. The task of this control device SE is to allocate the radio resources to the different radio cells. It therefore makes the decisions as to which subcarriers are available to each individual base station BS ₁ , BS ₂ and BS ₃ or even only a part of the base stations. These decisions are then communicated to the base stations.

In 2 ist ein OFDM Rahmen OFDM Frame dargestellt. Auf der horizontalen Achse, welche der Zeitachse entspricht, sind die OFDM Symbole dargestellt. Die einzelnen OFDM Symbole eines Rahmens OFDM Frame können verschiedenen Funktionen zugeordnet werden. Gezeigt ist die Verwendung eines Symbols für Signalisierungsinformationen Control, die Verwendung dreier Symbole für Nutzinformationen Traffic (d.h. Verkehr), sowie die Verwendung eines Symbols für den Broadcast BCH der jeweiligen Basisstation. Es sind jedoch auch andere Verwendungen der Symbole möglich. Die OFDM Symbole werden nacheinander ausgestrahlt. So zeigt 2 vor dem Beginn des OFDM Rahmens OFDM Frame, innerhalb welchem das erste Symbol für Nutzinformationen Traffic eingesetzt wird, ein OFDM Symbol des vorhergehenden OFDM Rahmens, welches für den Broadcast BCH verwendet wird.In 2 an OFDM frame OFDM frame is shown. The OFDM symbols are shown on the horizontal axis, which corresponds to the time axis. The individual OFDM symbols of a frame OFDM frame can be assigned to different functions. Shown is the use of a symbol for signaling information control, the use of three symbols for useful information traffic (ie traffic), and the use of a symbol for the broadcast BCH of the respective base station. However, other uses of the symbols are also possible. The OFDM symbols are broadcast one after the other. So shows 2 before the start of the OFDM frame OFDM frame, within which the first symbol for user information traffic is used, an OFDM symbol of the previous OFDM frame, which is used for the broadcast BCH.

Ein OFDM Symbol besteht aus mehreren Sub-Trägern ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 und ST6, welche auf der vertikalen Achse der 2 dargestellt sind. Beispielhaft sind sechs Sub-Träger abgebildet. Im rechten der beiden für den Broadcast BCH verwendeten Symbole ist die Benennung der sechs Sub-Träger ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 und ST6 eingetragen.An OFDM symbol consists of several sub-carriers ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 and ST6, which on the vertical axis of the 2 are shown. Six subcarriers are shown as examples. The name of the six sub-carriers ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 and ST6 is entered in the right of the two symbols used for the broadcast BCH.

Die Broadcast Informationen werden von den Basisstationen ausgestrahlt, um mit Hilfe von Messungen der von den Teilnehmerstationen empfangenen Amplituden Handover Entscheidungen treffen zu können. Dabei wird also eine Schätzung der Kanalgüte der verschiedenen Basisstationen, welche sich in der Umgebung der Teilnehmerstation befinden, durchgeführt. Hierzu muss bekannt sein, von welcher Basisstation das empfangene Broadcast Signal stammt. Eine mögliche Lösung dieses Problems liegt darin, für jede Basisstation ein eigenes OFDM Symbol zur Broadcast Übertragung vorzusehen. Dies entspricht in Bezug auf den Zeitablauf einem Nacheinander-Senden der Broadcast Signale der verschiedenen Basisstationen. Daher muss die Zeitdauer von einigen OFDM Symbolen verstreichen, bis die gesamte für einen Handover benötigte Information gesendet und verarbeitet werden kann. Überdies werden die knappen Funkressourcen während dieser Broadcast Symbole ausschließlich für Signalisierungsinformationen und nicht für Nutzinformationen eingesetzt.The broadcast information will broadcast from the base stations to with the help of measurements the amplitude handover received from the subscriber stations To be able to make decisions. An estimate of the channel quality of the various base stations, which are in the vicinity of the Participant station are carried out. To do this, it must be known from which base station the received broadcast signal comes from. A possible solution of this problem is for each base station has its own OFDM symbol for broadcast transmission provided. In terms of timing, this corresponds to sending one after the other the broadcast signals of the various base stations. Therefore must the time of some OFDM symbols pass until the whole for one Handover needed Information can be sent and processed. moreover become the scarce radio resources during these broadcast symbols exclusively for signaling information and not for User information used.

Erfindungsgemäß verwenden benachbarte Basisstationen dasselbe OFDM Symbol zur Versendung ihrer Broadcast Informationen. Hierzu werden die Sub-Träger ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 und ST6 dieses Symbols diesen Basisstationen zugeteilt. Im vereinfachten Beispiel mit drei Funkzellen gemäß 1 sendet z.B. die erste Basisstation BS₁ im ersten Sub-Träger ST1, die zweite Basisstation BS₂ im zweiten Sub-Träger ST2, die dritte Basisstation BS₃ im dritten Sub-Träger ST3, und weiterhin die erste Basisstation BS₁ wieder im vierten Sub-Träger ST4, die zweite Basisstation BS₂ wieder im fünften Sub-Träger ST5, usw. Jede Basisstation sendet also auf jedem dritten Sub-Träger. Im linken der beiden in 2 dargestellten für den Broadcast BCH verwendeten OFDM Symbole sind in den Sub-Trägern ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 und ST6 die ihnen zugeteilten Basisstationen BS₁, BS₂ und BS₃ eingetragen. Für die Teilnehmerstation ergibt sich dann ein lückenloses OFDM Symbol. Dieses Schema lässt sich leicht auf mehrere Zellen anwenden.According to the invention, neighboring base stations use the same OFDM symbol to send their broadcast information. For this purpose, the sub-carriers ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 and ST6 of this symbol are assigned to these base stations. In the simplified example with three radio cells according to 1 transmits, for example, the first base station BS ₁ in the first sub-carrier ST1, the second base station BS ₂ in the second sub-carrier ST2, the third base station BS ₃ in the third sub-carrier ST3, and furthermore the first base station BS ₁ in the fourth sub-carrier Carrier ST4, the second base station BS ₂ again in the fifth sub-carrier ST5, etc. Each base station therefore transmits on every third sub-carrier. In the left of the two in 2 OFDM symbols used for the broadcast BCH are entered in the sub-carriers ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 and ST6 the base stations BS ₁ , BS ₂ and BS ₃ assigned to them. A complete OFDM symbol then results for the subscriber station. This scheme is easy to apply to multiple cells.

Durch die verzahnte Anordnung gewinnt die Teilnehmerstation aus nur einem OFDM Symbol Informationen über die empfangene Amplitude der Funkkanäle benachbarter Basisstationen.The interlocking arrangement wins the subscriber station receives information about the from just one OFDM symbol received amplitude of the radio channels neighboring base stations.

Innerhalb des Netzes, welches durch die Funkzellen gebildet wird, werden Cluster an Nachbarzellen zusammengefasst, welchen dann die Sub-Träger ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 und ST6 zugeteilt werden. Dieses Cluster wiederholt sich dann periodisch im Netz der Funkzellen. Vorteilhafterweise findet die Zuteilung der Sub-Träger ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 und ST6 in jedem Cluster auf die gleiche Weise statt. Es ist jedoch auch möglich, in verschiedenen Clustern verschiedene Zuteilungsschemata anzuwenden.Within the network, which through the radio cells are formed, clusters are combined to neighboring cells, which are the sub-carriers ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 and ST6 can be assigned. This cluster then repeats itself periodically in the radio cell network. Advantageously takes place the allocation of sub-carriers ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 and ST6 in each cluster in the same way instead of. However, it is also possible apply different allocation schemes in different clusters.

Die beschriebene Art der Zuteilung der Sub-Träger ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 und ST6 an die benachbarten Basisstationen BS₁, BS₂ und BS₃ ist nur ein Beispiel. Weitere Varianten hierfür sind denkbar und können je nach Anwendungsfall eingesetzt werden. Weiterhin kann die Art der Zuteilung auch mit der Zeit variieren. So könnte z.B. in einem ersten OFDM Rahmen OFDM frame die in 2 dargestellte Zuteilung erfolgen und im folgenden OFDM Rahmen OFDM frame die Zuteilung um einen Sub-Träger versetzt durchgeführt werden, so dass im Laufe der Zeit eine Rotation der für den Broadcast BCH zugeteilten Sub-Träger ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 und ST6 stattfindet.The described way of assigning the sub-carriers ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 and ST6 to the neighboring base stations BS ₁ , BS ₂ and BS ₃ is only one example. Further variants for this are conceivable and can be used depending on the application. Furthermore, the type of allocation can also vary over time. For example, in a first OFDM frame OFDM frame the in 2 Allocation shown occur and in the following OFDM frame OFDM frame the allocation is carried out offset by a subcarrier, so that over time the subcarriers ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 and ST6 allocated for the broadcast BCH take place ,

Durch die Dimensionierung eines OFDM Systems sind benachbarte Sub-Träger korreliert. Ist ein Sub-Träger durch Mehrwegeausbreitung stark gedämpft, betrifft dies meist eine Gruppe von benachbarten Sub-Trägern. Es ist jedoch möglich, dass die restlichen Sub-Träger nur wenig gedämpft sind. Legt man deshalb für die Broadcast Informationen nur eine zusammenhängende Gruppe von benachbarten Sub-Trägern zugrunde, so ist eine objektive Einschätzung der Kanalgüte aufgrund von Amplituden messungen nur eingeschränkt möglich. Mit dem oben beschriebenen Vorgehen verteilen sich die Stützwerte zur Bestimmung der Kanalgüte auf die gesamte Bandbreite des Frequenzbandes , wodurch sicher gestellt wird, dass die Genauigkeit der Schätzung der Kanalgüte erhöht wird.By dimensioning an OFDM system are neighboring sub-carriers correlated. Is a sub-carrier strongly attenuated by multipath propagation, this usually affects one Group of neighboring sub-carriers. However, it is possible that the remaining sub-carriers only slightly damped are. Therefore, one lays for the broadcast information is only a contiguous group of neighboring Sub-carriers is based on an objective assessment of the channel quality of amplitude measurements only possible to a limited extent. With the one described above The procedure distributes the base values to determine the channel quality on the entire bandwidth of the frequency band, thereby ensuring will increase the accuracy of the channel quality estimate.

Um die Schätzung der Kanalgüte effektiv durchführen zu können, müssen die Basisstationen auf jedem Sub-Träger mit einer festen, den Teilnehmerstationen bekannten, Amplitude senden. In 3 ist die Amplitude der von den verschiedenen Basisstationen BS₁, BS₂ und BS₃ gesendeten Broadcast Signale dargestellt. Gemäß der in 2 dargestellten Zuteilung der Sub-Träger ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 und ST6 an die drei Basisstationen BS₁, BS₂ und BS₃ entspricht die erste Amplitude der von der ersten Basisstation BS₁ auf dem ersten Sub-Träger ST1 verwendeten Amplitude, die zweite Amplitude der von der zweiten Basisstation BS2 auf dem zweiten Sub-Träger ST2 verwendeten, usw. Durch Mehrwegeausbreitung und Abschattung empfängt eine Teilnehmerstation z.B. ein Signal, dessen Amplitude in 4 dargestellt ist. Die Amplituden der einzelnen Sub-Träger ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 und ST6 variieren dabei entsprechend der Frequenzabhängigkeit der Dämpfung. Durch eine einfache Mittelwertbildung kann eine Metrik gebildet werden, aufgrund derer die Entscheidung für einen Handover abgeleitet werden kann. Hierzu werden z.B. die Amplituden aller Broadcast Signale einer Basisstation summiert und diese Summe durch die Anzahl der von dieser Basisstation zur Broadcast Übertragung verwendeten Sub-Träger dividiert.In order to be able to carry out the estimation of the channel quality effectively, the base stations must transmit on each subcarrier with a fixed amplitude known to the subscriber stations. In 3 the amplitude of the broadcast signals sent by the different base stations BS ₁ , BS ₂ and BS _{3 is} shown. According to the in 2 Allocation of the sub-carriers ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 and ST6 shown to the three base stations BS ₁ , BS ₂ and BS ₃ corresponds to the first amplitude of the amplitude used by the first base station BS ₁ on the first sub-carrier ST1, the second amplitude of those used by the second base station BS2 on the second sub-carrier ST2, etc. By multipath propagation and shadowing, a subscriber station receives, for example, a signal whose amplitude is in 4 is shown. The amplitudes of the individual sub-carriers ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 and ST6 vary according to the frequency dependence of the damping. A simple average can be used to form a metric, on the basis of which the decision for a handover can be derived. For this purpose, for example, the amplitudes of all broadcast signals of a base station are summed and this sum is divided by the number of subcarriers used by this base station for broadcast transmission.

Das Verfahren kann auch dann mit Vorteil eingesetzt werden, wenn ein Subträger für die Broadcast Übertragung mehreren Funkzellen zugeteilt wird. In diesem Fall kann dann die Separierung der Signale der einzelnen Basisstationen z.B. durch einen spezifischen Code erfolgen.The procedure can then also with Advantage can be used when a subcarrier for broadcast transmission is allocated to several radio cells. In this case, the Separation of the signals of the individual base stations e.g. by a specific code.

Insgesamt wurde durch das Bereitstellen der für die Handover Entscheidung notwendigen Informationen in einem einzigen OFDM Symbol der Signalisierungsaufwand reduziert. Dies dient als Grundlage zur Reduzierung von Interferenzen und zur Ermöglichung einer hohen spektralen Effizienz.Overall, by providing the for the handover decision necessary information in one OFDM symbol reduced the signaling effort. This serves as Basis for reducing interference and for making it possible high spectral efficiency.

Claims

Method for managing radio resources in a cellular designed as a multi-carrier system radio communication system, wherein - information is transmitted on at least one frequency band, - the at least one frequency band of a plurality of sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6), characterized characterized in that the subcarriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) of the at least one frequency band of each radio cell are temporarily available for the transmission of information, and - that the plurality of subcarriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) of the at least one frequency band is temporarily allocated to a number of radio cells in such a way that each of the assigned subcarriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) a subset of the number of radio cells for transmission of information is available.

A method according to claim 1, characterized in that at least one of the assigned sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) exactly one radio cell from the number of radio cells is available.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that that each of the assigned sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) exactly one radio cell from the number of radio cells is available.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the number of radio cells from a number of neighboring ones Radio cells exist.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that that when the subcarriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) the n at least one radio cell available on n radio cells Sub-carrier (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) a frequency spacing of n sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6).

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that that when the sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) the subcarriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) adjacent sub-carriers in the frequency band (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6).

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the allocation of sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) takes place according to an algorithm.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the allocated sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) of the Base stations of the respective radio cells are used to transmit broadcast information.

A method according to claim 8, characterized in that the broadcast information to help decide on handover be used.

A method according to claim 8 or 9, characterized in that in the broadcast receiving subscriber stations the amplitudes of the broadcast information are determined.

A method according to claim 10, characterized in that a metric of the amplitudes of a base station on the available to her standing sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) transmitted Broadcast information is determined.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that that it is applied to an OFDM system.

Radio communication system with cellular structure, which as a multi-carrier system is designed - full at least two radio cells and at least one network-side control device, - with at least a frequency band which contains a plurality of sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) for transmission of information in the radio cells, characterized, - that the at least one network-side control device means for temporary such allocation of the plurality of sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) of the at least one frequency band to the radio cells that the sub-carrier (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) of each radio cell for transmission of information available stand, has, and - that the at least network-side control device means for temporary such allocation of the plurality of sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) of the at least one frequency band among a number of radio cells, that each of the assigned sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) a subset of the number of radio cells for transmission of information available stands, has.

Control device for a radio communication system with a cellular structure, which is designed as a multi-carrier system, - full at least two radio cells, - with at least one frequency band, which is a plurality of sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) for the transmission of information in the radio cells, characterized, - that she Means for temporarily allocating the plurality of sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) of the at least one frequency band the radio cells that the subcarriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) of each radio cell for transmission of information available stand, has, and - that they provide means for temporarily allocating the plurality of such Sub-carriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) of the at least one frequency band below a number of radio cells that each of the assigned subcarriers (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) a subset of the number of radio cells for transmission of information is available having.