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Adaptive Kanalnutzung in Mobilfunkzellen mit vergroessertem Empfangsbereich

IP.com Disclosure Number: IPCOM000020283D
Original Publication Date: 2003-Dec-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Dec-25
Document File: 3 page(s) / 103K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei Mobilfunksystemen, die nach dem TDMA- (Time Division Multiple Access) Prinzip arbeiten, muss die Mobilstation ihre Sendepulse zeitlich synchronisiert senden. Je nach Entfernung zwischen Mobilstation und Basisstation ist die Laufzeit der Pulse unterschiedlich gross. Deshalb misst die Basisstation laufend, ob die Pulse zum richtigen Zeitpunkt bei ihr ankommen, und gibt der Mobilstation Kommandos, mit welchem zeitlichen Vorhalt (Timing Advance) sie senden soll. Der Regelbereich fuer den Vorhalt ist begrenzt und definiert die maximale Groesse einer Funkzelle. Wenn man die Zelle mit vergroessertem Empfangsbereich (d.h. als sog. extended cell) betreibt, dann kommen die Pulse der Mobilstation nicht mehr im Zeitfenster ihres eigenen Kanals bei der Basisstation an, sondern sie beanspruchen auch das Zeitfenster des Nachbarkanals (siehe Abb. 1). Das Problem bei allen TDMA-basierten Systemen (z.B. GSM) ist, wie in solchen vergroesserten Zellen die Kanaele belegt werden sollen. Bisher wird die Reichweite in Mobilfunkzellen dadurch vergroessert, dass zwei benachbarte Kanaele (Zeitschlitze) fuer den Empfang des Signals von einer Mobilstation verwendet werden. Die Mobilfunkzelle wird dazu so konfiguriert, dass je zwei benachbarte Zeitschlitze wie ein einzelner (sog. double time-slot) arbeiten. Wenn sich jedoch zeitweise Mobilstationen im Nahbereich aufhalten, dann koennen die reservierten Zeitschlitze nicht genutzt werden, so dass im Extremfall die Haelfte der verfuegbaren Kapazitaet verloren geht. Dies gilt sowohl fuer Dienste, die nur einen Zeitschlitz beanspruchen (in der Regel Sprache), als auch fuer Dienste, die im Uplink mehrere Zeitschlitze verwenden koennen (z.B. GPRS, HSCSD).

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S

© SIEMENS AG 2003 file: 2003J15773.doc page: 1

Adaptive Kanalnutzung in Mobilfunkzellen mit vergroessertem Empfangsbereich

Idea: Katharina Hoffmann, DE-Muenchen; Karl Mindt, DE-Muenchen; Dr. Arno Harth, DE-Muenchen

Bei Mobilfunksystemen, die nach dem TDMA- (Time Division Multiple Access) Prinzip arbeiten, muss die Mobilstation ihre Sendepulse zeitlich synchronisiert senden. Je nach Entfernung zwischen Mobilstation und Basisstation ist die Laufzeit der Pulse unterschiedlich gross. Deshalb misst die Basisstation laufend, ob die Pulse zum richtigen Zeitpunkt bei ihr ankommen, und gibt der Mobilstation Kommandos, mit welchem zeitlichen Vorhalt (Timing Advance) sie senden soll. Der Regelbereich fuer den Vorhalt ist begrenzt und definiert die maximale Groesse einer Funkzelle. Wenn man die Zelle mit vergroessertem Empfangsbereich (d.h. als sog. extended cell) betreibt, dann kommen die Pulse der Mobilstation nicht mehr im Zeitfenster ihres eigenen Kanals bei der Basisstation an, sondern sie beanspruchen auch das Zeitfenster des Nachbarkanals (siehe Abb. 1). Das Problem bei allen TDMA- basierten Systemen (z.B. GSM) ist, wie in solchen vergroesserten Zellen die Kanaele belegt werden sollen.

Bisher wird die Reichweite in Mobilfunkzellen dadurch vergroessert, dass zwei benachbarte Kanaele (Zeitschlitze) fuer den Empfang des Signals von einer Mobilstation verwendet werden. Die Mobilfunkzelle wird dazu so konfiguriert, dass je zwei benachbarte Zeitschlitze wie ein einzelner (sog. double time-slot) arbeiten. Wenn sich jedoch zeitweise Mobilstationen im Nahbereich aufhalten, dann koennen die reservierten Zeitschlitze nicht genutzt werden, so dass im Extremfall die Haelfte der verfuegbaren Kapazitaet verloren geht. Dies gilt sowohl fuer Dienste, die nur einen Zeitschlitz beanspruchen (in der Regel Sprache), als auch fuer Dienste, die im Uplink mehrere Zeitschlitze verwenden koennen (z.B. GPRS, HSCSD).

Heutige Systeme erlauben auch Konfigurationen, in denen sowohl Doppel-Zeitschlitze als auch Einzel-Zeitschlitze auf demselben Transceiver eingerichtet sind. Die Einzel-Zeitschlitze koennen Mobilstationen im Nahbereich der Zelle zugewiesen werden, waehrend mit Doppel-Zeitschlitzen Kommunikation im gesamten Bereich der Zelle moeglich ist. Auch solche gemischten Konfigurationen sind statisch. Wenn die Mobilstationen zufaelligerweise im Nahbereich (oder im Fernbereich) der Zelle ueberwiegen, koennen sich die statisch konfigurierten Zellen einem solchen Wechsel nicht anpassen. Um den Bereich der Zelle ausreichen zu versorgen, ist der Mobilfunkbetreiber deshalb gezwungen, so viele Transceiver zu installieren, dass immer ausreichend Doppel-Zeitschlitze und Einzel-Zeitschlitze vorhanden sind. Die Verteilung der Mobilstationen auf Nah- und Fernbereich ist aber zufaellig und wird in der Regel nicht optimal zur Konfiguration der Zelle passen. Im Endeffekt kann die installierte Uebertragungskapazitaet nicht so gut genutzt werden, wie das bei Zellen ohne vergro...