DE102010036948B4

DE102010036948B4 - Kommunikationsanordnung

Info

Publication number: DE102010036948B4
Application number: DE102010036948.9A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Clevorn; Christian Drewes; Jürgen Kreuchauf
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2030-08-12
Also published as: US20120040660A1; DE102010036948A1; US9642018B2

Abstract

Kommunikationsanordnung aufweisend: einen Mast; eine an dem Mast angebrachte erste Antenne zum Senden von Signalen in den Versorgungsbereich einer ersten Mobilfunkzelle; eine an dem Mast angebrachte zweite Antenne zum Senden von Signalen in den Versorgungsbereich einer zweiten Mobilfunkzelle; und einen Reflektor, der eingerichtet ist, Signale, die von der ersten Antenne versendet werden, in einen Bereich, der mit dem Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle zusammenhängt und der mit dem Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle überlappt, abzustrahlen, wobei der Reflektor nicht direkt an dem Mast angeordnet oder befestigt ist, sondern in einer bestimmten Entfernung unabhängig von den Antennen angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele betreffen allgemein eine Kommunikationsanordnung.
Hintergrund
Bei einem zellulären Mobilfunk-Kommunikationssystem kann es beim Übergang vom Versorgungsbereich einer Mobilfunkzelle zu einer anderen Mobilfunkzelle Stellen geben, die von keiner der beiden Mobilfunkzellen versorgt werden oder an denen die beiden Mobilfunkzellen sich nur in einem geringen Bereich überlappen. Dies kann dazu führen, dass bei einem Teilnehmer-Endgerät eines zellulären Mobilfunk-Kommunikationssystems, das an einer solchen Stelle von einer Mobilfunkzelle in eine andere Mobilfunkzelle wechselt, eine Kommunikationsverbindung zu der Netzwerkseite des Mobilfunk-Kommunikationssystems abbricht, da das Teilnehmer-Endgerät sich kurzzeitig an einer Stelle befindet, die nicht von einer Basisstation des zellulären Mobilfunk-Kommunikationssystems versorgt wird, das heißt außerhalb des Versorgungsbereichs beider Mobilfunkzellen liegt, oder weil der Überlappungsbereich der beiden Mobilfunkzellen so klein ist, dass das Teilnehmer-Endgerät diesen Bereich so schnell durchquert, dass die Zeit für eine erfolgreiche Handover-Prozedur von der einen Mobilfunkzelle zur anderen Mobilfunkzelle nicht ausreicht. Solche Übergangsbereiche zwischen zwei Mobilfunkzellen treten beispielsweise an Autobahnen (oder Highways) auf, an denen Basisstationen sehr nahe platziert werden. Es ist wünschenswert, Systeme bereitzustellen, bei denen vermieden wird, dass Verbindungsabbrüche aus den obigen Gründen auftreten.
Die Druckschrift US 2010/0075683 A1 beschreibt einen Repeater (oder eine Relaisstation) der zwischen zwei Basisstationen angeordnet ist und gesteuert wird, den Versorgungsbereich einer der Basisstationen zu erweitern, beispielsweise je nachdem, von welcher Basisstation der Repeater Signale mit höherer Qualität empfangen kann.
Die Druckschrift US 2005/0026655 A1 beschreibt die Verwendung eines Reflektors an einer WLAN-Basisstation.
In der Druckschrift US 2010/0033390 A1 ist die Verwendung von Reflektoren zum reflektieren von Millimeterwellen an Benutzerendgeräte beschrieben. Die Reflektoren können beispielsweise an einer Decke jeweils über einem der Benutzerendgeräte angeordnet sein.
Die Druckschrift JP 63-009 208 A beschreibt das Anbringen eines Reflektors an einem Antennenmast.
In der Druckschrift US 2002/0086682 A1 ist das Übertragen von Messsignalen über eine Relaisstation beschrieben.
Die Druckschrift DE 10 2006 037 517 A1 beschreibt einen Antennenanordnung mit einer Reflektoranordnung, insbesondere für eine Mobilfunk-Basisstation.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Kommunikationsanordnung bereitzustellen, bei der ein Bereich an einem Übergang zwischen zwei Mobilfunkzellen zuverlässig versorgt werden können, so dass ein Verbindungsabbruch vermieden werden kann.
Das Problem wird durch eine Kommunikationsanordnung gelöst, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 beschrieben ist. Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Figuren geben nicht die tatsächlichen Größenverhältnisse wieder sondern sollen dazu dienen, die Prinzipien der verschiedenen Ausführungsbeispiele zu illustrieren. Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben.
1 zeigt ein Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine Basisstation gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt ein Empfangsfeldstärkediagramm sowie ein Nachrichtenflussdiagramm.
4 zeigt ein Empfangsqualität-Diagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel.
5 zeigt Messergebnisse für Mobilfunkzellen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
6 zeigt ein Empfangsqualität-Diagramm sowie ein Nachrichtenflussdiagramm.
7 zeigt eine Kommunikationsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
8 zeigt eine Kommunikationsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
9 zeigt ein Empfangsqualität-Diagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel.
10 zeigt eine Kommunikationsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
11 zeigt ein Empfangsqualität-Diagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel.
12 zeigt eine Kommunikationsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
13 zeigt eine Kommunikationsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
14 zeigt einen Basisstation-Mast gemäß einem Ausführungsbeispiel.
15 zeigt ein Empfangsqualitäts-Diagramm.
Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Figuren, die Details und Ausführungsbeispiele zeigen. Diese Ausführungsbeispiele sind so detailliert beschreiben, dass der Fachmann die Erfindung ausführen kann. Andere Ausführungsformen sind auch möglich und die Ausführungsbeispiele können in struktureller, logischer und elektrischer Hinsicht geändert werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele schließen sich nicht notwendig gegenseitig aus sondern es können verschiedene Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, so dass neue Ausführungsformen entstehen.
Im Folgenden wird ein zelluläres Mobilfunk-Kommunikationssystem am Beispiel eines Kommunikationssystems gemäß LTE (Long Term Evolution) beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass das Kommunikationssystem gemäß anderen Ausführungsformen auch gemäß anderen Kommunikationsstandards ausgestaltet sein kann, beispielsweise gemäß GSM (Global System for Mobile Communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), CDMA2000 (CDMA: Code division multiple access), FOMA (Freedom of Mobile Access) etc.
1 zeigt ein Kommunikationssystem 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Kommunikationssystem 100 gemäß der Netzwerkarchitektur von LTE ausgestaltet.
Das Kommunikationssystem 100 weist ein Funkzugangsnetzwerk (E-UTRAN, evolved UMTS terrestrial radio access network) 101 und ein Kernnetzwerk (EPC, evolved packet core) 102 auf. Das E-UTRAN 101 weist Basisstationen (gemäß LTE bezeichnet als eNodeB, eNB) 103 auf. Jede Basisstation 103 versorgt eine oder mehrere Mobilfunkzellen 104 des E-UTRAN 101.
Ein Mobilfunk-Endgerät (Teilnehmer-Endgerät, gemäß LTE bezeichnet als User Equipment, UE) 105, das sich in einer Mobilfunkzelle 104 befindet, kann mit dem Kernnetzwerk 102 und mit anderen Mobilfunk-Endgeräten 105 mittels der Basisstation, die die Mobilfunkzelle 104 betreibt, kommunizieren.
Steuerdaten und Nutzdaten werden zwischen einer Basisstation 103 und einem Mobilfunk-Endgerät 105, das sich in einer Mobilfunkzelle 104, die von der Basisstation 103 betrieben wird, über die Luftschnittstelle 106 basierend auf einem Mehrfachzugriffsverfahren übermittelt.
Die Basisstationen 103 sind untereinander mittels der X2-Schnittstelle 107 verbunden. Die Basisstationen 103 sind auch mittels der S1-Schnittstelle 108 mit dem Kernnetzwerk (gemäß LTE bezeichnet als Evolved Packet Core) 102 verbunden, genauer mit einer MME (Mobility Management Entity) 109 und einem Versorgungsgateway (Serving Gateway, S-GW) 110. Die MME 109 ist dafür verantwortlich, die Mobilität von Mobilfunk-Endgeräten, die sich in dem Versorgungsbereich des E-UTRAN 101 befinden, zu steuern, während das Versorgungsgateway 110 dafür verantwortlich ist, die Übertragung von Nutzdaten zwischen Mobilfunk-Endgeräten 105 und dem Kernnetzwerk 102 abzuwickeln.
Im Folgenden wird ein Beispiel für die Anordnung von Mobilfunkzellen 104, die von einer Basisstation 103 betrieben werden, beschrieben.
2 zeigt eine Basisstation 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In diesem Ausführungsbeispiel betreibt die Basisstation 200 eine erste Mobilfunkzelle 201, eine zweite Mobilfunkzelle 202 und eine dritte Mobilfunkzelle 203. Die Mobilfunkzellen 201, 202, 203 können auch als drei unterschiedliche Mobilfunkzellsektoren angesehen werden, die von der Basisstation 200 betrieben werden. Gemäß einer Ausführungsform sind die Mobilfunkzellen 201, 202, 203 in dem Sinne unterschiedliche Mobilfunkzellen, dass ihnen unterschiedliche Spreizeodes (Scrambling Codes) zugewiesen sind.
In diesem Beispiel ist die Basisstation 200 in die Nähe einer Autobahn (oder eines Highways) platziert worden mit einer ersten Fahrbahn 204, die in 2 von links nach rechts führt, und einer zweiten Fahrbahn 205, die in 2 von rechts nach links führt.
Bei zellulären Mobilfunk-Kommunikationssystemen ist es häufig der Fall, dass Basisstationen in die Nähe einer Autobahn oder eines Highways platziert werden, damit ein großer Bereich der Autobahn oder des Highways von den Basisstationen abgedeckt (das heißt versorgt) werden kann.
Bewegt sich in einem zellulären Mobilfunk-Kommunikationssystem, wie dem Kommunikationssystem 100, ein Mobilfunk-Endgerät 105 durch ein Gebiet, so dass es den Versorgungsbereich einer Mobilfunkzelle 104 verlässt und in den Versorgungsbereich einer anderen Mobilfunkzelle 105 eintritt, so ist ein Handover zwischen den Mobilfunkzellen erforderlich. Dies kann häufig erforderlich sein, wenn sich das Mobilfunk-Teilnehmergerät 105 mit hoher Geschwindigkeit durch den Versorgungsbereich des Mobilfunk-Kommunikationssystems bewegt. Ein Handover von einer Mobilfunkzelle zu einer anderen Mobilfunkzelle erfordert typischerweise mehrere Schritte (beispielsweise einen Nachrichtenaustausch zwischen dem Mobilfunk-Endgerät 105 und dem E-UTRAN 101), für die jeweils eine bestimmte minimale Zeit (das heißt ein bestimmter minimaler Zeitaufwand) erforderlich ist.
Beispielsweise kann es bei einem Mobilfunkzellenwechsel zunächst erforderlich sein, dass das Mobilfunk-Endgerät detektiert, ob eine andere Mobilfunkzelle als in der es sich aktuell befindet, vorhanden ist und dass es Funkmessungen dieser neuen Mobilfunkzelle, beispielsweise die Empfangsqualität von Signalen, die von der Basisstation, die die neue Mobilfunkzelle betreibt, versendet werden, durchführt. Hat das Mobilfunk-Endgerät basierend auf solchen Messungen beispielsweise festgestellt, dass die neue Mobilfunkzelle sich für ein Handover eignet, so ist es beispielsweise erforderlich, dass das Mobilfunk-Endgerät ein Handover zu der neuen Mobilfunkzelle vom Zugangsnetzwerk, im obigen Beispiel dem E-UTRAN 101, anfordert. Schließlich kann es beispielsweise erforderlich sein, dass das Funkzugangsnetzwerk die neue Mobilfunkzelle dem Mobilfunk-Endgerät zuweist, beispielsweise dem Mobilfunk-Endgerät signalisiert, dass es von nun an der neuen Mobilfunkzelle zugeordnet ist und mit der entsprechenden Basisstation und beispielsweise unter Verwendung des entsprechenden Scrambling Codes mit dem Funksuchungsnetzwerk kommunizieren soll.
Ein Handover zwischen einer ersten Mobilfunkzelle (Zelle B) 201 und einer zweiten Mobilfunkzelle (Zelle A) 202 wird im Folgenden mit Bezug auf 3 genauer erläutert.
3 zeigt ein Empfangsfeldstärkediagramm 301 sowie ein Nachrichtenflussdiagramm 302.
Das Empfangsfeldstärkediagramm 301, bei dem entlang einer ersten Achse 303 (x-Achse) die Zeit, und entlang einer zweiten Achse (y-Achse) 304 die Empfangsfeldstärke aufgetragen ist, sind die Empfangsfeldstärken für die erste Mobilfunkzelle durch einen ersten Graphen 305 und für die zweite Mobilfunkzelle durch einen zweiten Graphen 306 gekennzeichnet. Die Graphen 305, 306 zeigen dabei den Verlauf der Empfangsfeldstärke von Signalen, die der jeweiligen Mobilfunkzelle zugeordnet sind, das heißt beispielsweise von Steuersignalen, die eine Basisstation zum Betrieb der jeweiligen Mobilfunkzelle versendet (z. B. Pilotsignale). Der Verlauf der Empfangsqualität ist hierbei in der Zeit dargestellt und ändert sich je nachdem, wie sich das Mobilfunk-Endgerät, das die Empfangsqualität misst oder Signale mit der dargestellten Empfangsqualität empfängt, durch die erste Mobilfunkzelle und die zweite Mobilfunkzelle bewegt, wobei in diesem Beispiel angenommen ist, dass sich das Mobilfunk-Endgerät aus der ersten Mobilfunkzelle heraus und in die zweite Mobilfunkzelle hinein bewegt. In diesem Fall ist angenommen, dass die erste Mobilfunkzelle und die zweite Mobilfunkzelle einen großen Überlappungsbereich aufweisen und dementsprechend die Empfangsqualität der zweiten Mobilfunkzelle, dargestellt durch den zweiten Graphen 306, bereits ansteigt, bevor die Empfangsqualität der ersten Mobilfunkzelle, dargestellt durch den ersten Graphen 305, (wesentlich) abnimmt.
In diesem Beispiel wird angenommen, dass das Mobilfunk-Endgerät die Präsenz der zweiten Mobilfunkzelle aufgrund der zunehmenden Empfangsqualität der zweiten Mobilfunkzelle früh erkannt hat und somit zu einem ersten Zeitpunkt 307 bereits von der Präsenz der zweiten Mobilfunkzelle weiss.
Nach einer Messverzögerung oder Berichtverzögerung, beispielsweise in der physikalischen Schicht (Schicht 1) des Mobilfunk-Endgeräts, von beispielsweise ungefähr 50 ms (dem zeitlichen Abstand zwischen dem ersten Zeitpunkt 307 und einem zweiten Zeitpunkt 308) werden Komponenten der höheren Schichten zu dem zweiten Zeitpunkt 308 über die Präsenz der zweiten Mobilfunkzelle informiert.
Nach einer Filter-Verzögerung, beispielsweise in der Netzwerkschicht (Lager 3), von beispielsweise ungefähr 200 ms überprüft das Mobilfunk-Endgerät zu einem dritten Zeitpunkt 309 bis zu einem vierten Zeitpunkt 310, ob ein Handover zu der zweiten Mobilfunkzelle durchgeführt werden soll. Beispielsweise muss die zweite Mobilfunkzelle für einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise dem Zeitraum zwischen dem dritten Zeitpunkt 309 und dem vierten Zeitpunkt 310 ein bestimmtes Qualitätskriterium erfüllen, beispielsweise gemäß einem Kriterium die beste Zelle für ein Handover sein. Die Zeit zwischen dem dritten Zeitpunkt 309 und dem vierten Zeitpunkt 310 ist beispielsweise zwischen 100 ms und 1280 ms, typischerweise ungefähr 200 ms.
Zu einem vierten Zeitpunkt 310 beginnt in diesem Beispiel der in dem Nachrichtenflussdiagramm 302 dargestellte Nachrichtenaustausch zwischen dem Mobilfunk-Endgerät, das beispielsweise dem Mobilfunk-Endgerät 105 entspricht und dem Funkzugangsnetzwerk, das beispielsweise dem E-UTRAN 101 entspricht.
In 311 sendet das Mobilfunk-Endgerät an das Funkzugangsnetzwerk einen Bericht über die Funkmessungen der zweiten Mobilfunkzelle sowie eine Anforderung für ein Handover des Mobilfunk-Endgeräts an die zweite Mobilfunkzelle. Dies erfordert beispielsweise drei PDUs (packet data units) 312, die etwa 120 ms erfordern (40 ms pro PDU) und wird gefolgt von einer netzwerkseitigen Verarbeitungsverzögerung 313 von circa 50 ms.
In 314 sendet das Funkzugangsnetzwerk eine Bestätigung an das Mobilfunk-Endgerät, die beispielsweise eine PDU 315 und somit 40 ms erfordert.
Anschließend wird in 317 die aktive Menge, das heißt die Menge der Mobilfunkzellen, in denen das Mobilfunk-Endgerät registriert ist und die das Mobilfunk-Endgerät zur Kommunikation mit dem Funkzugangsnetzwerk nutzen kann, aktualisiert, indem die zweite Mobilfunkzelle hinzugefügt wird. Dies erfordert beispielsweise zwei PDUs 316 und somit beispielsweise 80 ms unter der Annahme, dass eine PDU 40 ms Übertragungszeit erfordert.
Anschließend ist zu einem fünften Zeitpunkt 318, der etwa 300 ms nach dem vierten Zeitpunkt 310 liegt, das Handover erfolgreich abgeschlossen. Der Handover-Vorgang (d. h. die Handover-Prozedur) erfordert somit typischerweise mindestens ca. 750 ms.
Der in dem Nachrichtenflussdiagramm 302 dargestellte Nachrichtenaustausch wurde von dem Mobilfunk-Endgerät unter Verwendung der ersten Mobilfunkzelle durchgeführt, das heißt im Rahmen seiner Registrierung in der ersten Mobilfunkzelle.
Erst nach erfolgreichem Handover (d. h. Hinzufügen der zweiten Mobilfunkzelle zu der aktiven Menge des Mobilfunk-Endgeräts) kann das Mobilfunk-Endgerät auch unter Verwendung der zweiten Mobilfunkzelle mit dem Funkzugangsnetzwerk kommunizieren. In diesem Beispiel konnte das Handover erfolgreich abgeschlossen werden, da die Empfangsqualität der ersten Mobilfunkzelle, dargestellt durch den ersten Graphen 305, für die Dauer der Handover-Prozedur ausreichend gut war, um die Handover-Prozedur inklusive dem Durchführen von Funkmessungen der zweiten Mobilfunkzelle und dem Durchführen des im Nachrichtenflussdiagramm 302 dargestellten Nachrichtenaustauschs vollständig durchgeführt werden konnte.
Ein Problem kann jedoch dann auftreten, wenn zwei benachbarte Funkzellen sich nur in einem geringen Bereich überlappen (oder sogar gar nicht überlappen) und somit die Empfangsqualität einer Mobilfunkzelle beim Bewegen des Mobilfunk-Endgeräts aus der Mobilfunkzelle heraus sehr schnell abnimmt, bevor die Empfangsqualität der Mobilfunkzelle, in die sich das Mobilfunk-Endgerät hinein bewegt, zunimmt oder kurz nachdem die Mobilfunkzelle, in die sich das Mobilfunk-Endgerät hinein bewegt, detektiert wurde.
Dies kann beispielsweise der Fall sein bei der ersten Mobilfunkzelle 201 und der zweiten Mobilfunkzelle 202, wenn diese wie in 2 illustriert angeordnet sind, wie im Folgenden erläutert wird.
Ein möglicher Verlauf der Empfangsqualitäten der ersten Mobilfunkzelle 201 und der zweiten Mobilfunkzelle 202 ist in 4 dargestellt.
4 zeigt ein Empfangsqualität-Diagramm 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Wie in dem in 3 dargestellten Empfangsqualität-Diagramm 301 ist entlang einer ersten Achse (x-Achse) 401 nach rechts die Zeit aufgetragen und entlang einer zweiten Achse (y-Achse) 402 nach oben die Empfangsqualität aufgetragen. Die Empfangsqualität ist hierbei beispielsweise das Verhältnis der Energie des Pilotsignals der jeweiligen Mobilfunkzelle zu der Gesamtenergie, die von dem Mobilfunk-Endgerät empfangen wird, beispielsweise in Dezibel. In diesem Beispiel wird angenommen, dass kurz nachdem die Empfangsqualität der zweiten Mobilfunkzelle ansteigt, die Empfangsqualität der ersten Mobilfunkzelle abnimmt und einen sehr geringen Wert (beispielsweise –25 dB) erreicht bevor die Empfangsqualität der zweiten Mobilfunkzelle einen guten Wert (beispielsweise –5 dB) erreicht hat. Dies tritt beispielsweise auf wenn sich das Mobilfunk-Endgerät auf der ersten Fahrbahn 204 in 2 von links nach rechts bewegt.
Beispielwerte für die Empfangsqualität sind in 5 dargestellt.
5 zeigt Messergebnisse für Mobilfunkzellen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In einem Diagramm 501 ist die Empfangsqualität einer ersten Mobilfunkzelle, die beispielsweise der ersten Mobilfunkzelle 201 in 2 entspricht, mittels eines ersten Graphen 502 und die Empfangsqualität einer zweiten Mobilfunkzelle, die beispielsweise der zweiten Mobilfunkzelle 202 in 2 entspricht, mittels eines zweiten Graphen 503 dargestellt.
Ähnlich wie in 4 nimmt in diesem Beispiel die Empfangsqualität der ersten Mobilfunkzelle ab kurz nachdem die Empfangsqualität der zweiten Mobilfunkzelle zunimmt. Die Zeit ist hierbei in Rahmen (Frames) angegeben, wobei ein Rahmen beispielsweise 10 ms entspricht.
Analog wie in 2 ist die Zeit von links nach rechts aufgetragen und die Empfangsqualität von unten nach oben (in dbm).
In einem solchen Szenario, das heißt bei einer solchen Anordnung von Mobilfunkzellen mit geringem Überlappungsbereich, das heißt kleinem Bereich, in dem die Empfangsqualität beider Mobilfunkzellen gut ist, so dass entsprechend die Empfangsqualität nur eine kurze Zeit lang gut ist, wenn ein Mobilfunk-Endgerät die eine Mobilfunkzelle verlässt und sich in die andere Mobilfunkzelle bewegt, kann zu Problemen beim Handover führen, wie es in 6 illustriert ist.
6 zeigt ein Empfangsqualität-Diagramm 601 sowie ein Nachrichtenflussdiagramm 602. Analog zu dem Empfangsqualität-Diagramm 301, das in 3 dargestellt ist, zeigt das Empfangsqualität-Diagramm 601 in einem ersten Graphen 605 den Verlauf der Empfangsqualität in der Zeit, die entlang einer ersten Achse 603 aufgetragen ist, einer ersten Mobilfunkzelle, die beispielsweise der ersten Mobilfunkzelle 201 in der Darstellung von 2 entspricht, und ein zweiter Graph 606 zeigt den Verlauf der Empfangsqualität einer zweiten Mobilfunkzelle, die beispielsweise der Mobilfunkzelle 202 in 2 entspricht. Die Empfangsqualität ist wie oben entlang einer zweiten Achse 604 aufgetragen, beispielsweise der Wert der Energie des empfangenen Pilotsignals der jeweiligen Zelle im Verhältnis zu der empfangenen Gesamtenergie in dbm.
Ein erster Zeitpunkt 607, ein zweiter Zeitpunkt 608, ein dritter Zeitpunkt 609, ein vierter Zeitpunkt 610 und ein fünfter Zeitpunkt 611 entsprechen jeweils den Zeitpunkten 307, 308, 309, 310, 318, die oben in Bezug auf 2 beschrieben sind. Ebenso verläuft der in dem Nachrichtenflussdiagramm 602 dargestellte Nachrichtenfluss analog zu dem mit Bezug auf 3 beschriebenen Nachrichtenfluss des Nachrichtenflussdiagramms 302.
Somit wird analog zu dem Ablauf, der oben mit Bezug auf 3 erläutert ist, angenommen, dass die Handover-Prozedur etwa 750 ms erfordert. In diesem Beispiel wird jedoch angenommen, dass die Empfangsqualität der ersten Mobilfunkzelle, dargestellt durch den ersten Graphen 605, zu früh auf einen zu niedrigen Wert sinkt, beispielsweise –25 dbm, um die Handover-Prozedur erfolgreich beenden zu können. Beispielsweise sinkt, wie in dem Empfangsqualität-Diagramm 601 dargestellt, die Empfangsqualität der ersten Zelle vor dem fünften Zeitpunkt 611 auf einen zu geringen Wert, so dass das Mobilfunk-Endgerät die Bestätigung des Funkzugangsnetzwerks in 614 und die Aktualisierung der aktiven Menge in 615 nicht mehr mittels der ersten Mobilfunkzelle empfangen kann. In diesem Fall schlägt die Handover-Prozedur somit fehl und das Mobilfunk-Endgerät kann die Verbindung zu dem Funkzugangsnetzwerk verlieren, da es die erste Mobilfunkzelle nicht mehr verwenden kann aber die Handover-Prozedur zur zweiten Mobilfunkzelle, das heißt das Hinzufügen der zweiten Mobilfunkzelle zur aktiven Menge des Mobilfunk-Endgeräts nicht beendet werden konnte und somit die Kommunikationsverbindung zu den Funkzugangsnetzwerk nicht mittels der zweiten Mobilfunkzelle fortgesetzt werden kann.
In anderen Worten kann es vorkommen, dass eine Basisstation oder auch mehrere Basisstationen derart platziert sind, dass angrenzende Mobilfunkzellen (oder Mobilfunkzellsektoren) sich nur gering überlappen. Dieser Fall wird auch als Zellübergang oder Zellkreuzung (engl. Crossing Cell oder X-Cell) bezeichnet, wie er beispielsweise in 2 dargestellt ist, in dem dieser Fall eintritt, da die Basisstation 200 sehr nahe an den Fahrbahnen 204, 205 platziert ist. In diesem Fall kann es wie erläutert vorkommen, dass für ein Mobilfunk-Endgerät nicht genug Zeit ist, die Handover-Prozedur durchzuführen, da die Empfangsqualität einer Zelle sich zu schnell verschlechtert und die Empfangsqualität der anderen Zelle, in die sich das Mobilfunk-Endgerät hineinbewegt, zu langsam verbessert, das heißt in anderen Worten die andere Mobilfunkzelle aus Sicht des Mobilfunk-Endgeräts zu spät auftaucht.
Ob die Handover-Prozedur erfolgreich durchgeführt werden kann, hängt somit von der Geschwindigkeit des Mobilfunk-Endgeräts und von der Platzierung der Mobilfunkzellen ab. Wie erläutert tritt im Falle einer fehlgeschlagenen Handover-Prozedur typischerweise ein Verbindungsabbruch zwischen dem Mobilfunk-Endgerät und dem Funkzugangsnetzwerk (und damit auch dem Kernnetzwerk) auf, was für den Benutzer des Mobilfunk-Endgeräts typischerweise sehr ärgerlich ist. Tatsächlich sind solche Zellen-Übergänge ein sehr häufiger Grund für Verbindungsabbrüche.
Eine Möglichkeit, beispielsweise in dem Szenario, das in 2 dargestellt ist, wäre es eine andere Basisstation in der Nähe zu platzieren, beispielsweise in der Nähe auf der anderen Straßenseite, so dass der kritische Bereich, das heißt der Bereich, in dem die Empfangsqualität einer Zelle schon abnimmt, wenn die Empfangsqualität der anderen Zelle erst begonnen hat zuzunehmen, von einer Mobilfunkzelle, die von der zusätzlichen Basisstation betrieben wird, abgedeckt wird. Jedoch ist eine zusätzliche Basisstation mit Kosten für den Betreiber des Mobilfunk-Kommunikationssystems verbunden und erfordert auch zusätzlich Backbone-Verbindungen (zum Beispiel Verbindungen zu dem Kernnetzwerk) und beispielsweise Übertragungskapazität zu dem Kernnetzwerk.
Außerdem erzeugt aus Funkübertragungssicht eine zusätzliche Basisstation viel (möglicherweise unnötige) Interferenz, die gerade in Kommunikationssystemen gemäß UMTS oder LTE, in denen die Übertragungskapazität durch die Interferenz beschränkt ist, sehr unerwünscht sein kann.
Eine Kommunikationsanordnung, die gemäß einer Ausführungsform dazu verwendet wird, Kommunikationsverbindungsabbrüche aufgrund fehlgeschlagener Handover-Prozeduren zu vermeiden, wird im Folgenden mit Bezug auf 7 erläutert.
7 zeigt eine Kommunikationsanordnung 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Kommunikationsanordnung 700 weist eine erste Antenne 701 zum Senden von Signalen an den Versorgungsbereich einer ersten Mobilfunkzelle 702 auf. Die Kommunikationsanordnung weist ferner eine zweite Antenne 703 zum Senden von Signalen an den Versorgungsbereich einer zweiten Mobilfunkzelle 704 auf. Ferner weist die Kommunikationsanordnung 700 eine Signalabstrahleinrichtung 705 auf, die eingerichtet ist, Signale, die von der ersten Antenne 701 versendet werden, in einen Bereich 706, der mit dem Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle 702 zusammenhängt und der mit dem Versorgungsbereich der zweiten Mobilzelle 704 überlappt, abzustrahlen.
Anschaulich wird in einer Ausführungsform der Versorgungsberich der ersten Mobilfunkzelle 702 in den Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle 704, beispielsweise derart, dass beim Verlassen der ersten Mobilfunkzelle 702 und Betreten der zweiten Mobilfunkzelle 704 (beispielsweise durch ein Mobilfunk-Kommunikationsendgerät) nahtlos von dem Versorgungsberich der ersten Mobilfunkzelle 702 in den Bereich, in den die Signalabstrahleinrichtung 705 die Signale abstrahlt, und (gegebenenfalls bei weiterer Bewegung) in den Überlappungsbereichübergegangen zwischen dem Bereich, in den die Signalabstrahleinrichtung 705 die Signale abstrahlt, und des Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle 704 übergegangen wird. So kann beispielsweise erreicht werden, dass ein Mobilfunk-Kommunikationsendgerät, das sich auf diese Weise bewegt, für einen Zeitraum sowohl Signale, die von der ersten Antenne 701 (und von der Signalabstrahleinrichtung 705) versendet werden als auch Signale, die von der zweiten Antenne 702 versendet werden, empfangen kann und beispielsweise erfolgreich einen Handover-Prozedur von der ersten Mobilfunkzelle 702 zu der zweiten Mobilfunkzelle 704 durchführen kann.
In dem Bereich überlappen beispielsweise der Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle und der Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle nicht. In einer Ausführungsform liegt jeder Teil des Bereichs im Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle und/oder im Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle (wobei der Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle und der Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle überlappen können, so dass ein Teil des Bereichs in den Versorgungsbereichen beider Mobilfunkzellen liegt). Mit anderen Worten erhöht in einer Ausführungsform der Bereich nicht die Netzabdeckung (z. B. nicht die Abdeckung durch den Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle und den Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle). Der Bereich hat somit in einer Ausführungsform für ein stationäres Teilnehmergerät keinen Effekt, sondern kommt nur für sich bewegende Teilnehmergeräte, die sich schnell aus dem Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle und in den Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle bewegen, zum Tragen.
Die Kommunikationsanordnung kann ferner eine oder mehrere Basisstationen aufweisen, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne Antennen der einen oder der mehreren Basisstationen sind.
Die Kommunikationsanordnung weist einen Mast (beispielsweise einen Basisstationsmast) auf, an dem die erste Antenne und die zweite Antenne angebracht sind.
Die Signalabstrahleinrichtung ist ein Reflektor.
Die Kommunikationsanordnung weist einen Mast auf, an dem die erste Antenne und die zweite Antenne angebracht sind, wobei der Reflektor entfernt von dem Mast angeordnet ist. In anderen Worten ist der Reflektor somit nicht direkt an dem Mast angeordnet oder befestigt, sondern in einer bestimmten Entfernung unabhängig von den Antennen angeordnet. Beispielsweise ist der Reflektor in dem Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle angeordnet.
In einer Ausführungsform ist der Reflektor (zumindest teilweise) in der Hauptabstrahlrichtung der ersten Antenne angeordnet. In anderen Worten ist der Reflektor beispielsweise in einer Richtung von der ersten Antenne angeordnet, so dass er zumindest teilweise in einem Sektor oder Kegel, in den die erste Antenne hauptsächlich abstrahlt, angeordnet ist.
Die Signalabstrahleinrichtung kann eingerichtet sein, die Signale derart abzustrahlen, dass der Bereich ein Bereich ist, der eine vorgegebene maximale Ausdehnung nicht überschreitet. Anschaulich strahlt die Signalabstrahleinrichtung in einer Ausführungsform in einem begrenzten (z. B. im Vergleich zu der Zellgröße der Zellen des Mobilfunknetzwerks kleinen) Bereich hab.
Die Signalabstrahleinrichtung kann eingerichtet sein, die Signale derart abzustrahlen, dass der Bereich ein Bereich ist, der eine vorgegebene minimale Ausdehnung nicht unterschreitet.
Die Signalabstrahleinrichtung kann auch eingerichtet sein, die Signale derart abzustrahlen, dass der Bereich ein Bereich ist, in dem die Signalstärke der von der ersten Antenne versendeten Signale unter einem vorgegebenen ersten Schwellwert liegt.
Die Signalabstrahleinrichtung kann auch eingerichtet sein, die Signale derart abzustrahlen, dass der Bereich ein Bereich ist, in dem die Signalstärke der von der zweiten Antenne versendeten Signale unter einem vorgegebenen ersten Schwellwert liegt.
Der Bereich befindet sich beispielsweise in der Nähe der ersten Antenne, beispielsweise näher an der ersten Antenne als Teile des ersten Versorgungsbereichs (z. B. am Rand des ersten Versorgunsbereichs liegende Teile des ersten Versorgungsbereichs). Der Bereich erhöht also beispielsweise nicht die geographische Ausdehnung des ersten Versorgungsbereich an dessen äußerem (d. h. Basisstationabgewandtem) Rand sondern dient zur Versorgung in der Nähe der Bassisstation.
In einer Ausführungsform sind die von der ersten Antenne versendeten Signale mit einem ersten Scrambling-Code gespreizt und die von der zweiten Atenne versendeten Signale mit einem zweiten Scrambling-Code gespreizt, wobei der erste Scrambling-Code und der zweite Scrambling-Code unterschiedlich sind.
In einer Ausführungsform sind die von der ersten Antenne versendeten Signale mit einem ersten Scrambling-Code gespreizt und die von der Signalabstrahleinrichtung abgestrahlten Signale sind ebenfalls mit dem ersten Scrambling-Code gespreizt.
In einer Ausführungsform sind die Signale Steuersignale, beispielsweise. Mobilfunknetzwerk-Steuersignale, z. B. Pilotsignale. Die Signale weisen beispielsweise Signale zur Durchführung einer Handover-Prozedur auf, also beispielsweise Signale, die für eine erfolgreiche Durchführung einer Handover-Prozedur erforderlich sind. In einer Ausführungsform weisen die Signale nur Steuersignale auf. Die Signale sind beispielsweise frei von Nutzerdaten, z. B. Nutzdaten, die von Benutzern (d. h. Mobilfunkteilnehmern) ausgetauscht werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Signalabstrahleinrichtung eine aktive Einrichtung. Dies wird im Folgenden mit Bezug auf die 8 bis 11 erläutert.
8 zeigt eine Kommunikationsanordnung 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Kommunikationsanordnung 800 weist analog zu 2 eine Basisstation 806 auf, die eine erste Mobilfunkzelle 801, eine zweite Mobilfunkzelle 802 und eine dritte Mobilfunkzelle 803 betreibt. Die erste Mobilfunkzelle 801 entspricht der ersten Mobilfunkzelle 201 aus 2 und die zweite Mobilfunkzelle 802 entspricht der zweiten Mobilfunkzelle 202 aus 2. Die erste Mobilfunkzelle 801 und die zweite Mobilfunkzelle 802 weisen somit einen geringen Überlappungsbereich auf, der wie mit Bezug auf 2 erläutert zu Verbindungsabbrüchen führen könnte. In diesem Fall ist jedoch eine aktive Signalabstrahleinrichtung 807 vorgesehen, die einen Bereich 808 mit den Signalen der zweiten Mobilfunkzelle 802 versorgt, das heißt mit den Signalen, die die Basisstation 806 im Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle, beispielsweise unter Verwendung des der zweiten Mobilfunkzelle zugeordneten Scrambling Codes, versendet.
Der Bereich 808 kann als Mikro-Zelle angesehen werden, der die zweite Mobilfunkzelle 802 in die erste Mobilfunkzelle 801 erweitert, in einem kleinen Bereich um den Zellenübergang, die von der ersten Mobilfunkzelle 801 und der zweiten Mobilfunkzelle 802, oder in anderen Worten von der Basisstation 806 gebildet wird.
Der Bereich 808 ist gemäß einer Ausführungsform keine eigene Mobilfunkzelle, sondern lediglich eine Erweiterung der zweiten Mobilfunkzelle 802. Beispielsweise ist dem Bereich 808 kein eigener Scrambling Code zugeordnet, sondern die aktive Signalabstrahleinrichtung 807 sendet die Signale unter Verwendung des Scrambling Codes, der auch der zweiten Mobilfunkzelle 802 zugeordnet ist. Durch die Erweiterung der zweiten Mobilfunkzelle 802 in die erste Mobilfunkzelle 801 kann die zweite Mobilfunkzelle 802 von einem Mobilfunk-Endgerät, das sich aus der ersten Mobilfunkzelle 801 in die zweite Mobilfunkzelle 802 bewegt, also sich beispielsweise von links nach rechts entlang der ersten Fahrbahn 804 bewegt, früher erkannt werden und somit die Handover-Prozedur von dem Mobilfunk-Endgerät früh initiiert werden und dementsprechend durchgeführt werden, bevor die Empfangsqualität der ersten Mobilfunkzelle 801 auf einen zu geringen Wert zum Beenden der Handover-Prozedur gefallen ist.
Der Verlauf der Empfangsqualität 801 und der zweiten Mobilfunkzelle 802 in der Zeit für eine Mobilfunk-Endgerät, das sich in dem Szenario von 8 von links nach rechts bewegt, ist in 9 dargestellt.
9 zeigt ein Empfangsqualität-Diagramm 900 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Analog zu 4 ist die Zeit von links nach rechts entlang einer ersten Achse 901 und die Empfangsqualität entlang einer zweiten Achse 902 aufgetragen und ein erster Graph 903 zeigt den Verlauf der Empfangsqualität der ersten Mobilfunkzelle 801 in der Zeit und ein zweiter Graph 904 zeigt den Verlauf der Empfangsqualität der zweiten Mobilfunkzelle 802 in der Zeit. Im Vergleich mit dem Empfangsqualität-Diagramm 400 aus 4 lässt sich erkennen, dass die aktive Signalabstrahleinrichtung 807 bewirkt, dass die Empfangsqualität der zweiten Mobilfunkzelle 802 früher beginnt anzusteigen und somit die Handover-Prozedur von dem Mobilfunk-Kommunikationsendgerät früher initiiert werden kann, beispielsweise die Präsenz der zweiten Mobilfunkzelle 802 früher detektiert werden kann und somit auch früher ein Handover von dem Funkzugangsnetzwerk angefordert werden kann.
In einer anderen Ausführungsform wird der Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle 801 durch die aktive Signalabstrahleinrichtung 807 in die zweite Mobilfunkzelle 802 hinein erweitert. Dies wird im Folgenden mit Bezug auf 10 beschrieben.
10 zeigt eine Kommunikationsanordnung 1000 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Analog zu 8 weist die Kommunikationsanordnung 1000 eine Basisstation 1006, eine erste Mobilfunkzelle 1001, eine zweite Mobilfunkzelle 1002, eine dritte Mobilfunkzelle 1003, eine aktive Signalabstrahleinrichtung 1007 sowie einen Bereich 1008 auf, wobei der Bereich 1008 eine Erweiterung der ersten Mobilfunkzelle 1001 ist, das heißt in den Bereich 1008 sendet die aktive Signalabstrahleinrichtung 1007 die Signale der ersten Mobilfunkzelle 1001. Damit wird anschaulich der Bereich der ersten Mobilfunkzelle 1001 durch die Signalabstrahleinrichtung 1007 in den Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle 1002 hinein erweitert.
Der entsprechende Empfangsqualität-Verlauf für ein Kommunikations-Endgerät, das sich in dem Szenario von 10 von links nach rechts bewegt, beispielsweise auf der ersten Fahrbahn 1004, ist in 11 dargestellt.
11 zeigt ein Empfangsqualität-Diagramm 1100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Analog zu 9 ist die Empfangsqualität der ersten Mobilfunkzelle 1001 mittels eines ersten Graphen 1103 und die Empfangsqualität der zweiten Mobilfunkzelle 1002 mittels eines zweiten Graphen 1104 dargestellt, wobei die Zeit entlang einer ersten Achse 1101 und die Empfangsqualität entlang einer zweiten Achse 1102 aufgetragen sind.
Durch Vergleich mit dem Empfangsqualität-Diagramm 400 aus 4 lässt sich erkennen, dass die Erweiterung der ersten Mobilfunkzelle 1001 durch die Signalabstrahleinrichtung in Form des Bereichs 1008 in die zweite Mobilfunkzelle 1002 bewirkt, dass die Empfangsqualität der ersten Mobilfunkzelle 1001, wie durch den ersten Graphen 1103 dargestellt, erst zu einem späteren Zeitpunkt stärker abnimmt, so dass das Mobilfunk-Endgerät nach Detektion der zweiten Mobilfunkzelle 1002 bei Zunahme der Empfangsqualität der zweiten Mobilfunkzelle 1002 im Vergleich dem Szenario aus 2 mehr Zeit bleibt, die Handover-Prozedur zu beenden, da das Mobilfunk-Kommunikationsendgerät länger Nachrichten von dem Funkzugangsnetzwerk empfangen kann, beispielsweise länger die Bestätigungsnachricht in 314 oder Aktualisierung der aktiven Menge in 315 in den in 3 dargestellten Nachrichtenfluss empfangen kann.
Anschaulich kann das Mobilfunk-Endgerät somit länger einen Handover-Befehl von dem Funkzugangsnetzwerk empfangen und die Handover-Prozedur kann somit mit höherer Wahrscheinlichkeit erfolgreich beendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform, die als Kombination der Ausführungsformen von 8 und 10 angesehen werden kann, werden sowohl die erste Mobilfunkzelle 801, 1001 in die zweite Mobilfunkzelle 802, 1002 erweitert als auch die zweite Mobilfunkzelle 802, 1002 in die erste Mobilfunkzelle 801, 1001 erweitert.
Unter Annahme einer Bewegungsgeschwindigkeit von 120 km/h = 33 m/s des Kommunikations-Endgeräts ist lediglich eine Erweiterung einer der Mobilfünkzellen 801, 1001, 802, 1002 von 50 m erforderlich, um dass Zeit-Budget für die Handover-Prozedur um 1,5 s zu erhöhen, was typischerweise ausreicht. In einer Ausführungsform, in der eine so geringe Ausdehnung des Bereichs 808, 1008 ausreicht, ist lediglich eine geringe Sendeleistung der aktiven Signalabstrahleinrichtung 807, 1007 erforderlich oder die Signalabstrahleinrichtung kann zielgerichtet in den Bereich 808, 1008 senden, so dass für die anderen Mobilfunkzellen des Kommunikationssystems durch die aktive Signalabstrahleinrichtung 807, 1007 lediglich geringe Interferenz entsteht.
Die aktive Signalabstrahleinrichtung 807, 1007, die als Mikrozellen-Basisstation angesehen werden kann, kann beispielsweise mittels eines Repeaters realisiert werden, und kann mit der Basisstation 806, 1006 in einer Ausführungsform, in der sie nahe an der Basisstation 806, 1006 angeordnet wird, mittels eines Kabels verbunden werden. Die aktive Signalabstrahleinrichtung 807, 1007 kann auch oder in dem Versorgungsbereich einer Mobilfunkzelle, die beispielsweise von der Basisstation 806, 1006 betrieben wird, angeordnet werden, beispielsweise im Versorgungsbereich der Mobilfunkzelle 802, 1001 deren Versorgungsbereich sie erweitert, platziert werden und mittels der Basisstation 806, 1006 über die Luftschnittstelle, das heißt mittels einer Funk-Kommunikationsverbindung verbunden werden. Wird die aktive Signalabstrahleinrichtung 807, 1007 beispielsweise in der Mobilfunkzelle 802, 1001 platziert, deren Versorgungsbereich sie erweitern soll, so kann sie, aus Sicht der Basisstation 806, 1006 in die andere Richtung, d. h. in Richtung der jeweils anderen Zelle 801, 1002 senden.
Die Signalabstrahleinrichtung 807, 808 kann mittels eines Repeaters im Vergleich zu einer vollständigen Basisstation sehr kostengünstig realisiert werden und erfordert lediglich geringe Rechenkapazität und keine Backhaul-Verbindungen, beispielsweise zu dem Kernnetzwerk. Die aktive Signalabstrahleinrichtung 807, 808 kann beispielsweise auf demselben Mast angebracht werden, auf dem die Antennen der Basisstation 806, 1006 angebracht sind, so dass auch kein zusätzlicher Platz für die Signalabstrahleinrichtung 806, 1006 erforderlich ist. So kann die Signalabstrahleinrichtung 807, 1007 einfach mittels einer zusätzlichen Niedrig-Leistung-Richtantenne realisiert werden, die nicht in die Hauptabstrahlrichtung der Mobilfunkzelle 802, 1001, die sie erweitem soll, abstrahlt, sondern in Richtung der anderen, benachbarten Zeile 801, 1002.
In einer Ausführungsform übermittelt die Signalabstrahleinrichtung lediglich das Downlink-Signal der Mobilfunkzelle 802, 1001, die sie erweitert. Uplink-Signale beider Mobilfunkzellen 801, 802, 1001, 1002 können in der Basisstation 806, 1006 kombiniert werden.
In einer anderen Ausführungsform wird statt einer aktiven Signalabstrahleinrichtung 807, 1007 eine passive Signalabstrahleinrichtung, beispielsweise ein Reflektor, eingesetzt. Dies ist in den 12 und 13 illustriert.
12 zeigt eine Kommunikationsanordnung 1200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Analog zu 8 weist die Kommunikationsanordnung 1200 eine Basisstation 1206 auf, die eine erste Mobilfunkzelle 1201, eine zweite Mobilfunkzelle 1202 und eine dritte Mobilfunkzelle 1203 betreibt. Eine aktive Signalabstrahleinrichtung 1207 der Kommunikationsanordnung 1200 strahlt in einem Bereich 1208 Signale, die zugehörig zu der zweiten Mobilfunkzelle 1202 von der Basisstation 1206 in den Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle 1202 versendet werden ab und erweitert so anschaulich die zweite Mobilfunkzelle 1202 in den Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle 1201. Die Wirkung ist somit analog wie die Wirkung der Abstrahlung der aktiven Signalabstrahleinrichtung 807, die mit Bezug auf 8 beschrieben ist, und es kann ein Empfangsqualität-Verlauf erreicht werden für eine Mobilfunk-Kommunikationsendgerät, das sich auf der ersten Fahrbahn 1204 von links nach rechts bewegt, wie es mit Bezug auf 9 beschrieben ist.
Analog zu der in 10 gezeigten Alternative kann auch im Falle der Verwendung einer passiven Signalabstrahleinrichtung die erste Mobilfunkzelle 1201 in den Versorgungsberich der zweiten Mobilfunkzelle 1202 erweitert werden. Dies ist im Folgenden mit Bezug auf 13 beschrieben.
13 zeigt eine Kommunikationsanordnung 1300 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Analog zu 12 weist die Kommunikationsanordnung 1300 eine Basisstation 1306 auf, die eine erste Mobilfunkzelle 1301, eine zweite Mobilfunkzelle 1302 und eine dritte Mobilfunkzelle 1303 betreibt.
Die Kommunikationsanordnung 1300 weist ferner eine passive Signalabstrahleinrichtung 1307 auf, die Signale, die die Basisstation 1306 zugehörig zur ersten Mobilfunkzelle 1301 in den Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle 1301 abstrahlt, in einen Bereich 1308 abstrahlt, der sich von der ersten Mobilfunkzelle 1301 in den Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle 1308 erstreckt.
Die Wirkung der passiven Signalabstrahleinrichtung 1307 ist somit wie die Wirkung der aktiven Signalabstrahleinrichtung 1007, die oben mit Bezug auf 10 beschrieben ist und es kann für ein Mobilfunk-Kommunikationsendgerät, das sich auf der ersten Fahrbahn 1304 von links nach rechts bewegt, ein Empfangsqualitäts-Verlauf einstellt, wie er mit Bezug auf 11 beschrieben ist.
Analog zu der Möglichkeit der Anordnung von zwei aktiven Signalabstrahleinrichtungen, die sowohl die zweite Mobilfunkzelle 802, 1002 in den Bereich der ersten Mobilfunkzelle 801, 1001 erweitern und die erste Mobilfunkzelle 801, 1001 in den Bereich derzweiten Mobilfunkzelle 802, 1002 erweitern, können auch im Falle einer passiven Signal abstrahleinrichtung zwei passive Signalabstrahleinrichtungen vorgesehen sein, die sowohl die erste Mobilfunkzelle 1201, 1301 in den Bereich der zweiten Mobilfunkzelle 1202, 1302 erweitern als auch den Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle 1202, 1302 in den Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle 1201, 1301 hinein erweitern.
Analog zu obigem Beispiel, bei dem eine Geschwindigkeit des Kommunikations-Endgeräts von 120 km/h = 33 m/s angenommen ist, reicht es beispielsweise aus, wenn die Erstreckung des Bereichs 1208, 1308 entlang der ersten Fahrbahn 1204, 1304 50 m beträgt, um die Zeit, die ein Kommunikations-Endgerät für eine Handover-Prozedur zur Verfügung hat, das sich entlang der ersten Fahrbahn 1204, 1304 von links nach rechts bewegt, um 1,5 s zu erhöhen, was für eine übliche Handover-Prozedur typischerweise ausreichend ist. Für solch eine verhältnismäßig geringe Erstreckung des Bereichs 1208, 1308 kann die passive Signalabstrahleinrichtung, beispielsweise ein Reflektor, verhältnismäßig klein gewählt werden und kann die von ihm abgestrahlten Signale auf einen verhältnismäßig kleinen Bereich fokussieren, so dass Interferenz für andere Mobilfunkzellen des Mobilfunk-Kommunikationssystems weitgehend vermieden werden kann.
Abmessung und Krümmung des Reflektors können je nach gewünschter Ausleuchtung (d. h. je nach Form und/oder Größe des Bereichs 1208, 1308) mit der gewünschten Signalstärke gewählt werden. Beispielsweise kann ein 1 m·1 m großer Reflektor, der in 10 m Entfernung zur Basisstation 1206, 1306 (z. B. zum Mast der Basisstation 1206, 1306) verwendet werden, um beispielsweise einen Bereich auszuleuchten, der sich in 30–50 Meter entlang der Fahrbahnrichtung erstreckt. Wird der Reflektor näher an der jeweiligen Antenne der Basisstation 1208, 1308 angeordnet, kann auch eine geringere Reflektorgröße gewählt werden, beispielsweise 10 cm·10 cm. Der Reflektor ist in einer Ausführungsform derart ausgestaltet, dass er die Reflektion auf den gewünschten Bereich 1208, 1308 fokussiert, so dass Interferenz im Gesamtnetz (z. B. in anderen Mobilfunkzellen) vermieden wird.
Die passive Signalabstrahleinrichtung 1207, 1307 kann beispielsweise in Form eines Reflektors direkt am Mast der Basisstation 1206, 1306 angebracht sein. Dies ist in 14 illustriert.
14 zeigt einen Basisstation-Mast 1400 gemäß einem Ausführungsbeispiel. An dem Mast 1400 ist eine Basisstationsantenne 1401 angebracht, mittels der Signale in eine Mobilfunkzelle übermittelt werden, beispielsweise in die erste Mobilfunkzelle 1201, 1301 oder die zweite Mobilfunkzelle, 1202, 1302. Ferner ist an dem Mast 1400 mittels einer Befestigung 1402 ein Reflektor 1403 angebracht, der Signale, die von der Basisstationsantenne 1401 abgestrahlt werden, reflektiert. In diesem Beispiel ist der Reflektor 1403 derart angebracht, dass er die Signale, die von der Basisstationsantenne 1401 versendet werden, beispielsweise in Richtung einer der Mobilfunkzellen 1202, 1301, in die andere Richtung abstrahlt, also beispielsweise in den Versorgungsbereich der benachbarten Mobilfunkzelle 1201, 1302, so dass der Versorgungsbereich der Mobilfunkzelle 1202, 1301, für die die Basisstation-Antenne 1401 Signale abstrahlt, in den Bereich der benachbarten Mobilfunkzelle 1201, 1302, erweitert wird, wie es oben mit Bezug auf die 12 und 13 beschrieben ist.
Dabei kann der Reflektor 1403 einen Teil der von der Basisstationsantenne 1401, die als Hauptantenne angesehen werden kann, reflektieren, der ohnehin über den Horizont hinweg abgestrahlt werden würde und somit ungenutzt bleiben würde.
Eine Möglichkeit für einen Reflektor wäre beispielsweise eine Metallplatte, die beispielsweise als Werbetafel verwendet werden könnte, die in der Nähe der Basisstation 1206, 1306 angebracht wird im Weg der Strahlung, die von der Basisstation-Antenne 1401 abgestrahlt wird. Der Reflektor kann so geformt sein, dass er die von ihm reflektierte Strahlung derart in einen kleinen Bereich 1208, 1308 reflektiert, dass dieser Bereich 1208, 1308 gerade die Größe hat, die erforderlich ist, um das Zeit-Budget für eine Handover-Prozedur ausreichend zu erhöhen. Solche Reflektoren können billig hergestellt werden und die Robustheit gegenüber Kommunikationsabbrüchen an Zellübergängen erheblich verringern. Eine passive Signalabstrahleinrichtung 1207, 1307 erfordert ferner wenig Wartung, so dass die Betriebskosten gering gehalten werden können.
Im Folgenden wird ein Beispiel des Empfangsqualitäts-Verlaufs bei einem Zellübergang erläutert.
15 zeigt ein Empfangsqualitäts-Diagramm 1500.
Analog zu 5 nimmt die Zeit in den Empfangsqualität-Diagramm 1500 entlang einer Zeitachse 1501 (x-Achse) von links nach rechts zu, wobei die Zeit in Einheiten von Frames angegeben ist, wobei 100 Frames einer Sekunde entsprechen und ganz rechts der Zeitpunkt Null dargestellt ist. Die Empfangsqualität nimmt von unten nach oben entlang einer Empfangsqualitäts-Achse 1502 (y-Achse) zu. Die Empfangsqualität ist in diesem Fall als Verhältnis der Energie des empfangenen Pilotsignals zu der empfangenen Gesamtenergie (Ec/Io) in dbm angegeben.
Ein erster Graph 1503 zeigt die Empfangsqualität einer ersten Funkzelle und ein zweiter Graph 1504 zeigt die Empfangsqualität einer zweiten Funkzelle. Die erste Funkzelle und die zweite Funkzelle entsprechen beispielsweise der ersten Mobilfunkzelle 201 und der zweiten Mobilfunkzelle 202, die von der in 2 gezeigten Basisstation 200 betrieben werden.
In einem Zeitbereich 1505 fallt die Empfangsqualität der ersten Mobilfunkzelle ab und steigt die Empfangsqualität der zweiten Mobilfunkzelle an, so dass beispielsweise die Empfangsqualität der zweiten Mobilfunkzelle am Anfang des Zeitbereichs 1505 zu gering ist zur Durchführung einer Handover-Prozedur (z. B. die zweite Mobilfunkzelle noch nicht von dem Mobilfunk-Endgerät detektiert werden kann) und am Ende des Zeitbereichs 1505 die Empfangsqualität der ersten Mobilfunkzelle zu gering ist zur Durchführung einer Handover-Prozedur. In dem gezeigten Beispiel umfasst der Zeitbereich 1505 lediglich 60 Frames, also 600 ms. Dies entspricht beispielsweise dem Szenario, dass sich ein Mobilfunk-Kommunikationsgerät mit 120 km/h an der Basisstation, die die erste Mobilfunkzelle und die zweite Mobilfunkzelle betreibt, vorbeibewegt. Da eine Handover-Prozedur beispielsweise typischerweise 750 ms erfordert, ist der Zeitbereich 1505 zu kurz und eine Handover-Prozedur kann nicht durchgeführt werden und ein Verbindungsabbruch kann die Folge sein.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Versorgungsbereich einer der beiden Mobilfunkzellen in die andere Mobilfunkzelle hinein erweitert, beispielsweise um ca. 50 m, so dass bei der angenommenen Geschwindigkeit von 120 km/h (= 33 m/s), einer typischen Autobahn- beziehungsweise Highwaygeschwindigkeit der Zeitbereich 1505 um 1,5 s verlängert wird, da eine Erweiterung um 10 m eine Verlängerung des Zeitbereichs um 300 ms bewirkt.
Geht man davon aus, dass durch die Handover-Prozedur von Beginn der Detektion der zweiten Mobilfunkzelle durch das Kommunikations-Endgerät bis zum Empfangen des Handover-Befehls oder der Aktualisierung der aktiven Menge des Kommunikations-Endgeräts etwa 750 ms erfordert, ist die Erweiterung des Versorgungsbereichs einer der beiden Mobilfunkzellen entlang der Bewegungsrichtung des Kommunkations-Endgeräts ausreichend.
So kann erreicht werden, dass die Empfangsqualität der Mobilfunkzelle, die das Kommunikations-Endgerät verlässt, noch ausreichend gut ist, um den Handover-Befehl beziehungsweise die Aktualisierung der aktiven Menge des Kommunikations-Endgeräts zu empfangen. Dies wird wie oben erläutert dadurch erreicht, dass die erste Mobilfunkzelle, die verlassen wird, länger empfangen werden kann, und somit der Handover-Befehl beziehungsweise die Aktualisierung der aktiven Menge länger empfangen werden kann oder dass die zweite Mobilfunkzelle, in die sich das Kommunikations-Endgerät bewegt, früher detektiert werden kann.
Obwohl die Erfindung vor allem unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, sollte es von denjenigen, die mit dem Fachgebiet vertraut sind, verstanden werden, dass zahlreiche Änderungen bezüglich Ausgestaltung und Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Bereich der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird, abzuweichen. Der Bereich der Erfindung wird daher durch die angefügten Ansprüche bestimmt, und es ist beabsichtigt, dass sämtliche Änderungen, welche unter den Wortsinn oder den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, umfasst werden.

Claims

Kommunikationsanordnung aufweisend: einen Mast; eine an dem Mast angebrachte erste Antenne zum Senden von Signalen in den Versorgungsbereich einer ersten Mobilfunkzelle; eine an dem Mast angebrachte zweite Antenne zum Senden von Signalen in den Versorgungsbereich einer zweiten Mobilfunkzelle; und einen Reflektor, der eingerichtet ist, Signale, die von der ersten Antenne versendet werden, in einen Bereich, der mit dem Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle zusammenhängt und der mit dem Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle überlappt, abzustrahlen, wobei der Reflektor nicht direkt an dem Mast angeordnet oder befestigt ist, sondern in einer bestimmten Entfernung unabhängig von den Antennen angeordnet ist.
Kommunikationsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei in dem Bereich der Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle und der Versorgungsbereich der zweiten Mobilfunkzelle nicht überlappen.
Kommunikationsanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend eine oder mehrere Basisstationen, wobei die erste Antenne und die zweite Antenne Antennen der einen oder der mehreren Basisstationen sind.
Kommunikationsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Reflektor in dem Versorgungsbereich der ersten Mobilfunkzelle angeordnet ist.
Kommunikationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Reflektor in der Hauptabstrahlrichtung der ersten Antenne angeordnet ist.
Kommunikationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Reflektor eingerichtet ist, die Signale derart abzustrahlen, dass der Bereich ein Bereich ist, der eine vorgegebene maximale Ausdehnung nicht überschreitet.
Kommunikationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Reflektor eingerichtet ist, die Signale derart abzustrahlen, dass der Bereich ein Bereich ist, der eine vorgegebene minimale Ausdehnung nicht unterschreitet.
Kommunikationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Reflektor eingerichtet ist, die Signale derart abzustrahlen, dass der Bereich ein Bereich ist, in dem die Signalstärke der von der ersten Antenne versendeten Signale unter einem vorgegebenen ersten Schwellwert liegt.
Kommunikationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Reflektor eingerichtet ist, die Signale derart abzustrahlen, dass der Bereich ein Bereich ist, in dem die Signalstärke der von der zweiten Antenne versendeten Signale unter einem vorgegebenen ersten Schwellwert liegt.
Kommunikationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die von der ersten Antenne versendeten Signale mit einem ersten Scrambling-Code gespreizt sind und die von der zweiten Antenne versendeten Signale mit einem zweiten Scrambling-Code gespreizt sind, wobei der erste Scrambling-Code und der zweite Scrambling-Code unterschiedlich sind.
Kommunikationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die von der ersten Antenne versendeten Signale mit einem ersten Scrambling-Code gespreizt sind und die von dem Reflektor abgestrahlten Signale mit dem ersten Scrambling-Code gespreizt sind.
Kommunikationsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Signale Steuersignale sind.
Kommunikationsanordnung gemäß der Anspruch 12, wobei die Signale Mobilfunknetzwerk-Steuersignale sind.