Endgeräten

Die Erfindung betrifft eine Basisstation, insbesondere eine LTE-Basisstation (engl, long term evolution; dt.

Langzeitentwicklung) und ein Verfahren für eine solche Basisstation, um Kollisionen beim Erstzugriff von einer Vielzahl von mobilen Endgeräten auf die LTE-Basisstation zu reduzieren.

LTE-Basisstationen werden nicht nur in Großstädten und Ballungszentren installiert, sondern sie sollen vor allem auch in ländlichen Gebieten einen Breitbandzugang zu

Kommunikationsnetzen, wie dem Internet, ermöglichen. Je nach zu Verfügung stehender spektraler Bandbreite können Geschwindigkeiten von mehr als 100 MBit/s im Downlink (dt. Abwärtspfad) und mehr als 50 MBit/s im Uplink (dt.

Aufwärtspfad) erreicht werden. Bei derart hohen und in vielen Gegenden bisher nicht vorhandenen Geschwindigkeiten erschließen sich zukünftig neue Anwendungsmöglichkeiten. Gerade die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (auch M2M- Kommunikation) wird künftig hohe Wachstumsraten aufweisen. Neben Fahrkarten- und Getränkeautomaten können auch

Stromzähler und Gaszähler mit einem übergeordneten

Steuersystem verbunden werden, um Füllstände und/oder Verbrauchswerte nahezu in Echtzeit zu übertragen. Die Anzahl an mobilen Endgeräten, die auf eine LTE- Basisstation zugreifen, setzt sich daher künftig nicht mehr nur aus Mobiltelefonen, die von einem Benutzer bedient werden, sondern in zunehmendem Maße auch aus

Modem- und Datenkarten zusammen, die in autonomen Systemen integriert sind. Durch die zu erwartende höhere Anzahl an mobilen Teilnehmern innerhalb eines LTE-Netzes steigt auch die Wahrscheinlichkeit dass Kollisionen beim Erstzugriff dieser mobilen Endgeräte auf eine LTE-Basisstation

auftreten .

Aus der EP 1 901 574 AI sind eine Vorrichtung und eine Methode bekannt, um Kollisionen zwischen verschiedenen mobilen Endgeräten beim Erstzugriff auf die Basisstation zu erkennen.

Nachteilig an der EP 1 901 574 AI ist, dass die

Kollisionen beim Erstzugriff von verschiedenen mobilen

Endgeräten auf eine LTE-Basisstation zwar erkannt werden, aber keine zuverlässigen Mittel bereitgestellt werden, um diese Kollisionen zu verringern. Gerade in Fällen, in denen eine große Anzahl an mobilen Endgeräten die zur M2M- Kommunikation dienen, auf eine LTE-Basisstation zugreifen möchten, können die dadurch auftretenden Kollisionen mit mobilen Endgeräten, die verschiedenen Benutzern zugeordnet sind, dazu führen, dass der Kommunikationszugang für diese Benutzer erheblich eingeschränkt ist oder überhaupt nicht mehr zur Verfügung steht.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Basisstation und ein Verfahren für eine Basisstation zu schaffen, die das Auftreten von Kollisionen beim Erstzugriff einer

Vielzahl von mobilen Endgeräten zuverlässig verringert.

Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens für die

Basisstation durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Basisstation durch die Merkmale des

Anspruchs 11 gelöst. In den Unteransprüchen sind

vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen

Verfahrens für eine Basisstation und für die

erfindungsgemäße Basisstation angegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Reduzieren von

Kollisionen beim Erstzugriff von einer Vielzahl von mobilen Endgeräten auf eine Basisstation, die eine

Steuereinheit aufweist, wobei die Steuereinheit zumindest eine Zugriffsressource verwaltet, weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. In einem ersten Verfahrensschritt wird eine Priorität durch die Steuereinheit eingestellt, wobei die Priorität angibt, welches mobile Endgerät sich mit der zumindest einen Zugriffsressource verbinden darf. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Priorität durch die LTE-Basisstation auf zumindest einem bekannten Kanal ausgesendet.

Es ist besonders vorteilhaft, dass bei dem

erfindungsgemäßen Verfahren eine Priorität durch die

Steuereinheit eigestellt wird, wobei die Priorität angibt, welches mobile Endgerät sich mit der zumindest einen

Zugriffsressource verbinden darf und dass diese Priorität durch die Basisstation auf zumindest einem bekannten Kanal ausgesendet wird. Dadurch, dass die Priorität auf

zumindest einem bekannten Kanal ausgesendet wird, wird diese von den mobilen Endgeräten empfangen. In

Abhängigkeit der empfangenen Priorität verbinden sich die mobilen Endgeräte im Folgenden mit zumindest einer

Zugriffsressource oder sie warten bis die Priorität gesenkt wird, um sich im späteren Verlauf mit der

zumindest einen Zugriffsressource verbinden zu können. Die Anzahl der mobilen Endgeräte, die sich mit der zumindest einen Zugriffsressource verbinden möchten, kann auf diese Art und Weise gesenkt werden, wodurch sich auch die Anzahl der Kollisionen beim Erstzugriff durch die mobilen

Endgeräte auf eine Basisstation verringert.

Die erfindungsgemäße Basisstation zum Reduzieren von

Kollisionen beim Erstzugriff von einer Vielzahl von mobilen Endgeräten weist eine Steuereinheit auf, wobei die Steuereinheit zumindest eine Zugriffsressource verwaltet, wobei eine Priorität die angibt, welches mobile Endgerät sich mit der zumindest einen Zugriffsressource verbinden darf, durch die Steuereinheit einstellbar ist und wobei die Priorität durch die Basisstation auf zumindest einem bekannten Kanal aussendbar ist.

Besonders vorteilhaft ist es, dass innerhalb der LTE- Basisstation eine Steuereinheit eine Priorität einstellen kann, wobei die Priorität angibt, welches mobile Endgerät sich mit der zumindest einen Zugriffsressource verbinden darf und wobei die Priorität durch die LTE-Basisstation auf zumindest einem bekannten Kanal aussendbar ist. Die Erfindung bezieht sich zwar hauptsächlich auf LTE- Basisstationen, ist aber auch für Basisstationen anderer Mobilfunkstandards anwendbar. Im Folgenden ist daher ohne Beschränkung der Allgemeinheit von LTE-Basisstationen die Rede .

Dadurch, dass die Priorität durch die LTE-Basisstation auf zumindest einem bekannten Kanal aussendbar ist, ist diese für alle mobilen Endgeräte empfangbar. Alle mobilen

Endgeräte können anhand der empfangenen Priorität nun überprüfen, ob sie auf die zumindest eine

Zugriffsressource zugreifen dürfen oder so lange warten müssen, bis die Priorität entsprechend gesenkt ist. Auf diese Art und Weise kann die Anzahl der gleichzeitigen Erstzugriffe von den mobilen Endgeräten gesenkt werden, sodass dadurch die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen verringert wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht, wenn die Priorität dann erhöht wird, wenn im Vergleich zu den freien Zugriffsressourcen viele mobile Endgeräte auf die LTE-Basisstation zugreifen und/oder viele Kollisionen auftreten und/oder wenn die Priorität erniedrigt wird, wenn im Vergleich zu den freien

Zugriffsressourcen wenige mobile Endgeräte auf die LTE- Basisstation zugreifen und/oder wenige Kollisionen

auftreten. Von Vorteil ist dabei, dass die Priorität dynamisch entsprechend der jeweiligen Situation

eingestellt werden kann. Dadurch wird erreicht, dass die freien Zugriffsressourcen optimal ausgenutzt werden können, wobei gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Kollisionen gesenkt wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht, wenn die Priorität über einen vorhandenen oder neu erzeugten Systeminformationsbereich ausgesendet wird, wobei der vorhandene oder neu erzeugte

Systeminformationsbereich auf einem gemeinsamen Downlink- Kanal übertragen wird. Weil jedes mobiles Endgerät vor dem Erstzugriff auf eine LTE-Basisstation die übertragenen Informationen in dem Systeminformationsbereich empfängt, wird sichergestellt, dass das mobile Endgerät erst dann auf eine LTE-Basisstation zugreift, wenn es die Priorität erlaubt .

Außerdem besteht ein Vorteil des erfindungsgemäßen

Verfahrens, wenn die Steuereinheit die Anzahl der

Zugriffsressourcen erhöht oder verringert. Sobald die Häufigkeit von Kollisionen ansteigt, kann die

Steuereinheit die Priorität erhöhen und gleichzeitig ebenfalls die Zugriffsressourcen vergrößern, wodurch gleichzeitig mehr mobile Endgeräte auf eine LTE- Basisstation zugreifen können und sich insgesamt die

Wahrscheinlichkeit für Kollisionen verringert.

Schlussendlich besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Vorteil, wenn die Steuereinheit die Priorität anhand von Erfahrungswerten und/oder durch Auswerten von

Statusinformationen erhöht oder verringert, wobei es sich bei den Statusinformationen um Ereignisse wie

Stromausfälle oder das Neustarten der LTE-Basisstation handelt. Gerade Statusinformationen wie Stromausfälle oder das Neustarten der eigenen Basisstation führen dazu, dass eine Vielzahl von mobilen Endgeräten plötzlich einen

Erstzugriff auf die LTE-Basisstation ausführen. Werden solche Statusinformationen von der Steuereinheit bereits frühzeitig ausgewertet, so kann die Priorität schon dann erhöht werden, noch bevor sich die Vielzahl der mobilen Endgeräte mit einem Erstzugriff auf die LTE-Basisstation verbinden möchten.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen LTE- Basisstation besteht, wenn die Priorität während einer bestimmten Zeit, insbesondere während der Nacht, durch die Steuereinheit verringerbar ist und/oder wenn die Priorität während einer bestimmten Zeit, insbesondere tagsüber, durch die Steuereinheit erhöhbar ist. Dadurch ist

sichergestellt, dass mobile Endgeräte, die hauptsächlich zur M2M-Kommunikation dienen, nur dann auf die LTE- Basisstation zugreifen können, wenn wenige mobile

Endgeräte, die normalen Benutzern zugeordnet sind, mit der LTE-Basisstation verbunden sind. Das automatisierte

Ablesen von z.B. Stromzählern wird dadurch auf eine Zeit verschoben, in der die LTE-Basisstation wenig ausgelastet ist. Dadurch werden die Ressourcen der LTE-Basisstation gleichmäßig verteilt über den ganzen Tag genutzt, was dazu führt, dass gerade in Spitzenlastzeiten eine ausreichende Anzahl an freien Zugriffsressourcen zu Verfügung steht.

Zusätzlich besteht bei der erfindungsgemäßen LTE- Basisstation ein Vorteil, wenn die Prioritätsklasse eines mobilen Endgeräts durch die LTE-Basisstation veränderbar ist, sobald dieses mit der LTE-Basisstation verbunden ist. Bei Großveranstaltungen, wie zum Beispiel

Sportveranstaltungen, befinden sich zum Teil sehr viele mobile Endgeräte in einem zum Teil nur sehr kleinen räumlichen Bereich, der oft nur von einer einzigen LTE- Basisstation versorgt wird. Obwohl die mobilen Endgeräte dabei hauptsächlich normalen Benutzern zugeordnet sind, kann es aufgrund der großen Anzahl an mobilen Endgeräten zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit von Kollisionen kommen. Es ist daher vorteilhaft, wenn die

Prioritätsklasse eines mobilen Endgeräts durch die

Basisstation veränderbar ist, sobald dieses mit der LTE- Basisstation verbunden ist. Konnte sich ein mobiles

Endgerät aufgrund der Zugehörigkeit zu einer hohen

Prioritätsklasse mit der LTE-Basisstation verbinden, so kann die LTE-Basisstation dieses mobile Endgerät einer niedrigeren Prioritätsklasse zuweisen, sodass bei einem nächsten Verbindungsversuch ein anderes mobiles Endgerät den Vorzug erhält, welches bei dem vorherigen

Verbindungsversuch benachteiligt wurde. Dadurch ist sichergestellt, dass im Mittel alle mobilen Endgeräte, die einem normalen Benutzer zugeordnet sind, mit einer

gleichhohen Wahrscheinlichkeit auf eine LTE-Basisstation zugreifen können. Schlussendlich besteht bei der erfindungsgemäßen LTE- Basisstation ein Vorteil, wenn die mobilen Endgeräte, die direkt mit dem Benutzer interagieren, einer höheren

Prioritätsklasse zugeordnet sind, als mobile Endgeräte, die zur M2M-Kommunikation dienen. Dadurch wird erreicht, dass in Spitzenlast Zeiten den Benutzern ein Vortritt gewährt wird, weil autonome Systeme, wie zum Beispiel Stromzähler ihre Informationen meist auch zu einem anderem Zeitpunkt übertragen können.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung

beispielhaft beschrieben. Gleiche Gegenstände weisen dieselben Bezugszeichen auf. Die entsprechenden Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines vereinfachten

Ablaufdiagramms für einen Erstzugriff eines mobiles Endgeräts auf eine LTE-Basisstation;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der

erfindungsgemäßen Basisstation;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms für das erfindungsgemäße Verfahren der LTE- Basisstation zum Einstellen einer Priorität;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße

Verfahren, welches das Einstellen der Priorität genauer erläutert; und

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines

Flussdiagramms für das erfindungsgemäße Verfahren, welches das Aussenden der Priorität genauer erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ablaufdiagramms das den Erstzugriff eines mobilen Endgeräts 1 auf eine Basisstation 2 erläutert. Ein solcher Erstzugriff durch das mobile Endgerät 1 auf die LTE-Basisstation 2 erfolgt z.B. nach dem Einschalten des mobilen Endgeräts 1. Das mobile Endgerät 1 wird auch als User Equipment (UE)

(deutsch Nutzer Gerät) bezeichnet und die LTE-Basisstation 2 wird auch als eNodeB bezeichnet. Sobald das mobile

Endgerät 1 eingeschalten wird, führt es eine Suche nach einer geeigneten LTE-Basisstation 2 durch. Diese Suche führt das mobile Endgerät 1 auch während dem Betrieb durch, um gegebenenfalls auf eine günstigere Basisstation 2 wechseln zu können.

Sobald das mobile Endgerät 1 eine LTE-Basisstation 2 auf einem bestimmten Frequenzbereich entdeckt hat, beginnt es sich mit der LTE-Basisstation 2 zu synchronisieren.

Hierfür muss es die Identität der Bitübertragungsschicht der LTE-Basisstation 2 erfassen. Insgesamt gibt es 504 verschiedene Identitäten, die das mobile Endgerät 1 anhand von ein einem ersten und einem zweiten

Synchronisationssignal unterscheiden kann, die von der LTE-Basisstation 2 ausgesendet werden. Anschließend wird die Rahmeneinteilung (engl, frame timing) der LTE- Basisstation 2 bestimmt. Sobald dies geschehen ist können die Systeminformationen (engl, system Information) der LTE-Basisstation 2 gelesen werden. Diese Informationen sind notwendig, damit ein mobiles Endgerät 1 auf die LTE- Basisstation 2 zugreifen kann und innerhalb dieser ordnungsgemäß arbeitet. Daher werden diese in regelmäßigen Abständen über einen Broadcast (dt. Rundsendung) an alle mobilen Endgeräte 1 ausgesendet. Die Systeminformationen geben unter anderem Aufschluss über die Bandbreite des

Downlinks und des Uplinks, bzw. über deren Konfiguration im Falle einer TDD (engl, time division duplex; dt.

Zeitduplex) und enthalten außerdem umfangreiche Parameter wie z.B. die Zugriffsressourcen zu nutzen sind, sowie für die Leistungsregelung und vieles mehr.

Die Systeminformation werden in verschiedene Bereiche aufgeteilt und an die mobilen Endgeräte übertragen.

Derzeit sind ein MIB (engl, master Information block; Masterinformationsbereich) und 13 SIBs (engl. System

Information block; dt. Systeminformationsbereich), SIB1 bis SIB13, im 3GPP-Standard (engl. 3rd Generation

Partnership Project; dt. partnerschaftliches Projekt der dritten Generation) zu LTE definiert. Sowohl der MIB, als auch die 13 SIBs beziehen sich auf den BBCH (engl, broadcast control Channel; dt. Rundsendungskontrollkanal ) bei dem es sich um einen logischen Kanal (engl, logical Channel) handelt. Der MIB wird anschließend auf den BCH (engl, broadcast Channel; dt. Rundsendungskanal)

abgebildet, wohingegen die 13 SIBs auf den DL-SCH (engl, downlink shared Channel; dt. gemeinsamer Downlinkkanal ) abgebildet werden. Bei dem BCH und dem DL-SCH handelt es sich um Transportkanäle (engl, transport Channel) . Der BCH wird auf den PBCH (physical broadcast Channel; dt.

physikalischer Rundsendungskanal) und der DL-SCH wird auf den PDSCH (engl, physical downlink shared Channel; dt. gemeinsamer physikalischer Downlinkkanal) abgebildet. Der MIB enthält gerade nur so viele Informationen, dass es dem mobilen Endgerät 2 möglich ist, die weiteren SIBs zu dekodieren. Der MIB wird in dem zweiten Slot (dt. Schlitz) des ersten Subframes (dt. Unterrahmen) in den ersten vier OFDM-Symbolen über 72 Unterträgern übertragen. Der MIB wird alle 10 ms übertragen, wobei er alle 40 ms

aktualisiert werden kann.

Sobald das mobile Endgerät 2 den MIB dekodiert hat, sind ihm die Frequenz und die Zeit bekannt, um den SIB1 zu empfangen. Der SIB1 kann bevorzugt alle 80 ms aktualisiert werden und wird dazwischen dreimal wiederholt. Der SIB1 beinhaltet weitere Informationen über die Frequenz und die Zeit, die dem mobilen Endgerät 1 ermöglichen, die

restlichen SIBs zu empfangen.

Der SIB2 ist im weiteren für die erfindungsgemäße LTE- Basisstation 1 von zentraler Bedeutung. Im SIB2 werden Informationen über die Uplink-Bandbreite und

Informationen, die Zugriffsressourcen betreffend, übertragen. Der SIB2 wird dabei bevorzugt alle 160 ms aktualisiert. Alle SIBs werden dabei auf sogenannte SIs (engl, system Information messages; dt.

Systeminformationsnachrichten) abgebildet, die

Transportblöcken entsprechen, die auf dem DL-SCH

übertragen werden. Dabei können mehrere SIBs, die mit derselben Periodizität gesendet werden, auf einen SI abgebildet werden. Beispielsweise werden der SIB3 und der SIB4 bevorzugt alle 320 ms aktualisiert, so dass beide SIBs auf den SI-3 abgebildet werden können.

Nachdem das mobile Endgerät 2 alle SIBs ausgewertet hat, kann es einen Verbindungsaufbau (engl, random access) beantragen. Ein solcher Verbindungsaufbau wird z.B. für den Erstzugriff auf eine LTE-Basisstation 2, zum

Wiederherstellen einer Verbindung nach einem Fehler in der Übertragungsstrecke (engl, radio link failure) oder bei Übergabe einer Uplink-Synchronisation zu einer neuen LTE- Basisstation 2 benötigt. Gegenstand der erfindungsgemäßen LTE-Basisstation 2 ist dabei das Reduzieren von

Kollisionen, die beim simultanen Erstzugriff mehrerer mobiler Endgeräte 2 auf die LTE-Basisstation 2 auftreten können, wie im folgenden noch erläutert wird. Die Schritte, die das mobile Endgerät 1 ausführt, bis es den MIB und alle SIBs dekodiert hat, werden in dem

Ablaufdiagramm aus Fig. 1 durch den Wortlaut „Sync" repräsentiert . Im Weiteren erfolgt jetzt das Übertragen einer Zugriffs- Präambel (engl, random access preamble) von dem mobilen Endgerät 1 an die LTE-Basisstation 2 (Schritt 1) . Die Zugriffs-Präambel wird auf dem PRACH (physical random access Channel; physikalischer Direktzugriffskanal) übertragen. Die Frequenz des PRACH und die Zeit, in welcher die Zugriffs-Präambel auf der bestimmten Frequenz übertragen werden darf, sind dem mobilen Endgerät 1 aus der SIB2 bekannt und wird auch als Zugriffsressource

(engl. RACH-Ressource ) bezeichnet. Insgesamt stehen für jede LTE-Basisstation 2 64 verschiedene Zugriffs-Präambeln zu Verfügung, die allesamt orthogonal zueinander sind. Das mobile Endgerät 1 wählt eine davon zufällig aus und überträgt diese innerhalb einer Zugriffsressource an die LTE-Basisstation 2. Die Zugriffsressource des PRACH weist bevorzugt eine Bandbreite von 1,08 MHz auf und umfasst dabei sechs Ressourcenbereiche. Ein Ressourcenbereich wird dabei bevorzugt auf 12 Unterträgern übertragen. Die Zugriffsressource steht bei FDD (engl, frequency division duplex; dt. Frequenzduplex) dabei innerhalb eines Subframes (1 ms) alle 20 ms bis hin zu jeder ms zu

Verfügung. Bei TDD sind bis zu sechs Zugriffsressourcen innerhalb eines 10 ms Radioframes (dt. Funkrahmen) möglich. Neben der eigentlichen Zugriffs-Präamble, die bevorzugt eine Sequenzlänge von 0,8 ms aufweist, wird noch ein zyklisches Präfix (engl, cyclic prefix) mit einer Dauer von 0,1 ms übertragen. Das Schutzintervall (engl, guard Intervall) beträgt für einen räumlichen

Abdeckungsbereich der LTE-Basisstation 2 von 15 km

ebenfalls 0,1 ms, so dass die gesamte Zugriffs-Präambel innerhalb eines 1 ms langen Subframes übertragen werden kann. Je nach Länge der Sequenz der Zugriffs-Präambel sind bis zu 3 ms notwendig, so dass der Bereich der

Zugriffsressource vergrößert werden muss.

Aufgrund der Orthogonalität der Zugriffs-Präambeln können verschiedene mobile Endgeräte 1 bei unterschiedlicher Wahl der Zugriffs-Präambeln diese zur selben Zeit auf der gleichen Zugriffsressource übertragen. Die Sendeleistung mit der diese Zugriffs-Präambeln gesendet werden, wird anhand von Referenzsignalen bestimmt, die von der LTE- Basisstation 2 empfangen werden. In einem zweiten Schritt erkennt die LTE-Basisstation 2, dass ein mobiles Endgerät 1 einen Erstzugriff auf diese ausführt. Die LTE-Basisstation 2 sendet eine Nachricht auf dem DL-SCH aus, die den Index der Zugriffs-Präambel enthält, eine Erlaubnis bestimmte Ressourcenbereiche nutzen zu dürfen, eine befristet gültige ID auch TC-RNTI (engl, temporary cell radio-network temporary identifier; temporärer Bezeichner für temporäre Funknetzwerkzelle) genannt und eine Zeitkorrektur, so dass das mobile

Endgerät 1 die ihm zugewiesenen Ressourcenbereiche zur richtigen Zeit vollständig nutzen kann. Anschließend führt das mobile Endgerät 1 eine Zeitkorrektur durch. Dies wird auch als UL-timing (engl, uplink-timing; dt. Uplink- Zeitkorrektur ) bezeichnet. Für den Fall, dass ein mobiles Endgerät 1 keine passende Nachricht empfängt wiederholt es Schritt 1, wobei die Sendeleistung ggf. erhöht wird.

Bevor das mobile Endgerät Nutzerdaten an die LTE- Basisstation 2 senden kann, benötigt es noch eine

eindeutige Identität, eine sogenannte C-RNTI (engl, cell radio-network temporary identifier; dt. temorärer

Funknet zwerkzellenbezeichner ) . Um diese zu erhalten wird in dem dritten Schritt eine Nachricht an die LTE- Basisstation gesendet, die u.a. die Identität des mobilen Endgeräts 1 enthält, die zum Erkennen von Kollisionen dient .

Der vierte Schritt dient zum Erkennen von Kollisionen beim Erstzugriff eines mobilen Endgeräts 1 auf eine LTE- Basisstation 2. Die LTE-Basisstation 2 sendet eine

Nachricht an das mobile Endgerät 1, wobei die Nachricht die Identität beinhaltet, die von dem mobilen Endgerät 1 im dritten Schritt an die LTE-Basisstation 2 versendet wurde. Das mobile Endgerät 1 vergleicht nun die Identität, die in der empfangenen Nachricht enthalten ist, mit der gesendeten Identität aus Schritt 3. Bei einer

Übereinstimmung nutzt das mobile Endgerät die TC-RNTI als C-RNTI. Stimmt die empfangende Identität nicht mit der gesendeten überein, so erkennt das mobile Endgerät 2, dass eine Kollision vorliegt und führt erneut Schritt 1 aus.

Das mobile Endgerät 1 mit einer gültigen C-RNTI kann im Folgenden Nutzerdaten an die LTE-Basisstation 2 übertragen und von dieser empfangen. Eine weitere Möglichkeit, wie eine Kollision durch die LTE-Basisstation 2 erkannt werden kann, besteht nach

Schritt 1, wenn zumindest zwei mobile Endgeräte 1 dieselbe Zugriffs-Präambel nutzten. Dadurch, dass sich die

Sendeleistungen der zwei mobilen Endgeräte 1 an der LTE- Basisstation 2 addieren, kann diese aus dem Summensignal nicht mehr die einzelnen Zugriffs-Präambeln dekodieren. Die Schritte 3 und 4 werden auch RRC-Signaling (engl.

radio ressource control; dt. Funkressourcenkontrolle) genannt

Wie anhand von Fig. 1 erläutert wurde, ist die Anzahl der Zugriffspräambeln beschränkt, so dass das Auftreten von Kollisionen umso wahrscheinlicher wird, je mehr mobile Endgeräte 1 sich für einen Erstzugriff mit der mobilen LTE-Basisstation 2 verbinden möchten. Fig. 2 beschreibt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen LTE- Basisstation 2, die das Entstehen von den oben

beschriebenen Kollisionen bereits im Vorfeld verhindert. Die erfindungsgemäße LTE-Basisstation 2 weist eine

Steuereinheit 3, eine Sende- und Empfangseinheit 4, zumindest eine Antenne 5 und optional eine Speichereinheit 6 auf. Die zumindest eine Antenne 5 ist dabei mit der Sende- und Empfangseinheit 4 verbunden.

Die Sende- und Empfangseinheit 4 ist wiederum mit der Steuereinheit 3 verbunden. Die Sende- und Empfangseinheit 4 nimmt von der Steuereinheit 3 einen Datenstrom entgegen, kodiert diesen und moduliert diesen auf die einzelnen Unterträger auf. Anschließend wird der Datenstrom

verstärkt und über die zumindest eine Antenne 5 an die mobilen Endgeräte 1 versendet, die sich im Empfangsbereich der LTE-Basisstation 2 befinden. Auf der anderen Seite demoduliert die Sende- und Empfangseinheit 4 die über die zumindest eine Antenne 5 empfangenen Daten von zumindest einem mobilen Endgerät 1 und übermittelt diese an die Steuereinheit 3. Die Steuereinheit 3 ist weiterhin mit einer Speichereinheit 6 verbunden. Bei den Verbindungen zwischen der Sende- und Empfangseinheit 4, der

Steuereinheit 3 und der Speichereinheit 6 handelt es sich um Datenverbindungen, die über geeignete und bekannte Schnittstellen realisiert werden können. Bei der

Verbindung zwischen der Antenne 5 und der Sende- und

Empfangseinheit 4 handelt es sich bevorzugt um eine koaxiale Verbindung.

Die Steuereinheit 3 verwaltet die zumindest eine

Zugriffsressource. Unter verwalten ist zu verstehen, dass die Steuereinheit 3 u.a. die Lage der Zugriffsressource, was die Zeit und die Frequenz betrifft, bestimmt und auch über die Anzahl der Zugriffsressourcen entscheidet. Um die Anzahl an Kollisionen, die bei einem Erstzugriff von einer Vielzahl von mobilen Endgeräten 1 auf die LTE-Basisstation 2 entstehen, verringern zu können, ist über die

Steuereinheit 3 eine Priorität einstellbar, die angibt, welches mobile Endgerät 1 sich mit der zumindest einen Zugriffsressource verbinden darf. Die Priorität selbst ist dabei durch die LTE-Basisstation 2 auf zumindest einem bekannten Kanal aussendbar. Den mobilen Endgeräte 1 ist hierzu bevorzugt eine Prioritätsklasse zugewiesen. Ist die durch die LTE-Basisstation 2 ausgesendete Priorität höher als die Prioritätsklasse, zu welcher das mobile Endgerät 1 gehört, dann führt das mobile Endgerät 1 keinen

Erstzugriff, wie in Fig. 1 beschrieben, auf die LTE- Basisstation 2 durch. Ist die durch die LTE-Basisstation 2 ausgesendete Priorität niedriger, als die Prioritätsklasse zu der das mobile Endgerät 1 gehört, dann ist es dem mobilen Endgerät 1 erlaubt, sich über einen Erstzugriff mit der LTE-Basisstation 2 zu verbinden.

Hierfür muss die durch die LTE-Basisstation 2 ausgesendete Priorität dem mobilen Endgerät 1 bereits bekannt sein, bevor es gemäß dem ersten Schritt aus Fig. 1 eine

Zugriffs-Präambel auswählt und diese an die LTE- Basisstation 2 sendet. Die erfindungsgemäße LTE- Basisstation 2 sendet die Priorität bevorzugt als

Broadcast zu einem Zeitpunkt aus, zu dem sich das mobile Endgerät 1 gerade mit der LTE-Basisstation 2 synchronisiert. Aufgrund der Tatsache, dass der MIB nur die notwendigsten Informationen enthält, wird die

Priorität bevorzugt in den SIB2 integriert. Hierfür können z.B. drei Bit reserviert werden, so dass insgesamt acht verschiedene Prioritäten einstellbar sind. Eine weitere Möglichkeit die Priorität dem mobilen Endgerät 1

mitzuteilen, besteht darin, einen neuen SIB zu erzeugen. Neben den bisher 13 bekannten SIBs könnte ein 14. SIB erzeugt werden, der die Priorität enthält, die angibt welchen mobilen Endgeräten 1 der Erstzugriff auf die LTE- Basisstation 2 erlaubt ist. Für den neuen SIB14 kann eine Periodizität gewählt werden, so dass der neue SIB14 zum Beispiel gemeinsam mit dem SIB5 auf eine SI abgebildet werden kann. Wie in der Beschreibung zu Fig. 1 erläutert, werden die SIBs auf dem DL-SCH übertragen.

Die Steuereinheit 3 ermittelt bevorzugt die nicht

genutzten Zugriffsressourcen und/oder ermittelt die Anzahl an Kollisionen beim Zugriff durch die mobilen Endgeräte 1 auf zumindest eine Zugriffsressource. Neben der Anzahl der nicht genutzten Zugriffsressourcen kann die Steuereinheit 3 auch die Anzahl der nicht genutzten Zugriff-Präambeln ermitteln. Aus den gewonnenen Daten kann die Steuereinheit 3 im Folgenden die Auslastung der Zugriffsressourcen für die Erstzugriffe von einer Vielzahl von mobilen Endgeräten 1 berechnen. Anhand der Auslastung der Zugriffsressourcen wird durch die Steuereinheit 3 die Priorität eingestellt. Greifen im Vergleich zu den freien Zugriffsressourcen viele mobile Endgeräte 1 auf die LTE-Basisstation 2 zu und/oder treten viele Kollisionen auf, so wird die

Priorität durch die Steuereinheit 3 erhöht. Greifen im Gegensatz dazu wenige mobile Endgeräte 1 auf die freien Zugriffsressourcen zu und/oder treten im Vergleich dazu wenige Kollisionen auf, so wird die Priorität durch die Steuereinheit 3 erniedrigt. Auf diese Weise kann das

Auftreten von Kollisionen auch bei unterschiedlichen

Lastsituationen zuverlässig vermieden werden. Für den Fall, dass viele mobile Endgeräte 1 auf die LTE- Basisstation 2 zugreifen möchten, kann es sinnvoll sein, dass die Steuereinheit 3 die Priorität während einer bestimmten Zeit, insbesondere während der Nacht,

verringert und/oder dass die Steuereinheit 3 die Priorität während einer bestimmten Zeit, insbesondere tagsüber, erhöht. Dadurch kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass mobile Endgeräte 1, die einem Benutzer zugeordnet sind, unbeschränkt auf die LTE-Basisstation 2 zugreifen können, wohingegen mobile Endgeräte 1, die mit autonomen Systemen interagieren bevorzugt nachts auf die LTE- Basisstation 2 zugreifen, sodass die Last gleichmäßig auf einen Tag verteilt werden kann.

Die Steuereinheit 3 kann die Priorität auch anhand von Erfahrungswerten und/oder durch Auswerten von

Statusinformationen erhöhen oder verringern. Die

Erfahrungswerte beinhalten z.B. die Anzahl der

Erstzugriffe von mobilen Endgeräten 1 auf eine LTE- Basisstation zu einem bestimmten Zeitpunkt in der

Vergangenheit. Die Steuereinheit 3 kann aus solchen

Erfahrungswerten z.B. Erwartungswerte berechnen und die Priorität entsprechend den Erwartungswerten einstellen. Erfahrungswerte von Großveranstaltungen beispielsweise von Sportveranstaltungen die regelmäßig an Wochenenden

stattfinden, können dazu verwendet werden, um die

Priorität entsprechend der zu erwartenden Anzahl an

Besuchern zu Beginn der Großveranstaltung einzustellen. Auch bei einem Jahreswechsel können Erfahrungswerte, die in den Vorjahren aufgezeichnet wurden, dazu verwendet werden, um die Priorität entsprechend zu erhöhen, so dass die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen auch bei einer erhöhten Anzahl von mobilen Endgeräten verringert wird.

Die Statusinformationen beinhalten beispielsweise

Informationen über die LTE-Basisstation 2 selbst. Wird die LTE-Basisstation 2 neu gestartet und ist die LTE- Basisstation 2 die einzige Basisstation, die in einem bestimmten Bereich für die Versorgung von mobilen

Endgeräten 1 zuständig ist, dann ist zu erwarten, dass nach einem Neustart der LTE-Basisstation 2 sich sämtliche in dem Abdeckungsbereich der LTE-Basisstation befindlichen mobilen Endgeräte 1 erneut in die LTE-Basisstation 2 anmelden möchten. Die Statusinformationen erfassen auch Stromausfälle von einzelnen Stadtteilen, weil in diesem Fall sich eine Vielzahl von mobilen Endgeräten 1 nach dem Wiederherstellen der elektrischen Stromversorgung an der LTE-Basisstation 2 anmelden möchten. Durch Auswerten solcher Statusinformationen kann die Priorität kurzfristig erhöht werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Kollisionen verringert wird. Weiterhin erlaubt es die Steuereinheit 3, dass die

Prioritätsklasse eines mobilen Endgeräts 1 durch die LTE- Basisstation 2 veränderbar ist, sobald das mobile Endgerät 1 mit der LTE-Basisstation 2 verbunden ist. Damit ist es möglich, dass auch bei mobilen Endgeräten 1, die einem Benutzer zugeordnet sind, unterschiedliche

Prioritätsklassen eingestellt werden können. Ist es dem mobilen Endgerät 1 eines Benutzers gelungen, sich während einer Großveranstaltung an der LTE-Basisstation 2

anzumelden, dann kann nach dem erfolgreichen

Anmeldevorgang die Prioritätsklasse des mobilen Endgeräts 1 geändert, bevorzugt verringert werden. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein anderes mobiles Endgerät 1, welches sich bei der vorherigen

Großveranstaltung nicht an der LTE-Basisstation 2 anmelden konnte, bei einer nächsten Großveranstaltung schneller an der LTE-Basisstation 2 anmelden kann. Dadurch wird

erreicht, dass die Wahrscheinlichkeit für einen

erfolgreichen Erstzugriff aller mobilen Endgeräte 1, die einem Benutzer zugeordnet sind, in etwa gleich groß ist. Nach einer bestimmten Zeitdauer wird die Prioritätsklasse wieder rückgesetzt.

Mobile Endgeräte 1, die direkt mit dem Benutzer

interagieren oder diesem zugeordnet sind, werden bevorzugt einer höheren Prioritätsklasse zugeordnet, als mobile Endgeräte 1, die zur M2M-Kommunikation dienen. Dadurch werden unter Umständen störende Wartezeiten bis zu einem erfolgreichen Erstzugriff des mobilen Endgeräts 1 mit der LTE-Basisstation 2 vermieden. Mobile Endgeräte 1, die zur M2M-Kommunikation dienen und beispielsweise in

Fahrkartenautomaten eingesetzt werden, werden meistens nicht als so zeitkritisch betrachtet, wie mobile Endgeräte 1, die einem Benutzer zugeordnet sind.

Weiterhin erlaubt es die Steuereinheit 3 die Anzahl der

Zugriffsressourcen zu erhöhen und/oder zu verringern. Bei Einsatz einer FDD kann sich eine Zugriffsressource jede Millisekunde bis hin zu einer alle 20 ms befinden. Führen plötzlich eine Vielzahl von mobilen Endgeräten 1 einen Erstzugriff auf die LTE-Basisstation 2 aus, dann kann zum einen die Priorität und zum anderen die Anzahl an

Zugriffsressourcen erhöht werden, um dadurch die Anzahl an Kollisionen zu verringern bei gleichzeitiger Zunahme der Anzahl an erfolgreichen Erstzugriffen durch die Vielzahl von mobilen Endgeräten 1. Für den Fall, dass wenige mobile Endgeräte 1 auf die LTE-Basisstation 2 zugreifen, kann die Steuereinheit 3 die Anzahl an Zugriffsressourcen

verringern. Dadurch steht mehr Bandbreite für die

Datenübertragung zur Verfügung.

Für den Fall, dass die Priorität über den SIB2 übertragen wird, kann bei einer Periodenzeit von 160 ms die Priorität ca. sieben Mal pro Sekunde geändert werden, was für sämtliche Anwendungen ausreichend ist.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms für das erfindungsgemäße Verfahren der LTE-Basisstation 2 zum Einstellen einer Priorität. In einem ersten

Verfahrensschritt Si wird die Priorität durch eine

Steuereinheit 3 eingestellt. Die Priorität gibt dabei an, welches mobile Endgerät 1 sich mit der zumindest einen Zugriffsressource verbinden darf. Die Priorität kann grundsätzlich beliebig fein eingestellt werden. Allerdings haben Untersuchungen gezeigt, dass es ausreichend ist, wenn für die Priorität acht verschiedene Stufen zur

Verfügung stehen, so dass insgesamt 3 Bit benötigt werden. Je nach Anwendungsfall können auch weniger oder mehr

Prioritätsstufen notwendig sein, wodurch weniger oder mehr als 3 Bit benötigt werden.

In einem zweiten Verfahrensschritt S ₂ wird die Priorität durch die LTE-Basisstation 2 auf zumindest einem bekannten Kanal ausgesendet. Unter zumindest einem bekannten Kanal ist zu verstehen, dass das mobile Endgerät 1 in der Lage sein muss, die Priorität zu erkennen, um gegebenenfalls auf einen Erstzugriff auf die LTE-Basisstation 2 zu verzichten. Die Priorität wird dabei bevorzugt durch einen Broadcast ausgesendet.

Weiterhin kann in einem optionalen dritten

Verfahrensschritt S3 die Anzahl der Zugriffsressourcen durch die Steuereinheit 3 erhöht und/oder verringert werden. Für den Fall, dass trotz einer Erhöhung der

Priorität eine Vielzahl von mobilen Endgeräten 1, die z.B. einem Benutzer zugeordnet sind, einen Erstzugriff auf eine LTE-Basisstation 2 durchführen, kann damit die Zeitdauer bis zum erfolgten Erstzugriff gesenkt werden kann. Optional kann in einem vierten Verfahrensschritt S4 die Prioritätsklasse eines mobilen Endgeräts 1 durch die

Steuereinheit 3 geändert werden, sobald das mobile

Endgerät 1 mit der LTE-Basisstation 2 verbunden ist.

Dadurch wird beispielsweise erreicht, dass mobile

Endgeräte 1, die verschiedenen Benutzern zugeordnet sind, im Mittel die gleiche Zeitdauer für einen erfolgreichen Erstzugriff auf eine LTE-Basisstation 2 benötigen. Ist ein Erstzugriff von einem mobilen Endgerät 1, dass einem

Benutzer zugeordnet ist, erfolgreich verlaufen, dann kann die Prioritätsklasse, der das mobile Endgerät 1 zugeordnet ist, gesenkt werden, damit bei einem erneuten Erstzugriff des mobilen Endgeräts 1 ein anderes mobiles Endgeräts 1, welches zuvor benachteiligt wurde, den Vortritt erhält. Weiterhin lassen sich auf diese Art und Weise sehr einfach mobile Endgeräte 1, die zum Beispiel dem Rettungsdienst zugeordnet sind, gegenüber allen anderen mobilen

Endgeräten 1 priorisieren . Nachdem der optionale

Verfahrensschritt S4 beendet wurde, kann der

Verfahrensschritt Si erneut ausgeführt werden, indem eine neue Priorität durch die Steuereinheit 3 für geänderte Bedingungen erneut eingestellt wird.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das

erfindungsgemäße Verfahren der LTE-Basisstation 2, welches das Einstellen der Priorität genauer erläutert. Das

Ablaufdiagramm aus Fig. 4 erläutert dabei den

Verfahrensschritt Si genauer. Der Verfahrensschritt Si enthält einen Verfahrensschritt Si 1 in dem die Anzahl der nicht genutzten Zugriffsressourcen und/oder die Anzahl der Kollisionen beim Zugriff auf die zumindest eine

Zugriffsressource durch die Steuereinheit 3 ermittelt wird. Die Anzahl nicht genutzter Zugriffsressourcen schließt auch die Anzahl der nicht genutzten Zugriffs- Präambeln ein.

In einem weiteren Verfahrensschritt Si 2 wird die Priorität durch die Steuereinheit 3 erhöht, wenn im Vergleich zu den freien Zugriffsressourcen viele mobile Endgeräte 1 auf die LTE-Basisstation 2 zugreifen und/oder wenn es viele

Kollisionen gibt. Im Gegensatz dazu wird die Priorität durch die Steuereinheit 3 erniedrigt, wenn im Vergleich zu den freien Zugriffsressourcen wenige mobile Endgeräte 1 auf die LTE-Basisstation 2 zugreifen und/oder wenn es wenige Kollisionen gibt. Unter dem Wortlaut „viele

Kollisionen" und unter dem Wortlaut „wenige Kollisionen" ist zu verstehen, dass die Anzahl der Kollisionen mit einem frei Wählbaren Schwellwert verglichen wird. In den Schwellwert geht zum Beispiel die Größe des Bereichs ein, den die LTE-Basisstation 2 abdeckt, aber auch die Anzahl der im Mittel aktiven mobilen Endgeräte 1. Unter dem

Wortlaut „viele mobile Endgeräte 1" und dem Wortlaut „wenige mobile Endgeräte 1" ist zu verstehen, dass wenn zum Beispiel 90% der freien Zugriffsressourcen belegt sind, die Priorität automatisch erhöht wird und wenn weniger als zum Beispiel 90% der Zugriffsressourcen belegt sind, die Priorität erniedrigt wird. In einem weiteren optionalen Verfahrensschritt Si 3 wird die Priorität während einer bestimmten Tageszeit,

insbesondere während der Nacht, durch die Steuereinheit 3 verringert und/oder während einer bestimmten Tageszeit, insbesondere tagsüber, durch die Steuereinheit 3 erhöht. Dadurch wird erreicht, dass die Erstzugriffe von mobilen Endgeräten 1 die einer niedrigen Prioritätsklasse

angehören, wie zum Beispiel mobile Endgeräte 1 die zur M2M-Kommunikation dienen, auf die Nacht verschoben werden. Getränkeautomaten, die die Füllstände an ein zentrales Steuersystem übermitteln, müssen nicht zwangsläufig zu Spitzenzeiten auf die LTE-Basisstation 2 zugreifen.

Dadurch wird erreicht, dass eine gleichmäßige Auslastung der LTE-Basisstation 2 über den gesamten Tag erreicht wird .

Optional kann der Verfahrensschritt Si einen weiteren verfahrensschritt Si 4 enthalten. Innerhalb dieses

Verfahrensschritts wird die Priorität anhand von

Erfahrungswerten und/oder durch Auswerten von

Statusinformationen durch die Steuereinheit 3 erhöht und/oder verringert. Besonders vorteilhaft ist, dass vorangegangene Ereignisse, die Ähnlichkeiten zu

zukünftigen Ereignissen aufweisen können, durch die

Steuereinheit 3 mit in Betracht gezogen werden. Diese Erfahrungswerte sind in der Speichereinheit 6 abgelegt. Es ist auch möglich, dass die Erfahrungswerte von anderen LTE-Basisstationen 2 stammen, wenn zum Beispiel

Großveranstaltungen wie Konzerte in zeitlichem Abstand in verschiedenen Städten stattfinden. Bei den

Statusinformationen handelt es sich um Stromausfälle und/oder das Neustarten der LTE-Basisstation 2. Gerade nach einem solchen Ereignis wird eine Vielzahl von mobilen Endgeräten 1 versuchen über einen Erstzugriff wieder mit der LTE-Basisstation 2 in Kontakt zu treten. Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines

Flussdiagramms für das erfindungsgemäße Verfahren der LTE- Basisstation 2 das das Aussenden der Priorität genauer erläutert. In Fig. 5 ist der Verfahrensschritt S2 1 dargestellt, der eine Möglichkeit erläutert, wie der

Verfahrensschritt S2 näher beschrieben werden kann. Die Priorität wird in diesem Verfahrensschritt S2 1 über einen vorhandenen oder neuerzeugten SIB, der auf einem

gemeinsamen Downlink-Kanal übertragen wird, ausgesendet.

Bevorzugt wird der SIB2 erweitert, sodass dieser z.B. drei zusätzliche Bit beinhaltet, um darüber acht verschiedene Prioritäten einstellen zu können. Es ist allerdings auch möglich, einen neuen SIB zu erzeugen, der in regelmäßigen Abständen entsprechend den bereits vorhandenen SIBs auf dem gemeinsamen Downlink-Kanal übertragen wird. Hierzu kann zum Beispiel ein SIB14 erzeugt werden. Weil

anzunehmen ist, dass die Priorität nicht mehrfach

innerhalb einer Sekunde geändert werden muss, ist es ausreichend, wenn die Periodendauer, mit welcher der neu erzeugte SIB ausgesendet wird, groß ist, um dadurch wertvolle Ressourcen zu sparen.

Im Rahmen der Erfindung sind alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale beliebig miteinander kombinierbar. Der von der 3GPP ausgearbeitete Standard zu LTE wird im Rahmen der Beschreibung vollumfänglich in diese

aufgenommen .