Die Erfindung bezieht sich auf ein Übergabeverfahren in einem zellularen
Kommunikationssystem, wie dieses für Mobiltelefone benutzt wird.
Zellulare Kommunikationssysteme sind bekannt. Da die Teilnehmerdurchdringung
in analogen zellularen Systemen fortwährend ansteigt, besteht ein Bedürfnis nach
einer höheren Kapazität. Eine Zellteilung, um die Zellabdeckung zu vermindern,
während die Wiedernutzung von Radiokanälen erhöht wird, gestattet es pro
Flächeneinheit mehr Teilnehmer zu bedienen. Wenn Zellen in ihrer Größe auf
den Mikrozellbereich reduziert werden (das heißt auf einen Zellradius von
100-500 Meter), so wird die Fähigkeit des Übergangs von einer Zelle auf eine andere
Zelle kompliziert durch die Fähigkeit des Systems die Notwendigkeit des
Übergebens rechtzeitig zu erkennen und zu bestimmten, wohin übergeben
werden soll. Um unnötige Rufausfälle, verursacht durch die Geschwindigkeit
eines Fahrzeugs oder den Straßeneckeneffekt zu vermeiden, muß die
Übergabeerkennung und die Ausführung innerhalb von 2-3 Sekunden erfolgen.
Aktuelle analoge Systeme erfordern bis zu 8-10 Sekunden (oder länger), um die
Notwendigkeit einer Übergabe zu erkennen, ein passendes Ziel mit
Stärkenmessungsanforderungen (HOMRs) zu finden und dann die Übergabe
auszuführen.
Ein Verfahren dem entgegenzuwirken wurde zellenassistierte Übergabe (CAHO)
genannt, das aus der US 5,203,010 A bekannt ist. Das CAHO-Verfahren wird
ausgelöst, wenn der Quellenzellabtastempfänger erkennt, daß das Aufbausignal
unter einen Schwellenwert gefallen ist. Ein HOMR wird zusammen mit dem
gemessenen Signalpegel und einem vorhergesagten Signalpegel zu den
Nachbarzellen gesandt. Die Nachbarzelle(n) messen dann den mobilen
Signalpegel und antworten, wenn er annehmbar ist. Wenn er nicht annehmbar ist,
werden die Nachbarzellen dieses Fahrzeug während eines festgelegten
Zeitfensters abtasten, um zu sehen, ob das gemessene Signal im Hinblick auf den
vorhergesagten Signalpegel annehmbar wird. Wenn dies der Fall ist, antwortet
die Zielzelle der Quelle, indem sie anzeigt, daß sie nun bereit ist, die Übergabe
zu akzeptieren. Dann wird eine letzte Signalpegelmessung durch die Quellzelle
durchgeführt, um zu gewährleisten, daß die Zielsignalpegelmessung noch besser
ist als die Quellsignalpegelmessung. Da dieses Verfahren zu einer Reduzierung
der HOMRs führt, die nicht sofort Erfolg haben, verbessert es die gesamte
Reaktionszeit für das Erkennen und die Durchführung einer Übergabe nicht.
Ein anderes Problem kann auftreten, wenn ein beweglicher Körper
Signalisierkanäle in seiner Leerlaufmodusabtastung abtastet und auf eine Zelle
einrastet, die sich in einer sehr großen Distanz vom Fahrzeug befindet. Das kann
auftreten, wenn sich das Fahrzeug in einer erhobenen Position relativ zum
umgebenden Gebiet befindet, und somit eine Ausbreitungslinie mit dem
entfernten Ort verursacht wird. Wenn ein Ruf eingerichtet wird, und das Fahrzeug
sich von dieser erhobenen Position wegbewegt, wird der Ruf typischerweise
unterbrochen, da die Nachbarzellen das Fahrzeug nicht lokalisieren können.
Wenn das Fahrzeug in der erhobenen Position verbleibt, kann es für die erneuten
Nutzer der Frequenz einen wesentlichen Störer darstellen.
Aus der DE 195 10 256 A1 ist ein Übergabeverfahren in einer multizellularen
Umgebung bekannt, bei dem im Mobilfunkgerät die Empfangssignalparameter der
bedienenden Zelle und der ihr benachbarten Zellen gemessen und mit einem
Schwellenwert verglichen werden. Falls die Empfangssignalparameter eine
vorgegebene Zeit über dem Schwellenwert liegen, löst das Mobilfunkgerät das
Übergabeverfahren in eine andere Zelle aus.
Aus der US 51 75 867 A ist ein Übergabeverfahren in einer multizellularen
Umgebung bekannt, bei dem die der bedienenden Zelle benachbarten Zellen die
Empfangssignalparameter des Mobilfunkgerätes messen und mit einem
Schwellenwert vergleichen. Falls in einer Zelle der Empfangssignalparameter
größer als der Schwellenwert ist, wird das Übergabeverfahren durch diese
benachbarte Zelle ausgelöst.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Übergabeverfahren so zu optimieren,
daß immer dann eine Übergabe schnell und sicher stattfindet, wenn diese
aufgrund einer besseren Übertragungsqualität zwischen einem Mobilfunkgerät
und einer gegenüber der jeweils bedienenden Zelle anderen Zelle möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen
Verfahrensschritte gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher
erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine idealisierte geographische Anordnung eines zellularen
Funktelefonsystems;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bedienenden Mikrozelle und einer benachbarten
Mikrozelle gemäß der Erfindung;
Fig. 3A bis 3C zeigen zusammen das Übergabeverfahren gemäß der
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein mikrozellulares System 10 mit einer Vielzahl von Mikrozellen
gezeigt, die allgemein mit 12 bezeichnet sind und die beispielsweise auf
Lichtmasten befestigt sind. In Fig. 2 sind eine bedienende Mikrozelle und eine be
nachbarte Mikrozelle mit gleichen Bezugszahlen zur Bezeichnung gleicher
Elemente gezeigt. Jede Mikrozelle 12 enthält einen Signalisierkanal 14, einen
Abtastempfänger 16 und bis zu zehn Verkehrskanäle 18. Jede Mikrozelle umfaßt
ferner einen Prozessor und einen Speicher 22. In der bevorzugten Ausfüh
rungsform ist jede der Mikrozellen mit beispielsweise einer
Kommunikationsverbindung 24 verbunden. Es sei angemerkt, daß jedes
geeignete Signalisierprotokoll verwendet werden kann, um die Mikrozellen 12 zu
verbinden. Beispielsweise kann jede Mikrozelle 12 mit den anderen Mikrozelten
12 durch eine Kommunikationsverbindung 24 verbunden sein, die ein LAPD
Protokoll unterstützt. Nach Aktivierung des mikrozellularen Systems 10 wird jede
Mikrozelle 12 mit einer Liste von Verkehrskanalfrequenzen benachbarter
Mikrozellen initialisiert, wobei der Farbkode verwendet wird, um jede der
Verkehrskanalfrequenzen dieser Nachbarzellen zu identifizieren, genauso wie
eine Adresse der Mikrozelle, die die Verkehrskanalfrequenz und den damit
verbundenen Farbkode bedient. Die Adresse wird verwendet, beispielsweise für
LAPD-Kommunikationen mit den Quellenmikrozellen über mindestens eine der
Kommunikationsverbindungen 24. Die Information, die übermittelt wird, hängt ab
von der Verwendung der Verkehrskanäle in den benachbarten Mikrozellen 12 und
wird nachfolgend beschrieben.
Die folgende Beschreibung erfolgt mit den Begriffen eines analogen, zellularen
Systems, wobei es jedoch für einen Fachmann klar ist, daß sie in gleicher Weise
auf Zeitschlitze, wie in einem TDMA-System oder kodierte Signale, wie in CDMA-
Systemen anwendbar ist. Im Gegensatz zu traditionellen analogen Systemen
empfängt der Abtastempfänger der nicht bedienenden Mikrozelle (Nachbar) keine
HOMRs (Anforderungen für Signalstärkenmessungen) von der bedienenden
Mikrozelle. Stattdessen werden unter Bezugnahme auf die Fig. 3A und 3B die
benachbarten Abtastempfänger initialisiert, um kontinuierlich ein Kanalmaß einer
Liste von Verkehrskanälen, die in der bedienenden Mikrozelle vorhanden sind, in
periodischen Raten (beispielsweise ein Mal pro Sekunde) zu überwachen, un
abhängig davon, ob sie in Benutzung sind oder nicht (100). Wenn ein
Verkehrskanal in einer bedienenden Mikrozelle benutzt wird, beginnt der
benachbarte Abtastempfänger signifikante Änderungen des Kanalmaßes zu
messen. Wenn das Kanalmaß über einen festgelegten Schwellenwert 102 und
104 steigt, überprüft der benachbarte Abtastempfänger, ob der Farbkode zur
gemessenen Frequenz 106 paßt, und wenn er paßt, beginnt die benachbarte
Mikrozelle Messungen (mit der periodischen Meßrate) an die bedienende
Mikrozelle 108 zu übertragen. Es sollte klar sein, daß Kanalmaße die
empfangene Kanalstärke (RSSI), Träger zu Interferenz und Rauschen und der
gleichen umfaßt.
Die bedienende Mikrozelle erwartet normalerweise Kanalmaßmessungen zu
empfangen, die sich auf aktive Verkehrskanäle 120 beziehen. Wenn sie das erste
Kanalmaß von der benachbarten Mikrozellen 122 empfängt, tritt die bedienende
Mikrozelle in einen Modus, in dem sie auf den periodischen Empfang von
Kanalmaßen von der Nachbarmikrozelle n wartet. Die bedienende Mikrozelle mißt
die Kanalmaße für ihre aktiven Verkehrskanäle 124. Die bedienende Mikrozelle
empfängt dann Kanalmaße von einer oder mehreren benachbarten Mikrozellen
126, 128, während sie die Aufbaukanalmaße des Fahrzeugs betrachtet, das
bedient. Diese Information wird in periodischen Kanalmaßaufzeichnungen 130
gesammelt, die verwendet werden können, um Leistungsplanentscheidungen 132
(oder Notfallentscheidungen, wenn die Verkehrskanalqualität der bedienenden
Mikrozelle auf nicht akzeptierbare Pegel gesunken ist) durchzuführen, in
derselben Art, wie das TDMA-Systeme heutzutage tun, siehe beispielsweise GSM
Empfehlung 5.08. Die bedienende Mikrozelle entscheidet dann, ob die
Nachbarzelle n eine bessere Verkehrskanalqualität 134 aufweist und initiiert eine
Übergabe an die Nachbarzelle n, wenn dies der Fall ist (136). Es kann auch
zusätzliche Information übermittelt werden, um die Übergabeentscheidung zu
unterstützen. Diese zusätzliche Information kann vom Teilnehmerziel kommen
oder sie kann von abgemagerten Mikrozellen kommen, die nur Abtastempfänger
aufweisen. Im letzteren Fall kann die zusätzliche Meßinformation verwendet
werden, um die Position des Fahrzeugs während Störungen besser zu ermitteln.
Wenn ein erwartetes periodisches Kanalmaß nicht empfangen wird (138), so
extrapoliert die bedienende Mikrozelle für eine Zeit X das fehlende Kanalmaß
140, basierend auf vorher empfangenen Kanalmaßen für diesen Verkehrskanal.
Wenn die Zeit X abläuft, ohne daß weitere erwartete periodische Kanalmaße von
der benachbarten Mikrozelle n empfangen wurden, so wird die benachbarte
Mikrozelle n nicht mehr als Übergabeziel 142 betrachtet.
Die benachbarten Mikrozellen liefern weiter periodische Kanalmaße an die
bedienende Mikrozelle, bis deren Abtastempfänger eine Frequenz unterhalb
eines festgesetzten Schwellenwerts mißt. Die Farbkodeüberprüfung braucht nicht
während jedes Meßintervalls durchgeführt werden, aber sie muß periodisch
überprüft werden. Das führt zu einer Erhöhung der Genauigkeit der Kanalmaße
und erhöht die Kapazität des Abtastempfängers.
Es ist möglich, daß Kanalmaße zu einer Mikrozelle geliefert werden, die gerade
kein Fahrzeug auf dieser Frequenz 144 bedient (das heißt, festgelegt durch die
Wiederverwendung der Frequenz und des Farbkodes). Jede Mikrozelle kann mit
zusätzlicher Adreßinformation von Nachbarzellen, die diese Frequenz und den
Farbkode verwenden, initialisiert werden. Die messende benachbarte Mikrozelle
kann dann die Kanalmaßinformation zur korrekt bedienenden Mikrozelle 146
leiten, wenn sie über ihren Fehler informiert wurde. Diese Möglichkeit ist tatsäch
lich sehr nützlich beim Lösen eines typischen Problems in analogen Systemen, in
denen Fahrzeuge auf Signalisierkanäle einrasten, die sich in sehr großer
Entfernung von ihrer aktuellen Position befinden, und wobei ein Ruf mit dem
entfernten Ort aufgestellt wird. Wenn der bedienenden Mikrozelle diese Situation
klar gemacht werden kann, so kann das Fahrzeug möglicherweise an eine
messende Nachbarmikrozelle übergeben werden, um eine mögliche
Unterbrechung oder Störung zu vermeiden.
Bezieht man sich wiederum auf Fig. 3A, so werden bei einer alternativen
Ausführungsform mehrere Schwellenwerte eingeführt. Der erste Schwellenwert,
der "Abschalt"-Schwellenwert genannt wird, wird verwendet, um den Abbruch des
Sendens von Kanalmaßen für einen bedienenden Mikrozellenverkehrskanal 102
einzuleiten. Der zweite Schwellenwert, der "Anschalt"-Schwellenwert genannt
wird, wird verwendet, um die Übertragung von Kanalmaßen für einen
bedienenden Mikrozellenverkehrskanal 104 zu beginnen. Weiterhin wird der
Abschaltschwellenwert verwendet, um die Übertragung von Kanalmaßen für den
bedienenden Mikrozellenverkehrskanal zu initiieren, wenn die Kanalmaße den
Abschaltschwellenwert für eine Zeitdauer von n Zeiteinheiten, beispielsweise 4
Sekunden, überschreiten. In ähnlicher Weise wird der Anschaltschwellenwert
verwendet, um die Übertragung von Kanalmaßen für bedienende
Mikrozellenverkehrskanäle zu initiieren, wenn die Kanalmaße den
Anschaltschwellenwert für eine Zeitdauern von m Zeiteinheiten, beispielsweise 2
Sekunden überschreiten. Ein Fachmann wird erkennen, daß zusätzliche
Schwellenwerte verwendet werden können, um die Übertragung von Kanalmaßen
zu einer bedienenden Mikrozelle zu steuern.
Um die Übertragungsbelastung weiter zu senken, bestimmt die
Nachbarmikrozelle, ob ein Kanalmaß vorher gesendet wurde (110). Wenn dem so
ist, so stellt sie weiterhin fest, ob das aktuelle Kanalmaß sich vom vorher
gesendeten Kanalmaß um mehr als X dB, beispielsweise 3 dB unterscheidet
(112).
Der Abtastempfänger in der bedienenden Mikrozelle wird dennoch verwendet, um
die Verkehrskanäle, die sie bedient, zu überwachen. Diese Kanalmaße sind
notwendig für eine Aufbauleistungssteuerung als auch für Leistungsplanungs-
und Notfallübergabeentscheidungen.