DE69126511T2 - Verbessertes Weiterreichen von Gesprächen zwischen Zellen in Funkkommunkationssystemen mit dynamischer Kanalzuteilung - Google Patents

Verbessertes Weiterreichen von Gesprächen zwischen Zellen in Funkkommunkationssystemen mit dynamischer Kanalzuteilung

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf Funkkommunikationssysteme, die eine dynamische Kanalzuteilung verwenden, insbesondere auf zellulare Funksysteme, jedoch ohne Beschränkung hierauf.
    • Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine Duplex-Funkstrecke, die analoge und/oder digitale Benutzerinformationen überträgt, soll im folgenden als eine "Gesprächsverbindung" bezeichnet werden. Ein Beispiel ist eine Telefongesprächsverbindung über einen Funkkanal.
  • Zellulare Funkkommunikationssysteme sind in der Lage, ein hohes Verkehrsvolumen mit einem begrenzten Umfang an Funkspektrum dadurch zu bedienen, daß die gleichen Funkkanäle in ausreichend weit voneinander getrennten Zellen verwendet werden. In üblichen Stadt-weiten mobilen zellularen Systemen, wie z.B. dem System, das unter der Bezeichnung "North American Advanced Mobile Phone System" bekannt ist, sind die Frequenzzuteilungen für eine bestimmte Zelle festgelegt, d.h. jede Zelle kann lediglich eine festgelegte Teilmenge von Kanälen von den Kanälen verwenden, die dem gesamten Dienst zugeteilt sind. Die Kanalzuteilungen erfordern sorgfältige Ingenieuranalysen von Funkausbreitungsbedingungen und Verkehrsabläufen innerhalb und zwischen den Zellen. Mit einer festen Kanalzuteilung arbeitende zellulare Funksysteme sind so ausgelegt, daß schädliche Störpegel von in benachbarten Zellen verwendeten Signalen nur mit geringer Wahrscheinlichkeit auftreten.
  • Wenn sich ein Teilnehmer-Endgerät aus dem Überdeckungsbereich einer Basisstation und in den einer anderen bewegt, kann die Gesprächsverbindung dadurch aufrechterhalten werden, daß die Kommunikationsstrecke zu der nähergelegenen Basisstation umgeschaltet wird. Dies ist als eine "Zwischenzellen"-Übergabe oder ein Zwischenzellen-Weiterreichen bekannt, d.h. zwischen einzelnen Zellen. Eine Beschreibung einer Zwischenzellen-Gesprächsverbindungsübergabe ist in einer anhängigen Anmeldung mit dem Titel "Improved Inter-cell Call Handover in Radio Communication Systems With Dynamic Channel Allocation", beschrieben, die am 5. Dezember 1990 angemeldet wurde (europäische Patentanmeldung EP-A-0 492 800). Wenn andererseits die Kommunikationsstrecke Kanäle ohne Wechsel der Basisstation ändert, die mit dem Teilnehmer in Kommunikation steht, so ist dies als "zelleninterne" Übergabe bekannt, d.h. innerhalb einer Zelle. Zelleninterne Gesprächsverbindungsübergaben werden üblicherweise aufgrund des Vorhandenseins von Störungen auf dem Kanal erforderlich.
  • Mikro-zellulare Funksysteme verwenden üblicherweise eine dynamische anstelle einer festen Kanalzuteilung. Bei einer dynamischen Kanalzuteilung (DCA) kann jede Zelle möglicherweise irgendeinen der dem gesamten Dienst zugeteilten Verkehrskanäle für eine vorgegebene Gesprächsverbindung verwenden. Die Entscheidung, welcher Kanal zu verwenden ist, erfolgt dynamisch, d.h. auf der Grundlage von Kanalbelegungszuständen, die zum Zeitpunkt des Gesprächsaufbaus vorliegen. Die Entscheidung erfolgt weiterhin in einer dezentralisierten Weise, d.h. von der Basisstation oder dem betreffenden Teilnehmer-Endgerät, ohne daß irgendeine zentralisierte Koordination mit anderen Zellen erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß keine eingehenden Auslegungsanalysen für die Position jeder Zelle erforderlich sind, daß Zellenpositionen in einfacher Weise hinzugefügt oder bewegt werden können, und daß ein größerer Verkehrsumfang als bei einer festen Zuteilung abgewickelt werden kann, weil in benachbarten Zellen nicht verwendete Kanäle "ausgeborgt" werden können.
  • Beispiele von Funksystemen, die DCA verwenden, sind das digitale CT2-System in Großbritannien und einige Modelle von nordamerikanischen schnurlosen Analog-Telefonen mit 46/49 MHz. Bei heutigen Systemen, die DCA verwenden, erfolgt die Bestimmung, welcher Kanal für einen Gesprächsaufbau oder eine Gesprächsübergabe verwendet wird, entsprechend der Kanalinformation entweder von der Basisstation oder dem Teilnehmer-Endgerät. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß beträchtliche Störungen auf diesem Kanal vom Gesichtspunkt des anderen Endes der Funkstrecke vorliegen können. Beispielsweise kann ein Verkehrskanal nur eine geringe wahrnehmbare Störung aufweisen, wenn er durch die Basisstation überwacht wird. Der gleiche Verkehrskanal kann jedoch an dem Teilnehmer-Endgerät eine unannehmbare Störung aufweisen. Daher kann das Vorhandensein von Störungen die Qualität der Funkstrecken verringern um sie gegenüber irgendwelchen weiteren Kanalbeeinträchtigungen empfindlicher zu machen, die auftreten könnten.
  • Es besteht entsprechend ein Bedarf an einer zelleninternen Übergabe, die die Auswahl anderer für die Übertragung geeigneter Verkehrskanäle an beiden Enden der Übertragungsstrecke ermöglicht, wenn die Signalqualität auf dem derzeitigen Verkehrskanal unter einen annehmbaren Pegel absinkt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Durchführung einer zelleninternen Gesprächsübergabe von einem derzeitigen Verkehrskanal, der zwischen einer Basisstation und einem Teilnehmer-Endgerät in Gebrauch ist, auf einen Bereitschafts-Verkehrskanal in einem Funkkommunikationssystem geschaffen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt.
  • Auswahl einer ersten Gruppe von Bereitschafts-Verkehrskanälen, die an der Basisstation als brauchbar bestimmt werden, Überwachung der Signalqualität auf dem derzeitigen Verkehrskanal,
  • Aussendung einer Anforderung für einen neuen Verkehrskanal, wenn die Signalqualität auf dem derzeitigen Verkehrskanal auf einen unannehmbaren Pegel absinkt, und
  • Umschalten der Basisstation und des Teilnehmer-Endgerätes auf einen der Bereitschafts-Verkehrskanäle, der aus der ersten Gruppe von Verkehrskanälen ausgewählt ist,
  • gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • Aussendung einer Nachricht an das Teilnehmer-Endgerät entlang eines Inband-Signalisierungskanals, der die Basisstation und das Teilnehmer-Endgerät miteinander verbindet, wobei die Nachricht die erste Gruppe anzeigt,
  • Empfang der Nachricht an dem Teilnehmer-Endgerät,
  • Auswahl einer zweiten Gruppe von Bereitschafts-Verkehrskanälen aus der ersten Gruppe, wobei die zweite Gruppe an dem Teilnehmer-Endgerät als brauchbar bestimmt wird,
  • Aussenden einer Antwortnachricht an die Basisstation entlang des Inband-Signalisierungskanals, wobei die Antwortnachricht die Bereitschafts-Verkehrskanäle der zweiten Gruppe anzeigt, die an dem Teilnehmer-Endgerät als brauchbar bestimmt wurden,
  • wobei der eine Bereitschafts-Verkehrskanal aus der zweiten Gruppe ausgewählt wird.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Figuren 1 und 2 sind Darstellungen von Funksystemen, die die Erfindung verwirklichen,
  • Figur 3 ist eine Darstellung der Rahmenstruktur eines Verkehrskanals, und
  • Figuren 4a, 4b und 4c sind Ablaufdiagramme, die die zelleninternen Gesprächsübergabeverfahren der vorliegenden Erfindung erläutern.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • In der Darstellung nach Figur 1 ist ein mit niedriger Leistung arbeitendes Funkkommunikationssystem gezeigt. Ein typisches Netz kann aus einer kleinen Basisstation 11a, die mit dem öffentlichen Fernsprechwählnetz (PSTN) 12 verbunden ist, und Basisstationen 11b und 11c bestehen, die mit dem öffentlichen Fernsprechwählnetz 12 über eine Büro-Nebenstellenvermittlung 13 verbunden sind. Die Basisstationen werden grundlegend als Funk- Sendeempfänger verwendet. Sie können in Büros, Wohnanlagen und öffentlichen Bereichen angeordnet werden, wie z.B. Flughäfen, Tankstellen und Einkaufsstraßen usw. Die Basisstationen 11a, 11b und 11c bilden die Schnittstelle zwischen einer Anzahl von Teilnehmer-Endgeräten, wie z.B. tragbaren Handapparaten 14a, 14b und 14c, und dem öffentlichen Fernsprechnetz 12. Mehrere Basisstationen können weiterhin mit einer Hauptstation, wie z.B. einer privaten Nebenstellenanlage (PBX) 13 verbunden sein, um eine Überdeckung von größeren Bereichen, beispielsweise in privaten Geschäfts- oder Bürogebäuden zu erzielen. Ein derartiges drahtloses PBX-System ist in dem US-Patent 4 771 448 beschrieben.
  • Es wurde gezeigt, daß eine Funkstrecke zwischen einer Basisstation und einem Teilnehmer-Endgerät hergestellt werden kann, die, obwohl sie beim Gesprächsaufbau störungsfrei ist, zu irgendeiner späteren Zeit durch Störungen beeinflußt werden, beispielsweise, weil ein anderes Gespräch in einer benachbarten Zelle auf dem gleichen Kanal aufgebaut wird, so daß die Gesamtqualität der Strecke verringert wird.
  • In Figur 2 ist ein mit niedriger Leistung arbeitendes Funkkommunikationssystem gezeigt, das in einem privaten Geschäfts- oder Bürogebäude installiert sein kann. Eine Nebenstellenvermittlungsanlage (PBX) 20 wird von einem drahtgebundenen Telefonapparat 20 und einem Funk-Teilnehmer-Endgerät 22 verwendet, um Gesprächsverbindungen zu dem öffentlichen Fernsprechwählnetz (PST) 23 herzustellen. Basisstationen 24a und 24b können an verschiedenen Stellen in dem Bürogebäude angeordnet werden, um die Verwendung eines schnurlosen oder Funk-Teilnehmer-Endgerätes 22 an den erforderlichen Stellen zu ermöglichen. In der Darstellung wird das Teilnehmer-Endgerät 22 von der Basisstation 24a auf einem ausgewählten Verkehrskanal 25 bedient. Jede Basisstation tastet kontinuierlich oder periodisch eine Liste von Verkehrskanälen für die Auswahl von Bereitschafts-Verkehrskanälen ab, die verwendet werden können, wenn eine zelleninterne Gesprächsübergabe erforderlich wird. Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung würden die Basisstationen 24a und 24b alle verfügbaren Verkehrskanäle abtasten und Bereitschafts- Verkehrskanäle auswählen, die am basisstationsseitigen Ende der Funkstrecke brauchbar oder störungsfrei sind. Eine Liste von Bereitschafts-Verkehrskanälen wird erstellt und den Teilnehmer- Endgeräten über einen Inband- oder einen zugehörigen Signalisierungskanal zugeführt, der die Basisstation und die Teilnehmer-Endgeräte miteinander verbindet. Bei ihrem Empfang wird die Liste von Bereitschafts-Verkehrskanälen von den Teilnehmer- Endgeräten abgetastet. Die Teilnehmer-Endgeräte können dann Bereitschafts-Verkehrskanäle auswählen, die auch am teilnehmerseitigen Ende der Funkstrecke störungsfrei sind. Der bevorzugte Bereitschaftskanal wird ausgewählt und eine Bestätigungsmeldung hierfür wird an die Basisstationen gesandt, und zwar wiederum über den Inband- oder den zugehörigen Signalisierungskanal. Dieser Vorgang der Abfrage durch die Basisstationen und der Antwort durch die Teilnehmer-Endgeräte kann routinemäßig über die gesamte Zeit erfolgen, über die ein Gespräch abläuft, und insbesondere jedesmal dann, wenn sich der Status des bevorzugten Bereitsschafts-Verkehrskanals ändert.
  • Wenn eine Störung auf dem die Basisstation und das Teilnehmer- Endgerät verbindenden Kommunikationskanal auftritt, kann eine zelleninterne Übergabe erforderlich sein. D.h., daß ein anderer Kanal ohne Störung ausgewählt würde. Beispielsweise fordert in Figur 2 ein neues Teilnehmer-Endgerät 26 einen Zugang an einen Verkehrskanal mit der Basisstation 24b an. Wenn der ausgewählte Verkehrskanal 27 zwischen der Basisstation 24b und dem Teilnehmer-Endgerät 26 auf der gleichen Frequenz wie der Verkehrskanal 25 liegt, so kann eine Störung vorliegen, wenn sich das Teilnehmer-Endgerät 26 zu nahe an der Basisstation 24a befindet, oder wenn sich das Teilnehmer-Endgerät 22 zu nahe an der Basisstation 24b befindet. Somit würde eine zelleninterne Übergabe erforderlich sein. In dem Fall, in dem die Signalqualität sich auf dem Verkehrskanal 25 verschlechtert, würde eine Anforderung zum Umschalten auf einen neuen Kanal entweder von dem Teilnehmer-Endgerät 22 oder dessen Basisstation 24a eingeleitet. Wenn eine zelleninterne Gesprächsübergabe erfolgt, schalten sowohl das Teilnehmer-Endgerät 22 als auch die Basisstation 24a auf den Bereitschafts-Verkehrskanal um.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform würden die Basisstationen 24a und 24b so ausgelegt sein, daß sie eine Vorabtastung aller Verkehrskanäle durchführen und drei Bereitschafts-Verkehrskanäle auswählen, die den niedrigsten Störpegel haben. Die Liste von drei Bereitschafts-Kanälen würde den Teilnehmer- Endgeräten zur Verfügung gestellt, und der bevorzugte Bereitschaftskanal würde ausgewählt. Wenn daher eine Anforderung für einen neuen Kanal empfangen wird, kann eine Übergabe sehr schnell auf den ausgewählten Bereitschaftskanal ohne die Verzögerung eingeleitet werden, die zum Auffinden eines anderen Verkehrskanals erforderlich ist.
  • Die Signalisierungs- und Verkehrskanäle des Funkkommunikationssystems können in einer Zeitmultiplex-Duplexbetriebsart verwendet werden. D.h., daß die Basisstation und das Teilnehmer-Endgerät sich die gleiche Trägerfrequenz teilen, jedoch abwechselnd senden, so daß sich ihre Aussendungen nicht überlappen. Diese Technik wird üblicherweise als "ping-pong" bezeichnet. Dies ist in Figur 3 gezeigt.
  • Wie dies in Figur 3 gezeigt ist, umfaßt die Rahmenstruktur einen Zeitschlitz 42 für eine abgehende Kommunikation von den Basisstationen zu den Teilnehmer-Endgeräten, und ein weiterer Zeitschlitz 43 des Rahmens wird für ankommende Kommunikation von den Teilnehmer-Endgeräten zu den Basisstationen verwendet. Jeder Schlitz in einem Rahmen besteht aus einem Sprach- oder Datenabschnitt 44 und einem Inband- oder zugehörigen Signalisierungs- D-Kanal, der aus zwei Sätzen von Bits 45a und 45b besteht. Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält der Sprach- oder Datenabschnit 64 Informationsbits pro Rahmen, und der Inband- oder zugehörige Signalisierungskanal enthält 4 Informationsbits pro Rahmen. In Figur 3 sind die beiden Sätze von Signalisierungsbits 45a und 45b durch den Sprach- oder Datenabschnitt 44 getrennt, so daß zwei Bits der Signalisierungsinformation als erstes ausgesandt werden, worauf 64 Bits an Sprache oder Daten und dann weitere zwei Bits der Signalisierungsinformation folgen. Es ist für den Fachmann bekannt, daß der Inband- oder der zugehörige Signalisierungs-D-Kanal ein Duplex-Kanal ist, d.h. ein Kanal, bei dem ein Rahmen 42 für eine Einweg-Kommunikation von der Basisstation zu dem Teilnehmer-Endgerät verwendet wird, während ein Rahmen 43 für eine Einweg-Kommunikation von dem Teilnehmer-Endgerät zur Basisstation verwendet wird.
  • Die Figuren 4a, 4b und 4c zeigen den Informationsfluß zwischen der Basisstation und einem Teilnehmer-Endgerät vor und während einer zelleninternen Gesprächsübergabe. In Figur 4a ist der Vorgang der Auswahl des Bereitschafts-Verkehrskanals gezeigt. In Figur 4b sendet das Teilnehmer-Endgerät eine Anforderung für eine zelleninterne Gesprächsübergabe. In Figur 4c sendet die Basisstation die Anforderung für eine zelleninterne Gesprächsübergabe.
  • Die Messung der Störleistung, die in jedem der Bereitschafts- Verkehrskanäle vorliegt, würde von einem Empfänger an der Basisstation auf einer häufigen Grundlage ausgeführt. Der Empfänger, der die Abtastung durchführt, kann der gleiche Empfänger sein, der mit dem Teilnehmer-Endgerät in Kommunikation steht, doch ist dies nicht notwendigerweise erforderlich.

Claims (8)

1. Verfahren zur Durchführung einer zelleninternen Gesprächsverbindungsübergabe von einem derzeitigen Verkehrskanal, der zwischen einer Basisstation und einem Teilnehmer-Endgerät in Gebrauch ist, auf einen Bereitschafts-Verkehrskanal in einem Funkkommunikationssystem, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Auswahl einer ersten Gruppe von Bereitschafts-Verkehrskanälen, die an der Basisstation als brauchbar bestimmt wurden,
Überwachung der Signalqualität auf dem derzeitigen Verkehrskanal,
Aussenden einer Anforderung für einen neuen Verkehrskanal, wenn die Signalqualität auf dem derzeitigen Verkehrskanal sich auf einen unannehmbaren Pegel verschlechtert, und
Umschalten der Basisstation und des Teilnehmer-Endgerätes auf einen der Bereitschafts-Verkehrskanäle, der aus der ersten Gruppe von Verkehrskanälen ausgewählt ist, gekennzeichnet durch:
Aussenden einer Nachricht an das Teilnehmer-Endgerät entlang eines die Basisstation und das Teilnehmer-Endgerät verbindenden Inband-Signalisierungskanals, wobei die Nachricht die erste Gruppe anzeigt,
Empfangen der Nachricht an dem Teilnehmer-Endgerät,
Auswahl einer zweiten Gruppe von Bereitschafts-Verkehrskanälen, die an dem Teilnehmer-Endgerät als brauchbar bestimmt wurden, aus der ersten Gruppe,
Zuführen einer Antwortnachricht an die Basisstation entlang des Inband-Signalisierungskanals, wobei diese Antwortnachricht die Bereitschafts-Verkehrskanäle der zweiten Gruppe anzeigt, die an dem Teilnehmer-Endgerät als brauchbar bestimmt wurden,
wobei der eine Bereitschafts-Verkehrskanal aus der zweiten Gruppe ausgewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe von Bereitschafts- Verkehrskanälen dadurch ausgewählt wird, daß
an der Basisstation jeder der Verkehrskanäle in der Vielzahl von Verkehrskanälen abgetastet wird,
der Störpegel auf jedem Verkehrskanal gemessen wird, und
der Verkehrskanal als brauchbarer Bereitschafts-Verkehrskanal identifiziert wird, wenn der Störpegel unterhalb eines ersten vorgegebenen Schwellenwertes lieft.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche brauchbare Bereitschafts-Verkehrskanäle aus der Vielzahl von für den Dienst verfügbaren Verkehrskanälen ausgewählt werden, wenn festgestellt wird, daß eine unzureichende Anzahl von Bereitschafts- Verkehrskanälen Störpegel unterhalb des ersten vorgegebenen Schwellenwertes aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenn die zusätzlichen brauchbaren Bereitschafts-Verkehrskanäle ausgewählt werden, die zusätzlichen brauchbaren Bereitschafts-Verkehrskanäle mit dem niedrigsten Störpegel oberhalb des ersten vorgegebenen Schwellenwertes ausgewählt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenn irgendwelche verbleibenden Bereitschafts-Verkehrskanäle einen übermäßigen Störpegel aufweisen, von dem angenommen wird, daß er eine unzureichende Kommunikation zwischen der Basisstation und dem Teilnehmer- Endgerät ergibt, diese Bereitschafts-Verkehrskanäle aus der Auswahl ausgeschlossen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachricht an das Teilnehmer- Endgerät dadurch ausgesandt wird, daß:
die erste Gruppe von Bereitschafts-Verkehrskanälen gespeichert wird, und
dem Teilnehmer-Endgerät eine Liste der ersten Gruppe von Bereitschafts-Verkehrskanälen zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Liste befindlichen Bereitschafts-Verkehrskanäle an dem Teilnehmer-Endgerät dadurch als brauchbar bestimmt werden, daß:
jeder der auf der Liste angegebenen Bereitschafts- Verkehrskanäle der ersten Gruppe abgetastet wird,
der Störpegel jedes der Bereitschafts-Verkehrskanäle gemessen wird,
der Bereitschafts-Verkehrskanal mit dem niedrigsten Störpegel ausgewählt wird, und
der ausgewählte Bereitschafts-Verkehrskanal gespeichert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereitschafts-Verkehrskanäle auf der Liste dadurch an dem Teilnehmer-Endgerät als brauchbar bestimmt werden, daß
jeder der auf der Liste angegebenen Bereitschafts- Verkehrskanäle der ersten Gruppe abgetastet wird,
der Störpegel der Bereitschafts-Verkehrskanäle gemessen wird,
ein erster Bereitschafts-Verkehrskanal, bei dem ein Störpegel unterhalb eines zweiten Schwellenwertes festgestellt wird, ausgewählt wird, während die Bereitschafts-Verkehrskanäle abgetastet werden, und
der ausgewählte Bereitschafts-Verkehrskanal gespeichert wird.
DE69126511T 1990-12-14 1991-11-22 Verbessertes Weiterreichen von Gesprächen zwischen Zellen in Funkkommunkationssystemen mit dynamischer Kanalzuteilung Expired - Lifetime DE69126511T2 (de)

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