DE69531211T2

DE69531211T2 - Verfahren zum verwalten eines telekommunikationssystems bestehend aus einem kleinzellennetz und einem mobiltelefonnetz

Info

Publication number: DE69531211T2
Application number: DE69531211T
Authority: DE
Inventors: Johan Wickman; Peter Olanders
Original assignee: Telia AB
Current assignee: Telia AB
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: SE9402768L; EP0776581A2; EP0776581B1; WO1996007279A3; SE9402768D0; US5983104A; AU3267995A; SE513974C2; WO1996007279A2; DK0776581T3; DE69531211D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwalten eines Telekommunikationssystems gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
STAND DER TECHNIK
Eine Technik der oben genannten Art ist aus US-A-5,239,667 vorbekannt, wobei die Geschwindigkeit, mit der sich ein Endgerät bewegt, durch Überwachung des Rayleigh-Schwunds der Signalstärke überwacht wird, wodurch bestimmt wird, ob eine Abgabe erforderlich ist oder nicht.
Es ist an sich bekannt, Bestimmungen der Geschwindigkeit durchzuführen, die auf dem Dopplereffekt oder bei einer längeren Meßzeit auf dem Durchgang der Mobilstation durch mehrere Zellen beruhen. Der Dopplereffekt ist proportional zum Quotienten Fahrzeuggeschwindigkeit/Lichtgeschwindigkeit, was bei der Geschwindigkeit von 10 m/s eine Dopplerverschiebung von 60 Hz mit sich bringen würde, die verglichen mit der Bandbreite, Arbeitsfrequenz und der normalen Frequenzänderung vernachlässigbar ist, die z. B. durch Wärmeabgabe der Ausrüstung bewirkt wird. Das Messen des Durchgangs der Mobileinheit durch mehrere Zellen ist ein stumpfes Werkzeug, wenn es keine Anzeige gibt, ob die tragbare Einheit durch die Zelle quer hindurch oder am Umfang hindurchgeht. Sogar ein verhältnismäßig langsames tragbares Gerät kann am Umfang schnell durch viele Zellen hindurchgehen. Das Verfahren nimmt auch an, daß Verbindung eingerichtet ist und ist deshalb nicht gut, um es zu benutzen, um Verbindung zu verweigern.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
DECT (Digital European Cordless Telecommunications, digitale europäische schnurlose Telekommunikation) ist ein ausgeprägtes Kleinzellensystem mit einem typischen Zellenradius von 100 bis 500 m bei Mobilanwendungen in offener Umgebung. Ein Benutzer, der „schnell" durch einen Bereich reist, der durch mehrere miteinander verbundene DECT-Zellen abgedeckt ist, wird daher viele Übergaben bewirken (Verschieben eines existierenden Rufs von einer Zelle zu einer anderen; es gibt sowohl Übergaben innerhalb der Zelle als auch Übergaben zwischen Zellen; auf das erstere wird hier Bezug genommen). Wenn die Anzahl von Übergaben zwischen Zellen sehr groß wird, wird dies das unterliegende Netz belasten und erhöhte Signalisierung bewirken (zur Zentraleinheit, die dahinter existiert, und/oder zu VLR, ect.).
Sogar wenn eine hohe Übergabefrequenz akzeptiert wird, bleiben Probleme, eine hohe Übertragungsqualität bei höheren Geschwindigkeiten aufrechtzuerhalten. Das Problem wird durch die Tatsache bewirkt, daß die Verstärkung mit der Antennendiversity bei höheren Geschwindigkeiten für DECT verringert wird, da Diversityalgorithmen, wo nur eine Einheit Antennendiversity hat, irgendeine Art von Vorhersage mit von der Geschwindigkeit abhängender Gültigkeit durchführen muß – bei höheren Geschwindigkeiten erhält die Mobileinheit Zeit, während eines Zeitdatenblocks sich soweit zu bewegen, daß der Pegel des Rayleigh-Schwunds Zeit haben wird, sich um mehrere dB zu ändern. Dies bedeutet, daß man für höhere Geschwindigkeiten entweder den Schwundspielraum erhöhen muß, was eine verringerte Zellengröße mit sich bringt, oder sich auf Kodieren und/oder Verschachteln wie z. B. für GSM stützen muß.
Aus diesem Grunde haben alle öffentlichen Betreiber von DECT ein Interesse, diejenigen tragbaren DECT-Geräte auszusortie ren, die sich „zu schnell" bewegen, um es möglich/profitabel zu machen, mit den Rufen zurechtzukommen.
Für einen Betreiber, der sowohl mobile Netze als auch DECT-Netze betreibt, ist es sogar noch interessanter, imstande zu sein, diejenigen tragbaren Geräte zu unterscheiden, die sich „zu schnell" zu bewegen. Wenn Handeinheiten für zwei Betriebsarten (z. B. DECT + GSM) verwendet werden, hat der Betreiber ein großes Interesse, daß schnelle tragbare Geräte das mobile Telefonsystem verwenden, so daß motorisierte Mobileinheiten, die sich schnell bewegen, nicht zu DECT „überfließen". Der Betreiber wird natürlich darauf achten, daß jedes Netz optimal verwendet wird, und auch, daß die Kombination derselben optimal wird.
In diesem Zusammenhang kann es lohnend sein, zu erläutern, was mit „schneller Bewegung" gemeint ist. Versuche haben gezeigt, daß DECT-Systeme es fertig bringen, mit tragbaren Geräten fertig zu werden, die sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 70 km/h bewegen (in diesen Versuchen war möglicherweise keine Zeit, höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten innerhalb eines mit DECT abgedeckten Gebietes zu erreichen). Es ist vernünftig, anzunehmen, daß die Versuche so durchgeführt wurden, daß das tragbare Gerät insgesamt diametral durch die Zellen hindurchging, um so wenig Übergaben wie möglich zu bewirken. Mit der Annahme, daß die Zelldurchgänge durchschnittlich beträchtlich mehr am Umfang geschehen, ist es vernünftig, Geschwindigkeitsgrenzen im Bereich von 20 bis 40 km/h zu verwenden (d. h. ungefähr 10 m/s; 5 bis 10 mal die Gehgeschwindigkeit). Der Betreiber soll natürlich die Möglichkeit haben, zu entscheiden, welche Grenze benutzt werden sollte.
Als Schlußfolgerung besteht das technische Problem darin, daß tragbare DECT-Geräte, die sich „zu schnell" bewegen, eine zu hohe Übergabegeschwindigkeit mit einer „zu großen" Hintergrundsignalisierung bewirken und auch schlechtere Übertragungsqualität, alternativ eine teurere Zellstruktur riskieren. Handeinheiten für zwei Betriebsarten sollten auch in das Netz geleitet werden können, das am besten mit seinem Verkehr zurechtkommt.
DIE LÖSUNG
Das obige Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren derart gelöst, das im Oberbegriff definiert ist und die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 hat.
VORTEILE
Das Verfahren der Erfindung hat sich als in der Praxis nützlich erwiesen. So sind z. B. Messungen mit 2000 Proben pro Sekunde durchgeführt worden, was 1 DECT-Zeitschlitz pro Probe in unterschiedlichen Milieus für unterschiedliche Geschwindigkeiten entspricht. Die vorläufigen Auswertungen der Messungen bestätigen die Nützlichkeit der Erfindung in diesem Zusammenhang. Die Erfindung kann zum Auswählen von tragbaren DECT-Geräten verwendet werden, die sich mit zu hoher Geschwindigkeit bewegen, um es interessant oder profitabel für den Betreiber zu machen, Verbindungen mit den tragbaren Geräten einzurichten. Die Erfindung ist möglicherweise vom größten Interesse für öffentliche Betreiber, aber auch Betreiber von privaten Netzen können das selbe Interesse haben. Neben dem erwähnten Anwendungsgebiet kann die Erfindung bei allen Typen von kleinen Zellen verwendet werden und auch in Mobiltelefonsystemen, z. B. für eine grobe Sortierung.
Eine Ausführungsform der Erfindung, die die signifikanten Charakteristiken der Erfindung zeigt, soll unten beschrieben werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Die Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Geschwindigkeit einer Mobileinheit mit Hilfe von Schwundmessungen bestimmt wird. Schwund ist zusammengesetzt aus Änderungen in der Signalstärke in Zeit oder Raum aufgrund von Interferenz zwischen unterschiedlichen Fortpflanzungswegen und (variierender) Abschattung. Ein Empfänger erfährt immer einen gewissen Schwund aufgrund der Tatsache, daß sich die Umgebung bewegt, z. B. Fahrzeuge, Menschen, schwankende Bäume usw. Diese Objekte können als Reflektoren wirken. In anderen Worten müssen sie nicht den direkten Strahl abschatten, um einen Einfluß zu haben. Dieser Typ von Hintergrundschwund zeigt eine große Variation, was Periodizität und Amplitude betrifft. Normalerweise hat in Vorstadt- und Stadtumgebungen der Hintergrundschwund eine schnelle Komponente mit einer kleinen Amplitude, und eine mit sehr langsam variierender Amplitude.
Wenn ein Empfänger sich bewegt, erfährt er außerdem zwei Typen von Schwund:

1) Schneller Schwund, der Rayleigh-verteilt ist. Dies bringt unter anderem mit sich, daß der durchschnittliche Abstand zwischen zwei Signalstärkeminima bei einer halben Wellenlänge liegt. Rayleigh-Schwund hat eine sehr große Amplitudenvariation.
2) Langsamer Schwund, der logarithmisch normal verteilt ist.

Die Schwundmessungen können gemäß dem folgenden durchgeführt werden

– die Mobileinheit oder die Basiseinheit führen Signalstärkemessungen durch. Messungen werden mit einem definierten Meßtakt durchgeführt (Abtastfrequenz).
– die Signalstärkewerte werden über eine „kurze Zeit" Bemittelt. Für DECT ist ungefähr 100 m/s geeignet. Der Kurzzeitdurchschnitt (KMED) stellt diesen Durchschnitt dar.
– Die Signalstärkewerte werden über eine „lange" Zeit Bemittelt. Für DECT ist ungefähr 1 s geeignet. Der Langzeitdurchschnitt (LMED) stellt diesen Durchschnitt dar.

Die Schwundbestimmung kann erfindungsgemäß wie unten durchgeführt werden:

– der Schwund (FH), der die Grundlage für die Geschwindigkeitsbestimmung bildet, besteht aus dem Unterschied zwischen Kurzzeitdurchschnitt und Langzeitdurchschnitt: FH = KMED – LMED.

Die Geschwindigkeitsbestimmung gemäß der Erfindung wird wie folgt durchgeführt:

– der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgende Durchgängen für den Schwund eines gewissen Grenzwertes (GV) soll berechnet werden. Die Durchgänge sollen das selbe Symbol haben. Der Abstand wird als SGV bezeichnet.
– GV ist eine Konstante, die optimal in bezug auf die Wellenlänge und das Geschwindigkeitsintervall gewählt wird. GV kann für DECT z. B. als –2 dB gewählt werden.
– GVP ist eine Konstante, die optimal in bezug auf GV bestimmt wird. Man kann sagen, daß GVP einen Bezugsabstand für SGV ausdrückt. Die Geschwindigkeit wird berechnet gemäß: Geschwindigkeit = Abtastrate × GVP/SGV.

Es gibt verschiedene Gründe, den Kurzzeitdurchschnitt anstelle des momentanen Signalstärkewertes zu verwenden.

– Auf diese Weise werden Fehler aufgrund von seltenem Abtasten relativ zur Struktur des Schwunds bei gemäßigten und hohen Geschwindigkeiten beseitigt. Beispiel: Für ein tragbare DECT-Gerät wird ein Meßwert pro Datenblock, d. h. 100 Meßwerte pro Sekunde erhalten. Bei 10 m/s entspricht dies einem Abstand von 10 Zentimetern zwischen jedem Meßwert. Dies kann verglichen werden mit dem durchschnittlichen Abstand zwischen zwei Minima bei Rayleigh-Schwund, was eine halbe Wellenlänge ist, d. h. ungefähr 8 cm. Demgemäß wird es schwierig sein, den Rayleigh-Schwund zu charakterisieren.
– Der Einfluß von Frequenzsprüngen wird verringert. Mit dem Kurzzeitdurchschnitt wird ein verhältnismäßig frequenzunabhängiger Schwund für die Geschwindigkeitsbestimmung verwendet werden.
– Der Einfluß von Zeitschlitzsprüngen wird verringert werden, was auch für den Einfluß der Antennenmikrodiversity gilt, falls es solchen gibt. Insgesamt wird der Einfluß von Hintergrundschwund beseitigt.

Die Erfindung ist nicht auf die obige beispielhaft beschriebene Ausführungsform eingeschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der folgenden Patentansprüche abgewandelt werden.

Claims

Verfahren zum Verwalten eines Telekommunikationssystems, das ein Kleinzellennetz, ein Mobiltelefonnetz und mobile Einheiten einschließt, die sich innerhalb und zwischen den Zellen des Systems bewegen, wobei die Entfernung SGV zwischen aufeinander folgenden Durchgängen für den Schwund eines gewisse Grenzwertes GV berechnet wird, welche Durchgänge das selbe Symbol haben, wobei der Grenzwert GV eine Konstante ist, die optimal in Bezug auf die Wellenlänge und das Geschwindigkeitsintervall gewählt wird, und wobei ein Bezugsabstand GVP für den Abstand SGV eine Konstante ist, die optimal in Bezug auf den Grenzwert GV gewählt ist, und wobei die Geschwindigkeiten der Mobileinheiten berechnet werden entsprechend Geschwindigkeit = Abtastrate × GVP/SGV,wobei die Abtastrate die Abtastfrequenz für Signalstärkemessungen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mobileinheiten mobile Zweibetriebsarten-Handeinheiten sind, und daß sich schnell bewegende Handeinheiten, die eine Geschwindigkeit haben, die eine vorbestimmte Grenze überschreitet, in das Mobiltelefonnetzwerk geleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kleinzellennetz DECT ist, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenze für die Geschwindigkeit im Bereich von 20 bis 40 km/h liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalstärkenwerte über eine kurze Zeit KMED und über eine lange Zeit LMED gemittelt werden, und daß der Schwund FD bestimmt wird gemäß FD = KMED – LMED.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Kleinzellennetz DECT ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kurze Zeit gleich 100 msec ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das Kleinzellennetz DECT ist, dadurch gekennzeichnet, daß die lange Zeit gleich 1 sec ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalstärke-Messungen durch mobile oder Basiseinheiten vorgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert GV gleich –2 dB gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastrate gleich 2000 Abtastungen/sec ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mobiltelefonnetz ein GSM-Netz ist.