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Hintergrund der Erfindung
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I. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf mobile Kommunikationssysteme.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Zusammenführen
von Pilotnachbarlisten zum Vorsehen einer einzelnen Liste aus benachbarten
Basisstations-zu-Mobilkommunikationseinheiten,
die verwendet werden zum Identifizieren möglicher Handoff-Kanditaten
in zum Beispiel einem Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) Zellenkommunikationssystem.
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II. Stand der Technik
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Die
Verwendung von Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) Modulationstechniken
ist nur eine von mehreren Techniken zum Ermöglichen von Kommunikationen
bzw. Nachrichtenübertragungen,
bei denen eine große
Anzahl von Systemanwendern vorhanden sind. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem
Vielfachzugriffkommunikationssystem ist in dem U.S. Patent Nr. 4,901,307
(das '307 Patent)
mit dem Titel "SPREAD
SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR
TERRESTRIAL REPEATERS" und
in dem U.S. Patent Nr. 5,103,459 (das '459 Patent) mit dem Titel "SYSTEM AND METHOD
FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" offenbart, die beide
dem Anmelder der vorliegenden Erfindung gehören.
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In
den '307 und '459 Patenten ist
eine Vielfachzugriffstechnik offenbart, bei der eine große Anzahl
von Mobiltelefonsystemanwendern, die jeweils einen Transceiver besitzen, über Satellitenrepeater oder
terrestrische Basisstationen (auch bekannt als Basisstationen oder
Zellstandorte) kommunizieren, und zwar unter Verwendung von Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA)
Spreizspektrum-Kommunikationssignalen. Die Verwendung von CDMA-Techniken resultiert
in einer viel höheren Spektraleffizienz
als unter Verwendung anderer Vielfachzugriffstechniken erreicht
werden kann.
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Bei
dem beispielhaften CDMA-Zellenkommunikationssystem überträgt jede
Basisstation ein "Pilotträger" Signal oder kurz
Pilotsignal genannt. Das Pilotsignal ist ein ummoduliertes Direktsequenzspreizspektrumsignal,
das zu jedem Zeitpunkt durch jede Basisstation übertragen wird unter Verwendung eines
gemeinsamen pseudozufälligen Rausch-(PN)-Spreizcodes.
Das Pilotsignal erlaubt den Mobilstationen eine anfängliche
Systemsynchronisierung zu erhalten, d. h. ein Timing zusätzlich zum Vorsehen
einer Phasenreferenz für
kohärente
Demodulation und eine Referenz für
Signalstärkenvergleiche
zwischen Basisstationen für
eine Handoff-Bestimmung.
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Das
Pilotsignal wird durch jede Basisstation übertragen unter Verwendung
desselben PN-Spreizcodes, aber mit einem unterschiedlichen PN-Offset bzw.
einem PN-Versatz. Zum Beispiel ist bei der vorliegenden Erfindung
der Pilotsignal-Spreizcode ein Code mit einer PN-Codelänge von
215. Bei diesem Beispiel gibt es 511 unterschiedliche
Offsets gegenüber
dem Null-Offset, wobei die Offsets in Inkrementen von 64-PN-Chips
auftreten. Es ist dieser PN-Offset,
der erlaubt, dass die Pilotsignale voneinander durch die Mobilstation
unterschieden werden können,
was eine Differenzierung zwischen Basisstationen, von denen sie
stammen, zur Folge hat. Die Verwendung desselben Pilotsignalcodes
erlaubt der Mobilstation eine Systemtimingsynchronisierung zu finden,
und zwar durch eine einzelne Suche durch alle Pilotsignalcodephasen.
Die stärksten
Pilotsignale, die bestimmt werden durch einen Korrelationsprozess
für jeden
PN-Offset, sind leicht identifizierbar. Das identifizierte Pilotsignal
entspricht im Allgemeinen dem Pilotsignal, das durch die nächste Basisstation übertragen
wurde. Jedoch kann dies aufgrund der Topographie nicht immer richtig
sein. Dieses Phänomen
bewirkt Probleme mit den derzeitigen Verfahren der Erzeugung der
Nachbarlisten-Update-Nachricht bzw. -aktualisierungsnachrichten,
wie nachfolgend beschrieben wird. Weitere Details von Pilotsuchtechniken
sind in dem U.S. Patent Nr. 5,577,022 (dem '022 Patent) mit dem Titel "PILOT SIGNAL SEARCHING
TECHNIQUE FOR A CELLULAR COMMUNICATIONS SYSTEM", das dem Anmelder der vorliegenden
Erfindung gehört,
offenbart.
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Jede
Basisstation überträgt auch
ein Sync-Kanalsignal, das ein moduliertes, kodiertes, verschachteltes,
Direktsequenz-Spreizspektrumsignal ist, das durch die Mobilstationen
verwendet wird, um zusätzliche
Synchronisierung, Systemzeit und andere Overhead-Kontrollinformation
zu erlangen. Information, wie beispielsweise Systemidentifizierung,
Netzwerkidentifizierung, ein Pilot-PN-Sequenz-Offsetindex, ein Langcodezustand,
derzeitige Systemzeit zusammen mit anderen Zeitparametern und Paging-Kanaldatenrate
werden auf dem Sync-Kanal übertragen.
Es sei bemerkt, dass der Pilot-PN-Sequenz-Offsetindex einen Offsetwert
gegenüber
einer Null-Offset-Pilot-PN-Sequenz identifiziert. Das Sync-Kanalsignal
wird entspreizt, unter Verwendung desselben Pilot-PN-Sequenz-Offsets wie
bei dem Pilotkanal.
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Jede
Basisstation überträgt auch
ein Paging-Signal, auf einem oder mehreren Paging-Kanälen. Die
Paging-Signale sind modulierte, verschachtelte, verwürfelte,
Direktsequenz-Spreizspektrumsignale, welche Steuer- und Overhead-Information
enthalten. Der Paging-Kanal wird als solcher verwendet, zum Übertragen
von globalen und Mobilstation spezifischen Anordnungen, einschließlich Paging
bzw. Funkrufen. Overhead-Nachrichten, die auf dem Paging-Kanal übertragen
werden, umfassen eine Systemparameternachricht, welche allgemeine
System- und Basisstation-Overhead-Information
enthält;
eine Zugriffsparameternachricht, welche Information enthält, die
durch die Mobilstation auf einem Zugriffskanal verwendet werden
soll, wenn es auf das System zugreift; und eine Nachbarlisten-Update-Nachricht, welche
der Mobilstation die Pilotsignal-PN-Sequenz-Offsets von benachbarten Basisstationen
anzeigt. Die vom Sync-Kanal übertragene
Langcodezustandsnachricht wird durch die Mobilstation verwendet,
zum Entwürfeln
(descrambled) des verwürfelten (scrambled)
Signals des Paging-Kanals. Wie die Sync-Kanalsignale werden die
Paging- Kanalsignale gespreizt
und entspreizt, unter Verwendung desselben Pilot-PN-Sequenz-Offset, wie
bei dem Pilotkanal.
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Jede
Basisstation überträgt Anwenderinformation
an eine gewünschte
Mobilstation auf einem ausgewählten,
einer Vielzahl von Verkehrskanälen. Jede
Mobilstation ist somit einem einzigartigen Verkehrskanal zugewiesen,
zum Empfangen der Mobilstation spezifischen Information. Die Verkehrskanalsignale
sind modulierte, verschachtelte, verwürfelte, Direktsequenz-Spreizsprektrumsignale,
die an Mobilstationen auf einem jeweiligen Verkehrskanal übertragen
werden. Information, die in der Sync-Kanalnachricht empfangen wird, wird
durch die Mobilstation verwendet, um das verwürfelte Signal des Verkehrskanals
zu entwürfeln.
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Weitere
Einzelheiten des Modulationsschemas für die unterschiedlichen Kanäle der Basisstation
sind in dem '459
Patent beschrieben.
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In
derzeitigen CDMA-Systemen verwendet die Mobilstation mehrere Empfänger oder
einen Vielfachempfang, um das Problem von Multipfad-Fading zu bekämpfen. Bei
der Verwendung eines Diversity- bzw. Vielfachempfängers demoduliert
eine Mobilstation gleichzeitig eine Vielzahl von Signalen, die durch eine
vorgegebene Basisstation übertragen
wurden, aber die sich entlang unterschiedlicher Ausbreitungspfade
bewegt haben. Die Vielzahl von demodulierten Schätzungen werden kombiniert zum
Vorsehen einer verbesserten Schätzung
der Daten. Am Beispiel eines Vielfachempfängers ist in dem U.S. Patent
Nr. 5,109,390 (das '390
Patent) mit dem Titel "DIVERSITY
RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", das dem Anmelder der vorliegenden Erfindung
gehört,
beschrieben. Ein Vielfachempfang in der Mobilstation erlaubt auch,
dass sie mit mehr als einer Basisstation zu einem Zeitpunkt kommuniziert, zum
Beispiel, wenn sich die Mobilstation zwischen Zellen bewegt. Dies
ist ein wichtiges Konzept für Soft-Handoff,
das nachfolgend beschrieben wird.
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Handoff
ist im Allgemeinen ein Begriff der verwendet wird zum Beschreiben
des Prozesses bei dem Kommunikationen bzw. Nachrichtenübertragungen
zwischen einer Mobilstation und einem Basisstationscontroller, der
auch als eine Mobiltelefonvermittlungsstelle (MTSO = Mobile Telephone
Switching Office) fortgeführt
wird, während
sich die Mobilstation durch mehr als einen Abdeckungsbereich oder
eine Zelle bewegt. Bei dem herkömmlichen
zellulären
Telefonsystem soll das implementierte Handoff-Schema erlauben, dass
ein Anruf fortfährt,
wenn ein Mobiltelefon die Grenze zwischen zwei Zellen überquert.
Das Handoff von einer Zelle zu einer anderen wird initiiert, wenn
der Empfänger
in der Zellenbasisstation, welche den Anruf handhabt, bemerkt, dass die
empfangene Signalstärke
von dem Mobiltelefon unter einem vorbestimmten Schwellenwert fällt. Eine niedrige
Signalstärkeanzeige
impliziert, dass sich das Mobiltelefon in der Nähe der Zellgrenze befindet. Wenn
das Signalniveau unter den vorbestimmten Schwellenwert fällt, fragt
die Basisstation bei der Systemsteuerung an, um zu bestimmen, ob
eine benachbarte Basisstation das Mobiltelefonsignal mit größerer Signalstärke empfängt als
die derzeitige Basisstation.
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Die
Systemsteuerung schickt ansprechend auf die Anfrage der derzeitigen
Basisstation Nachrichten an die benachbarten Basisstationen mit
einer Handoff-Anfrage. Die Basisstationen, die benachbart zu der
derzeitigen Basisstation liegen, verwenden spezielle Scan-Empfänger, welche
nach dem Signal von dem Mobiltelefon auf dem spezifizierten Kanal Ausschau
halten. Sollte eine der benachbarten Basisstationen ein adäquates Signalniveau
an die Systemsteuerung berichten, dann wird ein Handoff versucht.
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Das
Handoff wird dann initiiert, wenn ein Nichtbenutzerkanal von dem
Kanalsatz, der in der neuen Basisstation verwendet wird, ausgewählt ist. Eine
Steuernachricht wird an das Mobiltelefon geschickt, die ihm befiehlt,
von dem derzeitigen Kanal zu dem neuen Kanal zu schalten. Zu demselben
Zeitpunkt schaltet die Systemsteuerung den Anruf von der ersten
Basisstation zu der zweiten Basisstation. Dieses oben beschriebene
Handoff-Verfahren ist als ein "hart" Handoff bekannt,
da es keine Überlappung bei
der Anruffortsetzung gibt, da der Anruf von der ersten Basisstation
zu der zweiten Basisstation übertragen
wird. Die Schaltfunktion des Hart-Handoff kann als eine "Unterbrechen-Vor-Herstellen"-Verbindung ("break-before-make" connection) angesehen werden.
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Im
Gegensatz hierzu steht das Soft-Handoffverfahren, das in modernen
CDMA-Systemen verwendet wird. Solche Verfahren sind in dem U.S.
Patent Nr. 5,267,261 (das '261
Patent) mit dem Titel "MOBILE
STATION ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR COMMUNICATIONS
SYSTEM" und dem
U.S. Patent Nr. 5,101,501 (das '501 Patent)
mit dem Titel "METHOD
AND SYSTEM OF PROVIDING A SOFT HANDOFF IN COMMUNICATIONS IN A CDMA
CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" beschrieben,
die beide dem Anmelder der vorliegenden Erfindung gehören.
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Bei
einem durch die Mobilstation unterstützten Soft-Handoff sucht die
Mobilstation konstant nach starken Pilotsignalen. Um den Suchvorgang
für Pilotsignal
zu vereinfachen, werden vier unterschiedliche Sätze von Pilot-Offsets definiert:
der aktive Satz, der Kanditatensatz, der Nachbarsatz, und der verbleibende
Satz. Der aktive Satz identifiziert die Basisstation(en) oder den/die
Sektor(en) über
die die Mobilstation kommuniziert. Der Kandidatensatz identifiziert
die Basisstation(en) oder den/die Sektor(en) von denen Pilotsignale
an der Mobilstation empfangen wurden, mit einer ausreichenden Signalstärke, um sie
zu Mitgliedern des aktiven Satzes zu machen, aber die nicht in den
aktiven Satz durch die Basisstation(en) platziert wurden. Der Nachbarsatz
identifiziert die Basisstation(en) oder den/die Sektor(en) die mögliche Kandidaten
für den
Aufbau einer Verbindung bzw. einer Kommunikation mit der Mobilstation sind.
Der verbleibende Satz identifiziert die Basisstation(en) oder den/die
Sektor(en), welche alle weiteren möglichen Pilot-Offsets in dem
derzeitigen System besitzen, ausschließlich der Pilot-Offsets, die sich
derzeitig in dem aktiven Satz, dem Kandidatensatz und dem Nachbarsatz
befinden.
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Bei
Systemkommunikationen zwischen der Mobilstation und der MTSO wird
der Mobilstation eine Nachbarlisten-Update-Nachricht übertragen, welche
PN-Offsets aufweist,
die den Basisstationen von benachbarten Zellen entsprechen. Zusätzlich wird
die Mobilstation mit einer Nachricht versorgt, welche wenigstens
ein Pilotsignal identifiziert, das einer Basisstation entspricht, über die
die Mobilstation kommunizieren soll. Diese Listen werden in der
Mobilstation als ein Nachbarsatz bzw. ein aktiver Satz von Pilotsignalen
gespeichert und sie werden upgedated bzw. aktualisiert, wenn sich
die Zustände
bzw. Bedingungen verändern.
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Es
wird eine Suche durchgeführt
zum Bestimmen der Signalstärke
für jedes
Pilotsignal, das in dem aktiven, Kandidaten, Nachbar, und verbleibenden
Satz identifiziert ist, wie nachfolgend beschrieben wird. Bei einer
möglichen
Suchtechnik wird die Signalstärke
aller Pilotsignale in den aktiven und Kanditatensätzen zuerst
gemessen und dann wird die Signalstärke des ersten Pilotsignals
in dem Nachbarsatz ausgewertet. Dann werden die aktiven und Kandidatensatzpilotsignale
neu evaluiert, gefolgt durch das zweite Pilotsignal in dem Nachbarsatz. Dies
wird fortgeführt
bis das letzte Nachbarpilotsignal evaluiert ist, und dann wird das
erste Pilotsignal des verbleibenden Satzes evaluiert. Dieser Zyklus
fährt fort
durch eine Neuevaluierung der aktiven und Kandidatenpilotsignale
und so weiter. Weitere Einzelheiten des Suchvorgangs sind in dem
zuvor genannten '022
Patent offenbart.
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Wenn
Kommunikationen bzw. Nachrichtenübertragungen
mit der Mobilstation über
eine Basisstation hergestellt werden, fährt die Mobilstation fort, die
Signalstärke
von identifizierbaren Pilotsignalen zu überwachen, die von den unterschiedlichen,
benachbarten Basisstationen übertragen
werden. Wenn ein Pilotsignal ein vorbestimmtes Schwellenwertniveau
der Signalstärke übersteigt,
das als T_ADD bezeichnet ist, wird das Pilotsignal zu dem Kandidatensatz
an der Mobilstation hinzugefügt
und es wird eine Nachricht an die MTSO geschickt, die alle aktiven
und Kandidatenpilotsignale, ihre jeweiligen Signalstärken und
Phasenverzögerungen
identifiziert. Diese Nachricht wird als die Pilotsignalstärkemessnachricht
bezeichnet. Die Phasenverzögerungsinformation
ist eine Messung, die durch die MTSO verwendet wird, um für jedes
Pilotsignal die Umlaufzeitverzögerung
bezüglich
der Mobilstation zu bestimmen. Die MTSO platziert beim Empfang der Pilotsignalstärkemessnachricht,
das Pilotsignal, das T_ADD übersteigt,
in den aktiven Satz der Mobilstation und sendet eine Nachricht an
die Mobilstation, welche alle Pilotsignale enthält, die in den aktiven Satz
eingeschlossen werden, über
die die Mobilstation kommunizieren soll. Die MTSO überträgt auch
Information an die Basisstation entsprechend dem neuen Pilotsignal
in dem aktiven Satz und instruiert diese Basisstation dahingehend
Kommunikationen bzw. Nachrichtenübertragungen
mit der Mobilstation herzustellen. Die Mobilstationskommunikationen werden
somit über
alle Basisstationen geroutet, die durch den aktiven Satz von Pilotsignalen
in der Mobilstation identifiziert sind.
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Wenn
die Mobilstation über
mehrere Basisstationen kommuniziert, wird die Pilotsignalstärke dieser
Basisstationen zusammen mit anderen Basisstationen durch die Mobilstation überwacht
wie oben beschrieben. Sollte ein Pilotsignal, das einem Pilotsignal
des aktiven Satzes entspricht, unter einen vorbestimmten Schwellenwert
fallen, der als T_DROP bezeichnet ist, und zwar für eine vorbestimmte
Zeitdauer, die als T_TDROP bezeichnet ist, erzeugt die Mobilstation
die Pilotsignalstärkemessnachricht
und überträgt diese,
um diesen Vorfall bekannt zu geben. Die MTSO empfängt diese
Nachricht über
wenigstens eine der Basisstationen über die die Mobilstation kommuniziert.
Die MTSO kann dann entscheiden, Kommunikationen über die Basisstation, deren
Pilotsignalstärke
gemessen an der Mobilstation unterhalb des Schwellenwertsniveaus
liegt, zu beenden.
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Die
MTSO erzeugt beim Entscheiden der Beendigung von Kommunikationen über eine
Basisstation eine neue Nachricht, welche die Pilotsignale des aktiven
Satzes identifiziert, über
die die Mobilstation kommunizieren soll. In dieser Nachricht, die
Pilotsignale des aktiven Satzes identifiziert, ist das Pilotsignal
der Basisstation, über
die Kommunikationen mit der Mobilstation beendet werden sollen,
nicht identifiziert. Die MTSO kommuniziert diese Information an die
Basisstation, die nicht in dem aktiven Satz identifiziert ist, um
Kommunikationen bzw. Nachrichtenübertragungen
mit der Mobilstation zu beenden. Die Mobilstation identifiziert
beim Empfang der Nachricht Pilotsignale des aktiven Satzes und unterbricht
eine Verarbeitung von Signalen von der Basisstation, deren Pilotsignal
nicht länger
in dem aktiven Satz vorhanden ist. Die Mobilstationskommunikationen
werden somit nur über
die Basisstationen geroutet, die durch Pilotsignale in dem aktiven
Satz der Mobilstationen identifiziert sind. In dem Fall, wo zuvor
mehr als ein Pilotsignal in dem aktiven Satz identifiziert war und
nun nur eines identifiziert ist, kommuniziert die Mobilstation nur
mit der einen Basisstation, die dem Pilotsignal entspricht, das
in dem aktiven Satz der Mobilstation identifiziert ist.
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Da
die Mobilstation mit der MTSO zu jedem Zeitpunkt über das
Handoff hinweg über
wenigstens eine Basisstation kommuniziert, gibt es keine Unterbrechung
der Kommunikationen bzw. Nachrichtenübertragungen zwischen ihnen.
Ein Soft-Handoff bei Kommunikationen sieht erhebliche Vorteile in
ihrer inhärenten "Herstellen vor dem
Unterbrechen"-Kommunikation
gegenüber
der herkömmlichen "Unterbrechen vor
dem Herstellen"-Techniken
vor, die in anderen zellulären
Kommunikationssystemen verwendet werden.
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Soft-Handoffs
sind wesentlich weniger anfällig
Anrufe zu verlieren als dies bei Hard-Handoffs der Fall ist, da
ein Phänomen,
das als "Ping-Pong"-Effekt bezeichnet
wird, stark reduziert wird. Ein "Ping-Pong"-Effekt tritt auf,
wenn sich das Mobiltelefon in der Nähe der Grenze zwischen zwei
Zellen befindet. In dieser Situation neigt das Signalniveau dazu
an beiden Basisstationen zu fluktuieren. Diese Signalniveaufluktuation
hat eine Situation zur Folge, bei der wiederholte Anforderungen
gestellt werden, den Anruf zwischen den zwei Basisstationen hin
und her zu übergeben.
Solche zusätzlichen,
unnötigen Handoff-Anforderungen
erhöhen
die Möglichkeit, dass
die Mobilstation inkorrekt den Kanalschaltbefehl hört, oder
den Befehl überhaupt
nicht hört.
Ferner erhöht
diese Situation die Möglichkeit,
dass der Anruf unterbrochen wird, wenn er versehentlich zu einer Zelle übertragen
wird, in der alle Kanäle derzeitig
verwendet werden und die somit für
die Annahme des Handoffs nicht verfügbar ist.
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Die
oben beschriebene Soft-Handoff-Technik kann auch vorgesehen werden
zum Vorsehen fortgesetzter Kommunikation, während sich eine Mobilstation
zwischen unterschiedlichen Sektoren einer einzelnen Basisstation
bewegt. Ein solches Verfahren ist in der U.S. Patentanmeldung mit
der Seriennummer 08/405,611, eingereicht am 13. März 1995 mit
dem Titel "METHOD
AND APPARATUS FOR PERFORMING HANDOFF BETWEEN SECTORS OF A COMMON
BASE STATION", die
dem Anmelder der vorliegenden Erfindung gehört, beschrieben.
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Derzeitige
Verfahren zum Erzeugen der Nachbarlisten-Update-Nachricht sind,
obwohl sie für kleine
Systeme geeignet sind, oft problematisch, wenn sie in großen, städtischen
Bereichen verwendet werden, da sie einen sehr großen Nachbarsatz erzeugen.
Zum Beispiel wird die Nachbarlisten-Update-Nachricht in einigen
Systemen aus der Vereinigung bzw. Einheit von Nachbarlisten für jedes
Pilotsignal in dem aktiven Satz der Mobilstation erzeugt. Die Nachbarlisten-Update-Nachricht
wird auf dieselbe Art und Weise erzeugt, und zwar unabhängig davon,
ob sich die Mobilstation in einem Soft-Handoff befindet oder nicht.
Die Vereinigung von Nachbarn aus den aktiven Pilotsignalen kann
einen sehr großen
Nachbarsatz ergeben, was der Mobilstation eine Suchbelastung auferlegt.
Das heißt
die Mobilstation kann nur eine begrenzte Anzahl von Pilotsignalen
innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens absuchen. Die Anzahl von
Pilotsignalen in der Nachbarlisten-Update-Nachricht ist auf eine vorbestimmte
Anzahl, wie beispielsweise zwanzig, limitiert.
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Ein
weiteres Problem mit derzeitigen Verfahren zum Erzeugen der Nachbarlisten-Update-Nachricht
sind falsche Anzeigen der Pilotstärke in Folge der Topographie.
Zum Beispiel kann eine Mobilstation ein starkes Pilotsignal von
einer Basisstation empfangen, die viele Meilen entfernt ist, nur
weil die Basisstation auf einem Berg angeordnet ist. Oder eine Mobilstation kann
ein schwaches Pilotsignal von einer nahen Basisstation empfangen,
nur weil die Mobilstation zu dem Zeitpunkt, zu dem die Pilotsignalenergie
der nahen Basisstation gemessen wird, sich in einem Tal befindet.
In einigen Systemen wird die Nachbarlisten-Update-Nachricht erzeugt
durch einfaches Auswählen
des ersten Pilotsignals, das in der Pilotsignalmessnachricht identifiziert
ist, und als erstes platzieren aller entsprechenden Nachbarn in
die Nachbarlisten-Update-Nachricht. Dann werden die nächsten Pilotsignalnachbarn
in die Liste platziert usw. Unter Verwendung dieses Verfahrens können weit
entfernte Basisstationen in die Nachbarlisten-Update-Nachricht aufgenommen
werden, obwohl sie für
ein Handoff ungeeignet sind, während
nahe liegende Basisstationen ausgeschlossen werden können, obwohl
sie für
ein Handoff geeigneter wären.
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Es
ist somit ein besseres Verfahren zum Erzeugen der Nachbarlisten-Update-Nachricht erforderlich,
um die wahrscheinlichsten Kandidaten für ein Handoff zu finden. Das
Verfahren sollte die Liste der benachbarten Basisstationen priorisieren
und das Problem falscher Pilotsignalstärken in Folge von Topographie
lösen.
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Ferner
wird auf das Dokument US-A-5 248 816 verwiesen, das ein Verfahren
und ein System zeigt, zum Auswählen
der besten Handoff-Kandidatenzelle, zu Zeitpunkten, wenn die Anzahl
von Nachbarzellen, welche das Messkriterium erfüllen, größer als zwölf ist, eine Messliste erzeugt
wird. Den Zellen werden Handoff-Messprioritäten zugewiesen, wobei eine
Handoff-Priorität
von Null den 12 bis N Zellen zugewiesen wird, wobei N zwischen 1
und 6 liegt. Eine Priorität
von 8 wird den schlechtesten N-Zellen zugewiesen. Eine neue Messliste
wird erzeugt unter Verwendung der zwölf bis N-Zellen und anderen
nicht benachrichtigten Zellen mit einer höheren Priorität als den
N-schlechtesten
Zellen.
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Es
wird auch auf das Dokument US-A-5 327 575 hingewiesen, das ein Verfahren
zeigt zum Auswählen
von Handover-Zielen für
eine Kommunikationseinheit, die ein kommuniziertes Signal über eine aktive Basisstation
in einem digitalen zellulären
System austauscht. Das Verfahren verwendet einen Timing-Vorschub
zum Bestimmen eines relativen Abstands einer Kommunikationseinheit
zu der aktiven Basisstation. Das Verfahren weist die Schritte des Vergleichs
des Timing-Vorschubwertes mit einem ersten Schwellenwert auf. Der
erste Schwellenwert kann gleich zu einem Abstand von 1½ dem Radius der
aktiven Zelle sein. Wenn der Timing-Vorschubwert den ersten Schwellenwert übersteigt,
wird eine Basisstationsfrequenzliste modifiziert, und Basisstationen
zu umfassen, die nicht benachbart zu der aktiven Basisstation sind.
Die Identität
der nicht benachbarten Basisstationen kann bestimmt werden aus der Direktionalität der Kommunikationseinheit.
Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Auswählens eines
Handover-Ziels, welches den höchsten
relativen RSSI-Wert zur Kommunikationseinheit aus der modifizierten
Basisstationsfrequenzliste besitzt.
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Die Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren zum Vorsehen einer Nachbarlisten-Update-Nachricht
an eine Mobilstation nach Anspruch 1 vorgesehen und eine Vorrichtung
zum Vorsehen einer Nachbarlisten-Update-Nachricht an eine Mobilstation nach
Anspruch 8. Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Vorsehen einer Nachbarlisten-Update-Nachricht
bzw. einer -aktualisierungsnachricht an eine Mobilstation zum Unterstützen in
der Suche nach möglichen
Handoff-Kandidaten
in einem zellularen Spreizspektrumkommunikationsystem des Codemultiplex-Vielfachzugriff-(CDMA)-Typs,
bei dem ein Mobilstationsbenutzer mit einem anderen Systembenutzer
kommuniziert über
wenigstens eine Basisstation und eine Mobiltelefonvermittlungsstelle, wobei
jede Basisstation ein gemeinsames Pilotsignal mit einem unterschiedlichen
PN-Offset bzw. Versatz bezüglich
der anderen Basisstationen in dem System überträgt, wobei das Verfahren die
folgenden Schritte aufweist: Messen der Signalstärke der von der Basisstation übertragenen
Pilotsignale und der entsprechenden Phasenverzögerungen an der Mobilstation; Kommunizieren
der Pilotsignalstärken
und der Phasenverzögerungen,
die den PN-Offsets entsprechen, und zwar von der Mobilstation über die
wenigstens eine Basisstation zu der Mobiltelefonvermittlungsstelle;
Erzeugen der Nachbarlisten-Update-Nachricht für die Mobilstation, also eine
Funktion der Pilotsignalstärke
und der Umlaufzeitverzögerungen,
die aus den Phasenverzögerungen
abgeleitet werden; und Kommunizieren der Nachbarlisten-Update-Nachricht an
die Mobilstation.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Vorrichtung
zum Vorsehen einer Nachbarlisten-Update-Nachricht an eine Mobilstation vor
in einem zellularen Spreizspektrumkommunikationssystem des Codemultiplex-Vielfachzugriff-(CDMA)-Typs,
bei dem ein Mobilstationsbenutzer mit einem anderen Systembenutzer
kommuniziert, über wenigstens
eine Basisstation und eine Mobiltelefonvermittlungsstelle, wobei
jede Basisstation ein gemeinsames Pilotsignal mit einem unterschiedlichen PN-Offset
bezüglich
der anderen Basisstationen in dem System überträgt, wobei die Vorrichtung Folgendes
aufweist: Pilotstärkenmessmittel,
die innerhalb der Mobilstation angeordnet sind zum Bestimmen der
Pilotsignalstärke
von empfangenen Pilotsignalen; Pilotsignalphasenmessmittel, die
innerhalb der Mobilstation angeordnet sind, zum Bestimmen der Phasenverzögerung von
jedem der empfangenen Pilotsignale zur Verwendung durch die Mobiltelefonvermittlungsstelle
zur Bestimmung von entsprechenden Umlaufzeitverzögerungen; erste Kommunikationsmittel,
die innerhalb der Mobilstation angeordnet sind, zum Übertragen
der Pilot-PN-Offsetinformation, der entsprechenden Pilotsignalstärkeninformation und
der entsprechenden Pilotphaseninformation von jedem der empfangenen
Pilotsignale an die Mobiltelefonvermittlungsstelle und zum Empfangen
der Nachbarlisten-Update-Nachricht;
Speichermittel an der Mobiltelefonvermittlungsstelle zum Speichern
einer festgelegten vorbestimmten Nachbarliste für jede Basisstation innerhalb
des Kommunikationssystems; zweite Kommunikationssmittel, die innerhalb
der Mobiltelefonvermittlungsstelle angeordnet sind zum Empfangen
der Pilotsignal-Offsetinformation, der entsprechenden Pilotsignalstärkeinformation und
der Pilotsignalphaseninformation von jedem der empfangene Pilotsignale
von der Mobilstation und zum Übertragen
der Nachbarlisten-Update-Nachricht an die Mobilstation; und Verarbeitungsmittel
zum Erzeugen der Nachbarlisten-Update-Nachricht
als eine Funktion der Pilotsignalstärke und der Phasenverzögerung.
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Eine
beispielhafte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist hier als ein zelluläres Kommunikationssystem
beschrieben, das Codemultiplex-Vielfachzugriff
(CDMA) Modulationstechniken verwendet. In dem System überträgt jede
Basisstation ein Pilotsignal mit einem gemeinsamen PN-Spreizcode, der hinsichtlich
der Phase von Pilotsignalen anderer Basisstationen verschoben ist
bzw. ein Offset aufweist.
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Bei
der Ausführungsform
wird eine Nachbarlisten-Update-Nachricht erzeugt durch die MTSO
als eine Funktion der Signalstärke
aktiver Pilotsignale und der Frequenz mit der ein potentieller Kandidat
für die
Nachbarliste als ein aktiver Pilotsignalnachbar eingeschlossen ist.
Zusätzlich
wird die Umlaufzeitverzögerung
von jedem aktiven Pilotsignal evaluiert, sodass Nachbarn von weit
entfernten Basisstationen für
die Aufnahme in die Nachbarlisten-Update-Nachricht nicht in Betracht
gezogen werden. Die Mobilstation überwacht fortlaufend die starken
Pilotsignale unabhängig
davon, ob sie sich in einem aktiven Kommunikationsmodus oder in
einem Leerlaufmodus befindet, in dem sie auf Anweisung von der MTSO
wartet. Die Mobilstation überträgt eine
Pilotsignalstärkenmessnachricht,
die eine Liste aller Pilotsignale in den aktiven und dem Kandidatensatz
enthält
ihre jeweiligen Signalstärken
und assoziierte Phasenverzögerungen,
wenn irgendwelche gemessenen Pilotsignale besonders stark oder schwach
werden. Zu anderen Zeiten wird die Mobilstation gelegentlich durch die
Mobiltelefonvermittlungsstelle (MTSO) aufgefordert die Pilotsignalstärkenmessnachricht
zu liefern.
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Die
Nachbarlisten-Update-Nachricht wird an der MTSO erzeugt, unter Verwendung
der Pilotsignale des aktiven Satzes. Bei einer alternativen Ausführungsform
kann auch der Kandidatensatz der Pilotsignale verwendet werden.
Demgemäß wird der
Begriff "Aktiv/Kanditat" verwendet, um beide
Ausführungsformen
hier zu beschreiben.
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An
der MTSO wird eine festgelegte, vorbestimmte Nachbarliste für jedes
aktive/Kandidatenpilotsignal, das von der Mobilstation empfangen
wird, aus dem Speicher ausgelesen. Jede empfangene Pilotsignalphasenverzögerung wird
evaluiert, um ihre Umlaufverzögerungszeit
zu bestimmen und um zu bestimmen, ob die Umlaufverzögerungszeit
einen vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat, was anzeigt,
dass es sich um eine weit entfernte Basisstation handelt. Wenn der
Schwellenwert überstiegen wurde,
werden die Pilotsignalnachbarn nicht für die Aufnahme in die Nachbarlisten-Update-Nachricht
in Betracht gezogen.
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Nach
der Umlaufzeitverzögerungsevaluierung
wird eine Nachbarlisteneinheit bzw. Vereinigung erzeugt durch Bilden
der Vereinigung aller vorbestimmten Nachbarlisten, die mit den identifizierten aktiven/Kanditaten-Pilotsignalen
assoziiert sind. Jede benachbarte Basisstation oder jedes Mitglied
in der Nachbarlistenvereinigung wird bearbeitet durch eine Berechnung,
die ihr eine Gewichtungswert zuweist, um die wahrscheinlichsten
Kandidaten für
ein Handoff zu identifizieren. Der Gewichtungswert ist proportional
zu der Anzahl der aktiven/Kandidaten-Pilotsignale, welche das bestimmte
Glied in seiner entsprechenden vorbestimmten Nachbarliste einschließt, sowie
zu den Signalstärken
dieser aktiven/Kandidaten-Pilotsignale. Die Berechnung ist konfigurierbar
zum Erreichen der gewünschten
Leistung bzw. Performance in jedem Kommunikationssystem. Sobald
alle Glieder bzw. Mitglieder in der Nachbarlistenvereinigung evaluiert
wurden, werden sie gemäß ihrer
Gewichtung sortiert und es wird eine vorbestimmte Anzahl von Pilotsignalen
an die Mobilstation in der Nachbarlisten-Update-Nachricht vorgesehen.
Die Mobilstation verwendet dann die Nachbarlisten-Update-Nachricht,
um nach Pilotsignalen zu suchen, die stark genug sind, um hierüber zu kommunizieren.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich verdeutlichen
durch die detaillierte Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform
in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen durchgehend dieselben
Bezugszeichen verwendet werden; in den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
schematische Übersicht
eines beispielhaften zellularen Telefonsystems des CDMA-Typs gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ein
Diagramm einer Zellenabdeckung in einem beispielhaften zellularen
Telefonsystem des CDMA-Typs;
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3 ein
Blockdiagramm einer Mobiltelefonvermittlungsstelle;
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4 ein
Flussdiagramm, das das Verfahren der Zuordnung der Gewichtung zu
der anfänglichen
Nachbarliste darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Eine
beispielhafte Darstellung eines zellularen Telefonsystems, das vielleicht
als ein persönliches
Kommunikationssystem (PCS) angesehen werden kann, in dem die vorliegende
Erfindung beinhaltet ist, ist in 1 vorgesehen.
Bei der beispielhaften Ausführungsform
verwendet das in 1 dargestellte System CDMA-Modulationstechniken
bei der Kommunikation zwischen den Mobilstationen oder Mobiltelefonen
und den Basisstationen des Systems. Zellulare Systeme in großen Städten besitzen
hunderte von Basisstationen, die hunderttausende von Mobiltelefonen
bedienen. Eine universelle Frequenzwiederverwendung macht die Verwendung
von CDMA-Techniken zugänglicher
für Anstiege
hinsichtlich der Benutzerkapazität
in großen
Systemen im Vergleich zu herkömmlichen
Zellularsystemen mit FM-Modulation.
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In 1 umfassen
die Systemsteuerung und die Vermittlung 10, die auch als
Mobiltelefonvermittlungsstelle (MTSO) oder Systemsteuerung bezeichnet
werden, üblicherweise
Schnittstellen- bzw. Interface- und Verarbeitungsschaltungen zum
Vorsehen einer Systemsteuerung für
die Basisstationen. Die Systemsteuerung 10 steuert auch
das Routing bzw. die Leitung von Telefonanrufen von dem öffentlichen vermittelten
Telefonnetzwerk (PSTN = public switched telephone network) an die
geeignete Basisstation zur Übertragung
für die
geeignete Mobilstation. Systemsteuerung 10 steuert auch
das Routing von Anrufen von den Mobilstationen über wenigstens eine Basisstation
zu dem PSTN. Die Systemsteuerung 10 kann Anrufe zwischen
Mobiltelefonbenutzern über
eine geeignete Basisstation oder mehrere Basisstationen leiten,
da solche Mobilstationen üblicherweise
nicht direkt miteinander kommunizieren.
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Die
Systemsteuerung 10 kann an die Basisstationen gekoppelt
sein über
unterschiedliche Mittel, wie beispielsweise dedizierte Telefonleitungen,
optische Faserverbindungen oder über
Mikrowellenkommunikationsverbindungen. In 1 sind drei
solche beispielhaften Basisstationen 12, 14 und 16 zusammen
mit einer beispielhaften Mobilstation 18, die ein Mobil-
bzw. Zellulartelefon umfasst, dargestellt. Die Pfeile 20a bis 20b definieren
die Vorwärts-
und Rückwärtskommunikationsverbindungen
zwischen der Basisstation 12 und der Mobilstation 18.
Die Pfeile 22a bis 22b definieren die Vorwärts- und
Rückwärtskommunikationsverbindungen
zwischen der Basisstation 14 und der Mobilstation 18.
In gleicher Weise definieren die Pfeile 24a bis 24b die
Vorwärts-
und Rückwärtskommunikationsverbindungen
zwischen der Basisstation 16 und der Mobilstation 18.
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Die
Dienstbereiche oder Zellen der Basisstation sind in geographische
Formen ausgelegt, sodass die Mobilstation normalerweise am nächsten an einer
Basisstation ist. Wenn die Mobilstation im Leerlauf ist, d.h. keine
Anrufe stattfinden, überwacht
die Mobilstation konstant die Pilotsignalübertragungen von jeder nahen
Basisstation. Wie in 1 dargestellt ist, werden die
jeweiligen Pilotsignale an die Mobilstation 18 übertragen
durch die Basisstationen 12, 14 und 16 über Kommunikationsverbindungen 20b, 22b bzw. 24b.
Die Mobilstation bestimmt dann in welcher Zelle sie sich befindet
durch Vergleichen von Pilotsignalstärken, die von diesen bestimmten Basisstationen übertragen
werden.
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In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Mobilstation 18 so
angesehen werden, dass sie sich am nächsten an der Basisstation 16 befindet.
Wenn die Mobilstation 18 einen Anruf initiiert, wird eine
Steuernachricht an die Basisstation 16 übertragen. Beim Empfang der
Anrufaufforderungsnachricht signalisiert die Basisstation 16 dies der
Systemsteuerung 10 und übertragt
die Anrufnummer. Die Systemsteuerung 10 verbindet dann den
Anruf über
das PSTN an den gewollten Empfänger.
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Sollte
ein Anruf innerhalb des PSTN initiiert werden, überträgt die Systemsteuerung 10 die
Anrufinformation an alle Basisstationen in dem Bereich. Die Basisstationen übertragen
wiederum eine Paging-Nachricht an den gewünschten Empfänger der Mobilstation.
Wenn die Mobilstation eine solche Paging-Nachricht empfängt, spricht
sie mit einer Steuernachricht darauf an, die an die Basisstation übertragen
wird, mit der die Mobilstation in Verbindung steht bzw. mit der
sie kommuniziert. Diese Steuernachricht signalisiert der Systemsteuerung,
dass diese bestimmte Basisstation in Kommunikation mit der Mobilstation
steht. Die Systemsteuerung 10 routet dann den Anruf durch
diese Basisstation zu der Mobilstation.
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Sollte
sich die Mobilstation 18 aus dem Abdeckungsbereich der
Basisstation 16 hinausbewegen, wird ein Versuch durchgeführt den
Anruf weiterzuführen,
indem der Anruf durch eine weitere Basisstation geroutet wird. Es
gibt zwei unterschiedliche Verfahren das Handoff des Anrufs zu initiieren:
ein von der Basisstation initiiertes Handoff und ein von der Mobilstation
initiiertes Handoff. Beide dieser Techniken sind im Detail in dem
zuvor genannten '501
und '261 Patenten
beschrieben.
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2 illustriert
die Zellenabdeckung in einem typischen Zellularsystem. Jede Zelle
oder jeder Abdeckungsbereich wird durch eine Referenz BSx designiert,
wobei x die bestimmte Zelle identifiziert. Die Mobilstation ist
identifiziert durch das "M" in der Zelle BS0.
Beim ursprünglichen
Hochfahren sucht die Mobilstation nach der ersten Pilotsignalstärke, die ausreicht,
um darüber
zu kommunizieren. In diesem Beispiel empfängt die Mobilstation ihr stärkstes Pilotsignal
von der Basisstation 0, die in der Zelle BS0 angeordnet ist, und
zwar in Folge ihrer Nähe
zu diesem Zellstandort. Zusätzlich
empfängt
sie auch ein starkes Signal von dem Zellstandort 20, da
sich der Zellstandort auf dem Gipfel eines Berges befindet. Die Mobilstation
kommuniziert dann die identifizierten starken Pilotsignale und ihre
entsprechenden Signalstärken
und Phasenverzögerungszeiten
an die MTSO über
den Zellstandort mit der größten Signalstärke, in
diesem Fall dem Zellstandort 0. Die MTSO bestimmt, dass die Mobilstation über beide
Basisstationen BS0 und BS20 kommunizieren sollte und informiert
daher die Mobilstation dahingehend, beide dieser Pilotsignale in
den aktiven Satz aufzunehmen.
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Die
MTSO erzeugt beim Empfangen der anfänglichen Pilotinformation die
Nachbarlisten-Update-Nachricht, in dem sie zuerst jedes aktive/Kanditaten-Pilotsignal hinsichtlich
einer Umlaufzeitverzögerung
evaluiert, die größer ist
als ein vorbestimmter Schwellenwert, der in der beispielhaften Ausführungsform
RTD_MAX bezeichnet wird. Die Umlaufverzögerung ist proportional zu
dem Abstand zwischen der Mobilstation und einem bestimmten Zellstandort.
Die benachbarten Zellstandorte der Basisstation BS20 werden nicht
länger
für die
Aufnahme in die Nachbarlisten-Update-Nachricht bei diesem Beispiel in Betracht
gezogen, da die Umlaufzeitverzögerung
der Basisstation BS20 den vorbestimmten Schwellenwert übersteigt,
d.h. sie ist zu weit von der Mobilstation entfernt. Im Stand der
Technik würden die
benachbarten Basisstationen, der Basisstation BS20, in die Nachbarlisten-Update-Nachricht
aufgenommen. Die Aufnahme dieser Basisstationen wäre ungeeignet,
da sie nicht notwendigerweise starke Pilotsignale an die Mobileinheit
vorsehen, die für
ein Handoff geeignet wären.
Tatsächlich
wären die
Basisstationen, welche die Basisstation BS20 umgeben sehr wahrscheinlich
schlechte Wahlen für
ein Handoff, während
die Basisstationen BS1 bis BS6 mit großer Wahrscheinlichkeit viel
bessere Kandidaten wären.
Es sei bemerkt, dass obwohl die die Basisstation BS20 umgebenden
Basisstationen nicht für
ein Handoff in der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden,
dass die Basisstation BS20 in dem aktiven Satz verbleibt, infolge
ihres starken Pilotsignals.
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Die
MTSO erzeugt nun die Nachbarlisten-Update-Nachricht durch Erzeugen
der Vereinigung von vorbestimmten Nachbarlisten von allen aktiven/Kandidaten-Pilotsignalen,
die durch die Mobilstation identifiziert wurden, in diesem Fall
nur dem aktiven Pilotsignal von BS0. Gemäß 2 besteht die
Vereinigung der vorbestimmten Nachbarlisten nur aus den Basisstationen
BS1 bis BS6. Die Liste wird priorisiert gemäß einer vorbestimmten Funktion
die nachfolgend noch näher
erläutert
wird, und dann an die Mobilstation als die Nachbarlisten-Update-Nachricht
gesandt, aus der die Mobilstation nach den stärksten Pilotsignalen sucht.
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Ein
interessantes Beispiel der Nachbarlistenerzeugung kann gezeigt werden,
während
sich die Mobilstation von der Zelle 0 zur Zelle 6 bewegt. Wie bei
dem vorhergehenden Beispiel kommuniziert die Mobilstation über die
Basisstation BS0, deren Pilotsignal innerhalb des aktiven Satzes
enthalten ist. Die Mobilstation empfängt auch ein starkes Signal
von der Basisstation BS20, und zwar wiederum dadurch, dass sich
der Standort der Basisstation auf dem Gipfel eines Berges befindet,
sodass das entsprechende Pilotsignal auch zu dem aktiven Satz gehört. Die
Mobilstation sucht nach Pilotsignal-Offsets, die den Basisstationen
BS1 bis BS6 entsprechen, um zu bestimmen, ob irgendwelche Signale
stärker
werden, und zwar gemäß der zuvor
erzeugten Nachbarlisten-Update-Nachricht.
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Während sich
die Mobilstation der Basisstation BS6 annähert, wird das Pilotsignal
von dieser Basisstation graduell stärker bis es einen vorbestimmten
Schwellenwert überquert,
der als T_ADD in der beispielhaften Ausführungsform bezeichnet wird. Die
Mobilstation platziert das Pilotsignal in den Kandidatensatz und
berichtet die Signalstärke
und die Phasenverzögerungszeiten
aller aktiven und Kandidatensatzpilotsignale an die MTSO beim Auftreten dieses
Vorfalls. Die MTSO platziert das Pilotsignal von der Basisstation
BS6 sofort in den aktiven Satz. Dann beginnt die MTSO mit der Erzeugung
einer neuen Nachbarlisten-Update-Nachricht durch zunächst Evaluieren
der Phasenverzögerungszeit
jedes berichteten aktiven/Kandidaten-Pilotsignals zur Bestimmung
der entsprechenden Umlaufverzögerungszeit.
Bei diesem Beispiel übersteigt
die Umlaufverzögerungszeit
der Basisstation BS20 einen vorbestimmten Schwellenwert, da dessen
Standort weit entfernt ist und sie wird daher aus der weiteren Betrachtung
für die
Erzeugung der Nachbarlisten-Update-Nachricht herausgenommen, verbleibt
aber in dem aktiven Satz infolge ihrer Pilotsignalstärke.
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Als
nächstes
werden die Pilotsignale von den Basisstationen BS0 und BS6 evaluiert.
Eine festgelegte, vorbestimmte Nachbarliste wird aus dem Speicher
für jede
dieser Basisstationen ausgelesen. Wie in 2 dargestellt
ist, besteht die vorbestimmte Nachbarliste von BS0 aus den Nachbarn
BS1 bis BS6 und die vorbestimmte Nachbarliste BS6 besteht aus den
Nachbarn BS0, BS1, BS5, BS7, BS17 und BS18. Die Vereinigung dieser
zwei Listen erzeugt eine Nachbarlistenvereinigung bestehend aus
den Basisstationen BS0, BS1, BS2, BS3, BS4, BS5, BS6, BS7, BS17
und BS18. Jedes Mitglied dieser Vereinigung wird evaluiert durch
die Durchführung
einer Gewichtungsberechnung in Abhängigkeit davon wie häufig berichtete
aktive/Kandidaten-Pilotsignale dieses bestimmten Mitglied als ein
Nachbar in ihrer vorbestimmten Nachbarliste ansehen und in Abhängigkeit
von der Stärke
des Pilotsignals. Zum Beispiel ist das Mitglied BS5 sowohl in der
vorbestimmten Nachbarliste des Zellstandorts BS6, sowie des Zellstandorts
BS0 zu finden. Da BS5 in mehr als einer vorbestimmten Nachbarliste
zu finden ist, erhält
es eine höhere
Gewichtung als wenn es nur in einer vorbestimmten Nachbarliste zu
finden wäre.
Nachdem jedes Mitglied der Nachbarlistenvereinigung evaluiert wurde,
wird die Liste nach ihrer Gewichtung sortiert und die am höchsten angeordneten
Mitglieder werden in der Nachbarlisten-Update-Nachricht an die Mobilstation
geschickt. Weitere Einzelheiten des Gewichtungsvorgangs werden nachfolgend
beschrieben.
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Die
Mobilstation fährt
fort Pilotsignal-Offsets zu scannen, und zwar gemäß der Nachbarlisten-Update-Nachricht,
um zu bestimmen ob irgendwelche Pilotsignale stark genug werden,
um für
ein Handoff in Betracht gezogen zu werden. Während sich die Mobilstation
in die Zelle 6 hinein bewegt, fällt
die Pilotsignalstärke
von der Basisstation BS0 irgendwann unter einen vorbestimmten Schwellenwert,
der in der beispielhaften Ausführungsform
als T_DROP bezeichnet wird, woraufhin die Mobilstation die MTSO bezüglich dieses
Vorfalls benachrichtigt. Die Mobilstation sendet auch Pilotsignalstärken und
Phasenverzögerungszeiten
aller Pilotsignale in dem aktiven und Kandidatensatz an die MTSO.
Eine neue Nachbarlisten-Update-Nachricht wird berechnet gemäß dem oben
beschriebenen Vorgang. Die MTSO wird die Mobilstation auffordern,
das Pilotsignal entsprechend der Basisstation BS0 aus dem aktiven
Satz zu entfernen und in den Nachbarsatz aufzunehmen. Die MTSO fordert
die Mobilstation auf, die Verbindung mit der Basisstation BS0 abzubrechen,
was das Handoff beendet.
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3 illustriert
in Blockdiagrammform die Ausrüstung,
die in der MTSO verwendet wird. Die MTSO umfasst typischerweise
eine Systemsteuerung oder einen Systemsteuerprozessor 30,
einen digitalen Vermittlung, einen Diversity- bzw. Vielfachkombinierer,
einen digitalen Vocoder und einen digitalen Switch. Obwohl diese
nicht dargestellt sind, können
zusätzliche
Vielfachkombinierer und digitale Vocoder zwischen den digitalen
Switchen vorgesehen sein. Jeder dieser Blöcke wird im Detail in dem zuvor
genannten U.S. Patent Nr. 5,267,261 beschrieben.
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Von
besonderer Bedeutung für
die vorliegende Erfindung ist der Systemsteuerprozessor 30.
Im Allgemeinen werden Entscheidungen hinsichtlich des Handoffs durch
den Systemsteuerprozessor 30 getroffen, wobei die Basisstation
diese Entscheidungen zu der Mobilstation weiterleitet.
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Der
Systemsteuerprozessor 30 erzeugt unterschiedliche Nachrichten
zur Übertragung
durch die Basisstation an die Mobilstation. In der beispielhaften
Ausführungsform
ist eine dieser Nachrichten, die Systemparameternachricht, die auf
einem Paging-Kanal durch die Basisstation kommuniziert wird, welche
Voreinstellungs- bzw. Fehlerwerte für unterschiedliche Handoff-Paramter
enthält.
Unter diesen Parametern befinden sich der Handoff-Detektionsschwellenwert
(T_ADD) und der Handoff-Ausfallschwellenwert (T_DROP), die vollständig in
dem zuvor genannten '261
Patent beschrieben sind. Die Nachricht, die diese Parameterwerte
enthält,
wird demoduliert und decodiert und dann in dem Mobilstationssteuerprozessor
gespeichert.
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Andere
Nachrichten, die durch den Systemsteuerprozessor erzeugt werden
und über
wenigstens eine Basisstation an die Mobilstation kommuniziert werden,
sind der Pilotsignalmessanforderungsbefehl, die Handoff-Aufforderungsnachricht
und die Nachbarlisten-Update-Nachricht. Diese Nachrichten werden
demoduliert und decodiert und dann an dem Mobilstationsteuerprozessor
geliefert. Die Mobilstation agiert auf jede dieser Nachrichten,
um ein Handoff zu unterstützen,
wie in dem zuvor genannten '261 Patent
beschrieben ist.
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Von
besonderer Bedeutung für
die vorliegende Erfindung ist der Pilotsignalmessanforderungsbefehl
und die Nachbarlisten-Update-Nachricht. Ansprechend auf den Pilotsignalmessanforderungsbefehl
berichtet die Mobilstation die derzeitige Schätzung der Pilotstärken aller
der Pilotsignale in ihrem aktiven Satz und Kandidatensatz, sowie
jede Pilotsignalphasenverzögerungszeit.
Diese Nachricht wird als die Pilotsignalstärkenmessnachricht bezeichnet. Die
Pilotsignalstärkenmessnachricht
wird an den/die Zellstandort(e) übertragen,
die dem/den Pilotsignal(en) entsprechen, die in dem aktiven Satz
identifiziert sind und dann weiter an die Systemsteuerung und Vermittlung 10.
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Gemäß 3 werden
die Pilotsignalidentifikationsinformation und die entsprechenden
Signalstärken
an der Systemsteuerung und Vermittlung 10 empfangen und
verarbeitet unter Verwendung des Systemsteuerprozessors 30.
Jedes Pilotsignal in dem aktiven/Kandidatensatz wird zunächst überprüft, um zu
sehen, ob dessen assoziierte Umlaufzeitverzögerung (RTD) größer ist
als ein vorbestimmter Schwellenwert, der in der beispielhaften Ausführungsform
als RTD_MAX bezeichnet wird. Wenn dies der Fall ist, zeigt dies
an, dass die Nachbarn der Basisstation, die mit diesem Pilotsignal
assoziiert ist, zu weit von der Mobilstation entfernt sind, um für die Aufnahme
in die Nachbarlisten-Update-Nachricht in Betracht gezogen zu werden.
Solche Pilotsignale werden nicht weiter bei der Bestimmung des Aufbaus der
Nachbarlisten-Update-Nachricht in Betracht gezogen.
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Die
Speichereinheit 32 enthält
eine Liste aller Zellstandorte innerhalb des Kommunikationsnetzwerks
und eine festgelegte vorbestimmte Nachbarliste für jeden Zellstandort in dem
System. Zum Beispiel würde
gemäß 2 die
Nachbarliste des Zellstandorts BS0 die Zellstandorte BS1 bis BS6
umfassen. Für
jedes Pilotsignal des aktiven/Kandidatensatzes, das durch die MTSO 10 empfangen
wird, wird die entsprechende vorbestimmte Nachbarliste an den Systemsteuerprozessor 30 vorgesehen,
wo sie verarbeitet wird, um am besten zu bestimmen, welche Zellstandorte
für ein
mögliches
Handoff in Betracht gezogen werden.
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Die
Verarbeitung wird durchgeführt
gemäß dem Flussdiagramm
in 4. Zunächst
wird eine Nachbarlistenvereinigung erzeugt, als die Vereinigung
von Basisstationen aus den vorbestimmten Nachbarlisten von aktiven/Kandidatenpilotsignalen, die
an den Systemsteuerprozessor 100, der in Block 60 dargestellt
ist, vorgesehen werden. Zum Beispiel kann, wenn ein erstes aktives
Pilotsignal einer vorbestimmten Nachbarliste entspricht, welche
die Basisstationen BS1, BS2, BS3, BS5, BS7 und BS8 enthält und ein
zweites aktives Pilotsignal einer vorbestimmten Nachbarliste entspricht,
welche die Basisstationen BS2, BS4, BS5, BS6 und BS8 enthält, die
Vereinigung dieser Nachbarlisten eine Nachbarlistenvereinigung bilden,
welche die Basisstationen BS1, BS2, BS3, BS4, BS5, BS6, BS7 und
BS8 enthält.
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Der
Block 65 entfernt dann alle Mitglieder in der Nachbarlistenvereinigung,
die sich derzeitig in dem aktiven oder Kandidatensätzen befinden.
Der Block 67 setzt die Variable N gleich 1, welche das N-te
Mitglied in der Nachbarlistenvereinigung repräsentiert, um evaluiert zu werden.
Im Block 70 wird das erste Mitglied in der Nachbarlistenvereinigung mit
der vorbestimmten Nachbarliste verglichen, die dem ersten aktiven/Kandidatensatzpilotsignal
entspricht, das durch die MTSO empfangen wurde, um zu bestimmen,
ob das in Betracht gezogene Mitglied innerhalb dieser Liste enthalten
ist. Fortfahrend mit dem vorgegebenen Beispiel würde das Mitglied BS1 verwendet
werden, um die erste vorbestimmte Nachbarliste zu finden, in der
sie ein Mitglied ist. In diesem Fall ist das Mitglied BS1 in der
vorbestimmten Nachbarliste zu finden, die dem ersten aktiven Pilotsignal entspricht.
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Als
nächstes
wird eine Berechnung in dem Block 75 durchgeführt, die
dem Mitglied BS1 eine Gewichtung zuordnet, die proportional ist
zu der Signalstärke
des ersten aktiven Pilotsignals.
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Zum
Beispiel könnte
die Gewichtung, wie folgt berechnet werden: Gewichtung = f(x) = max((Stärke des Pilotsignals) – T_BASE,
0) (1)wobei,
in der beispielhaften Ausführungsform T_BASE
ein konfigurierbarer, vorbestimmter Schwellenwert in dB ist basierend
auf anderen Handoff-Parametern
und konfigurierbar ist, um Systemanforderungen zu erfüllen. Andere
Berechnungen können anstelle
der oben gezeigten durchgeführt
werden. Zum Beispiel könnte
die folgende alternative Gewichtungsfunktion verwendet werden: Gewichtung = f(x) = 10(Stärke
des Pilotsignals/10) (2)
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Diese
Berechnung hat zu Folge, dass die Gewichtung gleich der kombinierten
Signalstärke
in Lineareinheiten ist, wohingegen die vorherige Berechnung zur
Folge hat, dass die Gewichtung in dB erfolgt. Die Berechnung gemäß Gleichung
(2) hat zu Folge, dass starke aktive/Kandidatenpilotsignalnachbarn
andere schwächere
aktive/Kandidatenpilotsignale dominieren, wohin gegen die Berechnung
gemäß Gleichung
(1) eine gleichmäßigere Verteilung von
Nachbarn zur Folge hat, wenn ein einzelnes starkes Pilotsignal angetroffen
wird. Es sei bemerkt, dass andere Berechnungen verwendet werden
können
in Abhängigkeit
von der Systemkonfiguration und dass die obigen zwei Gewichtungsfunktionen
nur als Beispiele dargestellt sind.
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Die
Ergebnisse der obigen Berechnung werden in der Speichereinheit 32 gespeichert
und es wird eine neue Berechnung durchgeführt, wenn das derzeitig in
Betracht gezogene Mitglied in einer weiteren vorbestimmten Nachbarliste
eines aktiven/Kandidatenpilotsignals enthalten ist, wie im Block 85 gezeigt
ist. Wenn dies der Fall ist, dann wird eine neue Berechnung durchgeführt, unter
Verwendung der Signalstärke
des zweiten Pilotsignals. Das Ergebnis dieser und jeder nachfolgenden
Berechnungen wird der ersten Berechnung hinzugefügt, wie in Block 80 dargestellt
ist. Wenn es keine weiteren vorbestimmten Nachbarlisten gibt, welche
das ursprüngliche
Mitglied enthalten, wird die Endsumme in der Speichereinheit 32 gespeichert.
Der Block 90 prüft
um zu sehen, ob es andere Mitglieder in der Nachbarlistenvereinigung
gibt, die evaluiert werden müssen
und wenn dies der Fall ist, wird die Variable N im Block 72 inkrementiert,
um das nächste
zu evaluierende Mitglied in der Nachbarlistenvereinigung anzuzeigen.
Die Blöcke 70 bis 85 wiederholen
die gerade beschriebene Gewichtungsfunktion und speichern die jeweilige Endsumme
für jedes
Mitglied in der Speichereinheit 32.
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Nachdem
jedes Mitglied in der Nachbarlistenvereinigung evaluiert wurde,
werden die Ergebnisse anhand ihrer Gewichtung in absteigender Reihenfolge
sortiert, wie im Block 95 gezeigt ist. Als nächstes werden
im Block 100 die Mitglieder, deren Gewichtung nicht größer ist
als ein vorbestimmter minimaler Schwellenwert, aus der Liste entfernt.
Dies verhindert, dass marginal akzeptable Pilotsignale in der Nachbarlisten-Update-Nachricht
enthalten sind. Schlussendlich werden im Block 105 gemäß der beispielhaften Ausführungsform
die obersten 20 Mitglieder ausgewählt, um in der Nachbarlisten-Update-Nachricht
aufgenommen zu werden, die an die Mobilstation übertragen wird.
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Die
vorherige Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen,
um dem Fachmann zu ermöglichen
die vorliegende Erfindung nachzuvollziehen oder zu verwenden. Unterschiedliche
Modifikationen dieser Ausführungsformen
werden sich dem Fachmann rasch ergeben und die hier definierten
Grundprinzipien können
auf andere Ausführungsformen
angewendet werden, ohne den Einsatz erfinderischer Tätigkeit.
Somit soll die vorliegende Erfindung nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel
begrenzt sein, sondern sollte den breitesten Umfang gemäß den hier
offenbarten Ansprüchen
erhalten.
