FI106287B - Parannettu menetelmä tukiaseman vaihtamiseksi - Google Patents

Description

106287

Parannettu menetelmä tukiaseman vaihtamiseksi - Förbättrat förfarande för att byta basstation w • 5 Keksintö koskee yleisesti sitä, miten solukkoradiojärjestelmässä muodostetaan päätös päätelaitteen siirtymisestä käyttämään uutta tukiasemaa. Erityisesti keksintö koskee sitä, miten eri tukiasemat asetetaan suosituimmuusjärjestykseen tukiaseman vaihtoa varten.

10 Solukkoradiojärjestelmissä tunnetaan ns. handover-menettely, jonka mukaisesti tiedonsiirtoyhteys päätelaitteen ja järjestelmän kiinteiden osien välillä reititetään kulkemaan uuden tukiaseman kautta, kun yhteys vanhan tukiaseman kautta käy liian heikoksi tai häiriöiseksi. Esimerkiksi GSM-järjestelmässä (Global System for Mobile telecommunications) kukin tukiasema lähettää signaalia tietyllä ns. BCCH-15 kanavalla (Broadcast Control CHannel), jolloin päätelaitteet mittaavat vastaanottamiensa BCCH-signaalien voimakkuuksia ja päättelevät niiden perusteella, mikä solu on radioyhteyden laadun kannalta edullisin. Tukiasemat lähettävät päätelaitteille myös tiedon viereisissä soluissa käytetyistä BCCH-taajuuksista, jotta päätelaitteet tietävät, mitä taajuuksia niiden on kuunneltava 20 löytääkseen viereisten solujen BCCH-lähetykset.

Kuva 1 esittää erästä toisen sukupolven solukkojärjestelmää, joka käsittää solukko-järjestelmän ydinosaan CN (Core Network) kuuluvan keskuksen MSC (Mobile Switching Center) sekä radiopääsyverkkoon RAN (Radio Access Network) kuuluvia 25 tukiasemaohjaimia BSC (Base Station Controller) ja tukiasemia BS (Base Station), joihin matkaviestimet MS (Mobile Station) liittyvät radioteitse. Kuva 2 esittää erään toisen sukupolven solukkojärjestelmän tukiasemien 201-209 kattavuusalueita 201a-209a.

30 Toisen sukupolven solukkojärjestelmissä, kuten GSM-järjestelmässä, tukiasemien - . BS ja järjestelmän ydinosan CN välinen tiedonsiirto tapahtuu tukiasemaohjaimien BSC (Base Station Controller) kautta. Yksi tukiasemaohjain ohjaa tavanomaisesti , suurta määrää tukiasemia, jolloin päätelaitteen siirtyessä yhden solun alueelta toisen solun alueelle sekä vanhan että uuden solun tukiasemat liittyvät hyvin usein samaan 35 tukiasemaohjaimeen. Tällöin aktiivisen tukiaseman vaihto voidaan suorittaa tukiasemaohjaimessa. Sellaisia solunvaihtoja, joissa siirrytään ensimmäiseen tukiasemaohjaimeen liittyvästä tukiasemasta toiseen tukiasemaohjaimeen liittyvään tukiasemaan, on siis esim. tavanomaisessa GSM-järjestelmässä verrattain vähän.

2 106287 Tällaisessa tapauksessa keskuksen on purettava yhteys ensimmäiseen tukiasemaohjaimeen ja muodostettava uusi yhteys uuteen tukiasemaohjaimeen. Tällainen tapahtuma sisältää paljon tukiasemaohjainten ja keskuksen välistä signalointia, ja koska tukiasemaohjainten ja keskuksen väliset etäisyydet saattavat olla pitkiä, saattaa 5 tukiasemavaihdon ja samalla tukiasemaohjaimen vaihdon aikana esiintyä yhteyshäi- riöitä.

Tekniikan tason mukainen järjestely aktiivisen tukiaseman ja tukiasemaohjaimen vaihtamiseksi soveltuu hyvin ns. toisen sukupolven digitaalisiin solukkoradiojärjes-lO telmiin, kuten GSM ja sen laajennus DCS 1800 (Digital Communications System at 1800 MHz), IS-54 (Interim Standard 54) ja PDC (Personal Digital Cellular). On kuitenkin ehdotettu, että tulevissa ns. kolmannen sukupolven digitaalisissa solukko-järjestelmissä solujen päätelaitteille tarjoama palvelutaso saattaa erota huomattavasti solusta toiseen. Ehdotuksia kolmannen sukupolven järjestelmiksi ovat UMTS 15 (Universal Mobile Telecommunications System) ja FPLMTS/IMT-2000 (Future Public Land Mobile Telecommunications System / International Mobile Telecommunications at 2000 MHz). Näissä suunnitelmissa solut jaetaan koon ja ominaisuuksien mukaan esimerkiksi piko-, nano-, mikro-ja makrosoluihin ja esimerkkinä palvelutasosta voidaan käyttää tiedonsiirtonopeutta. Suurin tiedonsiirtonopeus on 20 tarjolla pikosoluissa ja pienin makrosoluissa. Solut voivat sijaita osittain tai kokonaan päällekkäin, ja päätelaitteita voi olla erilaisia, jolloin kaikki päätelaitteet eivät välttämättä pysty käyttämään hyväkseen kaikkien solujen tarjoamaa palvelutasoa. Lisäksi tukiasemat voivat tukea eri tavoin reaaliaikaista ja ei-reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttäviä palveluja.

25

Kuva 3 esittää erästä tulevaisuuden solukkoradiojärjestelmän muotoa, joka ei ole esim. tunnettuun GSM-järjestelmään nähden kokonaan uusi vaan joka sisältää sekä tunnettuja osia että kokonaan uusia osia. Nykyisten solukkoradiojärjestelmien pullonkaula, joka haittaa kehittyneempien palvelujen tarjoamista päätelaitteille, on 30 tukiasemien ja tukiasemaohjaimien muodostama radiopääsyverkko RAN (Radio . Access Network). Solukkoradiojärjestelmän ydinosa (engl. core network) muodos tuu keskuksista (MSC, Mobile services Switching Centre), muista verkkoelementeistä (GSM:ssä esimerkiksi pakettiradiovälitykseen liittyvät SGSN ja GGSN eli Serving GPRS Support Node ja Gateway GPRS Support Node, missä GPRS tulee 35 sanoista General Packet Radio Service) ja niihin liittyvistä siirtojärjestelmistä. Ydinosa pystyy esim. GSM:stä jatkokehitettyjen GSM+ -määritysten mukaisena välittämään myös uudenlaisia palveluja.

3 106287

Kuvassa 3 solukkoradiojärjestelmän 300 ydinosa on GSM+ -ydinosa 301 ja siihen liittyy kolme rinnakkaista radiopääsyverkkoa. Näistä verkot 302 ja 303 ovat UMTS-' radiopääsyverkkoja ja verkko 304 on GSM+ -radiopääsyverkko. UMTS-radiopääsy- verkoista kuvassa ylempi 302 on esim. kaupallinen radiopääsyverkko, jonka omistaa • 5 matkaviestinpalveluja tarjoava teleoperaattori ja joka palvelee tasavertaisesti kaikkia kyseisen teleoperaattorin liittymän hankkineita asiakkaita. Alempi UMTS-radiopää-syverkko 303 on esim. yksityinen ja sen omistaa esimerkiksi yritys, jonka toimitiloissa kyseinen radiopääsyverkko toimii. Yksityisen radiopääsyverkon 303 solut ovat tyypillisesti nano-ja/tai pikosoluja ja niissä voivat toimia vain kyseisen 10 yrityksen työntekijöiden päätelaitteet. Kaikissa kolmessa radiopääsyverkossa voi olla erityyppisiä palveluja tarjoavia ja kooltaan erilaisia soluja. Lisäksi kaikkien kolmen radiopääsyverkon 302, 303 ja 304 solut voivat sijaita kokonaan tai osittain päällekkäin. Kulloinkin käytettävissä oleva bittinopeus riippuu mm. radio-olosuhteista, käytettävien palvelujen ominaisuuksista sekä solukkojärjestelmän 15 alueellisesta kokonaiskapasiteetista ja muiden käyttäjien kapasiteettitarpeista. Edellä mainittuja uudentyyppisiä radiopääsyverkkoja kutsutaan yleisiksi radiopääsyverkoiksi GRAN (Generic Radio Access Network). Sellainen voidaan kytkeä yhteistoimintaan erityyppisten kiinteiden verkkojen CN (Core Network) kanssa ja erityisesti GSM-järjestelmän GPRS-verkon kanssa. Yleinen 20 radiopääsyverkko (Generic Radio Access Network, GRAN) voidaan määritellä niiden tukiasemien (Base Station, BS) ja niitä ohjaavien radioverkko-ohjainten (Radio Network Controller, RNC) joukkona, joilla on kyky siirtää signa-lointiviestejä keskenään. Seuraavassa yleistä radiopääsyverkkoa kutsutaan lyhyesti radioverkoksi GRAN.

25 • *

Kuvassa 3 esitetty päätelaite 305 on edullisimmin ns. kaksimoodipäätelaite, joka voi toimia joko toisen sukupolven GSM-päätelaitteena tai kolmannen sukupolven UMTS-päätelaitteena sen mukaan, minkälaisia palveluja on tarjolla sen kulloisessakin sijaintipaikassa ja mitkä ovat käyttäjän tiedonsiirtotarpeet. Se voi olla myös 30 monimoodipäätelaite, joka voi toimia useiden erilaisten tiedonsiirtojärjestelmien . : päätelaitteena tarpeen ja palvelujen saatavuuden mukaan. Käyttäjän käytettävissä olevat radiopääsyverkot ja palvelut määritellään päätelaitteeseen liittyvässä tilaajan f tunnistusyksikössä 306 SIM (Subscriber Identity Module).

35 Kuvio 4 esittää lähemmin erästä kolmannen sukupolven solukkojärjestelmän ydinosaa CN, joka käsittää keskuksen MSC, sekä ydinosaan liittyvää radioverkkoa GRAN. Radioverkko GRAN käsittää radioverkko-ohjaimia RNC sekä niihin liittyviä tukiasemia BS. Tällöin tietty radioverkko-ohjain RNC ja siihen liittyvät tuki- 4 106287 asemat kykenevät tarjoamaan laajakaistaisia palveluja ja toinen radioverkko-ohjain ja siihen liittyvät tukiasemat saattavat kyetä tarjoamaan vain perinteisiä kapeakaistaisia palveluja, mutta mahdollisesti suuremman peittoalueen kattaen.

5 Kuva 5 esittää erään kolmannen sukupolven solukkojärjestelmän tukiasemien 501-506 peittoalueita 501a-506a. Kuten kuvasta 5 voidaan havaita, voi paikallaan olevalla tai lyhyenkin matkan liikkuvalla päätelaitteella olla valittavissa useita tukiasemia radioyhteyttä varten.

10 Tarkastellaan tekniikan tason mukaisen järjestelyn soveltamista suunnitelmien mukaiseen kolmannen sukupolven digitaaliseen solukkojärjestelmään. Kolmannen sukupolven järjestelmissä aktiivisen tukiaseman ja aktiivisen radioverkko-ohjaimen vaihdot ovat hyvin yleisiä verrattuna toisen sukupolven järjestelmiin. Tämä johtuu mm. siitä, että solukoot saattavat olla huomattavan pieniä, ja siitä, että palvelutyyp-15 piä halutaan yhteyden aikana muuttaa esim. kapeakaistaisesta laajakaistaiseksi. Myös erilaisten reaaliaikaista tai ei-reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttävien palvelujen aloitus tai lopetus voi vaikuttaa tukiaseman ja radioverkko-ohjaimen vaihdon tarpeeseen.

20 Tekniikan tason mukainen vastaanotetun signaalin tehotason mittaus päätelaitteessa ei anna parasta mahdollista kuvaa siitä, miten uusi tukiasema pystyy vastaamaan päätelaitteen palvelutarpeeseen. Jos tukiaseman ja/tai radioverkko-ohjaimen vaihto suuntautuu usein niin, että yhteyden uusi reititys ei olekaan päätelaitteen palvelutarpeen kannalta paras mahdollinen, verkko kuormittuu tarpeettomien 25 tukiaseman vaihtojen takia. Keskuksen olisi suoritettava hyvin suuri määrä • · yhteyksien purkuja/muodostuksia, mihin edelleen liittyy suuri määrä keskuksen ja radioverkko-ohjainten välistä signalointia. Lisäksi pienikokoisia soluja on yhden keskuksen alueella hyvin suuri määrä, ja laajakaistaisissa sovelluksissa välitettävän käyttäjädatan määrä on myös suuri. Tämä aiheuttaa erittäin suuret kapasiteetti-ja 30 nopeusvaatimukset keskuslaitteistolle, joita ei suurissa järjestelmissä ole nykyisellä . tekniikalla mahdollista toteuttaa kohtuullisin kustannuksin.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on esittää menetelmä ja järjestely tukiaseman vaihtamiseksi siten, että otetaan huomioon tukiasemien mahdollisuudet tarjota 35 päätelaitteen tarvitsemia palveluja.

5 106287

Keksinnön tavoitteet saavutetaan asettamalla mahdolliset uudet tukiasemat suosi-tuimmuusjärjestykseen sen mukaan, kuinka suuren kantoaalto-häiriösuhteen ne pys-« tyisivät tarjoamaan, sekä tukiasemien olemassa olevan kuormituksen mukaan.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että uuden tukiaseman välit-5 semiseksi siinä - valitaan joukko mahdollisia uusia tukiasemia ja - estimoidaan erikseen kantoaalto-häiriösuhde, jonka kukin mainittuun joukkoon kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttäville yhteyksille, ja kantoaalto-häiriösuhde, jonka kukin mainittuun jouk- 10 koon kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan ei-reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttäville yhteyksille.

Keksintö kohdistuu myös solukkoradiojäijestelmään, jolle on tunnusomaista, että se käsittää uuden tukiaseman valitsemista varten välineet kantoaalto-häiriösuhteen es-timoimiseksi, jonka kukin tiettyyn mahdollisia uusia tukiasemia sisältävään jouk-15 koon kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan, jotka välineet on jär jestetty estimoimaan erikseen kantoaalto-häiriösuhde, jonka kukin mainittuun joukkoon kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttäville yhteyksille, ja kantoaalto-häiriösuhde, jonka kukin mainittuun joukkoon kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan ei-reaaliaikaista 20 tiedonsiirtoa edellyttäville yhteyksille.

Keksinnön mukaisesti kustakin potentiaalisesta uudesta tukiasemasta muodostetaan arvio, joka perustuu mitattuun signaalihäviöön tukiaseman ja päätelaitteen välillä, tietoon tukiaseman käyttämästä kokonaislähetystehosta ja tukiaseman solun alueella vallitsevasta häiriötehotasosta sekä tietoon tukiasemalla vapaana olevan tiedonväli-25 tyskapasiteetin määrästä. Arvioita ylläpidetään jatkuvasti ja uudeksi tukiasemaksi valitaan se, joka arvion mukaan on edullisin. Jotta päätelaite ei jäisi pomppimaan edestakaisin kahden sellaisen tukiaseman välille, joiden edullisuus on arvioiden perusteella hyvin samantasoinen, voidaan edellyttää hystereesiä, jossa päätelaite vaih- • . taa uudelle tukiasemalle vain, jos siitä tehty arvio on tietyn kynnysarvon verran kor- • > 30 keampi kuin nykyisestä tukiasemasta tehty arvio.

t

Signaalihäviö tukiaseman ja päätelaitteen välillä lasketaan tutkimalla tukiaseman tietyllä ohjaus- tai pilottikanavalla käyttämän lähetystehon ja vastaavan päätelaitteen vastaanottaman tehon eroa. Kaikki tukiasemat voivat käyttää ohjaus- tai pilottikanavalla samaa lähetystehoa tai kukin tukiasema voi ilmaista päätelaitteille, mitä tehoa 35 kulloinkin käytetään. Kokonaislähetystehon ja häiriötehotason määrittämiseksi jo- β 106287

O

kainen tukiasema laskee tietyn kokonaistehoparametrin ja tietyn häiriötehoparamet-rin, joiden avulla ennustetaan, kuinka suuri C/I-suhde (kantoaalto-häiriösuhde; engl.

Carrier to Interference ratio) voitaisiin saavuttaa tukiaseman ja päätelaitteen välillä ylös-ja alassuunnassa. Lisäksi potentiaalisille uusille tukiasemille lasketaan kuormi-5 tustekijät koskien reaaliaikaista ja ei-reaaliaikaista tiedonsiirtoa. Keksinnön edulliseksi todetussa suoritusmuodossa reaaliaikaiseen tiedonsiirtoon liittyvä kuormitus-parametri kertoo, onko uudella tukiasemalla vapaana yhtä suuri tiedonsiirtokapasiteetti kuin mitä päätelaitteelle on varattu nykyisellä tukiasemalla, ja ei-reaaliaikai-seen tiedonsiirtoon liittyvä kuormitusparametri kertoo, kuinka suuri osa ei-reaali-10 aikaiseen tiedonsiirtoon osoitetusta uuden tukiaseman tiedonsiirtokapasiteetista on vapaana.

Uuden tukiaseman edullisuutta kuvaava arvio koostuu ennustetuista C/I-suhteista ja kuormitusparametreista, jotka kaikki lasketaan edullisimmin erikseen ylös- ja alas-suuntaisille yhteyksille. Ylös-ja alassuuntaa voidaan arvion muodostamisessa pai-15 nottaa eri tavoin, jos halutaan korostaa jommankumman merkitystä tukiaseman vaihdon kannalta. Keksinnön mukaisesti reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttävät yhteydet hakeutuvat soluihin, joissa niille saadaan paras C/I-suhde, ja ei-reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttävät yhteydet hakeutuvat soluihin, joissa on paras kanavittain painotettu C/I-suhde eli eniten "vapaata" lähetysenergiaa. Järjestelmän toiminnan 20 kannalta keksintö pyrkii maksimoimaan C/I-suhteen kussakin yhteydessä ja samalla minimoimaan käytettävän kokonaislähetystehon, jolloin käytettävissä olevat resurssit tulevat optimaalisesti hyödynnetyiksi.

Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä esitettyihin edullisiin suoritusmuotoihin ja oheisiin kuviin, joissa 25 kuva 1 esittää tunnettua toisen sukupolven solukkoradiojärjestelmää, kuva 2 esittää eräitä kattavuusalueita kuvan 1 mukaisessa järjestelmässä, kuva 3 esittää erästä tulevaisuuden solukkoradiojärjestelmän muotoa, kuva 4 esittää lähemmin erästä osaa kuvasta 4, w kuva 5 esittää eräitä kattavuusalueita kuvan 3 mukaisessa järjestelmässä, 30 kuva 6 esittää tiettyjen parametrien muodostumista keksinnön mukaisessa järjes telmässä, 7 106287 kuva 7 esittää signalointia keksinnön eräässä suoritusmuodossa ja , kuva 8 esittää signalointia keksinnön eräässä toisessa suoritusmuodossa.

Edellä tekniikan tason selostuksen yhteydessä on viitattu kuviin 1 - 5, joten seuraa-vassa keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen selostuksessa viitataan lähinnä 5 kuviin 6-8.

Kuvassa 6 on esitetty päätelaite 600, joka vastaanottaa tukiasemien 601, 602 ja 603 lähettämiä signaaleja, erityisesti ns. lähetyksen ohjauskanavalla eli BCCH-kanavalla lähetettyjä signaaleja. Kukin tukiasema käyttää BCCH-lähetyksessään tiettyä lähetystehoa, jota kuvassa on merkitty tunnuksella PtxBCCH,, jossa alaindeksi i saa ar-lo vot 1, 2 ja 3 viitaten tukiasemiin 601, 602 ja 603. Tukiasemien lähettämät signaalit vaimenevat eri tavoin matkalla päätelaitteeseen 600, joka vastaanottaa ne tehoilla Prx BCCHj, jossa alaindeksi i saa arvot 1, 2 ja 3. Päätelaite 600 laskee tukiasema-kohtaiset etenemishäviöt LjP1 (engl. pathloss) kaavan

Lpl = x— ^CCH, ’ Ptx BCCH, V ; 15 mukaisesti. Koska etenemishäviö LjP1 on määritelty suhteena, sillä ei ole yksikköä. Tiedon siitä, minkä tukiasemien BCCH-lähetystä sen tulee vastaanottaa, päätelaite 600 saa nykyiseltä tukiasemalta, joka sisällyttää lähetykseensä listan ympäröivistä tukiasemista sinänsä tunnetulla tavalla. Mikäli tukiasemien BCCH-lähetysteho ei ole järjestelmässä vakio, päätelaite saa myös tiedon kunkin tukiaseman käyttämästä 20 BCCH-lähetystehosta PtxBCCHj sinänsä tunnetulla tavalla. Ne tukiasemat, joille laskettu etenemishäviö on ns. handover-marginaalin verran pienempi (parametri LjP1 on suurempi) kuin nykyiselle tukiasemalle laskettu etenemishäviö, päätelaite sisällyttää ns. kandidaattilistaan. Päätelaite voi signaloida tiedon mitatuista etenemishä-viöistä tukiasemille ja niiden kautta edelleen radioverkko-ohjaimelle 604.

25 Kokonaislähetystehon kuvaamiseksi jokaista tukiasemaa kohti lasketaan alassuun- - ·; täinen lähetystehoparametri PtXjinv>down kaavan

Ptxuw,down =_Ly_L (2)

N rP

n.f r„f mukaisesti. Invertoitujen taajuus- ja lovikohtaisten tehojen asemesta voidaan käyttää suoraan niiden tehoja kaavan - · · 8 106287

Ptxr=^ZPn,f (2a) mukaisesti. Kaavan (2) määrittelemän lähetystehoparametrin PtXjinv>down yksikkö on W*1 ja kaavan (2a) määrittelemän lähetystehoparametrin PtXidown yksikkö on W.

Tässä oletetaan, että jokaisen tukiaseman alassuuntainen lähetys koostuu kehyksistä, 5 joissa on aikavälejä ja taajuuksia, jolloin Pn f on aikavälissä n taajuudella f käytetty lähetysteho. Aikavälin ja taajuuden määrittämiä lovia (engl. slot) on kehyksessä yhteensä N kappaletta. Kaavassa (2) otetaan siis kussakin lovessa lähetetyn tehon käänteisarvo ja lasketaan ne yhteen ja jaetaan tulos lovien kokonaismäärällä. Erään toisen suoritusmuodon mukaisesti kaavan (2) mukainen arvo voidaan laskea myös ίο kullekin aikavälille erikseen; tämä tulee kyseeseen erityisesti järjestelmissä, joissa ei käytetä aikavälihyppelyä.

Yleisen häiriötehotason kuvaamiseksi lasketaan lisäksi tukiasemakohtainen ylös-suuntainen häiriötehoparametri Ijmv’uP kaavan ιΓ'-’^ςΛ (3) N n.f ^n,f 15 mukaisesti. Vaihtoehtoisesti voidaan nytkin käyttää ei-invertoituihin häiriötehoihin perustuvaa kaavaa Γ=^Σ!,γ (3a)

Myös häiriötehoparametrin Ι^ν»ϋΡ yksikkö on W'1 ja vaihtoehtoisen häiriötehopara-metrin IjuP yksikkö on W. Kaavassa (3) siis mitataan kunkin ylössuuntaisen loven 20 aikana vastaanotetun häiriötehon käänteisarvo ja lasketaan ne yhteen ja jaetaan tuloksen lovien kokonaismäärällä. Edellä mainitun toisen suoritusmuodon mukaisesti voidaan laskea myös kaavan (3) mukainen arvo kullekin aikavälille erikseen.

Kun kaavojen (2) ja (3) mukaiset arvot on laskettu, voidaan arvioida tukiasemakoh-• ^ taisesti alassuuntainen häiriöteho, jonka päätelaite tulisi uuden tukiaseman solussa 25 havaitsemaan. Alassuuntainen häiriöteho pnv.down arvioidaan yksiköissä W'1 kaavalla M Dt. inv.down γ’*·’' = ς (4) 1=1 i-, I < 9 106287 jossa M on niiden kandidaattilistalla olevien uusien tukiasemien lukumäärä, jotka toimivat samalla lähetystaajuudella kuin arvioinnin kohteena oleva uusi tukiasema.

' Vaihtoehtona on jälleen kaava

Jdown =^ptxdo™ ,Lpl (4a) i=l 5 Nyt voidaan arvioida alassuuntainen C/I-suhde, jonka päätelaite havaitsisi uuden (indeksillä i merkityn) tukiaseman solussa, kaavan I jyiown __ pfodown jjpl ^ jinv.down

l J

mukaisesti. Vaihtoehtona on kaava pfrdown jpl (Cl!) ·ή (5a) 10 C/I-suhteella ei ole yksikköä, koska se on suhde. Tässä tunnuksella Ptxdown ilman alaindeksiä on merkitty sitä lähetystehoa, jota nykyinen tukiasema käyttää lähettäes-sään päätelaitteelle.

Ylössuuntainen C/I-suhde indeksillä i merkityn uuden tukiaseman solussa voidaan arvioida vastaavasti kaavasta f PfyinvMPy 15 (c / /)“' = Ptxup Lf Iinv,up - —!pl (6) v L* ) jossa tunnuksella PtxuP ilman alaindeksiä on merkitty sitä lähetystehoa, jota päätelaite käyttää lähettäessään nykyiselle tukiasemalle. Vaihtoehtona on kaava ' {lup - Ptxup Lf) ^ ^

Edellä esitetyt vaihtoehtoiset kaavat ovat vaihtoehtoisia siten, että on käytettävä jo-20 ko pelkästään kaavoja 2 - 6 tai kaavoja 2a - 6a.

m

Tukiasemien kuormituksen kuvaamiseksi voidaan käyttää monenlaisia määritelmiä. Keksinnössä on havaittu edulliseksi käyttää kuormitusparametreja, jotka kuvaavat tukiasemalla vapaana olevan tiedonsiirtokapasiteetin määrää erikseen reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttävien palvelujen suhteen ja ei-reaaliaikaista tiedonsiirtoa edel- 10 106287 lyttävien palvelujen suhteen. Määritellään ei-reaaliaikaista tiedonsiirtoa koskeva kuormitusparametri fjNRT kaavalla

Γ -CRT

f NRT _ ^tot ^lot /n\

unrt+i W

jossa Ctot on suurin mahdollinen lovien lukumäärä käytetyssä kehysrakenteessa ja 5 C*y on näistä reaaliaikaiseen tiedonsiirtoon osoitettujen lovien lukumäärä. Kehysrakenne voi noudattaa esimerkiksi rakennetta, joka on esitetty suomalaisessa patenttihakemuksessa numero 964308 ja vastaavassa yhdysvaltalaisessa patenttihakemuksessa, jonka jäijestysnumero on 802645 ja jättöpäivä 19.2.1997, jolloin siinä olevien lovien määrä ja koko voi vaihdella. Yksikäsitteisyyden varmistamiseksi kaavassa (7) ίο esiintyvät C-tekijät on edullista ilmaista käyttäen yksikkönä pienintä sallittua loven kokoa, joka voi olla esimerkiksi 1/64 kehyksen kapasiteetista. Kaavassa (7) tunnuksella lTT on merkitty kyseisen tukiaseman kautta kulkevien aktiivisten ei-reaali- aikaisten kantajien määrää. Kantajan käsitteellä tarkoitetaan kaikkien niiden tekijöiden muodostamaa kokonaisuutta, jotka vaikuttavat tukiaseman ja tietyn päätelait-15 teen väliseen tiedonsiirtoon. Kantaja-käsitteeseen liittyvät mm. tiedonsiirtonopeus, viive, bittivirhesuhde ja näissä tapahtuvat vaihtelut tiettyjen minimi-ja maksimiarvojen välillä. Kantaja voidaan mieltää näiden tekijöiden yhteisvaikutuksesta syntyväksi tiedonsiirtoväyläksi, joka yhdistää tukiaseman ja tietyn päätelaitteen ja jonka kautta voidaan siirtää hyötydataa eli payload-informaatiota. Yksi kantaja yhdistää 20 aina vain yhden päätelaitteen yhteen tukiasemaan. Monitoimiset päätelaitteet voivat ylläpitää samanaikaisesti useita kantajia, jotka yhdistävät päätelaitteen yhteen tai useampaan tukiasemaan.

Reaaliaikaista tiedonsiirtoa koskeva kuormitusparametri fjRT voidaan määritellä kaavalla 25 fm = i1 j°S C‘°'~C™-S (8) [0 muuten jossa S on niiden lovien lukumäärä, jotka päätelaitteelle on varattu yhteydessä nykyisen tukiaseman kanssa. Tekijä S on ilmaistava samoissa yksiköissä kuin C-teki- * jät. Kaavojen (7) ja (8) mukaiset kuormitusparametrit voidaan määritellä erikseen ylös- ja alassuunnille, jolloin kaavoissa C-tekijät ja kaavan (7) U-tekijä koskevat 30 vain kyseistä siirtosuuntaa ja kuormitustekijöihin merkitään ylimääräinen yläindeksi "up" tai "down".

• · 11 106287

Keksinnön mukaisesti niille tukiasemille, jotka on etenemishäviön mittauksen perusteella kelpuutettu kandidaattilistalle, lasketaan arvio, jonka mukaan tukiasemat ase- * tetaan keskinäiseen suosituimmuusjärjestykseen. Arvion laskennassa käytetään hyväksi kuormitustekijöitä ja estimoituja C/I-suhteita. Eräs edullinen kaava tukiasema- 5 kohtaisen arvion Wj laskemiseksi on w, = loio^oj/;"·— · f™T-äown. (c/if™] \f,RTup f,mT'up {ch)t}) (9) joka antaa arvion Wi desibeleinä. Eksponenttien a ja b valinnalla voidaan määrätä, kumpi siirtosuunta (ylös- vai alassuunta) on uuden tukiaseman valinnan kannalta määräävämpi vai ovatko molemmat siirtosuunnat samanarvoisia. Kaavassa (9) ίο esiintyvät hakasulkulausekkeiden eksponentit on mahdollista määritellä a:n ja b:n asemesta myös muodossa (l+a/64) ja (l-a/64), jossa luku a on kokonaisluku välillä [-64, 64]. Tällöin päästään suurempaan tarkkuuteen varsinkin, jos luku a on signa-loitava solukkoradiojäijestelmän laitteesta toiseen viestissä, jossa sen esittämiseen on varattu hyvin rajallinen määrä bittejä. Sopivat eksponenttien arvot voidaan etsiä 15 kokeilemalla.

Periaatteena on, että se tukiasema, jolle laskettu arvio Wj on suurin, valitaan uudeksi tukiasemaksi. Jotta päätelaite ei jäisi poukkoilemaan edestakaisin kahden sellaisen tukiaseman i ja j välillä, joille lasketut arviot Wj ja Wj ovat yhtä suuret, voidaan edellyttää, että uudelle tukiasemalle lasketun arvion on oltava H desibeliä suurempi 20 kuin nykyiselle tukiasemalle laskettu arvio, jossa H on positiivinen nollasta eroava reaaliluku. Toinen mahdollisuus on sisällyttää etenemishäviön laskemiseen ja/tai C/I-suhteen estimointiin liukuva keskiarvoistus ajan suhteen, mikä vähentää mahdollisuutta täsmälleen saman tuloksen saamiseksi kahdelle tukiasemalle.

Edellä ei ole otettu kantaa siihen, missä solukkoradiojäijestelmän osissa keksinnön 25 mukaisen menetelmän edellyttämät laskemiset ja arvioinnit toteutetaan. Etenemishäviön mittaukset on edullisinta tehdä päätelaitteessa, koska tukiasemat lähettävät säännöllisesti BCCH-signaalia tai vastaavaa signaalia, jonka lähetysteho on tunnettu • . ja josta etenemishäviön mittaus on näin ollen helppo tehdä. Tukiasemien on edullis ta tehdä kaavojen (2) ja (3) mukaiset laskutoimitukset, koska niillä on itsellään tieto m 30 kehysrakenteesta ja sen eri lovissa käytetystä lähetystehosta. Tukiasemaan on myös helppo integroida mittausvastaanotin, joka mittaa kaavan (3) edellyttämää vastaanotettua häiriötehoa kehysrakenteen eri lovien aikana. Kaavojen (4) - (9) mukaiset laskutoimitukset voidaan tehdä esimerkiksi radioverkko-ohjaimessa, mikä luonnollisesti edellyttää, että päätelaitteet ja tukiasemat signaloivat radioverkko-ohjaimelle 35 mittaamansa ja laskemansa tiedot. Laskettuaan kaavan (9) mukaiset arviot radio- 12 106287 verkko-ohjain antaisi tarvittaessa jonkin tukiaseman kautta päätelaitteelle komennon vaihtaa tukiasemaa.

Kaavojen (4) - (9) mukaiset laskutoimitukset voitaisiin tehdä myös päätelaitteessa, mutta tämä edellyttäisi päätelaitteelta varsin suurta laskentakapasiteettia. Edelleen 5 kaavojen (4) - (9) mukaiset laskutoimitukset voitaisiin tehdä jossakin tukiasemassa, mutta tämä edellyttäisi varsin mittavaa signalointia tukiasemien välillä. Luonnollisesti solukkoradioverkkoon voidaan järjestää myös jokin aiemmissa kaaviokuvissa esiintymätön laite, jonka tehtävänä on vastaanottaa mittaustuloksia koskevaa signalointia ja tehdä kaavojen (4) - (9) mukaisia laskutoimituksia sekä antaa komentoja ίο tukiaseman vaihtamiseksi.

Keksintö ei edellytä, että kaikkia edellä esitettyjä laskutoimituksia ja arviointeja käytetään jokaisen tukiaseman vaihdon yhteydessä. Päätös uuden tukiaseman valinnasta voidaan tehdä vaikka pelkästään etenemishäviöiden mittausten perusteella, jos tukiaseman vaihtoon liittyviä laskutoimituksia tekevä solukkoradiojärjestelmän osa 15 on kuormittunut niin paljon, ettei kaikkia laskutoimituksia voida tehdä, tai jos mittaustuloksia lähetystehoista ja häiriötehoista ei ole saatavilla, tai jos on olemassa jokin muu syy yksinkertaisemman päätöksen tekemiseksi koskien tukiaseman vaihtoa (esimerkiksi mahdollisia uusia tukiasemia on vain yksi).

Seuraavassa tarkastellaan kuvan 7 mukaisia signalointitarpeita siinä esimerkinomai-20 sessa suoritusmuodossa, jossa kaavojen (4) - (9) mukaiset laskutoimitukset tekee radioverkko-ohjain. Päätelaite MS (Mobile Station) tekee etenemishäviön laskemiseen liittyvät vastaanotetun tehon mittaukset 701 tietyin väliajoin, etenemishäviö-olosuhteiden muuttuessa tai tukiaseman BS (Base Station) lähetettyä tätä tarkoittavan komennon 702. Tukiasema voi lähettää kyseisen komennon 702 esimerkiksi ha-25 vaittuaan muutoksen lähetysteho- tai häiriötehotilanteessa (kaavat (2) ja (3)). Mittausten tuloksena päätelaite lähettää tukiasemalle ja sen kautta edelleen radioverkko-ohjaimelle RNC (Radio Network Controller) mittausviestin 703, joka sisältää mittaustiedot kaikista kandidaattilistaan kuuluvista tukiasemista. Mahdollinen mittaus-" komento 702, jolla tukiasema voi komentaa päätelaitteen tekemään etenemishäviön 30 mittaukset, sisältää tiedon siitä, mitkä tukiasemat kuuluvat kandidaattilistaan. Kun tukiasema on välittänyt päätelaitteen toimittaman mittausviestin 703 radioverkko-ohjaimelle, radioverkko-ohjain lähettää tukiaseman kautta päätelaitteelle tarvittaessa tukiaseman vaihtokomennon 704, joka sisältää sinänsä tunnetulla tavalla kaikki ne tiedot, jotka päätelaite tarvitsee aloittaakseen tiedonsiirron uuden tukiaseman kans-·· 35 sa. Päätelaite kuittaa tukiaseman vaihtokomennon lähettämällä radioverkko-ohjai melle kuittausviestin 705 joko vanhan tai uuden tukiaseman kautta.

13 106287

Kuva 8 esittää signalointia vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa, jossa päätelaite tekee aloitteen tukiaseman vaihdosta. Päätelaite saa kandidaattilistaan kuuluvien tukiase- • mien lähettämien BCCH-kanavien kautta tiedot 802 tukiasemien tekemistä lähetys-teho- ja häiriötehomittauksista. Jos päätelaite tekee päätöksen tukiaseman vaihdosta, 5 se lähettää nykyisen tukiaseman kautta radioverkko-ohjaimelle tätä tarkoittavan viestin 803. Radioverkko-ohjain lähettää kuittausviestin 804, jossa se joko hyväksyy tai hylkää tukiaseman vaihdon.

Tilanteessa, jossa tukiasema menettää äkillisesti yhteyden nykyiseen tukiasemaan tai jossa päätelaite pannaan päälle eikä sillä ole nykyistä tukiasemaa, yhteys muo-io dostetaan päätelaitteen ja sen tukiaseman välille, jonka lähettämän BCCH-signaalin tai vastaavan signaalin voimakkuus on suurin.

Seuraavassa taulukossa on yhteenveto tiedoista, jotka keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä (päätös tukiaseman vaihdosta tehdään joko päätelaitteessa tai radioverkko-ohjaimessa) välitetään signalointina päätelaitteen, tuki-15 aseman ja tukiasemaohjaimen välillä.

14 106287

Tukiasemalta päätelaitteelle Signaloinnin ajoitus handover-marginaali (dB) yhteyden alussa kandidaattijoukko esim. muutos lähetysteho- tai häiriötehotilanteessa (kaavat (2) ja (3)) komento tukiaseman vaihtamiseksi tukiaseman vaihdon yhteydessä kuittausviesti tukiaseman vaihdosta tukiaseman vaihdon yhteydessä BCCH-kanavan lähetysteho säännöllisesti BCCH-kanavalla

PtXj'nv>d°'vn tai Ptx,down säännöllisesti BCCH-kanavalla

Ijiov up taj ^up säännöllisesti BCCH-kanavalla Päätelaitteelta tukiasemalle Signaloinnin ajoitus nykyisen solun vastaanotettu BCCH- säännöllisesti paketeittaan teho muiden kandidaattilistan solujen säännöllisesti / tukiaseman pyydettyä / vastaanotettu BCCH-teho tehojen muututtua päätelaitteen nopeus säännöllisesti / tukiaseman pyydettyä / nopeuden muututtua aloite tukiaseman vaihtamiseksi tukiaseman vaihdon yhteydessä kuittausviesti tukiaseman vaihdosta tukiaseman vaihdon yhteydessä

Tukiasemalta radioverkko-ohjaimelle Signaloinnin ajoitus

Ptx,l,n down taj ptXjdown esim. 100 ms välein I-aivup tai I,l|P esim. 100 ms välein

Alan ammattimiehelle on selvää, että edellä esitetyt vain tiettyyn solukkoradiojärjestelmään viittaavat spesifiset nimitykset, kuten "BCCH-kanava", »· 5 on tarkoitettu vain keksinnön sovellutusmahdollisuuksien havainnollistamiseksi eivätkä ne rajoita keksintöä.

% •« ♦

Claims (9)

106287

1. Menetelmä tukiaseman vaihdon toteuttamiseksi solukkoradiojärjestelmässä, joka käsittää tukiasemia ja päätelaitteita, tunnettu siitä, että uuden tukiaseman 5 valitsemiseksi siinä - valitaan joukko mahdollisia uusia tukiasemia ja - estimoidaan erikseen kantoaalto-häiriösuhde, jonka kukin mainittuun joukkoon kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttäville yhteyksille, ja kantoaalto-häiriösuhde, jonka kukin mainittuun jouk- 10 koon kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan ei-reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttäville yhteyksille.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att dessutom estimeras skilt det förhällande bärväg-stöming som varje potentiella nya basstation i nämnda flertal skulle förmä erbjuda vid uppätgäende förbindelser och det förhällande bärväg-stör- 15 ning som vaije potentiella nya basstation i nämnda flertal skulle förmä erbjuda vid nedätgäende förbindelser,

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä lisäksi estimoidaan erikseen kantoaalto-häiriösuhde, jonka kukin mainittuun joukkoon 15 kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan ylössuuntaisille yhteyksille, ja kantoaalto-häiriösuhde, jonka kukin mainittuun joukkoon kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan alassuuntaisille yhteyksille.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att dessutom mäts belast-ningsläget för varje potentiella nya basstation i nämnda flertal. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä lisäksi 20 mitataan kunkin mainittuun joukkoon kuuluvan mahdollisen uuden tukiaseman kuormitustilanne.

4. Förfarande enligt patentkrav 3, kännetecknat av att det uppätgäende belast-ningsläget för varje potentiella nya basstation i nämnda flertal mäts skilt och det nedätgäende belastningsläget för varje potentiella nya basstation i nämnda flertal mäts skilt. 25

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä mitataan erikseen kunkin mainittuun joukkoon kuuluvan mahdollisen uuden tukiaseman kuor- :·, 25 mitustilanne ylössuunnassa ja kunkin mainittuun joukkoon kuuluvan mahdollisen uuden tukiaseman kuormitustilanne alassuunnassa.

5. Förfarande enligt patentkrav 3, kännetecknat av att belastningsläget för varje potentiella nya basstation i nämnda flertal mäts skilt beträffande förbindelser som förutsätter dataöverföring i realtid och belastningsläget för varje potentiella nya basstation i nämnda flertal mäts skilt beträffande förbindelser som förutsätter dataöver- 30 föring i icke-realtid. m ,, 1 *

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä mitataan erikseen kunkin mainittuun joukkoon kuuluvan mahdollisen uuden tukiaseman kuor- 30 mitustilanne reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttävien yhteyksien suhteen ja kunkin * mainittuun joukkoon kuuluvan mahdollisen uuden tukiaseman kuormitustilanne ei- reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttävien yhteyksien suhteen.

6. Förfarande enligt patentkrav 3, kännetecknat av att för varje potentiella nya * basstation i nämnda flertal bildas en uppskattning som beskriver säväl det förhällan de bärväg-stöming som berörda basstation skulle förmä erbjuda som belastnings-35 läget för berörda basstation, och som ny basstation väljs den basstation för vilken uppskattningen är fördelaktigast. • « 106287

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä muodos-35 tetaan kutakin mainittuun joukkoon kuuluvaa mahdollista uutta tukiasemaa koskien arvio, joka kuvaa sekä kantoaalto-häiriösuhdetta, jonka kyseinen tukiasema pystyisi tarjoamaan, että kyseisen tukiaseman kuormitustilannetta, ja valitaan uudeksi tukiasemaksi tukiasema, jota koskeva arvio on edullisin. 106287

7. Cellradiosystem innefattande basstationer och terminaler, kännetecknat av att det för vai av ny basstation innefattar organ for att estimera det förhällande bärvag-stöming som varje basstation i en given mängd potentiella nya basstationer skulle förmä erbjuda, varvid organen inrättats att skilt estimera det förhällande bärväg-stör-5 ning som varje potentiella nya basstation i nämnda flertal skulle förmä erbjuda vid förbindelser som förutsätter dataöverföring i realtid och det förhällande bärväg-stör-ning som varje potentiella nya basstation i nämnda flertal skulle förmä erbjuda vid förbindelser som förutsätter dataöverföring i icke-realtid.

7. Solukkoradiojärjestelmä, joka käsittää tukiasemia ja päätelaitteita, tunnettu siitä, että se käsittää uuden tukiaseman valitsemista varten välineet kantoaalto-häi-riösuhteen estimoimiseksi, jonka kukin tiettyyn mahdollisia uusia tukiasemia sisältävään joukkoon kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan, jotka 5 välineet on järjestetty estimoimaan erikseen kantoaalto-häiriösuhde, jonka kukin mainittuun joukkoon kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttäville yhteyksille, ja kantoaalto-häiriösuhde, jonka kukin mainittuun joukkoon kuuluva mahdollinen uusi tukiasema pystyisi tarjoamaan ei-reaaliaikaista tiedonsiirtoa edellyttäville yhteyksille. 10

8. Cellradiosystem enligt patentkrav 7, kännetecknat av att det innefattar - organ i terminalen för att mätä överföringsförlusten mellan terminalen och den nuvarande basstationen samt den eventuella nya basstationen samt organ för att signalera mätresultatet som beskriver den mätta överföringsförlusten tili basstationen, 15. pä basstationen organ för att beskriva den av basstationen överförda effekten och mottagna stömingseffekten med effektparametrar och organ för att signalera nämnda effektparametrar tili radionätsstyrenheten och/eller terminalen och - i radionätsstyrenheten organ för att bilda en uppskattning per basstation om hur högt förhällande bärväg-brus berörda basstation skulle förmä erbjuda terminalen. 20

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen solukkoradiojärjestelmä, tunnettu siitä, että se käsittää - päätelaitteessa välineet etenemishäviön mittaamiseksi päätelaitteen ja nykyisen tukiaseman sekä mahdollisen uuden tukiaseman välillä sekä välineet mitattua 15 etenemishäviötä kuvaavan mittaustuloksen signaloimiseksi tukiasemalle, - tukiasemassa välineet tukiaseman lähettämän tehon ja vastaanottaman häiriötehon kuvaamiseksi tehoparametreilla ja välineet mainittujen tehoparametrien signaloimiseksi radioverkko-ohjaimelle ja/tai päätelaitteelle ja - radioverkko-ohjaimessa välineet tukiasemakohtaisen arvion muodostamiseksi siitä, 20 kuinka suuren kantoaalto-kohinasuhteen kyseinen tukiasema pystyisi tarjoamaan päätelaitteelle.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen solukkoradiojärjestelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi tukiasemassa välineet tukiaseman kuormituksen mittaamiseksi ja .. 25 kuormitusta kuvaavan mittaustiedon signaloimiseksi radioverkko-ohjaimelle. m 106287 ' Patentkrav - 1. Förfarande for att utföra byte av basstation i ett cellradiosystem innefattande basstationer och terminaler, kännetecknat av att, i syfte att väljä en ny basstation 5 - väljs ett flertal potentiella nya basstationer och - estimeras skilt det förhällande bärväg-stöming som varje potentiella nya basstation i nämnda flertal skulle förmä erbjuda vid förbindelser som förutsätter dataöverföring i realtid, och det förhällande bärväg-stöming som varje potentiella nya basstation i nämnda flertal skulle förmä erbjuda vid förbindelser som förutsätter dataöverföring i 10 icke-realtid.

9. Cellradiosystem enligt patentkrav 8, kännetecknat av att det dessutom pä basstationen innefattar organ för att mätä basstationens belastning och signalera mät-data som beskriver beiastningen tili radionätsstyrenheten. •' ψ