SE466230B - Foerfarande att i ett mobilradiosystem maeta en egen trafikfoerbindelses oeverfoeringskvalite - Google Patents

Description

I: 10 15 20" 25 30 35 466 230 ett begränsat antal bärfrekvenser undvika störningar mellan skilda förbindelser som utnyttjar samma bärfrekvens. Denna svårighet beror bl a på att de mobila stationerna kan störa i varierande grad när de förflyttar sig. Olika metoder har utvecklats för att skapa ett mått på en förbindelses kvalite, exempelvis utnyttjas SAT (Supervising Audio Tone) såsom beskrives i den ovannämnda referensen CMS88, kapitel 1:10. Basstationen utsänder på en önskad bärfrekvens en ton med en modulationsfrek- vens över det hörbara området, tonen mottages av mobilstationen och âtersändes till basstationen. Denna får ett mått på stör- ningen av den valda bärfrekvensen genom att jämföra den utsända och. den àtersända tonen. Vid digitala överföringssystem1 kan bitfelshalten BER (Bit Error Rate) utnyttjas som ett mått på störningen. Båda dessa metoder har emellertid nackdelen att de ger indirekta mått på hur bärfrekvensen från en störande förbindelse påverkar den egna förbindelsen.

I ett examensarbete 'vid Kungl. Tekniska Högskolan, Christer Gustavsson: “Simulering av adaptivt kanalval", Ericsson Radio Systems«ABW_L9&1,qbeskriMesfen:metodaattiminska»antalenmspärm~. ningarkav 'samtali.fvid*.exempelviíš»bytef;iawfißæsstatšääåtffiíffñBässtazfifdner-' na har huvudsakligen fast tilldelade kanaler, men också ett mindre antal adaptiva kanaler. Basstationen och mobilstationen mäter signalstyrkan på systemets anropskanaler och använder dessa som mått på signalstyrkan hos trafikkanaler som kan kopplas upp.

Mobilstationen och basstationen mäter också upp signalstyrkan hos trafikkanaler mellan främmande mobilstationer och basstationer.

Dessa trafikkanaler utgör störningar för den förbindelse som_ skall kopplas upp. En trafikkanal vars störning har liten signalstyrka i förhållande till anropskanalens signalstyrka utväljes. Metoden möjliggör en advekat bedömning av en trafikför- bindelses överföringskvalite och val av trafikkanal, men har nackdelen att den inte ger ett direkt mått på den valda trafik- kanalens signalstyrka. Metoden ger inte heller möjlighet att fortgående mäta överföringskvaliten hos den egna uppkopplade trafikförbindelsen. För det europeiska mobiltelefonisystemet föreslås en liknande metod att bedöma överföringskvaliten, och 10 20 30 » 466 250 denna metod finns beskriven i ETSI/GSM 05.08, version 3.5.0, kapitel 3.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN De ovannämnda nackdelarna hos känd teknik undvikes vid det uppfinningsenliga förfarandet. Till grund för'uppfinningen ligger tanken att dels mäta bärfrekvensens signalstyrka hos den egna trafikförbindelsen, dels mäta bärfrekvensens signalstyrka hos störande trafikförbindelser'under tidsintervall när'bärfrekvensen hos den egna förbindelsen är avstängd.

Uppfinningen har de kännetecken som framgår av bifogade patent- krav.

FIGURFÖRTECRNING Ett utföringsexempel av uppfinningen skall närmare beskrivas nedan i anslutning till figurer av vilka .figur 1 visar celler och cellgruppenmför ett»mobilteLefonisystemfi. figur 2f^1sch1ematiskt¥ visar *s»igna'1+vägarf* ochrifstömningaírf- melslan *aafselfi basstationer och mobilstationer, figur 3 visar tidluckor och signalstyrkor för ett tidsdelat mobiltelefonisystem och figur 4 visar en signalsekvens i en tidlucka.

Fönnnnnenn Uærönzucsronu Den geografiska indelningen för ett cellindelat mobilradiosystem visas schematiskt i figur 1. En cell 1 med en basstation BS1 ingår i en cellgrupp 3. Mobiltelefonisystemet är tilldelat ett frekvensband som uppdelats i antal kanaler, exempelvis 400 skilda kanaler. Mobilsystemet har fast frekvensplan och varje cell i gruppen 3 har tillgång till ett mindre antal av kanalerna, exempelvis 20 kanaler per cell. De 400 kanalerna är så fördelade inom cellgruppen 3 att en kanal med ett visst par av bärfrekven- ser endast förekommer en gång. Härigenom motverkas störningar mellan kanalerna. En cell 2 med en basstation BS2 tillhör en 10 15 241.» 25 30 466 230 intilliggande cellgrupp 4, vilken på motsvarande sätt har tillgång till de 400 kanalerna. Basstationen BS2 har tillgång till samma kanaler som basstationen BS1 och dessa basstationer är placerade på så stort avstånd från varandra som möjligt för att i möjligaste mån undvika störningar. En närmare beskrivning av cellindelning och frekvensplan återfinnes i den ovannämnda referensen CMS88, kapitel 6. I figur 2 visas basstationen BS1 med mobilstationer MSl och MS3 inom cellen 1 samt basstationen BS2 med mobiler MS2 och MS4 inom cellen 2. Basstationen BS1 har trafikförbindelse med mobilen MSl på en trafikkanal Kl, vilken omfattar en utgående kanal FVCl från basstationen och en inkommande kanal RVCl till basstationen. Mobilen MS3 upprättar en trafikförbindelse till basstationen BS1 med hjälp av en styrkanal K3 med en utgående styrkanal FOCC och en inkommande -styrkanala RECC. Basstationen BS2 har trafikförbindelse dels med mobilen MS2 på kanalen Kl, dels med mobilen MS4 på en kanal K2, vilken omfattar en utgående kanal FVC2 och en inkommande kanal RVC2. Kanalerna ligger i 800 MHz-bandet och frekvensskillnaden för bärfrekvensen mellan utgående och inkommande kanaler är 45 MHz för.samtliga,kanaleæ@ såmälwtnafikkanalennarsomastyrkanalen- » aa; fremensskïrïnadefif: .mel 'iišïïfliffrvaranärafi-a,'fmggäfiåß* kanaler är 30 kHz.

Det föreligger en viss risk att kanalen Kl i cellen 1 störs av interferenser från kanalen Kl i cellen 2, trots att avståndet mellan basstationerna Bl och B2 är stort, såsom beskrivits i anslutning till figur 1. Uppfinningen har till föremål ett förfarande att mäta och beräkna en överföringskvalite för den egna trafikförbindelsen på kanalen Kl mellan basstationen BS1 och mobilstationen MSl. överföringskvalíten beräknas närmare bestämt som en kvot C/I, där storheten C är signalstyrkan hos bärfrekven- sen för kanalen Kl mellan basstationen BS1 och mobilen MSl.

Storheten I är densammanlagda interfererande signalstyrkan hos bärfrekvenser för kanalen Kl när förbindelsen mellan.basstationen BS1 och mobilens MSl är avstängd. Denna interfererande sig- nalstyrka härrör enligt exemplet från förbindelsen mellan basstationen BS2 och mobilen MS2, men även andra i figuren icke 10 15 ZíQW 25 30 35 466 250 visade förbindelser pà kanalen Kl kan bidra till den inter- fererande signalstyrkan.

I figur 2 visas en interfererande signal FI fràn basstationen BS2 till mobilen MS1 och en interfererande signal RI från mobilen MS2 till basstationen BS1. överföringskvaliten erhålles på följande sätt under förutsättningen att FI och RI är de enda inter- fererande signalerna. Mobilen MSI mäter den sammanlagda sig- nalstyrkan C+I för den utgående kanalen FVC1 från basstationerna BS1 och BS2. När bärfrekvensen för den utgående kanalen FVC1 från den egna basstationen BS1 är avstängd mäter mobilen MS1 sig- nalstyrkan I hos den interfererande signalen FI. Det önskade kvalitetsmáttet beräknas därefter såsom (C+I) /I -1 = C/I. På motsvarande sätt mäter basstationen BS1 den sammanlagda sig- nalstyrkan C+I för den inkommande kanalen RVC1 från mobilen MS1 och MS2. När bärfrekvensen för den inkommande signalen RVC1 från mobilen MS1 är avstängd, mäter basstationen BS1 signalstyrkan I hos den interfererande signalen RI. Det är i enlighet med uppfinningen att endast den ena av basstationen eller mobilsta- tionen mäterlsignalstyrkorna ochidetnerhàllnafiresultatetwför.CßIl =utbytesrmellanastationernaïfw Vid det ovan beskrivna förfarandet föreligger ett problem att mäta bärfrekvensens interfererande för den signalen, enligt exemplet signalerna FI respektive RI. Denna mätning skall företagas när bärfrekvensen pá den egna trafikför- bindelsen är avstängd och problemet löses enligt ett utförings- exempel pà följande sätt. För att spara pá batterieffekt har sändaren, vanligen mobilen MSI, en anordning för att stänga av bärfrekvensen. Detta sker under tidsintervall när ingen module- signalstyrka I rande signal tillföres sändaren. Abonnenten lyssnar endast och ingen information överföres pá bärfrekvensen för kanalen RVC1 till basstationen BS1. Under dessa tysta tidsintervall mäter basstationen BS1 signalstyrkan I hos den interfererande signalen RI. Anordningen för att stänga av bärfrekvensen är välkänd för fackmannen och beskrives inte närmare. Mottagaren, basstationen BS1, kan avgöra att det endast är den interfererande signalen RI som mätes genom att lyssna pá den ovannämnda SAT-signalen. Om 10 15 25 30 35 466 250 mobilens bärfrekvens är avstängd återsändes inte den av bassta- tionen utsända SAT-signalen. Denna övervakningssignal förekommer i ett enbart frekvensdelat mobilradiosystem, ett FDMA-system. I ett tidsdelat mobilradiosystem, TDMA-system, förekommer en motsvarande övervakningssignal, vanligen benämnd DVCC-signal (Digital Verification Colour Code). Basstationen kan i ett tidsdelat system på motsvarande sätt lyssna till DVCC-signalen för att avgöra när mobilens MS1 bärfrekvens är avstängd.

I ett tidsdelat mobiltelefonisystem kan mätningen av den interfererande siganlstyrkan I även utföras på följande sätt.

Varje bärfrekvens är uppdelad i ett antal tidluckor, enligt exemplet tidluckor TS1, TS2 och TS3 såsom visas i figur 3. Trafik pågår på tidluckorna TS1 och TS3 såsom visas med en kurva A i figuren, där storheten C liksom ovan betecknar bärfrekvensens signalstyrka och T betecknar tiden. Uppgifter om denna pågående trafik finns lagrad hos basstationen BS1. Under tidluckan TS2, som är tyst, mäter basstationen den interfererande signalens RI styrka i tidpunkter T1, T2, T3 och T4.

Den interfererande signalen.RI«haxaämen denmtne tidluckor, betecknadem¶Sl1f,IS12lochfm _ TSIF; viIka;inte är synkroniseradefimed”tid%uckornaéTSE§§¶BZ?ochflr1" TS3. Det råder dock en viss korrelation mellan störningen i den tysta tidluckan TS2 och störningen i de trafikerade tidluckorna TS1 och TS3. Genom att mäta i upprepade tidpunkter såsom visas i figuren, erhålles ett mått på signalstyrkan I hos den inter- fererande signalen RI, som är relevant även för de trafikerade tidluckorna TS1 och TS3. En motsvarande mätning kan utföras från mobilen MS1, vilken därvid får uppgifter från basstationen BS1 om vilka tidluckor som år trafikerade. Dessa uppgifter överföres på trafikkanalen, tidluckan TS1, såsom visas i figur 4; Tidluckan TS1 från basstationen BS1 omfattar en signalsekvens med en SYNC, en styrsekvens SACCH (Slow Acsociated Control Channel), en datasekvens DATA med det överförda talet, den ovannämnda DVCC-signalen samt en sekvens RSVD (Researd) som kan utnyttjas för något önskat ändamål.

Styrsekvensen SACCH kan utnyttjas för att överföra de nämnda uppgifterna till mobilen MS1 om vilka tidluckor som är trafikera- de. Vid mätningen utanför den egna tidluckan av synkroniseringssekvens interferensen 10 15 Zflifl ,* 25 30 35 466 250 I göres uppmätningar med fördel vid flera tillfällen, exempelvis vid tidpunterna T1, T2, T3 och T4 i figur 3, för att ett gott värde pä interferensen I skall kunna beräknas. Dessa upprepade mätningar är särskilt väsentliga vid mätning från basstationen BS1, då störningarna härrör från mobilstationer i kringliggande celler. Mobilstationerna är slumpmässigt fördelade över cellernas områden och är rörliga och en statistisk bearbetning av erhållna interferensmätningar utföres med fördel.

Den i figur 4 visade signalsekvensen från basstationen BS1 ger ytterligare en möjlighet för mobilen MSI att mäta interferensen I. Under sekvensen RSVD kan basstationen BS1 avbryta utsändandet av sin bärfrekvens i en av tidluckorna TS1 och mobilen MS1 kan mäta interferensen I under denna sekvens. För att mobilen skall vara beredd att mäta och ha uppgift om att bärfrekvensen från den egna basstationen verkligen är avstängd, sänder basstationen BS1 ett meddelande härom till mobilen i den föregående tidluckan TS1 under sekvensen RSVD. Det är också möjligt att mobilen ständigt mäter signalstyrkan under signalsekvensen RSVD och i efterhand få meddelande från basstationenaom attfhärfrekmensanwi-RSVB.vam » -avstängdßunderuföregäendefltidluckan; Ytterligare ett exempel på hur mätningen av interferensen I kan utföras skall beskrivas nedan. Det är möjligt för mobilen eller basstationen att avbryta bärfrekvensen under en hel tidlucka även om information normalt skulle ha överförts i denna tidlucka. Den mottagande stationen mäter under denna tidlucka den inter- fererande signalens styrka I. Ett meddelande utväxlas härvid mellan basstationen och mobilstationen, sä att den mottagande av stationerna har uppgift om att den sändande stationens bärfrek- vens är avstängd. Ett sådant meddelande kan överföras pä signalsekvensen SACCH i figur 4. I det kommande europeiska mobiltelefonisystemet GSM finns utrymme i denna signalsekvens för mobilen att beordra basstationen att stänga av sin bärfrek- vens. Metoden har nackdelen att information som skulle ha utbytts mellan stationerna i den avstängda tidluckan går förlorad och bitfelshalten ökar. 10 15 25 30 35 466 230 Det.ovan beskrivna förfarandet medger en mätning av den egna trafikförbindelsens signalkvalite genom att mäta och beräkna kvoten C/I. Detta värde utgör ett värdefullt mått exempelvis då ett beslut skall fattas om mobilen behöver göra hand over, dvs övergå från en kanal till en annan. Förfarandet har fördelen att det bygger på en direkt mätning av dels signalstyrkan C hos den egna bärfrekvensen, dels den interfererande signalens sig- nalstyrka I. Det bör noteras att det uppfinningsenliga C/I- värdet inte ersätter andra mått på överföringskvalitén, exempel- vis bitfelshalten, utan kompletterar dessa mått. Detta förhållan- de demonstreras av nedanstående exempel.

Den totala störningen på kanalen FVC1 till mobilen MS1 enligt figur 2 är sammansatt bland annat av den nämnda interferensen I, av brus och av flervägsutbredning. Flervägsutbredningen består i att basstationen BS1 kan nå mobilen MS1 dels via direkta signaler så som antyds i figur 2, dels via signaler som reflek- terats mot hus, bergväggar och liknande. De reflekterade signalerna är fördröjda i förhållande till de direkta signalerna och flervägsuthredningen.medverkar till att höja.bitfelshaltenm ~. Gm signalstyrkan C är tiklfredsställandeæhöggkanmenrhögmhmtfels-»» halt bero på starka interferenser I eller kraftig flervägsutbred- ning. För att minska bitfelshalten kan mobilen MS1 skifta antingen till en ny kanal från den egna basstationen BS1 eller till en ny basstation, exempelvis en basstation BS3 i figur 1.

Ett adekvat val i denna situation kan göras med hjälp av det uppfinningsenliga C/I-värdet. Om detta värde är högt beror den stora bitfelshalten sannolikt på flervägsutbredningen. Ett kanalbyte med den egna basstationen BS1 förändrar inte signaler- nas utbredninsförhållande och påverkar sannolikt inte bitfelshal- ten. Byte till ny basstation är härvid bästa valet. Om däremot C/I-värdet är lågt beror den stora bitfelshalten sannolikt just på det förhållandet att interferensen I är stark och ett kanalbyte med den egna basstationen BS1 är sannolikt det bästa valet för att sänka bitfelshalten. Vid tidsdelade system kan ett byte till en ny tidlucka på samma bärfrekvens minska interferen- sen I och därmed minska bitfelshalten.

Claims (5)

10 15 015: K 25 30 35 466 250 PATENTKRÄV

1. Förfarande att i ett mobilradiosystem mäta en egen trafikför- bindelses överföringskvalité varvid - mobilradiosystemet omfattar dubbelriktade radiokanaler med vardera två bärfrekvenser pá önskat frekvensavstánd från varandra, - den egna trafikförbindelsen, som är upprättad mellan en basstation och en abonnents mobilstation, utnyttjar en utpekad av radiokanalerna och - den utpekade radiokanalen kan utnyttjas inom mobilradiosystemet av ytterligare abonnenter som trafikförbindelser vars radiosig- naler kan interferera med radiosignalerna hos den egna trafikför- bindelsen, k ä n n e t e c k n a t därav att förfarandet omfattar följande förfarandesteg, vilka utövas av åtminstone den ena av basstationen eller mobilstationen: - den sammanlagda mottagna signalstyrkan (C+I) hos bärfrekvenser- na på den utpekade radiokanalen uppmätes, - signalstyrkan hos en interfererande bärfrekvens (I) på den utpekade iradiokanalen.iuppmätes»,under-«tidsintenvaLLm«dàM denm»,nN imottagnazbärfrekvensen'påsden egna trafikförbindelsenxârnavstängd*f och - överföringskvalitén beräknas såsom en kvot (C/I) mellan bärfrekvensens signalstyrka (C) pá den egna trafikförbindelsen och den interfererande bärfrekvensens signalstyrka (I).

2. Förfarande enligt patentkrav 1, varavid åtminstone den ena av basstationen eller mobilstationen har anordningar för att_ avbryta utsändandet av sin bärfrekvens under tystnadsintervall då ingen information utsändes, k ä n n e t e c k n a t därav att den interfererande bärfrekvensens signalstyrka (I) uppmätes av den ena av stationerna under tystnadsintervallen hos den andra av stationerna.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid mobilradiosystemet har tidsdelade radiokanaler, k ä n n e t c k n a t därav att den interfererande bärfrekvensens signalstyrka (I) uppmätes under tidsintervall mellan den egna trafikförbindelsens tidluckor. 10 15 10 466 250

4. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid mobilradiosystemet har tidsdelade radiokanaler och åtminstone den ena av basstatio- nen eller mobilstationen har anordningar för att avbryta utsändandet av sin bärfrekvens, k ä n n e t e c k n a t därav att den ena av stationerna avbryter utsändandet av sin bärfrek- vens under åtminstone delar av utpekade tidluckor hos den egna trafikförbindelsen och den andra av stationerna uppmäter den interfererande bärfrekvensens signalstyrka (I) utpekade tidluckor. under dessa

5. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid mobilradiosystemet har tidsdelade radiokanaler, åtminstone den ena av basstationen eller mobilstationen har anordningar för att avbryta utsändandet av sin. bärfrekvens och en signalsekvens som. överföres i en tidlucka har en reserverad delsekvens som står till brukarens förfogande, k ä n n e t e c k n a t därav att den sändande av stationerna avbryter utsändandet av sin bärfrekvens under den reserverade delsekvensen i en av tidluckorna och ett meddelande omrdetta axbrottautvâxlaæli den reserverade delsekvensen unden en:angränsande*avwtidluckornaläl