SE532129C2 - Cellviktsbaserad mobilitetsmätning - Google Patents

Description

532 129 vidare att användarutrustningen har ett pågående anrop/ samtal.

En nackdel med systemet enligt teknikens ståndpunkt och metoden i JP 2000-092540 är att användarutrustningen måste ha ett pågående anrop/samtal. Vidare utför systemet och metoden handovers.

Patentdokumentet US 2002/0102976 Al beskriver ett system och en metod för att utföra handovers mellan skikt layer handoffs) i att hierarkiskt cellskikt. Systemet och metoden som beskrivs används under ett pågående anrop/ samtal och baseras på handovers. US 2002/0102976 Al är baserat pà den tid som tillbringas i en cell, generaliserad till en viktad summa av tid tillbringad mellan handovers inom skikt (intra-layer handovers). Vidare återstartas en timer, eller viktad summa av tider, vid byte av cellskikt.

US 2002/0102976 Al beskriver också en i huvudsak nätverksbaserad funktionalitet och nämner inte sändning (broadcast) av cellvikter/cellviktningarß (inter~ Nackdelar med systemet US 2002/0102976 Al är att det endast används under pågående anrop/samtal och att det baseras pà handover. En annan nackdel är att det baseras på den tid som tillbringas i en cell, vilken generaliseras till en viktad summa av tider tillbringad mellan handovers inom skikt (intra~layer handoffs). Ytterligare en nackdel är att en timer, eller viktad summa av tider, återstartas vid växling av cellskikt.

Det amerikanska patentet US 5,907,808 avser ett system och en metod att utföra handovers mellan skikt (inter-layer handoff) i ett hierarkiskt cellskikt. US 5,907,808 används under ett pågående anrop/samtal och baseras pà handovers.

Vidare beskriver US 5,907,808 en i huvudsak nätverksbaserad funktionalitet. En ”Base Station Controller", BSC, 20 25 30 35 532 123 upprätthàller användarutrustningens ”handoverhistoria”, och mikrocellerna identifierar mobilstationen som snabb. Det nämnes ingenting om sändning av parametrar, vilket skulle vara nödvändigt om funktionen skulle vara placerad i användarutrustningen. Patentdokumentet US 5,907,808 fokuserar pà nätverksfunktionaliteten och nämner ingenting alls om sändning (broadcast) av cellvikter/cellviktningar_ Nackdelar med systemet och metoden i US 5,907,808 är att de endast används under pàgàende anrop/samtal och baseras pà handovers. En annan nackdel är att systemet och metoden avser en i huvudsak nätverksbaserad funktionalitet.

SYFTET MED UPPFINNINGEN Det optimala uppförandet hos en mobil användarutrustning beror just pà hur mobil den är i ett visst tidsögonblick, dvs. det optimala uppförandet för den mobila användarutrustningen beror på dess mobilitet. Ett mål med den föreliggande uppfinningen är därför att tillhandahålla en metod för en mobil användarutrustning att uppskatta/ beräkna dess mobilitet, varigenom användarutrustningen kan förbättra sin prestanda. Med hjälp av den föreliggande uppfinningen kan användarutrustningen vara i det bästa hierarkiska cellskiktet beroende pà sin mobilitet.

En aspekt av syftet är att uppskatta/beräkna mobiliteten baserad pà sänd (broadcasted) information om cellstorlek.

En annan aspekt av syftet är att uppskatta/beräkna mobiliteten när användarutrustningen är i viloläge (idle mode) och utför cellàterval/cellomval (cell reselection).

Ytterligare en aspekt av syftet är att bestämma/fastställa hur ofta användarutrustningen utför cellàterval/cellomval, varigenom användarutrustningen kan bestämma/fastställa om den gör sig snabbt eller inte. 20 35 532 129 En annan aspekt av syftet är att basera uppskattningen/ beräkningen av mobilitet pà en viktad summa av cellàterval/cellomval under en viss tidsperiod. Ännu en aspekt av syftet är att tillhandahålla en i huvudsak terminalbaserad funktionalitet, dvs. en användarutrustningsfunktionalitet_ SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Den föreliggande uppfinningen klarar/övervinner de ovan nämnda nackdelarna genom att tillhandahålla en ny, mera exakt, mätning av/ett nytt mera exakt mätt pà/ mobilitet där hänsyn tas till skillnader i cellstorlek, och den tid som tillbringas i de olika cellerna.

Uppfinningen definieras i de oberoende patentkraven.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen definieras i de beroende patentkraven.

Den uppfunna mobilitetsmätningen kan användas för att trigga högt eller höga mobilitetstillstànd i användarutrustningen UE. I det höga mobilitetstillstàndet modifieras UE-uppförandet att uppföra sig på ett sätt som är specifikt optimerat för hög mobilitetm Uppförandet för hög mobilitet kan modifieras och optimeras pá olika sätt.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Den föreliggande uppfinningen kommer att beskrivas mera detaljerat med hänvisning till den bifogade ritningen, där Figur 1 schematiskt visar ett hierarkiskt cellradio-/ mobiltelefonsystem.

DETALJERAD BESKRIVNING Den föreliggande uppfinningen kommer nu att beskrivas mera detaljerat med hänvisning till den enda figuren. I 20 532 129 beskrivningen kommer de följande förkortningarna och akronymerna att användas.

CDMA Code Division Multiple Access CR Cell Reselection (Cellàterval/cellomval) GSM Global System for Mobile Communications HCS Hierarchical Cell Structure (Hierarkisk cellstruktur) LAN Local Area Network RAT Radio Access Technology (Radioaccessteknik) RRC Radio Resource Control (Styrning/kontroll av radioresurs) UE User Equipment (Användarutrustning) UMTS Universal Mobile Telecommunications System WLAN Wireless LAN I denna beskrivningstext refereras också till 3GPP TS 25.331 Radio Resource Control (RRC), BGPP TS 25.304 User Equipment (UE, användarutrustning)-procedurer i viloläge (idle mode), och procedurer för cellàterval/cellomval i anslutet läge (connected mode), och krav för support av hantering av radioresurser (radio resource management), (FDD) .

Det bör understrykas att termen ”omfattande” eller ”omfatta”, när den används i denna beskrivning och i de bifogade patentkraven, används för att specificera närvaron av bestämda kännetecken, enheter (integers), steg eller komponenter, men utesluter inte förekomsten eller tillägget av ett eller flera andra fastställda kännetecken (stated features), enheter, komponenter eller grupper därav. 15 20 25 30 35 532 129 Ett cellnätverk (cellular network) 10 baserat pà en hierarkisk cellstruktur HCS är uppbyggt av tvà eller flera cellskikt, så som schematiskt illustreras i Figur 1. Det lägsta skiktet 12, benämnt makrocellskiktet, omfattar celler av större storlek l2a, dvs. makroceller, och används för att bygga upp täckning och god mobilitet. De högre skikten 14, 16 kallas mikrocellskiktet 14 och pikocellskiktet 16. Mikrocellskiktet 14 omfattar celler av mindre storlek, de så kallade mikrocellerna 14a, och pikocellskiktet 16 omfattar celler av ännu mindre storlek, de sà kallade pikocellerna 16a. Mikro- och pikocellskikten är byggda för kapacitet där ett stort behov finnes.

De olika cellskikten tillhandahåller tjänster till en mobil användarutrustning 20 genom cellplatser (cell sites) eller basstationer 12b, 14b, 16b.

Den mobila användarutrustningen kan vara av vilket slag som helst av trådlös radioterminal eller kommunikations- terminal, och inkluderar all mobil utrustning inriktad pà radiokommunikation med en radiostation, vilken radiostation också kan vara en mobil terminal eller trex. en stationär basstation. Följaktligen inkluderar termen radioterminal mobiltelefoner, personsökare, kommunikationsanordningar (communicators), hand-/fickdatorer (electronic organisers), PDA:s (Personal Digital Assistants), laptops, och DECT-terminaler (Digital Enhanced Cordless Telephony). Därför får inte, fastän strukturen och de karakteristiska dragen för uppfinningen här i huvudsak är beskriven, genom exempel, i implementeringen i en mobil användarutrustning, smarta telefoner, detta tolkas som att utförandeformer och implementering av uppfinningen i andra typer av elektronisk utrustning är utesluten.

De olika cellskikten 12, 14, 16 behöver inte nödvändigtvis byggas baserade pà samma radioteknologi. Som ett exempel 15 20 25 30 35 532 129 kan makroskiktet byggas baserat pà GSM, mikroskiktet kan baseras pà UMTS, och pikoskiktet kan bestå av WLAN ”hotspots”. Om det baseras pà olika radioaccessteknologier RATS, behövs mobilitet mellan RATS dvs. (inter RAT mobility) handover och celláterval/cellomval (cell reselection).

I UMTS betraktas användarutrustningen som i snabb rörelse/ förflyttning eller i ett högt mobilitetstillstànd när den utför fler än Nmšcellàterval/cellomval under en tidsperiod med längden Tbwmx. Antalet cellàterval/cellomval Nflšoch tidsperioden T@m(är bàda sändningsparametrar (broadcast parameters) för systeminformation. En nackdel med detta mått pà/mätning av mobilitet är att det inte tar hänsyn till att storleken pá celler kan vara mycket olika. Om en användarutrustning rör sig/förflyttas genom smà celler, kommer den att göra manga cellàterval/cellomval på kort tid, även om den inte rör sig särskilt fort.

I en hierarkisk cellstruktur varierar storleken på celler typiskt/normalt väldigt mycket mellan olika skikt. Som ett exempel har ett WLAN pikocellskikt typiskt/normalt mycket mindre cellstorlek än ett GSM makrocellskikt.

När en användarutrustning rör sig fràn ett hierarkiskt cellstrukturskikt till ett annat, kommer det därför att ta tid innan màttet/mätningen blir ett bra mätt på mobilitet in det nya cellskiktet. I UMTS är denna tidsperiod av storleksordningen Tflmæp En användarutrustning som rör sig/förflyttar sig snabbt bör företrädesvis ”kampera”/slà sig ned (camp) i makroskiktet för att ge den tillräckligt med tid att utföra cellàterval/ cellomval. Den tid som behövs för att passera igenom (traverse) en cell är i genomsnitt proportionell mot storleken pà cellen, och omvänt proportionell mot hastigheten på användarutrustningen. Om en 20 25 30 35 532 125 användarutrustning som rör sig/förflyttar sig snabbt ”kamperar” i mikro- eller pikoskiktet får den kanske inte tid att identifiera, mäta och utvärdera granncellsignaler i tid för att utföra ett cellåterval/cellomval innan den hamnar utanför täckningsomràdet för den aktuella cellen.

Som en konsekvens kan det sluta med att den den inte fungerar (out of service) under en stor del av tiden.

Sålunda kan den missa ett personanrop (paging), anropsförsök kan misslyckas, kan bli mycket dålig. ett eller överföring av datapaket En användarutrustning som ej rör sig, eller rör sig långsamt, bör företrädesvis ”kampera” i ett mikro- eller pikocellskikt, där det finns en massa kapacitet tillgänglig.

En användarutrustning som rör sig snabbt behöver utföra mätningar på grannceller mycket ofta för att kunna utföra cellàterval/cellomval i tid, dvs. innan den rört sig ut ur täckningsområdet för den aktuella cellen.

En användarutrustning som ej rör sig, eller rör sig långsamt, behöver inte göra granncellsmätningar särskilt ofta och kan således spara batterieffekt genom att reducera mätningsaktiviteterna.

Generellt kan uppfinningsmetoden beskrivas att omfatta de följande stegen: - låta alla celler i cellradiosystemet sända (broadcast) en cellviktsparameter, som återspeglar den effektiva storleken pà cellen, och - låta användarutrustningen beräkna ett mobilitetsmått baserat på denna cellviktsparameter och den tid den tillbringat (”kamperat”) i cellen. 15 20 30 532 '[29 Det exakta sättet att skapa detta mått/denna mätning kan varieras pá många olika sätt.

Antag att en användarutrustning har gjort N cellàterval/ cellomval under en tidsperiod med längden Tcmmx. Samma beteckningssätt (notation) som den som användes i UMTS- standarden används, men det skall inses att trots detta de tvà termerna inte nödvändigtvis behöver uppfattas som identiska, inte ens för användning i UMTS. Numrera cellàtervalen/cellomvalen fràn ett till N, med start frán det sista cellàtervalet/cellomvalet som gjordes i den aktuella betjänande cellen. Làt MA vara cellviktsparametern, och ti vara den tid användarutrustningen tillbringat i cellen, för den cell som användarutrustningen lämnat när den gör cellàterval/ cellomval i. Lät mm vara cellviktsparametern, och to vara den tid användarutrustningen hittills tillbringat i den aktuella betjänande cellen.

Enligt en första utförandeform av uppfinningen, definiera mobilitetsmàttet/-mätningen som det effektiva hastighetsmáttet v: Notera att om mg är den genomsnittliga längden pà en användarutrustnings bana i cell i, då är det förväntade värdet pà den stokastiska variabeln v den genomsnittliga hastigheten hos användarutrustningen under den tid som tillbringats i de Nzte cellerna. Notera emellertid att viktningarna mg pà intet sätt är begränsade till att vara den genomsnittliga längden pà en användarutrustnings bana i 15 20 25 30 532 129 10 cell i, men kan ställas in för att uppnå Optimalt beteende, som även tar hänsyn till andra aspekter än cellstorlek.

I en andra utföringsform av uppfinningen är den effektiva hastigheten begränsad i tid och betecknas va. Det effektiva hastighetsmàttet v definierat ovan tar hänsyn till hela den period som användarutrustningen tillbringat i cell N, även om denna tid sträcker sig in i tidsperioden före tidsperioden med längden Ibmmx. Om en användarutrustning rör sig långsamt, eller inte alls, och stannar i cell A under en mycket làng tidsperiod, och sedan börjar röra sig snabbt, så kommer fasen där den rör sig långsamt att typiskt/normalt dominera måttet/mätningen tills cellàtervalet/cellomvalet ur cell A är äldre än Tßmwx.

För att få máttet/mätningen att återspegla den ökade mobiliteten snabbare, kan genomsnittsperioden för den effektiva hastigheten (effective Velocity averaging period) noga begränsas att inte utsträckas före tidsperioden med längdën Tcgmax .

Sålunda kommer måttet/mätningen att vara vs: N-l íTCRrmx _Zt1¶ i=0 N-1 --- w, + zw.. _ tN i=1 vK~ TCRmax -tü I en tredje utförandeform av uppfinningen definieras en modifierad effektiv hastighet va Det effektiva hastighetsmåttet v som definierats ovan, tar inte hänsyn till informationen att användarutrustningen har stannat i den aktuella cellen, med viktning mm, under en tidsperiod tg utan att göra något cellàterval/cellomval. Problemet här är 15 20 25 30 532 '329 ll att användarutrustningen inte vet hur lang tid, tcmyflm, den kommer att stanna i den aktuella cellen innan den gör ett cellàterval/cellomval, och sålunda kan inte den effektiva hastighetsuppskattningen/-beräkningen mm/tcmïmn för den aktuella cellen beräknas. Eftersom mw/tmufam använda mm/tgistället för mm/tcmïæfi, när det minskar den totala effektiva hastighetsuppskattningen/-beräkningen, eftersom mm/tamæntdá skulle minska den totala effektiva hastighetsuppskattningen ännu mer, och sålunda ändringen är i den rätta riktningen.

Detta kan formaliseras som ett modifierat effektivt hastighetsmàtt/~mätning vw N §:“9 i=1 wa , H OM -<-- DA AR På detta sätt kommer det faktum att en användarutrustning har minskat hastighet, eller till och med stannat, i en cell att återspeglas snabbare i mobilitetsmáttet/- mätningen.

Den effektiva hastighetsbegränsningen i tid vy kan modifieras pá samma sätt.

I en fjärde utförandeform av uppfinningen definieras ett mobilitetsmätt som ett viktat tal av cellàterval/cellomval Nw_Ett nàgot enklare mobilitetsmàtt än de tvà som definierats ovan kan konstrueras som det viktade talet av cellàterval/cellomval hg under en tidsperiod med längden TCRmax 3 2 S ll ED42 š 10 20 25 30 532 'E29 12 Enligt denna ntförandeform används inte informationen om/ för den tid som tillbringats i de olika cellerna.

Som en utvikning kan man notera att detta mått inte är sà annorlunda jämfört med det första måttet v som definierats ovan, som man först kan tro. Ofta, men inte alltid, och N beroende pà omständigheterna är, §Eg==flmmM, och sålunda, om i=1 samma viktningar wianvänds för de tvà màtten/mätningarna, är ßLv~T¿m“~v , dvs. A5 är ungefär proportionell mot v.

Om alla viktningar sättes till l, dà sammanfaller mobilitetsmätningen/-måttet med den mätning/det mått som används i UMTS. Om det införs i en framtida release av UMTS-standarden, kan de gamla sändningsparametrarna (broadacast parameters) som användes att definiera den höga mobilitetsfunktionaliteten därför àteranvändas pà ett direkt sätt. Viktningarna ng behöver naturligtvis fortfarande adderas till systeminformationssändningen.

Denna mätning/detta mätt/ kan också betraktas som något mindre komplext att hantera för användarutrustningen.

Eftersom emellertid användarutrustningen i vilket fall som helst måste lagra tiden för de senaste cellàtervalen/ cellomvalen för att kunna avgöra om de skall inkluderas i beräkningen av mobilitetsmätningen/-måttet, dvs. om de utfördes inom en tidsperiod med längden Tflmæu i komplexitet mycket liten. är skillnaden Uppfinningen har beskrivits med hänvisning till exemplifierande utföringsformer. Emellertid skall det inses att uppfinningen kan användas för vilken radioteknologi 20 532 129 13 eller kombination av radioteknologier för mobil kommunikation som helst, t.ex. UMTS, GSM, WLAN, CDMA2000.

Uppfinningen kan användas för att fà ett mera exakt mätt pà/en mera exakt mätning av/ mobiliteten hos en användarutrustning, vilket sedan kan användas som en mera exakt trigger för ett högt mobilitetstillstánd i vilket användarutrustningens beteende kan modifieras, t.ex. för att prioritera cellàterval/cellomval till ett makrocellskikt, eller för att öka aktiviteten för granncellsmätning för att förbättra prestandan för cellàterval/cellomval till kostnaden av ökad batterikomsumtion.

Uppfinningen är speciellt användbar för att styra/ kontrollera mobilitet när cellstorlekarna skiljer sig väldigt mycket. Detta är ofta fallet när olika teknologier kombineras; jämför t.ex. mobiliteten mellan en liten WLAN ”hotspot”-cell och en GSM makrocell. Funktionen kräver att en ny sändningsparameter sänds ut i alla celler.

Claims (5)

10 20 25 533 125 PATENTKRAV

1. En metod för en mobil användarutrustning (20) att beräkna dess mobilitet i ett hierarkiskt cellulärt mobilsystem (10), där systemet omfattar ett cellskikt med mindre celler (l4,l6) och ett cellskikt med större celler (12), där metoden omfattar stegen att: - ta emot en cellviktningsparameter sänd från en cell i det hierarkiska cellulära mobilsystemet (10), där cellviktningsparametern återspeglar den effektiva storleken pà cellen (12a, 14a, l6a), - låta användarutrustningen (20) beräkna en och mobilitetsmätning baserad pà cellviktningsparametern och den tid den tillbringat i cellen (l2a, l4a, l6a).

2. En metod enligt patentkrav 1, vidare omfattande steget att definiera mobilitetsmàtningen som mätningen av den N effektiva hastigheten v: v=¿ï- - N är antalet cellomval en användarutrustning har gjort under en tidsperiod med längden Tumæ¿ - wiär cellviktningsparametern; och - tiär den tid användarutrustningen (20) tillbringat i cellen (l2a, 14a, l6a), för den cell användarutrustningen lämnade när den gjorde cellomval i.

3. En metod enligt patentkrav 1 eller 2, vidare omfattande steget att definiera mobilitetsmätningen som den effektiva hastigheten begränsad i tid va: 20 25 E32 129 /, [in N-l TCRmaX-Zti N_1 IE ---I---uw-+ïEu§ vR= N 'á , där TCRmax tO - N är antalet cellomval användarutrustningen har gjort under en tidsperiod med längden Tgmmx; - wiär cellviktningsparametern; - tiär den tid användarutrustningen tillbringat i cellen för den cell användarutrustningen lämnade när den gjorde cellomval I; och - toär den tid användarutrustningen tillbringat hittills i den aktuella betjànande cellen.

4. En metod enligt något av föregående patentkrav, vidare omfattande steget att definiera mobilitetsmätningen som en modifierad effektiv hastighet V0: N N Éwi 2% Wo |=1 i=1 OM --<-í- ANNARS V0= N to Zn- 21.- |=0 í==1 - N är antalet cellomval användarutrustningen har gjort under en tidsperiod med längden Tqmæfi - wiär cellviktningsparametern; - tiär den tid användarutrustningen tillbringat i cellen för den cell som användarutrustningen lämnade när den gjorde cellomval I. - wo är cellviktningsparametern; och - to är den tid användarutrustningen tillbringat hittills i den aktuella betjänande cellen. 532 129

5. En metod enligt något av föregående patentkrav, vidare ømfattande steget att definiera en mobilitetsmätning som ett viktat antal cellomval NW: NW = 'Em , där '=1 - N är antalet cellomval användarutrustningen har gjort under en tidsperiod med längden Tcmmx; och - wiär cellviktningsparametern.