DE69918857T2

DE69918857T2 - Bestimmung des weiterreichens und einstellung der leistungsregelung in mobilkommunikationssystemen mit frequenzspringen

Info

Publication number: DE69918857T2
Application number: DE69918857T
Authority: DE
Inventors: Fernando Sancho; Juan Jose Fernandez Garcia; Roberto Zarza Garcia
Original assignee: Motorola Ltd
Current assignee: Motorola Solutions UK Ltd
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2019-12-07
Also published as: WO2000035229A1; GB2344721A; PT1138171E; AU1972900A; GB2344721B; ATE271746T1; US6778831B1; EP1138171A1; GB9827082D0; DE69918857D1; EP1138171B1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf mobile Kommunikationssysteme und im Besonderen auf Mittel zum Bestimmen des Weiterreichens und der Einstellung der Leistungssteuerung in einem solchen System.
Hintergrund der Erfindung
Eine besondere Art eines mobilen Kommunikationssystems ist ein zellulares Funktelefonsystem. Zellulare Funktelefonsysteme umfassen im Allgemeinen eine Schaltsteuerung, die mit dem öffentlichen Fernsprechnetz (PSTN) und einer Vielzahl von Basisstationen gekoppelt ist. Eine oder mehrere Mobilstationen kommunizieren mit einer Basisstation, die einen Anruf zwischen der Mobilstation und dem PSTN vereinfacht. Die Kommunikationsverbindung über ein Trägersignal aus der Basisstation zu einer Mobilstation wird als die Ab wärtsverbindung bezeichnet. Umgekehrt wird die Kommunikationsverbindung aus einer Mobilstation zu der Basisstation als die Aufwärtsverbindung bezeichnet.
Mehrfachzugriffsverfahren erlauben das gleichzeitige Übertragen aus mehreren Mobilstationen an eine einzeln Basisstation über eine Vielzahl von Kommunikationskanälen. Einige Kanäle werden zum Abwickeln des Datenverkehrs, z. B. Sprache, und andere zum Übertragen von Steuerinformationen verwendet.
Eine besondere Art eines zellularen Funktelefonsystems ist das GSM (Zellulares Mobilkommunikationssystem der zweiten Generation), von dem eine Beschreibung in dem Buch "The GSM System for Mobile Communications" von M. Mouley und M. Pautet zu finden ist.
GSM-Netzwerke umfassen im Allgemeinen Funkdienstvermittlungsstellen, Basisstationen und Mobilstationen. Jede aus der Vielzahl der Basisstationen definiert im Allgemeinen einen geographischen Bereich oder eine "Zelle" in der Nähe der Basisstation, um Abdeckungsgebiete zu erzeugen.
Ein Merkmal des aktuellen GSM-Systems erlaubt den Transceivern in der Basisstation und der Mobilstation, ihre Leistungsausgabe einzustellen, um den Abstand zwischen ihnen zu berücksichtigen. Je näher die Mobilstation an dem Transceiver der Basisstation ist, umso weniger Leistung benötigt sie und die Basisstation, um zu senden. Dieses Merkmal spart Batterieleistung in der Mobilstation und hilft außerdem Interferenzeffekte zu verringern. Sowohl die Aufwärtsverbindungs- als auch die Abwärtsverbindungsleistungseinstellungen können unabhängig gesteuert werden. Die ursprünglichen Leistungseinstellungen für die Teilnehmereinheit werden zusammen mit anderen Steuerinformationen durch die Informationen eingestellt, die auf einem Rundfunksteuerkanal (BCCH) für eine besondere Zelle zur Verfügung gestellt werden. Die Basisstation steuert die Sendeleistung des Transceivers sowohl der Mobilstation als auch der Basisstation. Die empfangene Leistung der Mobilstation wird durch die Basisstation überwacht und die von dem Transceiver an der Mobilstation empfangene Leistung wird durch die Mobilstation überwacht und dann an die Basisstation gemeldet. Durch Verwenden dieser Messungen kann die Leistung des Transceivers sowohl der Mobilstation als auch der Basisstation entsprechend eingestellt werden.
Wenn sich die Mobilstation aus einer Zelle in die nächste bewegt, wird die Kommunikationsverbindung aus ihrer aktuellen Basisstation an die benachbarte Basisstation durch Verwenden eines Verfahrens übertragen, das als Weiterreichen oder Handoff bekannt ist. Der Bedarf an ein Weiterreichen wird normalerweise auf der Basis einer oder mehrerer Kriterien bestimmt. Ein am häufigsten verwendetes Kriterium in einem GSM-System ist das Qualitätsmaß, das sogenannte RxQual, das ein Maß für die Bitfehlerrate (BER) ist. Die BER wird vor den Prozessen der Entschachtelung ("deinterleaving") und der Decodierung berechnet, Mechanismen, die Fehler in dem empfangenen Signal bekämpfen und korrigieren. Die Rahmenlöschungsrate (FER) ist ein Indikator, der die durch den Teilnehmer wahrgenommene Qualität misst und nach dem Decodieren und Entschachteln des RxQual, d. h. der BER, berechnet werden muss, ist das Maß für die Qualität, die verwendet wird, um die Qualitätsweiterreichungen auszulösen, und erhöht die Leistung.
Das Frequenzsprungverfahren ist ein anderes GSM-Merkmal, das einem Netzwerkbetreiber gestattet, während ei nes Anrufes einen Satz von Frequenzen anstelle nur einer Frequenz zu verwenden. Das Verwenden einer Reihe von Frequenzen macht das Verfahren des Entschachtelns und des Decodierens, wegen der Fähigkeit des Frequenzsprungverfahrens, die durch Interferenz und Fading verursachten korrumpierten Bits vorübergehend zu verteilen, gegenüber Übertragungsfehlern widerstandsfähiger und effizienter. Mit anderen Worten resultieren die Signale, die mit derselben BER empfangen werden, im Falle des Frequenzsprungs in einer besseren FER. Somit erfahren Anrufe, die auf Hopping-Zeitschlitzen zugeteilt werden, eine bessere Endqualität (durch den Teilnehmer wahrgenommen), als solche auf Nicht-Hopping-Kanälen.
Die Situation ist so, dass für Hopping, die FER anstatt der BER (RxQual) das bessere Maß für die Qualität ist, die nach den Verfahren des Decodierens und Entschachtelns gemessen wird. In den aktuell eingesetzten Systemen wird ein eindeutiger Qualitätsschwellenwert verwendet, um entweder das Weiterreichen oder die Leistungssteuerung auszulösen. Das heißt es wird dasselbe Weiterreichungskriterium sowohl für Hopping- als auch für Nicht-Hopping-Kommunikationskanäle verwendet.
Der am häufigsten vorgesehene Fall ist ein System, das mit einem festen Frequenzplan und mit einem Qualitätsschwellenwert arbeitet, der gemäß dem Qualitätspegel, der toleriert wird bevor ein Weiterreichen oder ein Leistungsanstieg durchgeführt wird, auf den geeigneten Wert optimal eingestellt ist. In dieser Situation werden, wenn ein Frequenzsprungverfahren implementiert wird, einige der Träger (solche vom Nicht-BCCH-Typ) mit dem Frequenzverfahren ausgestattet und einige andere (BCCH) nicht. Somit koexistie ren beide Arten von Trägern in derselben Zelle. Der geeignete Wert für den Schwellenwert, der für die Nicht-Hopping-Anrufe eingestellt wird, löst, wenn nötig, Weiterreichungen und Leistungserhöhungen aus, während sie für Hopping-Anrufe ausgelöst werden, bevor es die Qualitätsminderung erfordert. Im Besonderen wird nach der Implementierung eines Frequenzsprungverfahrens ein Anstieg in der Zahl der Weiterreichungen beobachtet, da viele unnötige Weiterreichungen durchgeführt werden. Wenn jedoch die Qualitätsschwellenwerte auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, um, wenn dies für die Hopping-Anrufe nötig ist, die Weiterreichungen und Leistungseinstellungen einzustellen, treten Fälle von schlechter Qualität für Nicht-Hopping-Anrufe auf, bevor diese Schwellenwerte erreicht werden.
Die US A 5 774 808 bezieht sich auf ein Verfahren des Zuteilens von Funkkanälen in einem zellularen Kommunikationssystem entweder in Verbindung mit einem Verbindungsaufbau oder in Verbindung mit einer intra- oder interzellularen Weiterreichung. In dem offenbarten Verfahren werden die durch ein Endgerät benötigte Qualität der Verbindung und der Interferenzpegel potentieller Verkehrskanäle berücksichtigt, wenn ein Verkehrskanal für Kommunikationen zwischen der Basisstation und dem Endgerät ausgewählt wird. Die Kriterien, die angewendet werden, um zu bestimmen, ob ein intrazelluläres Weiterreichen erforderlich ist, hängen davon ab, ob der existierende Kanal ein Frequenzsprungkanal oder ein Nicht-Frequenzsprungkanal ist oder nicht.
Die GB A 2 311 191 bezieht sich auf ein zellulares CDMA-Kommunikationssystem, in dem der Sendeleistungspegel eines Pilotkanals einer CDMA-Zelle in Abhängigkeit von einem Qualitätspegel der Kommunikation in der Zelle variiert wird. Dies hat zur Folge, dass die CDMA-Zellgröße in Reaktion auf den Qualitätspegel der Kommunikation in der Zelle verändert wird, was wiederum zu einer Erhöhung der Gesamtkapazität des Kommunikationssystems führen kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Bestimmen des Weiterreichens in einem mobilen Kommunikationsnetzwerk wie in Anspruch 1 beansprucht zur Verfügung gestellt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein System zum Einstellen des Sendeleistungspegels in einem mobilen Kommunikationsnetzwerk wie in Anspruch 3 beansprucht zur Verfügung gestellt.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen des Weiterreichens in einem mobilen Kommunikationsnetzwerk wie in Anspruch 5 beansprucht zur Verfügung gestellt.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Einstellen des Sendeleistungspegels in einem mobilen Kommunikationsnetzwerk wie in Anspruch 7 beansprucht zur Verfügung gestellt.
Der erste Qualitätsparameter kann die BER und der zweite Qualitätsparameter kann die FER des empfangenen Signals sein.
Das System kann in der Mobilstation oder der Basisstation oder beiden inkorporiert sein.
Die Vorteile des Verwendens von zwei verschiedenen Schwellenwerten werden aufgrund des unterschiedlichen Verhaltens des Anrufes gemäß der wahrgenommenen Sprachqualität für Hopping- und Nicht-Hopping-Fälle erreicht. Die Verbesserungen sind die Folgenden.
Die zwei Situationen (Hopping- und Nicht-Hopping-Kanäle) werden in der geeignetsten Weise dadurch gehandhabt, dass beide Schwellenwerte unabhängig von einander auf ihren optimalen Wert eingestellt werden, wodurch sie besser der wahrgenommenen Qualität gleichen.
Ein Kompromiss bei der Auswahl des Schwellenwertes, der für keine der Situationen optimal ist, wird vermieden.
Situationen schlechter Qualität, die auf Nicht-Hopping-Kanälen vor einer Weiterreichung oder einem Leistungsanstieg auftreten (d. h. wenn der Schwellenwert für einen Hopping-Kanal optimiert wird) werden eliminiert. Die Gesamtsprachqualität auf dem Netzwerk steigt an.
Unnötige Weiterreichungen und unnötige Leistungsanstiege (wenn der Schwellenwert für einen Nicht-Hopping-Kanal optimiert wird) werden vermieden. Somit gibt es eine Verringerung des Signalverkehrs und der Interferenz sowie einen Anstieg der Batterielebensdauer der Mobilstation.
Die Verringerung der Weiterreichungsfehlerrate führt vorteilhafterweise zu einer Verringerung in der Rate der fallengelassenen Anrufe. Weiterhin eliminiert die Verringerung der Zahl der Weiterreichungen pro Anruf unnötige Weiterreichungen, während die Leistung verbessert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es werden nun einige Ausführungsformen der Erfindung, nur beispielhaft, mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, die ein schematisches Blockdiagramm einer Weiterreichungs- und Leistungssteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist und in einem mobilen zellularen Netzwerk inkorporiert ist.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Eine Mobilstation 1 kommuniziert mit einer Basisstation 2 in der bekannten Weise. Im Besonderen umfassen die Aufwärtssignale 3 eine Messung der Signalqualität z. B. die BER, die durch die Mobilstation 1 aus der Basisstation 2 über eine Abwärtsverbindung 4 empfangen wird. Die Basisstation 2 umfasst, zusätzlich zu ihren normalen Bestandteilen, eine Weiterreichungsbestimmungsvorrichtung 5 gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung 5 umfasst einen Empfänger 6, der mit einer Antenne 7 verbunden ist. Ein erster Ausgang des Empfängers 6 ist mit einem ersten Eingang eines ersten Komparators 8 verbunden. Ein zweiter Ausgang des Empfängers 6 ist mit einem ersten Eingang eines zweiten Komparators 9 verbunden. Ein dritter Ausgang des Empfängers 6 ist mit einem Schalter 10 verbunden. Die zweiten Eingänge sowohl des Komparators 8 als auch 9 sind jeweils mit dem ersten (Nicht-Hopping) und dem zweiten (Hopping) gespeicherten Schwellenwert 11 und 12 verbunden. Der Schalter 10 ist angeordnet, um zwischen den Ausgängen der zwei Komparatoren 8 und 9 auszuwählen, wodurch ein Weiterreichungsauslösesignal auf der Leitung 13 ausgegeben wird.
Unter Betriebsbedingungen ist der Empfänger 6 geeignet, um die BER aus dem Signal, das aus der Mobilstation 1 empfangen wird, zu überwachen und den überwachten Wert jeweils an die Komparatoren 8 und 9 auszugeben. Der Empfänger 6 gibt außerdem ein Signal an den Schalter 10 aus, das festlegt, ob der zu verwendende Informationskanal ein Nicht-Frequenzsprung- oder ein Frequenzsprungkanal ist. Der erste Komparator 8 vergleicht die BER mit einem ersten gespeicherten Schwellenwert 11 und erzeugt, wenn dieser Wert überschritten wird, an seinem Ausgang ein erstes Weiterreichungsauslösesignal.
Der zweite Komparator 9 vergleicht die überwachte BER mit einem zweiten gespeicherten Schwellenwert 12 und erzeugt, wenn dieser Wert überschritten wird, an seinem entsprechenden Ausgang ein zweites Weiterreichungsauslösesignal.
Wenn der Kanal als ein Nicht-Hopping-Kanal verwendet werden soll, dann wählt der Schalter 10 die Ausgabe aus dem ersten Komparator 8 zum Ausgeben auf der Leitung 13 aus. Wenn der Kanal als ein Hopping-Kanal verwendet werden soll, dann wählt der Schalter 10 die Ausgabe aus dem zweiten Komparator 9 zum Ausgeben auf der Leitung 13 aus.
In einer zweiten Ausführungsform ist der Empfänger geeignet, um sowohl die BER als auch die FER des empfangenen Signals zu überwachen. In diesem Falle wird die BER-Messung mit dem ersten Schwellenwert und die FER-Messung mit dem zweiten Schwellenwert verglichen.
In einer alternativen Ausführungsform wird die Vorrichtung der 1 zum Einstellen eines Sendeleistungspegels durch Verwenden der Ausgabe der Schaltung 10 auf der Leitung 13, um eine konventionelle Leistungseinstellschaltung (nicht gezeigt) zu steuern, verwendet.

Claims

System zum Bestimmen einer Weiterreichung in einem mobilen Kommunikationsnetzwerk, wobei das System umfasst: Mittel (7) für den Aufbau einer Kommunikation zwischen einer Mobilstation (1) und einer Basisstation (2) über einen Kommunikationskanal, Mittel (6) zum Bestimmen, ob der Kommunikationskanal ein Frequenzsprungkanal oder ein Nicht-Frequenzsprungkanal ist, Mittel (6) zum Überwachen eines ersten Qualitätsparameters eines Signals, das über den Kommunikationskanal empfangen wird, einen ersten Komparator (8) zum Vergleichen des ersten Qualitätsparameters mit einem ersten Schwellenwert, wodurch ein erstes Auslösesignal erzeugt wird, wenn der erste Schwellenwert überschritten wird, gekennzeichnet durch Mittel (6) zum Überwachen eines zweiten Qualitätsparameters eines Signals, das über den Kommunikationskanal empfangen wird, einen zweiten Komparator (9) zum Vergleichen des zweiten Qualitätsparameters mit einem zweiten Schwellenwert, wodurch ein zweites Auslösesignal erzeugt wird, wenn der Schwellenwert überschritten wird, Auswahlmittel (10), die in Wirkbeziehung zu den Bestimmungsmitteln zum Auswählen des ersten Auslösesignals, wenn der Kanal ein Nicht-Frequenzsprungkanal ist, und des zweiten Auslösesignals, wenn der Kanal ein Frequenzsprungkanal ist, stehen, wodurch ein Weiterreichen ausgelöst wird.
System nach Anspruch 1, in dem der erste Qualitätsparameter die Bitfehlerrate BER und der zweite Qualitätsparameter die Rahmenlöschungsrate FER des empfangenen Signals ist.
System zum Einstellen des Sendeleistungspegels in einem mobilen Kommunikationsnetzwerk, wobei das System umfasst; Mittel (7) für den Aufbau einer Kommunikation zwischen einer Mobilstation (1) und einer Basisstation (8) über einen Kommunikationskanal, Mittel (6) zum Bestimmen, ob der Kommunikationskanal ein Frequenzsprungkanal oder ein Nicht-Frequenzsprungkanal ist, Mittel (6) zum Überwachen eines ersten Qualitätsparameters eines Signals, das über den Kommunikationskanal empfangen wird, einen ersten Komparator (8) zum Vergleichen des ersten Qualitätsparameters mit einem ersten Schwellenwert, wodurch ein erstes Auslösesignal erzeugt wird, wenn der erste Schwellenwert überschritten wird, gekennzeichnet durch Mittel (6) zum Überwachen eines zweiten Qualitätsparameters eines Signals, das über den Kommunikationskanal empfangen wird, einen zweiten Komparator (9) zum Vergleichen des zweiten Qualitätsparameters mit einem zweiten Schwellenwert, wodurch ein zweites Auslösesignal erzeugt wird, wenn der zweite Schwellenwert überschritten wird, und Auswahlmittel (10), die in Wirkbeziehung zu den Bestimmungsmitteln zum Auswählen des ersten Auslösesignals, wenn der Kanal ein Nicht-Frequenzsprungkanal ist, und des zweiten Auslösesignals, wenn der Kanal ein Frequenzsprungsignal ist, stehen, wodurch der Sendeleistungspegel eingestellt wird.
System nach Anspruch 3, in dem der erste Qualitätsparameter die Bitfehlerrate BER und der zweite Qualitätsparameter die Rahmenlöschungsrate FER des empfangenen Signals ist.
Verfahren zum Bestimmen des Weiterreichens in einem mobilen Kommunikationsnetzwerk, wobei das Verfahren die Schritte umfasst; Einrichten einer Kommunikation zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation über einen Kommunikationskanal, Bestimmen, ob der Kommunikationskanal ein Frequenzsprungkanal oder ein Nicht-Frequenzsprungkanal ist, Überwachen eines ersten Qualitätsparameters eines Signals, das über den Kommunikationskanal empfangen wird, Vergleichen des ersten Qualitätsparameters mit einem ersten Schwellenwert, wodurch ein erstes Auslösesignal er zeugt wird, wenn der erste Schwellenwert überschritten wird, gekennzeichnet durch Überwachen eines zweiten Qualitätsparameters eines Signals, das über den Kommunikationskanal empfangen wird, Vergleichen des zweiten Qualitätsparameters mit einem zweiten Schwellenwert, wodurch ein zweites Auslösesignal erzeugt wird, wenn der zweite Schwellenwert überschritten wird, und Auswählen des ersten Auslösesignals, wenn der Kanal ein Nicht-Frequenzsprungkanal ist, und des zweiten Auslösesignals, wenn der Kanal ein Frequenzsprungkanal ist.
Verfahren nach Anspruch 5, in dem der erste Qualitätsparameter die Bitfehlerrate BER und der zweite Qualitätsparameter die Rahmenlöschungsrate FER des empfangenen Signals ist.
Verfahren zum Einstellen des Sendeleistungspegels in einem mobilen Kommunikationsnetzwerk, wobei das Verfahren die Schritte umfasst; Aufbau einer Kommunikation zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation über einen Kommunikationskanal, Bestimmen, ob der Kommunikationskanal ein Frequenzsprung- oder ein Nicht-Frequenzsprungkanal ist, Überwachen eines ersten Qualitätsparameters eines Signals, das über den Kommunikationskanal empfangen wird, Vergleichen des ersten Qualitätsparameters mit einem ersten Schwellenwert, wodurch ein erstes Auslösesignal erzeugt wird, wenn der erste Schwellenwert überschritten wird, gekennzeichnet durch das Überwachen eines zweiten Qualitätsparameters eines Signals, das über den Kommunikationskanal empfangen wird, Vergleichen des zweiten Qualitätsparameters mit einem zweiten Schwellenwert, wodurch ein zweites Auslösesignal erzeugt wird, wenn der zweite Schwellenwert überschritten wird, und Auswählen des ersten Auslösesignals, wenn der Kanal ein Nicht-Frequenzsprungkanal ist, und des zweiten Auslösesignals, wenn der Kanal ein Frequenzsprungkanal ist.
Verfahren nach Anspruch 7, in dem der erste Qualitätsparameter die Bitfehlerrate BER und der zweite Qualitätsparameter die Rahmenlöschungsrate FER des empfangenen Signals ist.