DE19615955A1 - Verfahren zur Anforderung von freiwilligen Kandidaten für die Übergabe in einem zellularen System - Google Patents

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Telekommunika­ tionsverfahren und insbesondere auf Verfahren zur Anforderung von freiwilligen Kandidaten für die Übergabe auf andere, ver­ fügbare Kanäle, um die Anzahl der abgebrochenen Rufe in einem zellularen System zu vermindern.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Konventinonelle terrestrische zellulare Systeme steuern wann und wie Teilnehmereinheiten von einer Zelle auf eine an­ dere Zelle übergeben werden. Wann dies passiert, basiert ge­ wöhnlich auf einer Anzahl von Faktoren, einschließlich bei­ spielsweise der Anzahl von Rufbetriebsmitteln, die für eine bestimmte Zelle verfügbar sind, der Signalstärke der daneben­ liegenden Zellen und dem Ort der Teilnehmereinheit. Terre­ strische zellulare Systeme identifizieren solche Teilnehmer­ einheiten und übertragen eine Nachricht, um solche Teilneh­ mereinheiten zu informieren, daß sie an eine andere Zelle übergeben sollen (wenn sie können).

"Lastabwerfen" heißt die Technik, mit der terrestrische zellulare Systeme Kenntnis darüber erlangen, welche der Teil­ nehmereinheiten zu anderen Zellen bewegt werden können und mit der diese Teilnehmereinheiten (die eine Übergabe an ande­ re Zellen durchführen können) darüber informiert werden, daß sie eine Übergabe an die nächste Zelle durchführen sollen. Da die meisten terrestrischen zellularen Systeme Kenntnis von der Übergabesituation ihrer Teilnehmereinheiten haben, kann das terrestrische System Rufe am Rand der aktuellen Zelle auf andere Zellen übertragen. Eine Übergabe von Rufen an andere Zellen erhöht die Rufkapazität der aktuellen Zelle, die einer heftigen Rufanforderung unterworfen sein kann.

Zellulare Satellitensysteme unterscheiden sich merklich von terrestrischen zellularen Systemen, da die Satelliten normalerweise keine Kenntnis über die Übergabesituation ihrer Teilnehmereinheiten besitzen. Dies rührt daher, daß Satelli­ ten nicht die Verarbeitungsleistung aufweisen, die notwendig ist, um die Übergabesituation der Teilnehmereinheiten zu ver­ folgen. Die Teilnehmereinheiten bestimmen gewöhnlicherweise selbst, wann eine Übergabe notwendig ist. Zellulare Satelli­ tensysteme können deshalb keine Lastabwurftechniken durchfüh­ ren, wie sie von terrestrischen zellularen Systemen verwendet werden.

In zellularen Satellitensystemen wechselt die Zahl der Rufbetriebsmittel, die verschiedenen Zellen zugewiesen sind, dauernd. Kritische Situationen treten regelmäßig auf, wenn die Kanalbetriebsmittel einer speziellen Zelle auf einen neuen Satz von reduzierten Kanalbetriebsmitteln geändert wer­ den. Dadurch kann es notwendig sein, einige der Rufe abzubre­ chen. Darüberhinaus kann es manchmal notwendig sein, eine neue Zelle verfügbar zu machen, wenn keine zusätzliche Hard­ warekapazität existiert. Zu solchen Zeiten muß die Rufkapazi­ tät von einer anderen Zelle übernommen werden und Rufe müssen eventuell abgebrochen werden.

Somit besteht ein starkes Bedürfnis für ein Verfahren zur Reduktion oder Eliminierung abgebrochener Rufe in einem zellularen Satellitensystem, in dem die Satelliten keine Kenntnis von der Übergabesituation der Teilnehmereinheiten haben und in dem sich die Zahl der Rufbetriebsmittel dyna­ misch ändert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt einen Überblick über eine zellulares Satel­ litensystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein typische Gestaltungsdiagramm eines zel­ lularen Antennenmusters, das von Satelliten auf die Oberflä­ che der Erde projiziert wird in Übereinstimmung mit einer be­ vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm eines freiwilligen Überga­ beverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm einer freiwilligen Überga­ beverfahrens, wie es von einer Teilnehmereinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch­ geführt wird.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm eines Kanalfreigabeverfah­ rens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Der Ausdruck "Satellit" wie er in der vorliegenden Be­ schreibung verwendet wird, bedeutet ein vom Menschen herge­ stelltes Objekt oder Fahrzeug, das dazu bestimmt ist, einen Himmelskörper, wie die Erde, zu umkreisen. Der Ausdruck "Satellit" soll sowohl geostationäre als auch umkreisende Sa­ telliten und/oder Kombinationen davon, einschließlich Satel­ liten, die die Erde in niedrigen und mittleren Höhen umkrei­ sen, umfassen. Das Wort "Erde" soll irgend einen Himmelskör­ per bezeichnen, um den ein Kommunikationssatellit kreisen kann. Eine "Konstellation" bedeutet ein Ensemble von Satelli­ ten, die in Umlaufbahnen angeordnet sind, um eine spezifische Abdeckung (beispielsweise Radiokommunikation, Photogrammetrie usw.) von Teilen des Himmelskörpers oder des ganzen Him­ melskörpers zu liefern. Eine Konstellation umfaßt üblicher­ weise mehrere Ringe (oder Ebenen) von Satelliten und kann ei­ ne gleiche Anzahl von Satelliten in jeder Ebene aufweisen, obwohl dies nicht wesentlich ist. Die Ausdrücke "Zelle" und "Antennenmuster" sollen nicht auf eine spezifische Art der Erzeugung beschränkt sein und umfassen solche, die entweder von terrestrischen oder satellitengebundenen zellularen Kom­ munikationssystemen und/oder Kombinationen davon erzeugt wer­ den.

Fig. 1 zeigt einen Überblick über ein zellulares Satel­ litensystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung. Obwohl Fig. 1 ein sehr stark vereinfach­ tes Diagramm eines zellularen Satellitensystems 10 zeigt, ist das System 10 durch die Verwendung von kreisenden Satelliten 20 über die Erde und um die Erde verteilt. Die vorliegende Erfindung ist auf zellulare Satellitensysteme, bei denen sich die Satelliten 20 in niedrigen, mittleren oder geostationären Umlaufbahnen befinden, anwendbar. Die Erfindung ist weiter anwendbar auf zellulare Satellitensysteme 10 mit Satelliten 20, die die Erde in jedem beliebigen Neigungswinkel umkreisen (beispielsweise polar, äquatorial oder in einem anderen Kreismuster).

Zellulare Satellitensysteme 10 umfassen mindestens einen Satellit 20 und eine beliebige Zahl von Teilnehmereinheiten 30. Der Satellit 20 ist vorzugsweise ein Satellit in einer niedrigen Erdumlaufbahn. Der Satellit 20 kann ein einzelner Satellit sein oder ein Teil einer Konstellation von Satelli­ ten, die die Erde umkreisen, wie beim IRIDIUM® Projekt, das eine Konstellation von 66 Satelliten in niedrigen Erdumlauf­ bahnen aufweist. Die vorliegende Erfindung wird vorteilhaft zusammen mit einer großen Anzahl von Satelliten verwendet, aber es ist auch möglich, sie nur mit einem Satelliten zu verwenden.

Die hier beschriebenen Verfahren sind auch auf Satelli­ tenkonstellationen anwendbar, bei der keine komplette Ab­ deckung der Erde erreicht wird (das heißt, wo es "Löcher" in der Kommunikationsabdeckung gibt, die durch die Konstellation geliefert wird) und bei Satellitenkonstellationen, bei denen eine Mehrfachabdeckung von Teilen der Erde vorkommt (das heißt, es ist mehr als ein Satellit von einem bestimmten Punkt auf der Erdoberfläche aus sichtbar).

Der Satellit 20 kommuniziert mit Teilnehmereinheit 30 unter Verwendung von Frequenzmultiplex (FDM), Zeitmultiplex (TDM), Kodemultiplex (CDM) oder einer Kombination daraus. Es wird eine Kombination angenommen, wenn Aufwärts- und Abwärts­ signale in Stößen oder Paketen auf ausgewählten Frequenzen zu spezifischen Zeiten (Zeitschlitzen) übertragen werden. Es können jedoch auch andere, Fachleuten geläufige Verfahren verwendet werden. Wie der Satellit 20 die Daten (oder Rufe) zu den Teilnehmereinheiten 30 überträgt oder sie von ihnen empfängt, ist Fachleuten wohl bekannt.

Die Teilnehmereinheiten 30 können irgendwo auf der Ober­ fläche der Erde oder in der Atmosphäre über der Erde (beispielsweise in einem Düsenflugzeug) angeordnet sein. Die Teilnehmereinheiten 30 sind vorzugsweise Kommunikationsvor­ richtungen, die Daten zu den Satelliten 20 übertragen und sie von ihnen empfangen können. Teilnehmereinheiten können bei­ spielsweise Pager oder in der Hand haltbare, tragbare zellu­ lare Telefone sein, die so ausgebildet sind, daß sie mit Sa­ telliten 20 kommunizieren können. Normalerweise brauchen die Teilnehmereinheiten 30 keine Steuerfunktionen für das zellu­ lare Satellitensystem 10 durchführen. Es werden zellulare Sa­ tellitentelefone bevorzugt, wenn sie zum Satellit 20 senden und von ihm empfangen können. Bei den Teilnehmereinheiten 30 kann es sich auf um zellulare Telefone mit zwei Betriebswei­ sen handeln, die zum Satelliten 20 und zu terrestrischen zel­ lularen Systemen oder Ausrüstungen senden und von ihm oder ihnen empfangen können. Entfernte Einheiten 30 umfassen eine Hardware, die Fachleuten wohl bekannt ist. Wie die Teilneh­ mereinheiten 30 Daten (oder Rufe) an Satelliten 20 übertragen und von ihnen empfangen, ist Durchschnittsfachleuten wohl be­ kannt.

Zellulare Satellitensysteme 10 können eine beliebige Zahl von Teilnehmereinheiten 30 umfassen. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kommunizieren Teilnehmereinheiten 30 mit nahen Satelliten 20 über Teilneh­ merverbindungen. Teilnehmerverbindungen sind ein begrenzter Teil des elektromagnetischen Spektrums, das in viele Kanäle aufgeteilt ist (beispielsweise Ringalarmkanäle, Rundfunkkanä­ le, Erfassungskanäle und Verkehrskanäle). Teilnehmerverbin­ dungen sind vorzugsweise Kombinationen von L-Band und/oder K- Band Frequenzkanälen und sie können Verbindungen des Mehr­ fachzugriffes im Frequenzmultiplex (FDMA) und/oder des Mehr­ fachzugriffes im Zeitmultiplex (TDMA) und/oder des Mehrfachzu­ griffes im Kodemultiplex (CDMA) oder eine beliebige Kombina­ tion davon umfassen.

Ein Verkehrskanal ist ein Zweiwegekanal, der einer spe­ ziellen Teilnehmereinheit 30 von Satelliten 20 von Zeit zu Zeit zugewiesen wird. Es kann ein digitales Format verwendet werden, um Daten über die Kanäle zu übertragen, um Echtzeit­ verbindungen zu unterstützen. Es wird mindestens ein Ver­ kehrskanal für jeden Ruf zugewiesen und jeder Verkehrskanal hat genügend Bandbreite um mindestens eine Zweiwegesprach­ übertragung oder -datenübertragung zu unterstützen. Um Echt­ zeitverbindungen zu unterstützen, ist ein Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA) wünschenswert, der verwendet wird, um die Zeit in Rahmen aufzuteilen, irgendwo im Bereich von 10 bis 90 Millisekunden. Speziellen Verkehrskanälen werden in jedem Rahmen spezielle Sende- und Empfangszeitschlitze zuge­ wiesen, die Längen im Bereich von 3 bis 10 Millisekunden auf­ weisen. Analoge Audiosignale werden digitalisiert, so daß ein gesamtes Rahmensignal in einem einzelnen kurzen Hochgeschwin­ digkeitsimpuls während eines zugewiesenen Zeitschlitzes ge­ sendet oder empfangen wird. Jeder Satellit 20 kann bis zu tausend oder mehr Verkehrskanäle unterstützen, so daß jeder Satellit 20 gleichzeitig eine große Zahl unabhängiger Rufe bedienen kann. Fachleute werden jedoch erkennen, daß Ver­ kehrskanäle ohne diese Zeitschlitzstruktur ausgebildet werden können und das Verfahren verwendet werden können, die keine Digitalisierung des analogen Sprachsignals erfordern. Das ge­ naue Verfahren, das verwendet wird um die Kanäle auszubilden und die Sprach- oder Datenübertragung durchzuführen, ist für diese Erfindung nicht wesentlich.

Satelliten 20 kommunizieren mit anderen naheliegenden oder daneben angeordneten Satelliten 20 über Querverbindun­ gen. Somit kann ein Ruf oder eine Übertragung von der Teil­ nehmereinheit 30, die sich an irgend einem Punkt auf oder na­ he der Oberfläche der Erde befinden kann, durch die Konstel­ lation der Satelliten 20 innerhalb eines Bereiches im wesent­ lichen zu jedem anderen Punkt der Erdoberfläche geleitet wer­ den. Eine Verbindung kann nach unten zur Teilnehmereinheit 30 oder in die Nähe der Erde vom Satellit 20 durchgeführt werden unter Verwendung der Teilnehmerverbindung. Somit können zel­ lulare Satellitensysteme 10 einen Verbindungsweg aufbauen, um Daten durch die Konstellation der Satelliten 20 zwischen ir­ gendwelchen zwei Teilnehmereinheiten 30 zu übertragen.

Fig. 2 zeigt ein typisches Anordnungsdiagramm eines zel­ lularen Antennenmuster, das von Satelliten 20 auf die Ober­ fläche der Erde projiziert wird. Jeder Satellit 20 umfaßt ei­ ne (nicht gezeigte) Anordnung von gerichteten Antennen. Jede Anordnung projiziert mehrere diskrete Antennenzellen 25 oder Übertragungskanalantennenmuster in vielen verschiedenen Win­ keln auf die Erdoberfläche. Fig. 2 zeigt ein Diagramm des sich ergebenden Musters von Zellen 24, die Satelliten 20 auf der Oberfläche der Erde ausbilden. Das Aufstandsflächengebiet 26, das von einer doppelten Linie in Fig. 2 begrenzt ist, er­ gibt sich aus Antennenzellen 25, die von der Antennenanord­ nung eines Satelliten 20 produziert werden. Zellen 24, die sich außerhalb des Gebiets 26 befinden, werden von Antennen­ anordnungen anderer Satelliten 20 erzeugt.

Jedes Antennenmuster 25 hat ungefähr einen Durchmesser von 800 bis 960 Kilometer (500 bis 600 Meilen) und bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 176 Kilometern (110 Meilen) in 30 Sekunden über die Erdoberfläche. Aus Be­ quemlichkeitsgründen sind die Antennenmuster 25 als Sechsecke gezeigt. Fachleuten ist es aber bekannt, daß die Antennenmu­ ster genausogut andere Formen aufweisen können. Wenn bei­ spielsweise die Antennenmuster 25 von Satelliten 20 übertra­ gen werden, können einige Antennenmuster 25 elliptisch, läng­ lich elliptisch oder kreisförmig sein, abhängig vom Neigungs­ winkel, den sie mit der Erdoberfläche bilden. Die spezielle Form des Antennenmusters ist bei der vorliegenden Erfindung nicht wichtig. Obwohl dies in Fig. 2 nicht gezeigt ist, kön­ nen sich die Antennenmuster 25 überlappen. Fachleute werden verstehen, daß Antennenmuster 25 allgemein Gebiete darstel­ len, in denen ein mit einer Zelle verbundener Signalpegel größer als ein irgendwie vorbestimmter Pegel ist, und daß au­ ßerhalb des Gebietes der Signalpegel kleiner als der vorbe­ stimmte Pegel ist.

In der bevorzugten Ausführungsform bewegen sich die An­ tennenmuster über die Erdoberfläche, während die Teilnehmer­ einheiten 30 relativ stationär bleiben. In der bevorzugten Ausführungsform wird diese Bewegung verursacht durch die Be­ wegung der Satelliten 20, die die Kanäle übertragen. Die Be­ wegung der Antennenmuster 25 vom Äquator zu den Polen erzeugt Überlappungen der Antennenmuster 25 zwischen nebeneinander­ liegenden Satelliten 20. Wenn eine Überlappung auftritt, wer­ den einige Kanäle wünschenswerterweise abgeschaltet, um eine Interferenz zwischen überlappenden Antennenmustern 25 zu ver­ hindern.

Die Teilnehmereinheiten 30 bestimmen zu Anfang mit wel­ cher Zelle sie kommunizieren, basierend auf dem Signalpegel oder der Signalqualität der Übertragungskanäle, die an der Teilnehmereinheit 30 empfangen werden. Beispielsweise wird eine Teilnehmereinheit 30, die sich in einem Mittenbereich einer Zelle befindet, sehr wahrscheinlich einen mit dieser Zelle verbundenen Kanal für die Kommunikation wählen, da der Übertragungssignalpegel einer Zelle im allgemeinen in der Mittenregion am größten ist. Wenn die Teilnehmereinheit 30 in einem Gebiet angeordnet ist, wo sich zwei Antennenmuster oder Zellen 24 überlappen, kann die Teilnehmereinheit 30 wählen, von welcher Zelle aus sie kommunizieren will, da die Übertra­ gungskanalpegel im allgemeinen ähnlich sind.

Die Zuordnungen von Verkehrskanälen sind nur so lange gültig, solange sich die Teilnehmereinheit 30 innerhalb der Zelle aufhält. Basierend auf der Bewegung des Satelliten 20, beträgt diese Zeitdauer ungefähr 30 Sekunden. In jeder Zeit­ dauer müssen neue Verkehrskanalzuordnungen hergestellt wer­ den. Durch die schnelle Bewegung der Antennenmuster ist es wünschenswert, daß die Teilnehmereinheiten 30 die Übertra­ gungskanäle benachbarter Zellen überwachen, die Kandidaten für eine Übergabe darstellen.

Fig. 2 zeigt auch eine Zuordnung von Kanalsätzen zu Zel­ len 24 gemäß einer Aufteilung des Spektrums in sieben diskre­ te Kanalsätze. Die präzise Zahl der Kanalsätze, in die das von den Satelliten 20 verwendete Spektrum aufgeteilt wird, ist für die vorliegende Erfindung nicht wichtig. Fig. 2 be­ zeichnet die sieben diskreten Kanalsätze durch die Buchstaben "A", "B", "C", "D", "E", "F" und "G". Fachleute werden erken­ nen, daß andere Anzahlen von Kanalsätzen, beispielsweise zwölf, verwendet werden können, und daß, wenn eine andere An­ zahl verwendet wird, die sich ergebende Zuordnung sich unter­ scheidet von Zuordnungsmuster, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Ebenso werden Fachleute erkennen, daß jeder Kanalsatz einen Kanal oder eine beliebige Anzahl von orthogonalen Kanä­ len einschließen kann. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erlaubt die Zuordnung von Kanalsätzen zu den Zellen 24, daß das begrenzte Spektrum in geographisch zueinander beabstandeten Zellen 24 wieder verwendet werden kann. Mit anderen Worten, nichtortho­ gonale Kanalsätze führen gleichzeitig Übertragungen durch, ohne daß eine Interferenz auftritt, da die Zellen 24, in de­ nen die nicht-orthogonalen Kanalsätze verwendet werden, von­ einander beabstandet sind und sich nicht überlappen. Darüber­ hinaus kann jedes Aufstandsflächengebiet mit jedem beliebigen diskreten Kanalsatz arbeiten und der spezielle Kanalsatz, der zu einer speziellen Zeit durch eine beliebige spezielle Teil­ nehmereinheit 30 verwendet wird, wird durch das zellulare Sa­ tellitensystem 10 gesteuert.

Während die spezifische Kommunikationstechnik (das heißt, wie der Ruf übertragen wird) für die vorliegende Er­ findung nicht wichtig ist, werden Fachleute verstehen, daß irgend eine der oben beschriebenen Kommunikationstechniken (beispielsweise TDMA, FDMA, CDMA usw.) oder eine Kombina­ tion davon, in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm eines freiwilligen Überga­ beverfahrens 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 100 kann durch den Sa­ tellit 20 ausgeführt werden, durch einen Satelliten in einer Konstellation von Satelliten oder durch irgend ein anderes terrestrisches zellulares System. Zuerst wird eine Übersicht über das Flußdiagramm der Fig. 3 gegeben und dann erfolgt ei­ ne detaillierte Diskussion jedes der in Fig. 3 gezeigten Schritte. Es wird angenommen, daß der oder die Satelliten 20 oder das terrestrische zellulare System keine Kenntnis der Übergabesituation oder der Anforderungen der Teilnehmerein­ heiten 30 besitzt. Das Verfahren 100 sagt eine vorbestimmte Zeit vorher, bevor eine Betriebsmittel- oder Rufkapazitätsre­ duktion auftritt, die verursacht, daß einige Rufe entweder abgebrochen oder zu einer anderen Zelle bewegt werden, und ob irgend eine Teilnehmereinheit 30, die durch diese spezielle Zelle bedient wird, eine Übergabe von der aktuellen Zelle zu einer anderen Zelle anbietet. Alle Teilnehmereinheiten 30 un­ ter der aktuellen Zelle bestimmten dann, ob sie an andere Kandidatenzellen übergeben können, die nur eine kleine oder keine Signalverschlechterung für eine erfolgreiche Übergabe aufweisen, und die den sich fortsetzenden Ruf bedienen kön­ nen. Alle Teilnehmereinheiten 30, die an eine andere Zelle übergeben können, übertragen an den Satellit 20 eine Überga­ beanforderungsnachricht, die eine freiwillige Übergabe anbie­ ten. Der Satellit 20 akzeptiert dann so viele diese freiwil­ ligen Übergabeanforderungen, wie benötigt werden, um das Be­ triebsmittel- oder Rufzuweisungsproblem zu kompensieren. Der Satellit 20 verwirft jedoch jede freiwillige Übergabeanforde­ rung, die die maximale Zahl von Übergabeangeboten übersteigt, die benötigt werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, prüft der Satellit 20 in Schritt 102, ob eine Betriebsmittelverknappung auftritt. Eine Betriebsmittelverknappung wird auf unterschiedlichen Wegen angezeigt. In der bevorzugten Ausführungsform zeigt ein Ta­ bellenwechsel an, ob eine Betriebsmittelverknappung auftreten wird. Ein Tabellenwechsel ist ein zeitbezogenes Ereignis oder ein Ereignis, das an vorbestimmten Zeitpunkten auftritt, das beispielsweise anzeigt, ob die Rufkapazität der Zelle sich ändert (erhöht oder erniedrigt). Die Prüfung kann zu einem vorbestimmten Zeitraum vor dem Tabellenwechsel durchgeführt werden. Obwohl fünf Sekunden bevorzugt werden, muß genügend Zeit bestehen, um Übergabekandidaten anzufordern, die Überga­ bekandidaten zu akzeptieren und die Rufe zu anderen Zellen zu übergeben. Eine Betriebsmittelreduktion kann auch angezeigt werden durch eine Reduktion der Zahl der verfügbaren Kanäle (beispielsweise Frequenz- und Zeitschlitze). Die Rufkapazi­ tätsmittel der Zellen der Satelliten 20 können sich durch ei­ ne Vielzahl von Faktoren ändern. Es gibt andere Wege der An­ zeige, ob eine Betriebsmittelverknappung auftritt, die dem Fachmann wohl bekannt sind.

Wenn der Satellit 20 in Schritt 104 bestimmt, daß keine vorherbestimmte Verknappung der Ruf- oder Kanalbetriebsmittel auftreten wird, wartet der Satellit 20 in Schritt 106 gerade bis vor den nächsten Tabellenwechsel, bevor er in Schritt 102 bestimmt, ob ein Rufbetriebsmittelverknappung auftreten wird. Die Schritte 102, 104 und 106 werden wiederholt, bis der Sa­ tellit 20 bestimmt, daß eine Rufbetriebsmittelverknappung auftritt. Wenn bestimmt wird, daß eine Rufbetriebsmittelver­ knappung auftreten wird, berechnet der Satellit 20 dann in Schritt 108 eine Zahl von freiwilligen Kandidaten, die benö­ tigt werden, um eine Übergabe auf eine andere Zelle durchzu­ führen, bevor die Betriebsmittelverknappung auftritt. Diese Berechnung kann beispielsweise umfasen die Subtraktion der Zahl der Rufe, die die Zelle aktuell bedient, von der Rufbe­ triebsmittelkapazität der gleichen Zelle in einer zukünftigen Zeit. Diese Zahl stellt die Zahl der Rufe dar, die zu einer anderen Zelle übertragen werden müssen oder die abgebrochen werden müssen, da die aktuelle Zelle nicht fähig sein wird, alle diese Rufe in der Zukunft handzuhaben. Ein anderer Weg zur Bestimmung einer Rufbetriebsmittelverknappung besteht darin, zu bestimmten, ob eine Reduktion der Zahl der verfüg­ baren Kanäle auf eine Zahl auftritt, die geringer ist als die Zahl der benötigten Kanäle.

Wenn einmal die Zahl der Kandidaten für eine Übergabe berechnet wurde, signalisiert der Satellit 20 in Schritt 110 nach Kandidaten in allen Teilnehmereinheiten 30 in der aktu­ ellen Zelle. Kandidaten sind solche Teilnehmereinheiten 30, die eine Übergabe zu einer anderen Zelle, die eine hohe Si­ gnalstärke hat, durchführen können. Teilnehmereinheiten 30, die am wahrscheinlichsten für eine Übergabe in Frage kommen, sind Teilnehmereinheiten 30 am Rand der Zelle. Der Satellit 20 kann der Teilnehmereinheit 30 auf viele Arten eine Signa­ lisierung übermitteln, beispielsweise indem er ein Bit oder ein Wort in der Verbindungssteuerinformation, die zwischen dem Satellit 20 und den Teilnehmereinheiten 30 übertragen wird, setzt, um anzuzeigen, daß Kandidaten benötigt werden. Wenn die Teilnehmereinheit 30 bestimmt, daß sie ein Kandidat sein kann (gemäß dem in Fig. 4 gezeigten und beschriebenen Flußdiagramm), gibt die Teilnehmereinheit 30 dem Satellit 20 Bescheid und der Satellit 20 führt die notwendige Übergabe durch. Das Übergabeverfahren umfaßt eine Verlagerung der Kom­ munikation der aktuellen Zelle (und des Kanals) auf eine an­ dere Zelle, die den Ruf handhaben oder bedienen kann. Das Übergabeverfahren und die Schritte der Verlagerung eines Ru­ fes von einer Zelle auf eine andere Zelle sind Fachleuten wohl bekannt.

In Schritt 112 bestimmt der Satellit 20, ob er genügend Kandidaten empfangen hat. Wenn genügend Teilnehmereinheiten als Kandidaten für eine Übergabe bereitstehen, stoppt der Sa­ tellit 20 die Benachrichtigung der Teilnehmereinheiten 30 darüber, daß Kandidaten benötigt werden und er weist alle weiteren Kandidaten zurück. Das Verfahren 100 setzt sich fort in Schritt 106, um eine vorbestimmte Zeit vor dem nächsten Tabellenwechsel zu warten und geht schließlich zu Schritt 102. Wenn genügend Teilnehmereinheiten 30 als Kandidaten für eine Übergabe in Schritt 112 zu Verfügung stehen, bestimmt der Satellit 20 in Schritt 116, ob ein Tabellenwechsel auf­ treten wird. Wenn ein Tabellenwechsel gerade nicht auftreten wird, so wird der Satellit 20 in Schritt 112 wieder bestim­ men, ob genügend Teilnehmereinheiten als Kandidaten für eine Übergabe an eine andere Zelle zur Verfügung stehen. Die Schritte 116 und 112 werden wiederholt, bis genügend Teilneh­ mereinheiten 30 als Kandidaten zur Verfügung stehen oder bis ein Tabellenwechsel stattfindet oder kurz bevorsteht.

Wenn ein Tabellenwechsel stattfindet oder kurz bevor­ steht, stoppt der Satellit 20 in Schritt 118 die Benachrich­ tigung der Teilnehmereinheiten 30, daß Kandidaten benötigt werden. Als nächstes sendet in Schritt 120 der Satellit 20 an einen Satz von Teilnehmereinheiten 30 eine Freigabewarnung, daß ihre Rufe abgebrochen werden müssen. Die Teilnehmerein­ heiten haben noch Zeit, ihre Rufe an eine andere Zelle zu übergeben, wie das anhand des Flußdiagramms der Fig. 5 be­ sprochen wird. Wenn die Teilnehmereinheiten 30 an eine andere "genug kräftige" Zelle übergeben (wie das in Fig. 5 gezeigt ist), werden, wenn die Übergabe durchgeführt wurde, in Schritt 122 die Kanäle freigegeben. Nach einem vorbestimmten Zeitabschnitt, vorzugsweise nach fünf Sekunden, unterbricht der Satellit 20 in Schritt 122 Warnungsrufe an Teilnehmerein­ heiten, die nicht mitgeteilt haben, daß sie ihre Rufe an eine andere Zelle übergeben haben. Das Verfahren 100 geht zu Schritt 106, um eine vorbestimmte Zeitdauer vor dem nächsten Tabellenwechsel zu warten, bevor sie das Verfahren zur Anfor­ derung von Übergabekandidaten fortsetzt.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines freiwilligen Überga­ beverfahrens 200, das durch eine Teilnehmereinheit 30 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, prüft die Teil­ nehmereinheit 30 in Schritt 202, ob der Satellit 20 (oder ei­ ne terrestrische Station in einem zellularen terrestrischen System) Kandidaten für eine Übergabe anfordert. Die Teilneh­ mereinheit 30 kann bestimmten, ob der Satellit 20 diese An­ forderung durchführt, indem sie die Kandidatenanzeigeinforma­ tion in einem Verbindungssteuerwort, das zwischen dem Satel­ lit 20 und der Teilnehmereinheit 30 übertragen wird, prüft.

Das Verbindungssteuerwort wird vom Satelliten 20 annähernd alle 90 Millisekunden ausgesandt; es können jedoch auch ande­ re Zeitabschnitte verwendet werden.

Die Teilnehmereinheit 30 bestimmt in Schritt 204, ob der Satellit 20 Kandidaten für eine Übergabe anfordert. Obwohl es bevorzugt wird, daß der Satellit 20 die Anforderung nach Kan­ didaten überträgt, können auch terrestrische Stationen in ei­ nem zellularen terrestrischen System die Anforderung nach Übergabekandidaten übertragen. Wenn der Satellit 20 in Schritt 204 keine Kandidaten für eine Übergabe anfordert, wartet die Teilnehmereinheit 30 dann in Schritt 206 bis der nächste Rahmen vom Satellit 20 empfangen wird. Ein "Rahmen" bedeutet ein Paket von Daten, das Steuerverbindungsinforma­ tion einschließt (beispielsweise Bits oder Worte, die anzei­ gen, daß Kandidaten für eine Übergabe benötigt werden) und es kann auch Sprach- oder Datenpakete umfassen. Die Schritte 202, 204 und 206 werden durch die Teilnehmereinheit 30 durch­ geführt, bis sie erkennt, daß der Satellit 20 Kandidaten für eine Übergabe anfordert.

Wenn der Satellit 20 in Schritt 204 Kandidaten für eine Übergabe anfordert, prüft die Teilnehmereinheit 30 in Schritt 208, ob starke Nachbarzellen vorhanden sind. Eine starke Nachbarzelle ist eine Zelle, die eine genügend große Signal­ stärke liefert, so daß keine Verschlechterung der Signalqua­ lität zwischen dem Satelliten 20 und der Teilnehmereinheit 30 auftritt. Wenn in Schritt 210 keine starke Zelle gefunden wurde, kehrt das Verfahren 200 zu Schritt 206 zurück, wo die Teilnehmereinheit 30 auf den nächsten vom Satelliten gesende­ ten Rahmen wartet. Wenn in Schritt 210 eine starke Zelle ge­ funden wird, fordert die Teilnehmereinheit 30 eine Übergabe von der aktuellen Zelle zur starken, in Schritt 210 gefunde­ nen Nachbarzelle an. Die Übergabeanforderung wird von der Teilnehmereinheit 30 beispielsweise über die Verbindungs­ steuerinformation an den Satellit 20 übertragen.

Der Satellit 20 kann in Schritt 214 die Übergabeanforde­ rung, die von der Teilnehmereinheit 30 in Schritt 212 vorge­ nommen wurde, akzeptieren oder zurückweisen. Wenn der Satel­ lit 20 die Übergabeanforderung akzeptiert, wird die Übergabe von der aktuellen Zelle zur ausgewählten danebenliegenden oder benachbarten Zelle durchgeführt. Techniken zur Durchfüh­ rung dieser Übergabe sind dem Fachmann wohl bekannt. Das Ver­ fahren 200 kehrt zu Schritt 206 zurück, wo die Teilnehmerein­ heit 30 auf den nächsten vom Satelliten 20 zu ihr gesandten Rahmen wartet.

Wenn die Anforderung in Schritt 214 vom Satelliten 20 zurückgewiesen wird, so hört die Teilnehmereinheit 30 für ei­ ne vorbestimmte Zeitdauer auf, die Übergabeanforderung an den Satellit 20 zu senden. Da die Teilnehmereinheit 30 im wesent­ lichen steuert, wann die Übergabeanforderungen gesendet wer­ den, hilft dies eine Verarbeitung zu eliminieren, die von Sa­ telliten 20 gefordert wird, wenn er dauernd die Anforderung zurückweisen muß. Auf diese Weise ist der Satellit 20 frei andere Aufgaben durchzuführen und muß nicht ständig die Über­ gabeanforderungen zurückweisen. Die vorbestimmte Zeitdauer beträgt vorzugsweise fünf Sekunden, wobei aber die Verwendung von anderen Zeiten genauso gut möglich ist. Nach Schritt 218 kehrt das Verfahren 200 zu Schritt 206 zurück, wo die Teil­ nehmereinheit 30 auf die Übertragung des nächstens Rahmens vom Satellit 20 wartet.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm eines Kanalfreigabeverfah­ rens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wartet die Teilnehmer­ einheit 30 in Schritt 302 auf den Empfang einer Kanalfreiga­ bewarnnachricht. Diese Nachricht wird im Schritt 120 der Fig. 1 vom Satellit 20 aus gesandt. Die Teilnehmereinheit 30 über­ prüft in Schritt 304 alle benachbarten Zellen daraufhin, ob sie "stark genug" sind, um eine Kommunikation zwischen dem Satelliten 20 und der Teilnehmereinheit 30 zu ermöglichen. "Stark genug" bedeutet, daß die Signalqualität eine gewisse Verschlechterung erleiden mag, daß sie aber immer noch aus­ reicht, den Ruf zwischen dem Satellit 20 und der Teilnehmer­ einheit 30 zu tragen. Wenn die Teilnehmereinheit 30 im Schritt 306 keine "genügend starke" Zelle findet, prüft die Teilnehmereinheit 30 in Schritt 308, ob noch Zeit vorhanden ist, um eine andere "genügend starke" Zelle zu finden, bevor der Ruf unterbrochen wird. Wenn noch Zeit vorhanden ist, war­ tet die Teilnehmereinheit 30 in Schritt 310 auf den Empfang der nächsten Signalstärkedaten oder Information. Wenn nicht mehr genug Zeit ist, so beendet das Verfahren 300 den Ruf in Schritt 312 und das Verfahren 300 endet. Wie ein Ruf beendet wird, ist Fachleuten wohl bekannt.

Wenn die Teilnehmereinheit 30 eine "genügend starke" Zelle in Schritt 306 der Fig. 5 findet, so setzt die Teilneh­ mereinheit 30 eine Anforderung an den Satelliten 20 ab, um die Übergabe an die "genügend starke" Zelle in Schritt 314 durchzuführen. Wenn der Satellit 20 die Übergabeanforderung in Schritt 316 akzeptiert, wird die Übergabe von der aktuel­ len Zelle zur "genügend starken" Zelle in Schritt 318 durch den Satellit 20 durchgeführt. Der Ruf setzt sich dann in der "genügend starken" Zelle zwischen Teilnehmereinheit 30 und Satellit 20 fort. Wenn der Satellit 20 in Schritt 316 die An­ forderung zurückweist, so hört die Teilnehmereinheit 30 für eine vorbestimmte Zeit in Schritt 320 auf, weitere Übergabe­ anforderungen zu stellen. Als nächstes kehrt das Verfahren 300 zum Schritt 310 zurück, bis es die nächsten Daten oder Informationen über die Signalstärke empfängt. Das Verfahren führt weiter Schleifen aus, bis entweder der Ruf in Schritt 312 beendet wird oder in Schritt 318 eine Übergabe durchge­ führt wird. Das Verfahren 300 gibt der Teilnehmereinheit 30 eine letzte Gelegenheit zur Übergabe zu einer anderen Zelle, die "stark genug" ist, so daß der Ruf nicht abgebrochen wird.

Fachleute werden erkennen, daß die vorliegende Erfindung eine Gelegenheit für eine Teilnehmereinheit bietet, freiwil­ lig eine Übergabe zu einer anderen Zelle durchzuführen, so daß keine Rufe abgebrochen werden müssen oder so, daß zumin­ dest die Zahl der abgebrochenen Rufe wesentlich reduziert wird. Darüberhinaus besteht ein anderer Vorteil der vorlie­ genden Erfindung darin, daß das zellulare System die Zahl der Teilnehmereinheiten 30, die tatsächlich sich zu einer anderen Zelle bewegen, regulieren kann, indem die Teilnehmereinheit 30 für eine Übergabe zu Verfügung steht und indem der Satel­ lit 20 eine Entscheidung fällt, ob er die freiwillige Überga­ beanforderung annimmt oder zurückweist. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie die Verar­ beitungslast des Satelliten 20 wesentlich verringert und die Intelligenz auf die Teilnehmereinheiten 30 überträgt, wenn eine Übergabe stattfinden soll.

Somit ist es beabsichtigt durch die nachfolgenden An­ sprüche alle Modifikationen der Erfindung abzudecken, die sich innerhalb des Umfangs und der wahren Idee der Erfindung befinden. Beispielsweise sind diese Verfahren auf terrestri­ sche zellulare System anwendbar, obwohl die Verfahren in Be­ zug auf zellulare Satellitensysteme 10 beschrieben wurden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Anforderung von freiwilligen Kandidaten für eine Übergabe aus einer Vielzahl von Teilnehmereinheiten (30), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) Bestimmung, ob eine Anzahl von Kandidaten für eine Übergabe benötigt wird;
• b) Signalisierung an die Teilnehmereinheiten (30), daß Kandidaten für eine Übergabe benötigt werden;
• c) Durchführung der angeforderten Übergaben der Teilneh­ mereinheiten, die als Kandidaten für eine Übergabe zur Verfü­ gung stehen;
• d) Aussenden von Freigabewarnnachrichten an Rufe, die unterbrochen werden müssen, wenn nicht genügend Teilnehmer­ einheiten als Kandidaten für eine Übergabe zur Verfügung ste­ hen; und
• e) unterbrechen der Rufe der Teilnehmereinheiten (30), die eine Freigabewarnnachricht empfangen haben und die wäh­ rend einer vorbestimmten Zeitdauer keine Übergabe durchge­ führt haben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (a) den Schritt der Überprüfung, ob Kandidaten benötigt werden, in­ nerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer vor dem Auftreten einer Betriebsmittelkapazitätsreduktion umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (a) die fol­ genden Schritte umfaßt:

• (a1) Warten für eine vorbestimmte Zeit, wenn keine Kan­ didaten für eine Übergabe benötigt werden; und
• (a2) Wiederholung der Schritte (a) und (a1) bis Kandida­ ten für eine Übergabe benötigt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (a) den Schritt umfaßt, der die Bestimmung der Zahl von Kandidaten für eine Übergabe durch eine Subtraktion einer Zahl von sich in Benutzung befindlichen Kanälen von einer Zahl von verfüg­ baren Kanälen betrifft.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (a) den Schritt umfaßt, der die Bestimmung der Zahl von Kandidaten für eine Übergabe durch Subtraktion einer Anzahl von sich in Benutzung befindlichen Rufen von einer Zahl von verfügbaren Rufen betrifft.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (b) die folgenden Schritte umfaßt:

• b1) Setzen einer Verbindungssteuerinformation, um anzu­ zeigen, daß Kandidaten für eine Übergabe benötigt werden;
• b2) Übertragen der Verbindungssteuerinformation an jede der Teilnehmereinheiten; und Bestimmen, ob genügend Teilnehmereinheiten für eine Übergabe als Kandidaten zur Verfügung stehen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin durch folgende Schritte gekennzeichnet:

• e) Benachrichtigung der Teilnehmereinheiten, daß keine weiteren Kandidaten für eine Übergabe benötigt werden, wenn genügend Teilnehmereinheiten für eine Übergabe zur Verfügung stehen; und
• f) Zurückweisung der Übergabeanforderungen, wenn genü­ gend Teilnehmereinheiten für eine Übergabe bereit sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin durch folgende Schritte gekennzeichnet:
Wiederholung der Schritte (c) und (d), bis entweder ge­ nügend Teilnehmereinheiten als Kandidaten für eine Übergabe bereitstehen oder bis eine Betriebsmittelreduktion auftritt; und
Benachrichtigung der Teilnehmereinheiten, daß keine wei­ teren Kandidaten für eine Übergabe benötigt werden, nachdem genügend Teilnehmereinheiten für eine Übergabe bereit stehen oder nachdem eine Betriebsmittelreduktion nach einer vorbe­ stimmten Zeitdauer auftritt.

9. Verfahren zur Bestimmung des zur Verfügungsstellens von freiwilligen Kandidaten für eine Übergabe mit folgenden Schritten:

• a) Warten bis ein Kandidat für eine Übergabe angefordert wird;
• b) Suchen nach starken Nachbarzellen (24);
• c) Ausführen einer freiwilligen Übergabeanforderung an eine der starken Nachbarzellen;
• d) Übertragung der Kommunikation an die starke Nachbar­ zelle (24), wenn die freiwillige Übergabeanforderung akzep­ tiert wird;
• e) Warten für eine vorbestimmte Zeitdauer; und
• f) Wiederholen der Schritte (a)-(e), wobei Schritt (a) folgende Schritte umfaßt:
• a1) ein Satellit bestimmt, ob Kandidaten für eine Über­ gabe benötigt werden; und
• a2) ein Satellit überträgt Information an die Teilneh­ mereinheit, die angibt, daß Kandidaten für eine Übergabe an­ gefordert werden, und

wobei Schritt (b) folgende Schritte umfaßt:
Bestimmung einer Signalstärke bei jeder der Vielzahl von Nachbarzellen; und
Auswahl einer der Nachbarzellen, die die höchste Signal­ stärke aufweist.

10. Durch eine Teilnehmereinheit (30) durchgeführtes Verfahren, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

• a) Warten auf eine Kanalfreigabenachricht;
• b) Suchen nach irgendwelchen brauchbaren Nachbarzellen (24);
• c) Durchführen einer Übergabeanforderung an eine der brauchbaren Nachbarzellen (24);
• d) Übertragung der Kommunikation auf eine der brauchba­ ren Nachbarzellen, wenn die Übergabeanforderung akzeptiert wird;
• e) Warten für eine vorbestimmte Zeitdauer, wenn die Übergabeanforderung zurückgewiesen wird; und
• f) Wiederholen der Schritte (a)-(e),

wobei Schritt (b) die folgende Schritte umfaßt:
Bestimmung einer Signalstärke von jeder der Vielzahl der Nachbarzellen; und
Auswählen einer der Nachbarzellen, die die beste Signal­ stärke aufweist.