DE19741701A1

DE19741701A1 - Verfahren und Einrichtung zum Umbuchen einer Mobilstation bei einem Mobilfunksystem

Info

Publication number: DE19741701A1
Application number: DE19741701A
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl Ing Dillinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2017-09-23
Also published as: DE19741701C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Umbuchen einer Mobilstation bei einem Mobilfunksystem, wobei eine Entscheidung zum Umbuchen auf der Basis von Meßergebnis, beispielsweise des Leistungspegels, der Qualität oder des Ti ming-Advance, getroffen wird.

Das Umbuchen oder Handover ist das Umschalten einer Kommuni kationsverbindung, beispielsweise eines Gesprächs, auf einen anderen Funkweg. Je nach System sind verschiedene Verbin dungsüberwachungsfunktionen und aktive Maßnahmen zu implemen tieren. Bei dem GSM-System wird diese Aufgabe vom Netz über nommen. Eine Umbuchung kann Funk- oder Netz-Ursachen haben: Zellenwechsel, schlechte Qualität der Funkverbindung aufgrund der Bewegung der Mobilstation (Störungen, große Entfernung, Verkehrsverteilung, Optimierung beispielsweise der Sendelei stung oder das Vermeiden einer Zellengrenzüberschreitung. Die Faktoren für eine Umbuchungs-Entscheidung sind bei den ver schiedenen Systemen unterschiedlich. Im wesentlichen beziehen sich die Kriterien auf Meßergebnisse, wie Leistungspegel, Ka nalqualität und dergleichen, der Mobilstation beziehungsweise der Basisstation. Dies führt zu folgenden Schwachstellen.

Bei TDMA-Systemen (time diversity multiple access) wie bei dem GSM-System kann über das Timing-Advance nur die radiale Geschwindigkeitskomponente der Mobilstation berechnet werden. Die tangentiale Komponente wird nicht erfaßt und damit bleibt der Betrag des Geschwindigkeitsvektors der Mobilstation unde finiert. Bei geschwindigkeitsabhängigen Umbuchungs-Entschei dungen in hierarchischen Zellsystemen kann dies zu Fehlent scheidungen beziehungsweise zu unnötigen Umbuchungsvorgängen führen. Bekanntlich werden bei diesem Umbuchungs-Algorithmus Teilnehmer mit hohen Fahrgeschwindigkeiten nicht in unterleg te Zellen (Mikrozellen) umgebucht, sondern verbleiben in der Schirmzelle.

Das Verschleppen von Frequenzen in Nachbarzellen, welche bei höheren Fahrtgeschwindigkeiten stärker ausgeprägt ist als bei Fußgängern, führt zu einem "Verschmieren" der Handover- Grenzen zwischen benachbarten Zellen. In der Praxis existiert ein kleiner Zellradius für Fußgänger und ein größerer für sich schnell bewegende Teilnehmer.

Des weiteren wird dann, wenn eine Umbuchungs-Entscheidung nur aufgrund der Meßergebnisse erfolgt, möglicherweise eine Ba sisstation ausgewählt, deren Zelle in Kürze von der Mobilsta tion ohnehin verlassen wird, so daß in relativ kurzer Zeit eine neue Umbuchung erfolgen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Umbuchen einer Mobilstation bei Mobil funksystemen bereitzustellen, bei dem oder durch die die Zahl der Umbuchungsvorgänge vermindert und damit das Netzwerk ent lastet wird.

Dazu ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeich net, daß die Ortskoordinaten der Mobilstation bestimmt wer den, und daß die Ortskoordinaten in die Umbuchungsentschei dung einbezogen werden.

Durch die Informationen über den genauen Aufenthalt bezie hungsweise die Ortskoordinaten der Mobilstation kann der Han dover beziehungsweise Umbuchungsnetzwerk-Algorithmus voll un terstützt werden. Das Umbuchen kann im Hinblick auf eine Re duktion der Interferenzen im Netzwerk durch Kenntnis der Ortskoordinaten der Mobilstation bei der Basisstation effizi enter durchgeführt werden. Unnötige Umbuchungs-Entscheidungen können verringert werden, was zu einer reduzierten Netzausla stung führt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zusätzlich die Bewegungsrich tung der Mobilstation bestimmt und in die Umbuchungsentschei dung einbezogen wird. Unter Einbeziehung der Ortskoordinaten und der daraus zu berechnenden Fahrtrichtung kann das Netz werk eine vorausschauende Umbuchungs-Entscheidung treffen, d. h. eine kurzfristige Korrektur der getroffenen Entscheidung wird damit verhindert. Die Last im Netzwerk durch voraus schauende Handover-Entscheidungen wird somit verringert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zusätzlich die Geschwindigkeit der Mobilstation bestimmt und in die Umbuchungs-Entscheidung einbezogen wird. Die genaue Kenntnis der geographischen Daten bei der Umbuchungs-Entscheidung sowie der exakten Bewegungs geschwindigkeit oder der Fahrgeschwindigkeit bei Fahrzeugen, ermöglicht ein rechtzeitiges Umbuchen in die Zielzelle. Dem Verschleppen von Frequenzen beziehungsweise der Gefahr, daß ein sich sehr schnell bewegender Teilnehmer mit der Mobilsta tion verlorengeht, kann damit begegnet werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Mobilstationen an das Funkpositionie rungssystem angeschlossen, wobei die Mobilstation Positionie rungssignale empfängt und daraus die Ortskoordinaten der Mo bilstation berechnet, und daß die Ortskoordinaten von der Mo bilstation an die aktuelle Basisstation weitergegeben werden. Diese Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, als die Ko sten für die Aufrüstung des Systems auf das neue Verfahren nur bei den tatsächlichen Nutzern, nämlich den Inhabern der Mobilstation, anfallen. Die softwaremäßige Nachrüstung der Basisstation, damit diese die Auswertungen beispielsweise die Berechnung der Geschwindigkeit der Mobilstation durchführen kann, ist problemlos.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin dungsgemäßen Verfahrens werden als Funkpositionierungssystem ein terrestrisches Sendersystem eingesetzt, bei dem die Sen derpositionierungssignale an die Mobilstationen senden, die daraus die Ortskoordinaten der Mobilstation berechnet, und daß die Ortskoordinaten von der Mobilstation an die aktuelle Basisstation weitergegeben werden. Damit kann eine bessere Versorgung mit den Positionierungssignalen am Standort der Mobilstation als bei GPS erzielt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstationen an ein Funkpositionierungssystem angeschlossen werden, wobei die Basisstation Positionierungssignale empfängt und daraus die Position der Basisstation berechnet, daß aus den Ortsko ordinaten der Basisstationen, mit denen die Mobilstation in Verbindung steht, und aus den Abständen zwischen der Mobil station und den Basisstationen die Ortskoordinaten der Mobil station berechnet und in der aktuelle Basisstation bereitge stellt wird. Diese Ausführungsform des Verfahrens ermöglicht es, daß die Kosten für die Hardwareaufrüstung bei den Basis stationen anfallen und dort im Hinblick auf die Gesamtkosten der Basisstation kaum ins Gewicht fallen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird als Funktionpositionierungssy stem das GPS (Global Positioning System) eingesetzt, wobei die GPS-Empfänger entweder in den Mobilstationen oder in den Basisstationen angeordnet werden können und wobei aus den Na vigationssignalen des GPS-Systems die Ortskoordinaten der Mo bilstation bestimmt werden. Das GPS-System wurde in jüngster Zeit sehr stark weiterentwickelt und findet immer mehr Ein satzmöglichkeiten, da die GPS-Empfänger immer kompakter, leichter und auch preisgünstiger werden. Das GPS-System um faßt Satellitensignale, aus denen Standort- oder Zeitdaten für den jeweiligen Anwendungszweck berechnet werden können. Aus diesen Daten können selbstverständlich auch die Ortskoor dinaten der Mobilstation berechnet werden und dann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung gestellt wer den.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin dungsgemäßen Verfahrens meldet die Mobilstation ihre Koordi naten in regelmäßigen Zeitabständen an die aktuelle Basissta tion. Dadurch kann eine genügende Auflösung bezüglich Ort und Geschwindigkeit der Mobilstation erhalten werden.

Wenn die Mobilstation von drei verschiedenen Basisstationen die GPS Ortskoordination empfängt, kann sie eine 2D-Posi tionsberechnung durchführen. Wenn die Mobilstation von vier verschiedenen Basisstationen GPS Ortskoordinaten erhält, kann sie eine 3D-Positionsberechnung durchführen.

Vorteilhafterweise werden die Abstände zwischen der Mobilsta tion und den Basisstationen in der Mobilstation aus den Lauf zeiten der übertragenen Funksignale berechnet, insbesondere können die Abstände im Rahmen des Timing Advance Mechanismus ermittelt werden. Im Rahmen eines Mobilfunksystemes werden die Abstände zwischen den Basisstationen und den Mobilstatio nen ohnehin festgestellt, beispielsweise um bei GSM im Rahmen des Timing Advance Mechanismus, um einen korrekten Datenaus tausch zu ermöglichen. Daher können diese Informationen ohne großen Bauaufwand ausgenutzt werden, um die Position der Mo bilstation bei bekannten Positionen der Basisstationen zu be rechnen. Der Benutzer benötigt dabei keine aufwendige Hard ware in Form eines GPS-Empfängers.

Wenn die Basisstationen mit sogenannten smart Antennas ausge rüstet sind, ist vorteilhaft, die Abstände und die Winkel von Verbindungslinien zwischen der Mobilstation und der Basissta tion in einem Koordinatensystem in der Basisstation zu ermit teln und an die Mobilstation zu übertragen, wodurch sich eine zusätzliche Verbesserung in der Genauigkeit der Positionsbe stimmung ergeben kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß ein freier Kanal einer benachbarten Basisstation getestet wird, bevor tatsäch lich umgebucht wird. Dies dient in vorteilhafter Weise zur Optimierung der Übertragungsqualität nach der Umbuchung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den restlichen Unteransprüchen gekenn zeichnet.

Zur Lösung der Aufgabe dient eine Einrichtung zur Durchfüh rung des Verfahrens mit Mobilstationen und mehreren Basissta tionen, bei der in der Mobilstation eine Einrichtung zur Be rechnung der Ortskoordinaten der Mobilstation wenigstens aus den Abständen zu den terrestrischen Sendern vorgesehen ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ein richtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Mittel zur Bestimmung der Bewegungsrichtung der Mobilstation vorge sehen sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtungen ist dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Mit tel zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Mobilstation vor gesehen sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Mobilsta tion oder der Basisstation Mittel zur Bestimmung der Ortsko ordinaten der Mobilstation vorgesehen sind, und daß eine Übertragungseinrichtung vorgesehen ist, um die ermittelten Ortskoordinaten von der Mobilstation zur Basisstation oder von der Basisstation zur Mobilstation zu übertragen, wobei in weitere vorteilhafter Weise noch die Entsscheidungseinrich tung, die die Entscheidung über ein Handover trifft, außer dem Meßergebnis auf die Ortskoordinaten der Mobilstation in die Handover-Entscheidung einbezieht.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß unter Einbeziehung der Fahrtrichtung, der Ortskoordinaten der Mobilstation und der von der Mobilstation gelieferten Meßergebnisse, wie Lei stungspegel (Qualität), eine effiziente Umbuchungsentschei dung im Netzwerk getroffen werden kann. Die Handover-Algo rithmen können auf dieser Information aufbauen und damit eine verbesserte Verwaltung der Teilnehmer ermöglichen. Damit wird ein besserer Service durch schnelle und rechtzeitige Ausfüh rung der Umbuchung (Handover) für die Teilnehmer erreicht, die Interferenzen werden reduziert und es werden mehr Res sourcen (Leitungs- und Rechnerkapazität) im Netzwerk durch Vermeidung von unnötigen Umbuchungen zur Verfügung gestellt.

Claims

1. Verfahren zum Umbuchen einer Mobilstation bei einem Mo bilfunksystem, wobei eine Entscheidung zum Umbuchen auf der Basis von Meßergebnis, beispielsweise des Leistungspegels, der Qualität oder des Timing-Advance, getroffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortskoordinaten der Mobilstation be stimmt werden, und daß die Ortskoordinaten in die Umbuchungs entscheidung einbezogen werden.

2. Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Bewegungsrichtung der Mobilstation bestimmt und in die Umbuchungsentscheidung einbezogen wird.

3. Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Geschwindigkeit der Mobilstation bestimmt und in die Umbuchungs-Entscheidung einbezogen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Mobilstationen an ein Funkpositionie rungssystem angeschlossen werden, wobei die Mobilstation Po sitionierungssignale empfängt und daraus die Ortskoordinaten der Mobilstation berechnet, und daß die Ortskoordinaten von der Mobilstation an die aktuelle Basisstation weitergegeben werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß als Funkpositionierungssystem ein terre strisches Sendersystem eingesetzt wird, bei dem die Sender Positionierungssignale an die Mobilstationen senden, und die Mobilstation Positionierungssignale empfängt und daraus die Ortskoordinaten der Mobilstation berechnet, und daß die Orts koordinaten von der Mobilstation an die aktuelle Basisstation weitergegeben werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mobilstation ihre Koordinaten in regelmäßigen Zeitabstän den an die aktuelle Basisstation meldet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß als Funkpositionierungssystem das GPS- System eingesetzt wird, wobei aus den Navigationssignalen des GPS-Systems die Ortskoordinaten der Mobilstation bestimmt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Basisstationen an ein Funkpositionie rungssystem angeschlossen werden, wobei die Basisstation Po sitionierungssignale empfängt und daraus die Position der Ba sisstation berechnet, daß aus den Ortskoordinaten der Basis stationen, mit denen die Mobilstation in Verbindung steht, und aus den Abständen zwischen der Mobilstation und den Ba sisstationen die Ortskoordinaten der Mobilstation berechnet und in der aktuelle Basisstation bereitgestellt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Funkpositionierungssystem das GPS-System eingesetzt wird, wobei aus den Navigationssignalen des GPS-Systems die Ortsko ordinaten der Basisstation bestimmt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet daß die Abstände zwischen der Mobilstation und den Basissta tionen in der Mobilstation aus den Laufzeiten der übertrage nen Funksignale oder im Rahmen des Timing-Advance-Mechanismus berechnet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Basisstatio nen mit Smart-Antennas ausgerüstet sind, dadurch gekennzeich net, daß die Abstände zwischen den Basisstationen und der Mo bilstation oder die Winkel von Verbindungslinien zwischen der Mobilstation und den Basisstationen unter einem Koordinaten system in der Basisstation ermittelt werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein freier Kanal einer benachbarten Basisstation getestet wird, bevor tatsächlich umgebucht wird.

13. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 mit Mobilstationen und mehreren Basisstationen, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Mobilstation eine Einrichtung zur Berechnung der Ortskoordinaten der Mobilstation wenigstens aus den Abständen zu den terrestrischen Sendern vorgesehen ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Mittel zur Bestimmung der Bewegungsrichtung der Mobilstation vorgesehen sind.

15. Einrichtungen nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn zeichnet, daß zusätzlich Mittel zur Bestimmung der Geschwin digkeit der Mobilstation vorgesehen sind.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekenn zeichnet durch eine Übertragungseinrichtung, um die ermittel ten Ortskoordinaten von der Mobilstation zur Basisstation oder von der Basisstation zur Mobilstation zu übertragen.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, ge kennzeichnet durch eine Entscheidungseinrichtung, die die Entscheidung über ein Handover trifft und die außer dem Me ßergebnis auf die Ortskoordinaten der Mobilstation in die Handover-Entscheidung einbezieht.