DE19916688A1 - Verfahren zum Einbuchen einer Mobilstation in ein zellulares Netz und Mobilstation für ein zellulares Netz - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Einbuchen einer Mobilstation (MS) eines Mobilfunk-Teilnehmers in eine Zelle (C) eines aus einer Vielzahl von Zellen bestehenden zellularen Netzes beschrieben. Die Übergabe der Mobilstation einer Zelle an die Basisstation (BTS) der Nachbarzelle erfolgt auf der Grundlage einer satellitengestützten Funkortung (Global Positioning Systems GPS). Die Mobilstation verfügt über einen GPS-Empfänger (4) zur Positionsbestimmung und eine Speichereinrichtung (5), in der die an verschiedenen Standorten zu erwartenden Empfangsfeldstärken gespeichert sind. In einer Vergleichseinrichtung (10) wird die tatsächliche Empfangsstärke mit einem Referenzwert für die zu erwartende Empfangsfeldstärke verglichen. Ein Kanalwechsel erfolgt dann, wenn die tatsächliche Empfangsfeldstärke kleiner als der Referenzwert für die zu erwartende Empfangsfeldstärke ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbuchen einer Mobilstation eines Mo­ bilfunk-Teilnehmers in eine Zelle eines aus einer Vielzahl von Zellen bestehenden zellularen Netzes. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Mobilstation für ein zellulares Netz.

Die bekannten D1- und D2-Mobilfunknetze basieren auf dem digitalen GSM- Standard und ermöglichen ein grenzüberschreitendes Telefonieren mit demselben Telefongerät und derselben Telefonnummer. Die Mobilfunknetze D1 und D2 ge­ hören zur Gruppe der zellularen Netze, die eine wabenförmige Struktur haben. Jede dieser Zellen wird durch eine Basisstation mit einer Sende- und Empfangs­ einrichtung versorgt, die über eine Vielzahl von Sende- und Empfangskanälen verfügt. Eine Ansammlung von mehreren Zellen wird als Cluster bezeichnet. In­ nerhalb eines Clusters wird eine bestimmte Sende- und Empfangsfrequenz nur einmal verwendet, die Sende- und Empfangsfrequenzen können sich aber in be­ nachbarten Clustern wiederholen.

Die Zellen der Mobilfunknetze werden nach Gesichtspunkten wie Geländerabdec­ kung, Landschaftsverhältnissen und Gesprächskapazität geplant. Um eine opti­ male Zellenstruktur des Netzes sicherzustellen, werden die physikalischen Bedin­ gungen der Funkwellen auf Großrechnern simuliert. Die Abdeckung der einzelnen Zellen durch die Basisstationen wird im allgemeinen durch Messungen geprüft. Damit liegen dem Netzwerkbetreiber schon bei der Netzwerkplanung Daten über die zu erwartenden Empfangsfeldstärken an unterschiedlichen Standorten vor.

Neben den Mobilstationen, zu denen Autotelefone oder Handys zählen, und den Basisstationen umfassen die bekannten Mobilfunknetze einen Basisstationskon­ trollrechner, der die Frequenzverwaltung, die Steuerung der Basisstationen und die Vermittlungsfunktionen übernimmt.

Wenn sich der Mobilfunk-Teilnehmer mit der Mobilstation innerhalb des zellula­ ren Netzes bewegt, wird das Gespräch automatisch von der Basisstation einer Zelle an die Basisstation der Nachbarzelle übergeben. Da die benachbarte Basis­ station auf einem anderen Kanal sendet und empfängt, muß also ein Kanalwechsel erfolgen. Die unterschiedlichen Kanäle der Nachbarzellen stellen dabei sicher, daß es nicht zu Interferenzen kommt.

Bei den bekannten Mobilfunknetzen wird die Empfangsfeldstärke in den Mobil­ stationen überwacht. Ein Kanalwechsel erfolgt dann, wenn die Empfangsfeldstär­ ke unter einen vorgegebenen Grenzwert abfällt. Mit diesem Kriterium kann aber nicht sichergestellt werden, daß die Mobilstation beim Überschreiten der Zell­ grenze in die Nachbarzelle umgebucht wird, weil aufgrund von Überreichweiten die Empfangsfeldstärke auch außerhalb der jeweiligen Zelle noch so hoch sein kann, daß die Mobilstation trotz Überschreiten der Zellgrenze in der jeweiligen Zelle eingebucht bleibt. Dies ist insofern nachteilig, als die benachbarte Basissta­ tion überlastet werden kann. Darüber hinaus kann die Mobilstation in den Ein­ flußbereich der Basisstation einer Zelle des benachbarten Clusters mit dem glei­ chen Kanal gelangen, was wiederum zu Interferenzen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine Übergabe der Mobilstation von einer Basisstation an die Basistation einer anderen Zelle erlaubt, ohne daß die Gefahr von Interferenzen oder der Überlastung einzel­ ner Basisstationen besteht. Darüber hinaus ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Basisstation für ein zellulares Netz bereitzustellen, mit der die Weiterleitung der Gespräche ohne die Gefahr von Interferenzen oder der Überlastung einzelner Ba­ sisstationen möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 4.

Unter Einbuchen einer Mobilstation in eine Zelle wird nachfolgend sowohl die Zuordnung einer Mobilstation zu einer Basisstation beim Einschalten derselben als auch die Übergabe der Mobilstation von der Basisstation einer Zelle an die Basisstation der Nachbarzelle verstanden. Unter Mobilstation wird im folgenden jedes mobile Endgerät, beispielsweise ein Autotelefon oder Handy verstanden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beruhen auf einer satellitengestützten Funkortung der Mobilstation des Mobilfunk-Teil­ nehmers. Die satellitengestützte Funkortung ist als Global Positioning System GPS bekannt.

Ist der Standort der Mobilstation bekannt, kann die jeweilige Zelle, in der sich der Mobilfunk-Teilnehmer momentan aufhält, bestimmt werden. Beim Überschreiten der Zellgrenze kann die Mobilstation automatisch in die Nachbarzelle eingebucht werden. Somit können die Gespräche beim Überschreiten der Zellgrenze störungs­ frei und schnell weitergeleitet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Empfangsfeldstärke an dem jeweiligen Standort der Mobilstation gemessen und mit einem Referenzwert für die an diesem Standort zu erwartende Empfangsfeldstärke verglichen. Die Basis­ station wird dann in eine andere Zelle eingebucht, wenn der Referenzwert größer als die tatsächliche Empfangsfeldstärke ist. Die an den jeweiligen Standorten zu erwartende Empfangsfeldstärke ist bereits bei der Netzwerkplanung ermittelt wor­ den.

Die Mobilstation verfügt neben einer mehrkanaligen Sende- und Empfangseinheit vorzugsweise über eine Einheit zur Bestimmung ihrer Position auf der Grundlage der satellitengestützten Funkortung (GPS) und eine Überwachungseinheit, in der die Zelle, in die die Mobilstation eingebucht wird, auf der Grundlage deren Positi­ on bestimmt wird.

Die Überwachungseinheit umfaßt vorzugsweise eine Meßeinrichtung zum Messen der Empfangsfeldstärke und eine Speichereinrichtung zum Speichern der an den jeweiligen Standorten zu erwartenden Empfangsfeldstärke sowie eine Vergleich­ seinrichtung, in der die tatsächliche Empfangsfeldstärke mit dem Referenzwert für die zu erwartende Feldstärke verglichen wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verfügt die Mobilstation zum Wechsel des Sende- und Empfangskanals der Sende- und Empfangseinheit über eine Kanalwechseleinheit, die den Kanal einer benachbarten Basisstation dann auswählt, wenn die tatsächliche Empfangsfeldstärke unter den Referenzwert für die zu erwartende Empfangsfeldstärke fällt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Zellenstruktur eines zellularen Mobilfunk-Netzes und

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Mobilstation.

Das zellulare Netz weist eine Vielzahl von wabenförmigen Zellen C₁ bis C_n auf, wobei jede Zelle von einer oder mehreren Basisstationen BTS₁ bis BTS_n versorgt wird. Die Versorgung der Zellen kann mit omnidirektionalen Basisstationen im Zentrum jeder Zelle und/oder mit selektiven Basisstationen am Zellenrand erfol­ gen. Die Mobilstationen MS₁ bis MS_n der Mobilfunk-Teilnehmer, beispielsweise Autotelefone, senden und empfangen Funksignale zu bzw. von den Mobilstatio­ nen.

Die Mobil- und Basisstationen BTS,MS verfügen über eine Vielzahl von Sende- und Empfangskanälen K₁ bis K_n, wobei ein automatischer Kanalwechsel beim Überschreiten der Zellgrenzen erfolgt. Dadurch wird einerseits eine ausreichende Empfangsfeldstärke garantiert und andererseits sichergestellt, daß einzelne Basis­ stationen nicht überlastet werden.

In Fig. 1 ist der Fall dargestellt, daß eine Mobilstation MS₁ die Zellgrenze der Zelle C₁ überschreitet, ohne daß ein Kanalwechsel erfolgt. Die Mobilstation MS₁ bleibt in die Zelle C₁ eingebucht, obwohl sie sich bereits in der Zelle C₄ befindet. Damit kommt die Mobilstation MS₁ der Basisstation BTS₃ der benachbarten Zelle C₃ mit dem gleichen Sende- und Empfangskanal so nahe, daß Interferenzen auf treten können. Darüber hinaus kann die Basisstation BS₁ der Zelle C₁ überlastet werden, wenn eine Vielzahl von Mobilstationen, die sich bereits in den Nachbar­ zellen befinden, noch in diese Zelle eingebucht sind.

Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der wesentlichen Baugruppen einer Mobilstation MS, die für das Verständnis der Erfindung relevant sind. Die Mobil­ station MS verfügt über eine Sende- und Empfangseinheit 1 mit den Sende- und Empfangskanälen K₁ bis K_n. Um die Mobilstation von der Basisstation der einen Zelle beim Überschreiten der Zellgrenze in die Basisstation der Nachbarzelle um­ buchen zu können, verfügt die Mobilstation über eine Kanalwechseleinheit 2, die über eine Datenleitung 3 der Sende- und Empfangseinheit 1 den jeweiligen Sende- und Empfangskanal der zugehörigen Basisstation vorgibt. Der Kanalwechsel er­ folgt auf der Grundlage einer satellitengestützten Bestimmung der Position (Global Positioning System GPS) der Mobilstation. Zur Ermittlung der Standort­ daten weist die Mobilstation einen GPS-Empfänger 4 auf. Eine derartige Einrich­ tung zur Positionsbestimmung gehört zum Stand der Technik, so daß es hierzu keiner weiteren Erläuterungen bedarf.

In einer Speichereinrichtung 5 sind die an den unterschiedlichen Standorten zu erwartenden Empfangsfeldstärken gespeichert, mit denen die Mobilstationen die Funksignale der einzelnen Basisstationen empfangen können. Diese bereits bei der Netzwerkplanung ermittelten Daten können nach Art einer Tabelle in der Spei­ chereinrichtung abgelegt sein. Zur Messung der Empfangsfeldstärke, mit der eine Mobilstation die Funksignale einer Basisstation tatsächlich empfängt, ist eine Feldstärkemeßeinrichtung 6 vorgesehen. Über Datenleitungen 7, 8,9 ist mit dem GPS-Empfänger 4, der Speichereinrichtung 5 und der Feldstärkemeßeinrichtung 6 eine Vergleichseinrichtung 10 verbunden, die ihrerseits über eine weitere Daten­ leitung 11 mit der Kanalwechseleinheit verbunden ist. Die Vergleichseinrichtung 10 liest aus der Speichereinrichtung die Empfangsfeldstärke aus, die an dem von dem GPS-Empfänger 4 bestimmten Standort der Mobilstation zu erwarten ist. Aus der zu erwartenden Empfangsfeldstärke wird in der Vergleicheinrichtung 10 ein als Übergabekriterium repräsentativer Referenzwert ermittelt, der im allgemeinen kleiner als die zu erwartende Empfangsfeldstärke ist. Darüber hinaus empfängt die Vergleichseinrichtung 10 die tatsächliche Empfangsfeldstärke, die mit der Feld­ stärkemeßeinrichtung 6 gemessen wird. Sie vergleicht die tatsächliche Empfangs­ feldstärke mit dem Referenzwert für die zu erwartende Empfangsfeldstärke. Wenn der Referenzwert größer als die tatsächliche Empfangsfeldstärke ist, erzeugt die Vergleichseinrichtung 10 ein Kanalwechselsignal, das die Kanalwechseleinheit 2 empfängt. Die Kanalwechseleinheit 2 schaltet dann auf den Sende- und Emp­ fangskanal einer benachbarten Basisstation um. Wird die Mobilstation in die Ba­ sisstation der Nachbarzelle eingebucht, ist zu erwarten, daß die tatsächliche Emp­ fangsfeldstärke größer als der Referenzwert für die zu erwartende Empfangsfeld­ stärke ist. Sollte dies jedoch nicht der Fall sein, erfolgt ein weiterer Kanalwechsel bis der optimale Kanal gefunden ist.

Claims (6)

1. Verfahren zum Einbuchen einer Mobilstation (MS) eines Mobilfunk- Teilnehmers in eine Zelle (C) eines aus einer Vielzahl von Zellen beste­ henden zellularen Netzes, wobei den Zellen jeweils eine Basisstation (BTS) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundlage ei­ ner satellitengestützten Funkortung die Position der Mobilstation (MS) be­ stimmt und auf der Grundlage deren Position die Mobilstation in eine der Zellen (C) eingebucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Position der Mobilstation (MS) ein Referenzwert für die an deren Standort zu er­ wartende Empfangsfeldstärke ermittelt und die tatsächliche Empfangsfeld­ stärke an diesem Standort gemessen wird, wobei die tatsächliche Emp­ fangsfeldstärke mit dem Referenzwert für die zu erwartende Empfangs­ feldstärke verglichen und die Mobilstation in eine andere Zelle eingebucht wird, wenn der Referenzwert größer als die Empfangsfeldstärke ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die zu erwartende Empfangsfeldstärke aus einem Speicher ausgelesen wird, in dem die an einer Vielzahl von Standorten zu erwartende Empfangsfeld­ stärke gespeichert sind.

4. Mobilstation für ein aus einer Vielzahl von Zellen (C) bestehendes zellula­ res Netz, wobei den Zellen jeweils eine Basisstation (BTS) zugeordnet ist, mit einer mehrkanaligen Sende- und Empfangseinheit (1), gekennzeichnet durch eine Einheit (4) zur Bestimmung der Position der Mobilstation auf der Grundlage einer satellitengestützten Funkortung und eine Überwa­ chungseinheit (5, 6, 10), die die Zelle (C), in die die Mobilstation (MS) ein­ gebucht wird, auf der Grundlage dieser Position bestimmt.

5. Mobilstation nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwa­ chungseinheit eine Meßeinrichtung (6) zum Messen der tatsächlichen Empfangsfeldstärke, eine Speichereinrichtung (5) zum Speichern der an einer Vielzahl von Standorten zu erwartenden Empfangsfeldstärke und ei­ ne Vergleichseinrichtung (10) zum Vergleichen der tatsächlichen Emp­ fangsfeldstärke mit einem Referenzwert für die an dem Standort der Mo­ bilstation (MS) zu erwartende Empfangsfeldstärke umfaßt.

6. Mobilstation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kanal­ wechseleinheit (2) zum Wechseln des Sende- und Empfangskanals der Sende- und Empfangseinheit (1) vorgesehen ist, wenn die Vergleichsein­ richtung (10) ein Abfallen der tatsächlichen Empfangsfeldstärke unter den Referenzwert detektiert.