DE4101909A1 - Zellulares funksystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein zellulares Funksystem und
insbesondere auf Übergabeverfahren zur Verwendung mit
Nachrichtenübertragungsnetzwerken, die Funkzellen einschließen.
Die Übergabe ist eine Technik, die es ermöglicht, Gespräche
oder Verbindungen in einem Nachrichtenübertragungsnetzwerk mit
handgehaltenen oder ortsbeweglichen Geräten aufrechtzuerhalten,
während sich ein Handgerät oder eine Mobilstation zwischen
Funkzellen bewegt. Nachdem ein Gespräch oder eine Verbindung
hergestellt wurde, wird die Qualität der Funkstrecke durch das
Handgerät und die zugehörige Zellen-Basisstation überwacht.
Zusätzlich werden weitere Kanäle von der gleichen Zelle und von
benachbarten Zellen als mögliche Funkstrecken überwacht, zu
denen eine Übergabe erfolgen kann. Entsprechend vordefinierter
Kriterien, wird das Gespräch zu einer anderen Basisstation
umgeschaltet, während sich die Mobilstation oder das Handgerät
bewegt, oder wenn sich die Ausbreitungsbedingungen ändern, so
daß eine Funkstrecke guter Qualität aufrechterhalten wird. Wenn
dies nicht durchgeführt wird, so kann sich die Gesprächsqualität
schwerwiegend verschlechtern oder das Gespräch kann vollständig
abgebrochen werden. Sowohl das Netzwerk als auch das Handgerät
oder die Mobilstation können die Intelligenz enthalten, die
erforderlich ist, die Entscheidungen auszuführen, wann, ob und
zu welcher Zelle die Funkstrecke umgeschaltet werden sollte.
Diese Art der Übergabe ist gut bekannt und wird weitgehend bei
üblichen Zellularsystemen verwendet. Diese Art der Übergabe
führt jedoch zu Problemen bei Nachrichtenübertragungsnetzwerken
für ortsbewegliche oder handgehaltene Geräte, wenn die
Handgeräte oder die ortsbeweglichen Geräte sich mit einer
erheblichen Geschwindigkeit durch Bereiche bewegen, die durch
kleine Zellen überdeckt sind, wie zum Beispiel durch in
Sektoren unterteilte Zellen oder Mikrozellen. Weil die Zellen
klein sind, ist die Verweilzeit in einer Zelle kurz und die
Zeit, die benötigt wird, um eine Übergabe einzuleiten und
durchzuführen, kann zu lang sein. Dies führt zu einer schlechten
Gesprächsqualtität und abgebrochenen Gesprächen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zellulares
Funksystem und ein Übergabeverfahren der eingangs genannten Art
zu schaffen, bei dem diese Probleme beseitigt sind und eine
ein wandfreie Übergabe der Handgeräte oder der Mobilstationen
von einer Zelle (einschließlich von Mikrozellen oder Sektoren)
zur anderen möglich ist, ohne daß schlechte Gesprächsqualitäten
und abgebrochene Gespräche auftreten.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung wird ein zellulares
Funksystem geschaffen, das eine Vielzahl von Zellen einschließt,
die normalerweise einen jeweiligen Kanal für Steuerzwecke
verwenden, wobei dieses zellulare Funksystem dadurch
gekennzeichnet ist, daß eine Anzahl von benachbarten Zellen
eine Gruppe von Zellen bildet und daß im Fall eines Gesprächs,
das einem Gerät zugeordnet ist, das sich in dieser Gruppe von
Zellen bewegt, dem Gerät ein gemeinsamer Kanal für alle Zellen
der Gruppe zugeordnet wird, wodurch die Übergabe zwischen den
Zellen dieser Gruppe erleichtert wird.
Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird ein
Übergabeverfahren zur Verwendung mit einem zellularen
Funksystem, das eine Vielzahl von Zellen einschließt, die
jeweils normalerweise einen jeweiligen Kanal für Steuerzwecke
verwenden, geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine
Anzahl von benachbarten Zellen eine Gruppe von Zellen bildet,
und daß zur Erleichterung der Übergabe zwischen den Zellen einer
Gruppe im Fall eines Gespräches, das von sich in der Gruppe
bewegenden Geräten ausgeht, ein gemeinsamer Kanal allen Zellen
der Gruppe zugeordnet wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
der Zeichnungen noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1a und 1b zwei Beispiele einer Unterteilung von Zellen in
Sektoren,
Fig. 2 eine Anordnung von in Sektoren unterteilten Zellen und
eine Übergabe innerhalb einer Gruppe von in Sektoren
unterteilten Zellen,
Fig. 3 eine Anordnung von in Sektoren unterteilten Zellen und
eine Übergabe zwischen einer Gruppe von in Sektoren
unterteilten Zellen und einer anderen,
Fig. 4 eine Anordnung von aneinander angrenzenden Mikrozellen.
Bei manchen Anwendungen ergeben sich Vorteile, insbesondere
hinsichtlich reduzierter Störungen, wenn eine Zelle, die
typischerweise einen Radius von 1 bis 10 km aufweist,
sektorförmig in eine Gruppe von kleineren Zellen unterteilt
wird, und zwar mit Hilfe einer Richtantenne. Die Fig. 1a und 1b
zeigen Beispiele einer Sektorunterteilung von 120° und 60°. Die
Mehrfach-Richtantenne 1 dient in jedem Fall normalerweise dazu,
einen jeweiligen Steuerkanal für jeden Sektor 2 der Zelle zu
schaffen. Wenn die Sektoren klein sind, kann sich bei
Handgeräten oder Mobiltelefonen, die sich mit einer gewissen
Geschwindigkeit bewegen, eine schlechte Gesprächsqualität und
abgebrochene Gespräche ergeben.
Üblicherweise verwenden in Sektoren unterteilte Zellen einander
ausschließende Kanalsätze zur Verringerung von Störungen, das
heißt, jeder Sektor einer Zelle weist einen jeweiligen Kanal
des Satzes auf, und jede benachbarte in Sektoren unterteilte
Zelle weist einen hiervon abweichenden Kanalsatz auf. Wenn sich
ein Handgerät 3 (Fig. 2) von einem Zellensektor 4 zu einem
anderen Sektor 5 der gleichen Zelle 6 (Gruppe von Sektoren)
bewegt, so muß eine Zelle zu einem neuen Kanal übergeben werden,
der von der Basisstation 7 in dem benachbarten Sektor 5
geliefert wird, was zu einer Forderung nach einer sehr schnellen
Übergabe führt.
Dies kann in der folgenden Weise vermieden werden. Wenn die
Bewegung des Handgerätes 3 festgestellt wird, beispielsweise
durch Bitfehlerraten (BER) oder durch eine niedrige Feldstärke,
so wird ein gemeinsamer "übergeordneter" Kanal diesem Handgerät
in allen den benachbarten nahegelegenene Zellensektoren
zugeordnet, das heißt der Gruppe von Sektoren 4, 5, 8, 9, 10,
11, die die in Sektoren unterteilte Zelle 6 bilden, die
ihrerseits einen relativ großen Bereich überdeckt. Die
Basisstation-Antennen der Zellensektoren der Gruppe senden
alle auf dem Handgeräte-Kanal gleichzeitig in einer synchronen
oder quasi-synchronen Weise. Dies ermöglicht es dem Handgerät,
sich zwischen Zellensektoren innerhalb der gleichen Gruppe zu
bewegen, ohne daß eine Übergabe in expliziter Weise erfolgt,
und ohne daß das Handgerät Kanäle umschalten muß, weil der
Betriebskanal für das Handgerät in benachbarten Zellensektoren
der gleiche ist.
Obwohl ein einziger virtueller Kanal allen Zellensektoren
innerhalb einer Gruppe zugeordnet ist, ist es nicht wesentlich,
daß dieser Kanal der gleiche körperliche Kanal ist. So könnten
die Kanäle auf unterschiedlichen Frequenzen oder Zeitschlitzen
(in einem TDMA-Rahmen) liegen. Weil die Kanalfrequenz in jedem
Zellensektor voher zugeordnet wurde und von vornherein bekannt
ist, kann die Übergabe zu diesem Zellensektor schneller
erfolgen, als bei einer üblichen Übergabe. Unter diesen oder
ähnlichen Umständen ist es nicht erforderlich, daß mehr als
eine Basisstation zu einer Zeit sendet.
Wenn sich das Handgerät 3 aus einer Zelle 6 (Gruppe von
Zellensektoren) heraus (Fig. 3) und in eine andere Zelle 12
bewegt, so wird eine Übergabe in der normalen Weise auf den
neuen Sektorkanal oder einen neuen "übergeordneten" Kanal
durchgeführt, wenn sich die Bewegung fortsetzt.
Ein weiteres Verfahren der Erzielung einer kontinuierlichen
Funküberdeckung besteht in der Verwendung einer Gruppe oder
Anordnung, die eine große Anzahl von sich überlappenden
Mikrozellen 13 (Fig. 4) umfaßt, die typischerweise einen Radius
von 200 m aufweisen. Der Hauptvorteil hiervon besteht darin,
daß die abgestrahlte Leistung von dem Handgerät niedrig ist,
weil alle Funkpfade kurz sind, was zu einer längeren
Batterielebensdauer führt. Wie im vorstehenden Fall ergeben
sich jedoch Probleme hinsichtlich der sehr schnellen
Durchführung einer Übergabe für ein Handgerät, das sich mit
einer Geschwindigkeit bewegt. Dieses Problem kann jedoch in
ähnlicher Weise gelöst werden, wie dies weiter oben für in
Sektoren unterteilte Zellen beschrieben wurde.
Aus Gründen der Störungsverringerung verwenden benachbarte
Mikrozellen normalerweise unterschiedliche Kanäle, wie dies
durch ein Kanalzuordnungsschema festgelegt ist. Wenn jedoch
eine Bewegung eines Handgerätes festgestellt wird
(beispielsweise durch marginale BER-Werte, eine niedrige
Feldstärke oder durch Verzögerungsmessungen), so wird diesem
Handgerät ein gemeinsamer "übergeordneter Kanal" in allen
Mikrozellen innerhalb einer Gruppe von benachbarten oder
nahegelegenen Zellen zugeordnet, das heißt einer Teilgruppe
der Gruppe. Der straffierte Bereich der Fig. 4 zeigt eine
derartige Teilgruppe, das heißt eine Gruppe 14 von neun
Mikrozellen. Die Übergabetechnik innerhalb und zwischen Gruppen
ist dann genau die gleiche wie für in Sektoren unterteilte
Zellen.
Alternativ kann ein Bereich durch Makrozellen überdeckt sein,
die jeweils eine darunterliegende Anordnung von nicht aneinander
angrenzenden oder überlappenden Mikrozellen aufweisen, wobei
jede derartige Makrozelle und ihre zugehörigen Mikrozellen eine
einzige Zweischicht-Zelle bilden. Diese "Überlagerungs"- Lösung
deckt eine Bewegung einer Mobilstation durch eine Gruppe von
Zellen ab; wenn diese Mobilstation jedoch stationär wird, so
kann ein Rückfall auf den individuellen Steuerkanal in der
Zellenbetriebsart erfolgen.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß im Fall eines Bereiches,
der durch in Sektoren unterteilte Zellen oder durch überlappende
Mikrozellen überdeckt ist, Gespräche von sich bewegenden
Handgeräten einem gemeinsamen Kanal über eine Anzahl von Zellen
zugeordnet werden, die eine Gruppe von Zellen bilden, so daß
eine Übergabe zwischen Zellen der Gruppe sehr schnell erfolgen
kann. Wenn sich das Handgerät zwischen unterschiedlichen
Gruppen von Zellen bewegt, so erfolgt die Übergabe zwischen
den Zellen in der normalen Weise. Der gemeinsame Kanal kann
durch die gleichzeitige Aussendung von vielen Basisstationen
oder Basisstationsantennen innerhalb einer Gruppe von Zellen
für überlappende Mikrozellen bzw. in Sektoren unterteilte
Zellen erfolgen, wobei diese Aussendung in einer synchronen
oder quasi-synchronen Betriebsart erfolgen kann.
In diesem Zusammenhang wird auf die gleichzeitig eingereichte
deutsche Patentanmeldung . .. .. ... (entsprechend der GB-
Patentanmeldung 90 07 809.8) verwiesen, die sich auf andere
Übergabetechniken und -verfahren bezieht.
Claims (17)
1. Zellulares Funksystem mit einer Vielzahl von Zellen (2; 4, 5,
8-11; 13) die jeweils normalerweise einen jeweiligen Kanal für
Steuerzwecke verwenden,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von
benachbarten Zellen (4, 5, 8-11; 13) eine Gruppe (6; 14) von Zellen
bildet, und daß im Fall eines Gesprächs, das von einem Gerät (3)
ausgeht, das sich in der Gruppe (6; 14) von Zellen bewegt, dem
Gerät (3) ein gemeinsamer Kanal für alle Zellen der Gruppe
zugeordnet wird, so daß eine Übergabe zwischen den Zellen der
Gruppe erleichtert wird.
2. Zellulares Funksystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen
Zellensektoren (2; 4, 5, 8-11) umfassen, und daß die Gruppe von
Zellen eine in Sektoren unterteilte Zelle bildet (Fig. 1a, 1b;
Fig. 2).
3. Zellulares Funksystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle eine
Makrozelle mit einer darunterliegenden Schicht von nicht
aneinander angrenzenden oder überlappenden Mikrozellen bilden,
wobei die Makrozelle und die Mikrozellen zusammen eine einzige
Zweischichten-Zelle bilden.
4. Zellulares Funksystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen
überlappende Mikrozellen (13) umfassen, die in einer Anordnung
angeordnet sind, und daß die Gruppen (14) von Zellen eine
Anzahl von Mikrozellen (13) in einer Teil-Anordnung umfassen.
5. Zellulares Funksystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß wenn das Gerät (3)
die Gruppe (6) von Zellen verläßt, in eine andere dieser Gruppen
(12) eintritt und sich darin bewegt, während ein Gespräch
fortdauert, eine Übergabe auf den jeweiligen gemeinsamen
Kanal für die Gruppe (12), in die das Gerät eintritt,
durchgeführt wird (Fig. 3).
6. Zellulares Funksystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (3) ein
Handgerät ist.
7. Zellulares Funksystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des
Gerätes (3) durch Bitfehlerraten-, Feldstärken- oder
Verzögerungsmessungen festgestellt wird.
8. Zellulares Funksystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame
Kanal durch gleichzeitige Aussendungen von einer Anzahl von
Zellen-Basisstationen erzielt wird.
9. Zellulares Funksystem nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aussendungen von
den Basisstationen synchron oder quasi-synchron sind.
10. Übergabeverfahren zur Verwendung mit einem zellularen
Funksystem, das eine Mehrzahl von Zellen (2; 4, 5, 8-11; 13)
einschließt, die jeweils normalerweise einen jeweiligen Kanal
für Steuerzwecke verwenden,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von
benachbarten Zellen eine Gruppe (6; 14) von Zellen bildet, und
daß zur Erleichterung der Übergabe zwischen den Zellen einer
Gruppe im Fall eines Gesprächs, das einem sich in der Gruppe
bewegenden Gerät (3) zugeordnet ist, ein gemeinsamer Kanal
allen Zellen der Gruppe zugeordnet wird.
11. Übergabeverfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des
Gerätes (3) durch Bitfehlerraten-, Feldstärke- oder
Verzögerungsmessungen festgestellt wird.
12. Übergabeverfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen
Zellensektoren umfassen, und daß die Gruppe von Zellen eine
in Sektoren unterteilte Zelle bilden.
13. Übergabeverfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen eine
Makrozelle mit einer darunterliegenden Schicht von nicht
aneinander angrenzenden oder überlappenden Mikrozellen bilden,
wobei die Makrozelle und die Mikrozelle zusammen eine einzige
Zweischicht-Zelle bilden.
14. Übergabeverfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen
überlappende Mikrozellen bilden, die in einer Anordnung
angeordnet sind, und daß die Gruppe von Zellen eine Anzahl
dieser Mikrozellen in einer Teilanordnung umfaßt.
15. Übergabeverfahren nach einem der Ansprüche 10-14,
dadurch gekennzeichnet, daß das zellulare
Funksystem ein Teilnehmer-Nachrichtenübertragungsnetzwerk ist,
und daß das Gerät ein Handgerät ist.
16. Übergabeverfahren nach einem der Ansprüche 10-15,
dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame
Kanal durch gleichzeitige Aussendungen von einer Anzahl
von Zellen-Basisstationen erzielt wird.
17. Übergabeverfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aussendungen
von der Basisstation synchron oder quasi-synchron sind.
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