DE4390710B4

DE4390710B4 - Rufpriorität in einem Mobilfunktelephonsystem

Info

Publication number: DE4390710B4
Application number: DE4390710A
Authority: DE
Inventors: Alan Garland Sicher
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2013-02-24
Also published as: ID17290A; GB2270235A; WO1993017531A1; MY113371A; GB2270235B; JP3131446B2; SE9303424L; US5570411A; GB9321382D0; DE4390710T1; SE9303424D0; SE518404C2; JPH06509456A

Abstract

Abwicklungsverfahren für einen Rufverbindungswunsch in einem Mobilfunktelefonsystem, in welchem eine Mehrzahl mobiler Stationen mit einer Basisstation über eine Luftschnittstelle durch definierte Kanäle verkehrt, umfassend die Schritte
– Feststellen, ob ein Ruf von einer Basisstation zu einer Mobilstation Priorität gegenüber anderen Rufen erhalten sollte,
– bevorzugtes Zuordnen der Kanäle zu dem Ruf, wenn dieser Priorität erhalten soll,
– Vorsehen eines extensiveren Funkruf-Ablaufs einer Mobilstation in Form einer Erweiterung des Funkrufs auf einen größeren geografischen Bereich und/oder einer Erhöhung der Anzahl von Funkruf-Versuchen, als es zugelassen würde, falls der Ruf keine Priorität hätte,
– Führen einer Funkruf-Warteschlange,
– Ersetzen einer in der Warteschlange befindlichen Funkrufanforderung zugunsten einer Funkrufanforderung höherer Priorität, und
– Durchschalten des Prioritäts-Rufs.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abwicklungsverfahren für einen Rufverbindungswunsch in einem Mobilfunktelefonsystem.
Eine dauernde Herausforderung für mit Mobiltelephonen arbeitende Ingenieure war die Bereitstellung eines Telephonservice-Niveaus, welches sich praktisch nicht unterscheiden ließ von demjenigen, das bei festverdrahteten Telephonnebenstellen zur Verfügung steht, während es doch unter grundsätzlich andersartigen Bedingungen und Voraussetzungen arbeitet. Ein in dem "drahtgebundenen" Telephonnetzwerk verfügbarer Service war die Teilnehmerpriorität. Gemäß einer derartigen Priorität kann ein Verbindungswunsch aufgrund der Kategorie der Teilnehmer oder der gewählten Rufnummer Priorität bei der Zuweisung von Betriebsmitteln in dem Netzwerk, beispielsweise Registern, Kabelschaltungen, Abnehmerleitungen, Pfaden durch ein Koppelfeld und dergleichen, erhalten. Allerdings wird ein derartiges Prioritätsschema in der grundsätzlich andersartigen Mobilfunktelephon-Umgebung unzureichend.
Prioritäten entstehen aus der Notwendigkeit, den Wettbewerb um begrenzte Betriebsmittel zu verwalten. Bei einem zellularen Mobilfunktelephon erfolgt ein Wettbewerb unter anderem bei dem Durchführen eines Zugriffs, bei dem Funkruf und bei dem Erlangen eines guten Sprachkanals oder dem Anstehen (Warten) während der geringstmöglichen Zeit. Diese Arten von Betriebsmittelwettbewerben sollten in einem zellularen Mobilfunktelephonsystem nach Maßgabe der eigenen Priorität (Dringlichkeit) des Teilnehmers bei der Verwendung des Systems/Betriebsmittels und der System-Priorität bei der Bedienung des Teilnehmers verwaltet werden. Weil das, was für den Teilnehmer gut ist, in starkem Maß auch gut für das System ist, sollte die System-Prio rität eine Funktion der Teilnehmer-Priorität ebenso wie relevanter Ruf- und Netzwerkspezifikationen sein.
Die Rufpriorität läßt sich beschreiben als die Abwicklung eines Vermittlungswunsches abweichend von ähnlich gelagerten Vermittlungswünschen derart, daß die Bedienungsqualität für diesen Ruf im Vergleich zu derjenigen bei anderen Rufen spürbar verbessert ist. Eine qualitativ hochstehende Bedienung läßt sich wie folgt umreißen: 1) ein sicherer Rufaufbau mit 2) minimaler Verzögerung bei 3) guter Klangwiedergabe an beiden Enden der Verbindung (oder, im Fall der Datenübertragung, fehlerfreier Übertragung in beiden Richtungen für den Fall einer Duplexdatenverbindung).
Sicherer Rufaufbau hängt ab von der Anzahl verfügbarer Schaltungen, minimale Verzögerung hängt ab von dem raschen Lokalisieren der mobilen Einheit und der dann anschließenden (möglichen) Leiteffizienz und Staufreiheit, während eine gute Klangwiedergabe von störungsarmen Übertragungskanälen abhängt. In dem drahtgebundenen Netzwerk ist der sichere Rufabschluß aufgrund der immensen Größe und der fortgeschrittenen Entwicklung des Netzwerks, zumindest in den Vereinigten Staaten, kaum ein Problem. Darüberhinaus sind die meisten Leitungen gut verlegt und geprüft, um eine zufriedenstellende Klangwiedergabe zu gewährleisten.
Andererseits ist in einem Mobilfunktelephon-Netzwerk die Anzahl verfügbarer Kanäle wesentlich stärker begrenzt, teilweise deshalb, weil das Hochfrequenzspektrum eine beschränkte Resource ist und lediglich ein begrenzter Abschnitt dieses Spektrums dem Funktelephoneinsatz zugewiesen ist. Darüberhinaus unterliegen Funkkanäle, auch wenn ortsfeste Basisstationen vorausgesetzt sind, unvermeidlich Qualitätsschwankungen abhängig von den atmosphärischen Bedingungen, und wenn die relative Lage der Stationen sich (möglicherweise ziemlich rasch) zeitlich ändert, wie es bei einem Mobilfunktelephon-Netzwerk der Fall ist, so nimmt auch die Veränderlichkeit der Kanalqualität stark zu. Die Hauptverursacher für die Veränderlichkeit der Kanalqualität sind Gleichkanal- und Nebenkanalstörungen sowie Rauschen. Funkkanäle lassen sich offensichtlich nicht in der gleichen Weise aufbereiten wie verdrahtete Leitungen.
Aus der US 32 789 E ist ein Mehrkanal-Funksystem zur Verbindung einzelner Teilnehmer über ein zentrales Verteilersystem bekannt. Den Teilnehmern werden Prioritäts-Warteschlangen zugeordnet. Aus der EP 0 491 494 A2 ist ein Mobilfunktelefonsystem bekannt, bei dem einzelne Funkkanäle in Warteschlangen eingereihte Rufverbindungswünsche bedienen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, in einem Mobilfunktelefonnetzwerk für die Abwicklung von mit Prioritäten ausgestatteten Verbindungswünschen zu sorgen, die sich von anderen gleichzeitigen Verbindungswünschen unterscheiden, so dass dadurch die Qualität des Bedienens des Prioritäts-Verbindungswunschs spürbar verbessert wird, indem so weit wie möglich das Zustandekommen des Rufs bei guter Klangwiedergabe gewährleistet ist. Vorzugsweise erfolgt das Zustandekommen mit minimaler Verzögerung.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Es wird festgestellt, wann einem Verbindungswunsch Priorität einzuräumen ist, einem Prioritäts-Verbindungswunsch bevorzugt Kanäle zugewiesen werden, dem Prioritätsruf bevorzugt Kanäle höherer Qualität zugewiesen werden, und der Ruf durchgeschaltet wird (d. h., die Verbindung in beide Richtungen abgeschlossen wird).
Es wird festgestellt, dass einem Ruf Priorität zugeordnet werden sollte, einem Prioritätsruf werden bevorzugt Kanäle zugeordnet, es wird zugelassen, dass eine mobile Station eine ausgiebigere Funkruf-Durchführung vollzieht, verglichen mit dem Fall, dass der Ruf keine Priorität hätte, und der Ruf wird durchgeschaltet.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann deutlich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Mobilfunktelephonsystems;
2 ein detailliertes Blockdiagramm einer Mobilstation, die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
3 ein detailliertes Blockdiagramm einer Basisstation, die gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist; und
4, welche die 4a, 4b und 4c umfaßt, ein Flußdiagramm, welches den Prioritätsbetrieb des Mobilfunktelephonsystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bezugnehmend auf 1 erfolgt der Steuerungsverkehr zwischen einer Mobilvermittlungsstelle und einer Basisstation eines bekannten Mobilfunktelephonsystems über einen vorbestimmten Kanal (in den USA typischerweise Kanal 9) aus der großen Anzahl von Kanälen (in den USA typischerweise 24), die durch jeweilige PCM-Kanäle im Zeitmultiplexbetrieb gebildet werden. Zwischen der Mobilvermittlungsstelle und der Basisstation wird über eine Vierdrahtleitung 11 ein Übertragungsrahmen ausgetauscht, welcher Zeitschlitze enthält, die jedem der Kanäle zugeordnet sind. PCM-Funktionen werden auf der Seite der Mobilvermittlungsstelle von einer Vermittlungsstellenendschaltung ETC 19 und auf der Seite der Basisstation von einem Multiplexer MUX 25 abgewickelt. Datenübertragungen werden nach Maßgabe der CCITT 7-Norm von einer Zeichengabeendstelle STC 21 auf der Seite der Mobilvermittlungsstelle formatiert, auf der Seite der Basisstation von einer Zeichengabehauptvermittlungsstelle STR 27. Die Gesamtsteuerung der Mobilvermittlungsstelle und der Basisstation erfolgt durch einen Zentral prozessor CP 23 der Mobilvermittlungsstelle. Allerdings werden die Sprachübertragungen nicht direkt von dem Zentralprozessor CP 23 abgewickelt, sondern gelangen ohne Unterbrechung über den Multiplexer MUX 25 und die Vermittlungsstellenendschaltung 19 zu einem Gruppenvermittlungsuntersystem GSS 17 zum Zwecke der richtigen Verkehrsleitung. Die CPU 23 hat Zugriff auf eine Teilnehmerdatenbank 24, die sich in der Mobilvermittlungsstelle befinden kann, oder die sich entfernt in einer Heimatdatei (HLR) befinden kann.
Die Basisstation besteht grundsätzlich aus einer Anzahl autonomer Kanaleinheiten, die typischerweise einen Funksender TX 33 und einen Funkempfänger RX 35 aufweisen, die von einer Steuereinheit CU 31 gesteuert werden. Zusätzlich zu einer Anzahl N von Sprachkanaleinheiten 37 sind eine Steuerkanaleinheit 29, eine Kanalprüfeinheit 41 und eine Signalstärkenempfängereinheit 39 vorgesehen, wobei letztere Einheit eine Steuereinheit 31 und einen Funkempfänger 35, jedoch keinen Sender besitzt. Die Steuerkanaleinheit 29 wird unter anderem dazu verwendet, Verbindungen über die verschiedenen Sprachkanäle aufzubauen. Die Kanalprüfeinheit 41 ermöglicht die Durchführung einer Fehlersuche und Diagnose unter der Steuerung der Mobilvermittlungsstelle.
Das Vermitteln von Nachrichten unter den verschiedenen Steuereinheiten erfolgt durch einen Regionalprozessor EMRP 13 ("extension module regional processor") in Zusammenwirken mit einem Nachrichtenverteiler MD 14. Der EMRP 13 legt Steuereinheiten-Adressen fest und tastet die Steuereinheiten ab, um zu sehen, ob eine Nachricht wartet. Der Nachrichtenverteiler bringt Nachrichten in das HDLC-Format und wandelt Nachrichten aus einem Parallelformat auf der Seite der Kanaleinheit in ein serielles Format um. Ein zusätzlicher EMRP 15 dient dazu, eine menschliche Schnittstelle mit einem einfachen E/A-Terminal und verschiedenen externen Steuermeldungen vorzusehen.
In 2 ist eine Ausführungsform einer Mobilstation dargestellt, die in einem zellularen Telephonsystem einsetzbar ist, welches gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet. Ein Sprachkodierer 101 setzt das von einem Mikrofon erzeugte Analogsignal in einen Bitdatenstrom um. Der Bitdatenstrom wird dann gemäß dem TDMA-Prinzip in Datenpackete unterteilt. Ein Generator für einen schnell zugeordneten Steuerkanal (FACCH) 102 erzeugt Steuer- und Überwachungs-Signalisierungsnachrichten zwischen dem System und der Mobilstation und Nachrichten zwischen der Mobilstation und dem System. Die FACCH-Nachricht ersetzt immer dann einen Teilnehmerrahmen (Sprache/Daten), wenn sie zu senden ist. Ein langsamer Generator für einen zugehörigen Steuerkanal (SACCH) 103 schafft einen kontinuierlichen Kanal für den Austausch von Signalisiernachrichten zwischen der Basisstation der Mobilstation, und umgekehrt. Eine feste Anzahl von Bits, z.B. 12 Bits, ist dem SACCH für jeden Zeitschlitz des Nachrichtenzugs zugeordnet. Mit dem Sprachkodierer 101, dem FACCH-Generator und dem SACCH-Generator 103 ist jeweils ein Kanalkodierer 105 verbunden, um die ankommenden Daten so zu manipulieren, daß eine Fehlererkennung und -korrektur durchgeführt wird. Die von den Kanalkodierern 104 verwendeten Methoden sind die Faltungskodierung, welche wichtige Datenbits in dem Sprachkode schützt, und der zyklische Redundanzcheck (CRC), wobei die wirklich signifikanten Bits in dem Sprachkodiererrahmen, z.B. zwölf Bits, zum Berechnen einer Sieben-Bit-Prüfung verwendet werden.
Mit den Kanalkodierern 104, die zu dem Sprachkodierer 101 bzw. dem FACCH-Generator 102 gehören, ist ein Zwei-Burst-Verschachtler gekoppelt. Von der Mobilstation zu sendende Daten werden über zwei getrennte Zeitschlitze verschachtelt. Die 260 Datenbits, die ein Sendewort bilden, werden aufgeteilt in zwei gleiche Teile, die zwei aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen zugeordnet werden. Auf diese Weise werden die Effekte des RAYLEIGH-Schwunds verringert. Das Ausgangssignal des Zwei-Burst-Verschachtlers 106 wird an den Eingang eines Modulo-Zwei-Addierers 107 gelegt, so daß die gesendeten Daten Bit für Bit durch die logische Modulo-Zwei-Addition eines Pseudozufalls-Bitstroms verschlüsselt werden.
Der Ausgang des zu dem SACCH-Generator 103 gehörigen Kanalkodierers 104 ist mit einem 22-Burst-Verschachtler 108 verbunden. Der 22-Burst-Verschachtler 104 verteilt die über SACCH gesendeten Daten auf 22 Zeitschlitze, jeweils 12 Informationsbits umfassend. Der 22-Burst-Verschachtler 108 verwendet das Diagonalprinzip, so daß zwei FACCH-Nachrichten parallel verarbeitet werden, von denen die zweite Nachricht um elf Bursts gegenüber der anderen Nachricht versetzt ist.
Die Mobilstation enthält außerdem einen Sync-Wort-DVCC-Generator 109 zur Schaffung des geeigneten Synchronisationsworts (Sync-Worts) und DVCC, was einer speziellen Verbindung zuzuordnen ist. Bei dem Sync-Wort handelt es sich um ein 28-Bit-Wort, welches zur Zeitschlitz-Synchronisation und -identifikation dient. Der DVCC (digitaler Verifikations-Farbkode) ist ein 8-Bit-Kode, der von der Basisstation an die Mobilstation und umgekehrt gesendet wird, um sicherzustellen, daß der richtige Kanal dekodiert wird.
Der Burstgenerator 110 erzeugt Nachrichtenbursts für die Übertragung seitens der Mobilstation. Der Burstgenerator 110 ist an die Ausgänge des Modulo-Zwei-Addierers 107, des 22-Burst-Verschachtlers 108, des Sync-Wort/DVCC-Generators 109, eines Entzerrers 114 und eines Steuerkanalnachrichtengenerators 132, welcher kanalkodierte Steuernachrichten erzeugt, angeschlossen. Ein Nachrichtenburst umfaßt Daten (266 Bits), SACCH (12 Bits), das Sync-Wort (28 Bits), den kodierten DVCC (12 Bits) und 12 Begrenzungsbits, kombiniert zu insgesamt 224 Bits, die entsprechend dem Zeitschlitzformat integriert sind, wie es durch die Norm EIA/TIA IS-54 spezifiziert wird.
Unter der Steuerung des Mikroprozessors 130 werden von dem Burstgenerator 110 zwei unterschiedliche Nachrichtenbursts erzeugt: Steuerkanalnachrichtenbursts von dem Steuerkanalnachrichtengenerator 132 und Sprach/Verkehrsnachrichtenbursts. Die Steuerkanalnachricht wird nach Maßgabe von Befehlen seitens des Mikroprozessors 130 erzeugt und auf einen digitalen Steuerkanal gesendet, der die gleichen Burstformate wie Verkehrskanäle aufweist, wobei jedoch der SACCH ebenso wie die Sprachdaten, die normalerweise in einem Sprach/Verkehrs-Burst erzeugt werden, durch Steuerinformation ersetzt sind.
Das Senden eines Burst, welches einem Zeitschlitz äquivalent ist, ist synchronisiert mit dem Senden des anderen von zwei Zeitschlitzen, und ist nach Maßgabe des durch den Entzerrer 114 vorgegebenen zeitlichen Ablaufs eingestellt. Aufgrund der Zeitdispersion wird ein adaptives Entzerrungsverfahren vorgesehen, um die Signalqualität zu verbessern. Bezüglich weiterer Information über adaptive Entzerrungsmethoden sei auf die US-PS 5 088 108 verwiesen. Ein Korrelator stellt den zeitlichen Ablauf des empfangenen Bitstroms ein. Die Basisstation ist der Master, und die Mobilstation ist der Sklave bezüglich der Rahmen-Zeitsteuerung. Der Entzerrer 114 erfaßt den ankommenden zeitlichen Ablauf und synchronisiert den Burstgenerator 110. Der Entzerrer 114 ist ebenfalls betreibbar zum Prüfen des Sync-Worts und des DVCC zum Zwecke der Identifikation.
Ein 20 ms-Rahmenzähler 111 ist an den Burstgenerator 110 ebenso wie der Entzerrer 114 gekoppelt. Der Rahmenzähler aktualisiert einen von der Mobilstation verwendeten Verschlüsselungskode alle 20 ms, einmal für jeden übertragenen Rahmen. Man sieht, daß bei diesem speziellen Beispiel entsprechend dem EIA/15–54 (1.2) sechs Zeitschlitze einen Rahmen mit voller Länge bilden, wobei dem Teilnehmer in einem Rahmen zwei Zeitschlitze zugeordnet sind. Eine Verschlüsselungseinheit 112 ist vorgesehen, um den von der Mobilstation verwendeten Verschlüsselungskode zu erzeugen. Vorzugsweise wird ein Pseudozufalls-Algorhithmus verwendet. Die Verschlüsselungseinheit 112 wird von einem Schlüssel 113 gesteuert, der für jeden Teilnehmer einzigartig ist. Die Verschlüsselungseinheit 112 besteht aus einer Ablaufsteuerung, welche den Verschlüsselungskode aktualisiert.
Der von dem Burstgenerator 110 erzeugte, zu sendende Burst wird an einen HF-Modulator 122 gegeben. Der HF-Modulator 122 ist betreibbar, um eine Trägerfrequenz entsprechend dem π/4-DQPSK-Verfahren zu modulieren (π/4-verschobene, differentiell kodierte Quadraturphasenumtastung). Der Einsatz dieser Methode sieht vor, daß die Information differentiell kodiert wird, d.h. zwei Bit-Symbole werden als vier mögliche Phasenwechsel ± π/4 und ± 3π/4 gesendet. Die dem HF-Modula tor zugeführte Sendeträgerfrequenz wird von einem Sendefrequenzgenerator 124 nach Maßgabe des ausgewählten Sendesignals erzeugt. Bevor der modulierte Träger von einer Antenne abgestrahlt wird, wird der Träger von einem Leistungsverstärker 123 verstärkt. Der HF-Sendeleistungspegel der Trägerfrequenz wird auf Anweisung seitens einer Mikroprozessor 130 ausgewählt. Das verstärkte Signal gelangt durch einen Zeitschalter 134, bevor es die Antenne erreicht. Der zeitliche Ablauf wird von der Mikroprozessorsteuerung 130 mit dem Sendeablauf synchronisiert.
Eine Empfangsträgerfrequenz wird von einem Empfangsfrequenzgenerator 125 nach Maßgabe des ausgewählten Empfangskanals erzeugt. Von einem Empfänger 126 werden ankommende Funkfrequenzsignale empfangen, deren Stärke von einem Signalpegelmesser 129 gemessen wird. Der Empfangssignal-Stärkewert wird anschließend zu der Mikroprozessorsteuerung 130 gesendet. Ein HF-Demodulator 127, der die Empfangsträgerfrequenz aus dem Empfangsfrequenzsignal vom Empfänger 126 empfängt, demoduliert das Hochfrequenz-Trägersignal und erzeugt dadurch eine Zwischenfrequenz. Das Zwischenfrequenzsignal wird dann von einem ZF-Demodulator 128 demoduliert, welcher die ursprüngliche π/4-DQPSK-modulierte digitale Information wiederherstellt.
Die von dem ZF-Demodulator 128 bereitgestellte, wiedergewonnene Information wird dem Entzerrer 114 zugeführt. Ein Symboldetektor 115 wandelt das empfangene Zwei-Bit-Symbolformat der digitalen Daten vom Entzerrer 114 in einen Einzelbit-Datenstrom um. Der Symboldetektor 115 wiederum erzeugt drei verschiedene Ausgangsgrößen. An einen Steuernachrichtendetektor 133 werden Steuerkanalnachrichten gesendet, wobei der Detektor kanaldekodierte und detektierte Steuerkanalinformation an die Mikroprozessorsteuerung 130 sendet. Sämtliche Sprach-Daten/FACCH-Daten werden an einen Modulo-Zwei-Addierer 107 und an einen Zwei-Burst-Entschachtler 116 gegeben. Die Sprach-Daten/FACCH-Daten werden von diesen Bauteilen rekonstruiert, indem die Information aus zwei aufeinanderfolgenden Rahmen der empfangenen Daten zusammengefügt und neu geordnet werden. Der Symboldetektor 115 liefert SACCH-Daten an einen 22-Burst-Entschachtler 117. Der 22-Burst-Entschachtler 117 übernimmt eine Neuzusammensetzung und Neuordnung der SACCH-Daten, die über 22 aufeinanderfolgende Rahmen verstreut sind.
Der Zwei-Burst-Entschachtler 116 liefert die Sprach-Daten/FACCH-Daten an zwei Kanaldekoder 118. Die faltungskodierten Daten werden unter Einsatz der umgekehrten, oben erwähnten Kodiermethode dekodiert. Die empfangenen Bits des zyklischen Redundanzchecks (CRC) werden geprüft, um festzustellen, ob irgendein Fehler aufgetreten ist. Der FACCH-Kanalkodierer erfaßt außerdem die Unterscheidung zwischen dem Sprachkanal und jeglicher FACCH-Information und lenkt die Dekodierung entsprechend. Ein Sprachdekoder 119 verarbeitet die von dem Kanaldekoder 118 empfangenen Sprachdaten nach Maßgabe eines Sprachdekodieralgorhithmus (VSELP) und erzeugt das empfangene Sprachsignal. Schließlich wird das Analogsignal durch eine Filterungsmethode verbessert. Nachrichten bezüglich des schnell zugeordneten Steuerkanals werden von dem FACCH-Detektor 120 detektiert, und die Information wird an die Mikroprozessorsteuerung 130 übertragen.
Das Ausgangssignal des 22-Burst-Entschachtlers 117 wird einem getrennten Kanaldekoder 118 zugeführt. Nachrichten auf dem langsamen zugeordneten Steuerkanal werden von einem SACCH-Detektor 121 erfaßt, und diese Information wird an die Mikroprozessorsteuerung 130 übertragen.
Die Mikroprozessorsteuerung 130 steuert die Aktivität der Mobilstation und den Verkehr mit der Basisstation und wickelt außerdem die Terminal-Tastatur-Eingabe und die Anzeige-Ausgabe 131 ab. Entscheidungen seitens der Mikroprozessorsteuerung 130 erfolgen nach Maßgabe empfangener Nachrichten und Messungen. Die Tastatur- und Anzeigeeinheit ermöglicht einen Informationsaustausch zwischen dem Teilnehmer und der Basisstation.
3 zeigt eine Ausführungsform einer Basisstation, die in einem zellularen Telephonsystem eingesetzt werden kann, das entsprechend der vorliegenden Erfindung arbeitet. Die Basisstation beinhaltet zahlreiche Bauteile, die bezüglich Aufbau und Funktion im wesentlichen identisch sind mit den Bauteilen der in 2 dargestellten und in deren Zusammenhang geschilderten Mobilstation. Solche identischen Bauteile sind in 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie sie hier bei der Beschreibung der Mobilstation verwendet sind, sind davon jedoch durch Strichmarkierung (') unterschieden.
Es gibt allerdings kleine Unterschiede zwischen der Mobilstation und der Basisstation. Beispielsweise besitzt die Basisstation zwei Empfangsantennen. Zu jeder Empfangsantenne gehört ein Empfänger 126', ein HF-Demodulator 127' und ein ZF-Demodulator 128'. Außerdem enthält die Basisstation keine Benutzertastatur und -anzeigeeinheit 131, wie sie in der Mobilstation verwendet wird. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß eine Basisstation den Verkehr zahlreicher Mobilstationen abwickelt, was an dem Vorhandensein von drei Kanalabwicklern 1, 2 und 3 zu sehen ist, von denen jeder einen von drei Zeitschlitzen einer Frequenz bearbeitet.
Nunmehr auf 4(a–c) bezugnehmend, wird ein Prioritätsbetrieb des Mobilfunktelephonsystems erklärt. Obschon der Betrieb in bezug auf einen seitens des öffentlichen Telephonnetzes in einer Mobilvermittlungsstelle ankommenden Ruf erläutert wird, ist dem Fachmann der Ablauf für den Fall eines abgehenden Rufs und den Fall eines von Mobilstation zu Mobilstation gehenden Rufs ersichtlich, und auch die Modifizierung eines auf der CPU 23 der Mobilvermittlungsstelle laufenden zentralen Softwareprogramms zur Realisierung des Betriebsablaufs gemäß 2 ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Programmsteuerung von Telephonsystemen geläufig.
Zunächst auf 4a bezugnehmend, wird im Schritt S1 durch Zurückgreifen auf Teilnehmerkategorie-Information aus einer Datenbank festgestellt, ob ein Ruf als Prioritätsruf zu behandeln ist oder nicht. Ein Prioritätsstatus läßt sich auf der Grundlage der Telephonnummer entweder der Partei "A" (Anrufer) oder der Partei "B" (Antwortender) bewilligen. Teilnehmerkategorie-Information, welche die Partei als prioritätsberech tigt auszeichnet, läßt sich in der Teilnehmerdatenbank 24 nach 1 speichern. Typischerweise wird eine Rufpriorität als ein Teilnehmerservice bei Zahlung eines gewissen Zuschlags angeboten. Allerdings werden Telephonnummern von Notdiensteinheiten (Polizei, Feuerwehr, etc.) routinemäßig mit Priorität behandelt. Außerdem können ungeachtet der Teilnehmer-Identität solche Vermittlungswünsche mit Priorität behandelt werden, die ein Weiterreichen erforderlich machen, besonders dann, wenn die Notwendigkeit des Weiterreichens zur Vermeidung eines Gesprächszusammenbruchs dringlich ist. Basierend auf den Resultaten einer Untersuchung von Teilnehmerkategorien und des Zugriffstyps auf den Sprach/Verkehrs-Kanal (z.B. gerichteter Neuversuch, Weiterreichen), werden, wenn der Ruf im Schritt S3 als Prioritätsruf eingestuft wird, Parameter eingestellt, die festlegen, wie intensiv der mobile Teilnehmer der Partei B angefunkt wird. Im Fall eines Prioritätsteilnehmers wird ein die geographische Funkruf-Reichweite festlegender Parameter PE auf einen Wert PE_L eingestellt, welches eine größere Funkrufreichweite kennzeichnet, und es wird ein die maximale Anzahl von Funkrufen vorgebender Parameter N auf einen Wert NP_L eingestellt, welcher eine relativ große Anzahl von Funkrufen angibt. Diese Parameter werden im Schritt S5 eingestellt. Wenn ein Ruf kein Prioritätsruf ist, wird der Funkruf-Reichweitenparamter PE_S eingestellt, was eine relativ kleine geographische Reichweite bedeutet, während der Parameter bezüglich der maximalen Rufzahl auf NP_S eingestellt wird, was eine relativ kleine Anzahl von Funkrufen bedeutet. Diese Parameter werden im Schritt S11 eingestellt. Anschließend erfolgt der Beginn des Funkruf-Prozesses im Schritt S6, der während des Schritts S7 andauert. Dann erfolgt im Schritt S8 eine Verzögerung, um auf eine Antwort zu warten. Wenn der mobile Teilnehmer nicht innerhalb der Zeit antwortet, in der ein Funkruf-Prozeß nach Maßgabe der festgelegten Parameter-Zeit (PE_L und NP_L für einen Prioritätsruf oder PE_S und NP_S für einen prioritätslosen Ruf) abgeschlossen ist, was im Schritt S13 festgestellt wird, so wird im Schritt S15 eine Mitteilung gesendet, wonach der mobile Teilnehmer nicht lokalisiert werden kann, und das Rufabwicklungsprogramm macht einen Rücksprung.
Alternativ kann die Steuerung über das Ausmaß, bis zu dem eine Mobilstation einen Funkruf durchführt, über verschiedene Vermittlungsstellen des Systems innerhalb einer Mehrfach-Vermittlungs-Funkrufumgebung verteilt werden. Funkrufprioritäten lassen sich durch eine Vermittlungsstelle, die Funkrufanforderungen von einer anderen Vermittlungsstelle, wo eine Funkrufanforderung empfangen wird, empfängt, so berechnen, daß Operatoren verschiedener Vermittlungsstellen die Kontrolle über die Menge potentiell vergeudeter Funkrufe haben, die von außerhalb der Vermittlungsstelle her erzeugt werden. Wenn z.B. eine Funkrufanforderung an eine besuchende Vermittlungsstelle gesendet wird, so kann die Anforderung unter anderem zwei Dinge beinhalten: die Prioritätsklasse des gerufenen Teilnehmers (SPRI), z.B. im Bereich von 0–6; und den Ungewissheitslistenrang (ULR) der Funkrufanforderung, rangierend von X (wo sich der Teilnehmer unter einer auf den letzten Registrierungen basierenden Annahme befindet) bis null (der unwahrscheinlichste der möglichen Orte).
Jede besuchende Vermittlungsstelle kann die vorhergehenden zwei empfangenen Parameter mit einem Satz von Aktionen in Beziehung bringen, z.B. das Variieren des Umfangs des Funkrufs von umfangreich nach eng oder, im Extremfall, das Ablehnen der Funkrufanforderung. Wenn ein Funkruf durchgeführt wird, wird das Ergebnis des Funkrufs zu der anfordernden Vermittlungsstelle zurückgeleitet, welche ihrerseits für den Fall eines negativen Ergebnisses einen nachfolgenden Funkruf mit einem niedrigeren Ungewissheitspegel einleiten kann, nachdem Information darüber erhalten wurde, wo die Mobilstation sich nicht befindet.
Eine Verzögerung für Prioritätsteilnehmer kann weiterhin in Verbindung mit dem Funkruf dadurch minimiert werden, daß man eine Warteschlangenverwaltung für Funkruf-Warteschlangen verwendet. Einzelne Funkruf-Warteschlangen befinden sich in jeder Basisstation, und eine Bedienungswarteschlange für sämtliche Basisstationen einer Vermittlungsstelle befindet sich innerhalb jeder Vermittlungsstelle. Durch Einsatz einer Warteschlangenverwaltung im Hinblick auf Prioritäten ähnlich wie bei der hier zu beschreibenden Sprachkanalabwicklung gelangen Prioritäts-Teilnehmer zum Kopf der Warteschlange, so daß ihre Funkrufe rascher ausgeführt werden.
Wenn gemäß 4 nun der mobile Teilnehmer antwortet, so wird als nächstes im Schritt S17 ermittelt, ob einer der der entsprechenden Basisstationen zugeteilten Sprachkanäle (VC) zur Bedienung des Vermittlungswunsches verfügbar ist. Wenn ein Sprachkanal nicht verfügbar ist, und wenn eine Warteschlangenstelle gemäß Schritt S43 (4c) frei ist, so wird die Vermittlungsanforderung in eine Warteschlange innerhalb eines (nicht gezeigten) Speichers des Zentralprozessors 23 nach 1 gebracht, und zwar bis zu einer vorbestimmten Zeitspanne, um auf den als nächstes verfügbaren Sprachkanal zu warten. Beispielsweise könnte ein Verbindungsaufbau (erster Versuch) eine maximale Warteschlangenverweilzeit von 4 Sekunden haben, während ein Ruf-Weiterreichen eine Wartezeit von maximal 6 Sekunden haben könnte. Wenn während der vorbestimmten Zeitspanne (S49, S41) kein Sprachkanal verfügbar wird, so wird im Schritt S53 an die Partei A eine Mitteilung gesendet, wonach der Vermittlungswunsch derzeit nicht bedient werden kann. Eine Anforderung kann in der Warteschlange bis zu mehreren Sekunden verweilen, bevor eine Antwort an den Rufenden gefordert wird, zu welchem Zeitpunkt die Anforderung aus der Warteschlange entfernt wird.
Vorzugsweise wird die Warteschlange nicht auf strenger FIFO-Basis gehandhabt. Statt dessen erfolgt eine Warteschlangenverwaltung durch die CPU, um jedem Warteschlangen-Eintrag einen Warteschlangen-Rang und eine Priorität zuzuordnen und diese periodisch zu aktualisieren, wobei die Priorität der Mobilstation auf der Grundlage der gerufenen oder der rufenden Nummer, der Bedarf an einem Kanal aus einem Funk-Gesichtspunkt (z.B. um Verbindungszusammenbrüche zu vermeiden) und die Zeit, die der Warteschlangen-Eintrag bereits innerhalb der Warteschlange verbracht hat, berücksichtigt werden. Prioritäts-Rufe übernehmen deshalb durch ihr Vorrecht andere Warteschlangen-Einträge, während alle anderen Dinge gleich sind. Wenn also im Schritt S46 von dem Ruf festgestellt wird, daß es sich um eine Prioritätsruf handelt, so kann dieser durch Vorrecht einen in der Warteschlange befindlichen Vermittlungswunsch niederen Ranges ersetzen, wie im Schritt S48 dar gestellt ist, und es wird ein Warteschlangen-Timer gestartet. Handelt es sich bei dem Ruf nicht um einen Prioritätsruf, so wird eine Mitteilung über die derzeitige Unmöglichkeit einer Bedienung im Schritt S55 in Form einer Zellenweiterreichungs-Neuauswahl, eines gerichteten Neuversuchs oder einer Neuordnungsnachricht an den Anfordernden gesendet. (Im Fall eines gerichteten Neuversuchs kann die Mobilstation einen Zugriff zu der nächstbesten Zellenstelle versuchen.) Eine derartige Vorgehensweise behandelt sowohl Teilnehmer- als auch Systemprioritäten effektiv.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird eine Warteschlangenpriorität berechnet in der Form QPRI = k0·TIQ + k1·SPRI + k2·SEIT, wobei TIQ eine Warteschlangenzeit, SPRI eine Teilnehmerpriorität, SEIT ein Zugriffstyp (z.B. anfänglicher Zugriff, gerichteter Neuversuchs-Zugriff, Weiterreichen) und k0, k1 und k2 Konstanten sind, die nach Wunsch einstellbar sind. Gerichtete Neuversuchs-Zugriffe können einem Zugriffstyp höherer Zahl entsprechen als Anfangs-Versuche, was zu einer höheren Warteschlangenpriorität führt. Weiterreichungen können als verschiedene Zugriffstypen klassifiziert werden, abhängig vom Dringlichkeitsgrad für das Weiterreichen. Warteschlangeneinträge werden periodisch nach Maßgabe der obigen Warteschlangenpriorität mit Rang versehen, und lediglich die oberen N-Einträge bleiben erhalten.
Wenn gemäß 4b ein Sprachkanal gefunden wurde (S17) kann, wenn nicht mehr als ein Sprachkanal verfügbar ist (S19), dieser Kanal unmittelbar belegt und zum Aufbau der Verbindung benutzt werden (S27, S35). Stehen allerdings mehrere Sprachkanäle zur Verfügung, so erfolgt im Fall eines Prioritätskanals eine Prüfung, um zu sehen, ob ein besserer Sprachkanal möglicherweise verfügbar ist. Wenn daher mehr als ein Kanal verfügbar sind, werden die Sprachkanäle nach Maßgabe eines oder mehrerer Leistungskriterien geordnet (S21), und einer der verfügbaren Sprachkanäle wird gemessen nach dem Kriterium für den Ruf nach Maßgabe von dessen Priorität belegt. Wenn der Kanal hohe Priorität hat (S23), wird der beste der verfügbaren Sprachkanäle hinsichtlich des Kriteriums im Schritt S29 ausgewählt, um für den Ruf belegt zu werden (Schritt S35). Wenn der Ruf keine hohe Priorität hat, sondern der Ruf mittlere Priorität besitzt (S25), so wird im Hinblick auf das Kriterium ein guter Kanal ausgewählt und belegt (S31, S35). Wenn der Ruf weder hohe noch mittlere (keine Priorität) hat, so wird lediglich ein angemessener Sprachkanal ausgewählt und belegt (S33, S35).
Zum Ermitteln der Leistungsfähigkeit der Sprachkanäle läßt sich eine Anzahl verschiedener Methoden anwenden. Beispielsweise kann ein Werdegang der Verbindungsqualität einiger jüngster Rufe, die einen speziellen Sprachkanal belegten, protokolliert werden. Im Fall eines Analogkanals läßt sich die Qualität in Form eines Rauschabstands und/oder Träger/Stör-Verhältnisses (je höher das Verhältnis, desto besser) messen, und im Fall eines digitalen Kanals läßt sich die Qualität als Träger-Störungs-Verhältnis, als Bitfehlerrate oder mögliche Rahmenfehlerrate (je niedriger die Rate, desto besser) messen. Dann kann man eine Größe bezüglich der mittleren Verbindungsqualität berechnen, die sich als Annäherung dafür verwenden läßt, "wie gut" ein Kanal wahrscheinlich ist.
Die momentane Leistungsfähigkeit des Kanals für eine spezielle Verbindung hängt natürlich ab von dem Ort des mobilen Teilnehmers. Wenn z.B. ein spezieller Kanal dazu dient, nacheinander eine Reihe von Verbindungen in der Nähe der Basisstation der Zelle aufzubauen, wo Störung typischerweise niedriger ist, wenn man von Gleichkanal- und Nebenkanälen ausgeht, und der gleiche Kanal dann zum Aufbau einer Verbindung in der Nähe des Außenumfangs der Zelle verwendet wird, so ist die Verbindungsqualität in letzterem Fall geringer als sie im Fall der vorhergehenden, in der Nähe stattgefundenen Verbindungen war. Die Verbindungsqualität sollte daher über eine statistisch aussagekräftige Anzahl von Rufen (z.B. zehn oder darüber) gemittelt werden, um einen wirklich typischen Qualitätswert zu erhalten.
Abgesehen von einer solchen Überwachung oder in Kombination damit können speziellen Sprachkanälen in dem Hauptspeicher der CPU 23 auch bei Auftreten gewisser abträglicher Ereignisse im Verlauf des Kanalbetriebs Abzüge zugeteilt werden. Die Abzüge können im Verlauf der Zeit bei zufriedenstellendem Kanalbetrieb "abgearbeitet" werden.
Abzüge werden z.B. für eine plötzlichen Abfall der Verbindungsqualität, einem Versagen beim erfolgreichen Aufbau einer Ruf-Weiterleitung etc. zugewiesen.
Durch Ordnen der verfügbaren Sprachkanäle im Hinblick auf ein geeignetes Leistungskriterium, welches im Verlauf einer Anzahl vorausgehender Verbindungen ermittelt wird, und durch Auswahl des besten Kanals zur Bedienung eines Prioritätsrufs läßt sich der am besten verfügbare Service für Prioritätsrufe gewährleisten. Dieser Typ der auf der Signalqualität basierenden Einordnung unterscheidet sich von einer auf Signalstärke basierenden Einordnung, die üblicherweise in zellularen Mobilfunktelephosystemen durchgeführt wird, um die relative Nähe einer mobilen Station zu verschiedenen Basisstationen zum Zwecke der Weiterleitung zu bestimmen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform erfolgt das rangmäßige Einordnen von Sprachkanälen nach Maßgabe der vorhergesagten C/I-Verhältnisse. Eine solche Rangfolge gestattet die Verwendung eines üblichen Rangkriteriums sowohl für analoge als auch für digitale Kanäle. Grundsätzlich läßt sich eine gute Annäherung für das wahrscheinliche C/I-Verhältnis eines neuen Kanals dadurch bestimmen, daß man die Signalstärke auf dem von der mobilen Station belegten Kanal (kompensiert im Hinblick auf Unterschiede in der Sendeleistung) dividiert durch die Signalstärke eines betrachteten unbelegten Signals. Im Fall des Weiterreichens einer Verbindung ist der von der Mobilstation belegte Kanal der Verkehrskanal vor dem Weiterreichen und dem Fall eines Neuzugriffs ist der von der Mobilstation belegte Kanal ein Steuer- oder Zugriffskanal. Im logarithmischen (Dezibel-)Bereich läßt sich diese Berechnung wie folgt darstellen: C/I (neuer Kanal) = SS (komp. alter Kanal) – SS (leer)
Die S/I-Werte können dann dazu benutzt werden, die Kanäle in einer Unbesetzt-Liste mit mindestens zwei und möglicherweise drei oder mehr Zonen zu sortieren. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Liste in drei Zonen unterteilt, wobei eine höchste Zone unbesetzte Sprachkanäle enthält, die vorhersagegemäß ein akzeptierbares C/I-Verhältnis für die laufenden Verbindung liefern, eine mittlere Zone, die Sprachkanäle enthält, die vorhersagegemäß ein nicht-akzeptierbares C/I-Verhältnis für die laufende Verbindung ergeben, und eine unterste Zone, die als unbrauchbar oder "verschlossen" für sämtliche Rufe bei irgendeinem Wert von "C" angesehen wird.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Kanal aus der Zone 1 für den laufenden Ruf nach Maßgabe eines ausgewählten Kanalindex SCI ausgewählt, der wie folgt berechnet wird: SCI = runden [(k4·SPRI + k5)·HACR)wenn SCI > HACR dann SCI: = HACR
wobei SPRI wiederum die Teilnehmerpriorität, HACR den Rang des Kanals mit den besten akzeptierbaren C/I (höchster verfügbarer Kanalrang) und k₄, k₅ Konstanten, die nach Wunsch einstellbar sind, darstellen.
Um die Signalisierungsbelastung zwischen der Basisstation und der Mobilvermittlungsstelle zu reduzieren, damit die laufende C/I-Liste beibehalten wird, können Änderungen von "I" an die Mobilvermittlungsstelle nicht auf der Basis regelmäßiger Abtastung gesendet werden, sondern lediglich dann, wenn Änderungen als statistisch signifikant beurteilt werden. Wenn z.B. kein zulässiger Wert von "I" verfügbar ist, was der Fall im Anschluß an einen Verbindungszusammenbruch, eine Geräterückstellung oder einen Netzeinschaltvorgang ist, so kann der Kanal entweder mit der verschlossenen oder unbesetzten Liste in Verbindung gebracht werden. Nachdem eine spezielle Anzahl von Kanalmessungen durchgeführt worden ist, wird der (Mittel-)Wert von "I" an die MSC gesendet. Dieser Wert wird gespeichert und dem Kanal zugeordnet, bis ein neuer Wert empfangen wird, oder bis eine Zeitüberwachung erfolgt, bei der "I" als ungültig markiert wird. In der Basisstation erfolgt konstant eine Art zweiseitiger Vermutungsprüfung, um zu sehen, ob "I" sich signifikant geändert hat, was auf Messungen vergangener Signalstärke basiert. Wenn eine signifikante Änderung eintritt, so wird ein Signal gesendet, und der frühere Wert wird ersetzt.
Ist ein Sprachkanal für den Ruf übernommen, so wird dann im Schritt S37 der Ruf durchgeschaltet, und anschließend daran erfolgt eine Rufüberwachung während der gesamten Dauer der Verbindung (Schritt S39), wobei der Ruf auf einen anderen Kanal gelegt werden kann, falls dieser zur Verfügung steht und die Kanalqualität sich nicht-akzeptierbar verschlechtert. Am Ende des Rufs erfolgt ein Verbindungsabschluß im Schritt S41, bei dem eine der Verbindung zugeordnete Aufzeichnung durch die CPU 23 gelöscht wird und die Rufabwicklungsroutine abschließt.
Dadurch, daß Prioritätsverbindungen unterschiedlichen Arten von Vorzugsbehandlungen gegeben werden, kann die Systemleistung für derartige Prioritätsrufe spürbar verbessert werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform erhalten Prioritätsrufe Prioritätszugriff zu Sprachkanälen unter Verwendung von Warteschlangenmethoden, und sie erhalten darüber hinaus auf der Grundlage einer Leistungsgeschichte den besten verfügbaren Sprachkanal. Darüberhinaus erfolgt ein umfassenderes Durchführen des Funkrufs für Prioritätsrufe, verglichen mit Nicht-Prioritätsrufen. Prioritätsrufe können auf andere ähnliche Weise begünstigt werden, um die beste mögliche Rufabwicklung zu gewährleisten.

Claims

Abwicklungsverfahren für einen Rufverbindungswunsch in einem Mobilfunktelefonsystem, in welchem eine Mehrzahl mobiler Stationen mit einer Basisstation über eine Luftschnittstelle durch definierte Kanäle verkehrt, umfassend die Schritte – Feststellen, ob ein Ruf von einer Basisstation zu einer Mobilstation Priorität gegenüber anderen Rufen erhalten sollte, – bevorzugtes Zuordnen der Kanäle zu dem Ruf, wenn dieser Priorität erhalten soll, – Vorsehen eines extensiveren Funkruf-Ablaufs einer Mobilstation in Form einer Erweiterung des Funkrufs auf einen größeren geografischen Bereich und/oder einer Erhöhung der Anzahl von Funkruf-Versuchen, als es zugelassen würde, falls der Ruf keine Priorität hätte, – Führen einer Funkruf-Warteschlange, – Ersetzen einer in der Warteschlange befindlichen Funkrufanforderung zugunsten einer Funkrufanforderung höherer Priorität, und – Durchschalten des Prioritäts-Rufs.
Abwicklungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Feststellens auf der Grundlage einer gerufenen Nummer, einer rufenden Nummer, einer gespeicherten Teilnehmerinformation oder des Typs des Sprachverkehrzugriffs durchgeführt wird.
Abwicklungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem das bevorzugte Zuordnen der Kanäle zu dem Ruf das Einordnen von Rufanforderungen von solchen Rufen in die Warteschlage beinhaltet, welche als Prioritätsrufe festgestellt wurden, wenn kein Kanal verfügbar ist.
Abwicklungsvererfahren nach Anspruch 1, bei dem das bevorzugte Zuordnen von qualitativ höherstehenden Kanälen zu dem Ruf das rangmäßige Ordnen verfügbarer Kanäle nach Maßgabe eines Leistungskriteriums sowie das Auswählen eines ranghöchsten verfügbaren Kanals für diesen Ruf beinhaltet.