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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein drahtlose Funk-Telekommunikationssysteme,
und insbesondere betrifft sie die Verwendung anpassungsfähiger Übergabealgorithmen
für Mobileinheiten,
die in CDMA-Systemen arbeiten.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Codemultiplex-Vielfachzugriff-(CDMA-)Telekommunikationssysteme,
insbesondere jene, die als die sogenannten Breitbandsysteme der
dritten Generation bezeichnet werden, wie zum Beispiel CDMA (WCDMA),
wurden entwickelt, um Zugangsdienste bereitzustellen, die leitungsvermittelte
und paketvermittelte Datendienste mit erheblich verbesserter Bitratenleistung
aufweisen. Solche hohe Bitratenleistung, die durch Breitbandsysteme
der dritten Generation unterstützt
wird, bringt eine Vielzahl von Diensten hervor, wie etwa drahtloses
Multimedia und Video, drahtlose Datendienste wie etwa Simultansprachübertragung,
und erweiterte Internetdienste.
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Die
Betriebsanforderungen der verschiedenen Dienste können sehr
unterschiedlich sein und dadurch entsprechend unterschiedliche Leistungsniveaus
vom System fordern. Zum Beispiel sind die Eigenschaften einer leitungsvermittelten
Sprachverbindung normalerweise Verzögerungsempfindlichkeit (das
heißt,
keine übermäßigen Unterbrechungen
im Gespräch,
was den Gesprächsfluss
unterbrechen würde),
hohe Mobilität,
relativ kurze Verbindungsdauer und symmetrischer Betrieb (das heißt, die
gleiche Datenmenge wird sowohl in der Aufwärtsstrecken- als auch in der
Abwärtsstreckenrichtung
gesendet). Im Gegensatz dazu sind paketbasierte Dienste wie etwa
Suchen im Internet normalerweise dadurch gekennzeichnet, dass sie
unempfindlich gegenüber
Verzögerungen
sind (fehlerhafte Pakete können
erneut gesendet werden), und durch niedrige Mobilität, relativ
lange Verbindungsdauer und asymmetrischen Betrieb, das heißt, die
Abwärtsstreckenrichtung
wird normalerweise stärker
genutzt, wenn zum Beispiel Webseiten geladen werden. Es gibt zahlreiche
Faktoren, die die Leistungsfähigkeit
verschiedener innerhalb eines CDMA-Systems arbeitender Dienste beeinträchtigen
können.
Ein solcher Faktor, der dafür
bekannt ist, die Leistungsfähigkeit typischer
Dienste zu beeinträchtigen,
sind Mobilstationsübergaben.
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1 stellt
ein grundlegendes zellulares Telekommunikationssystem mit einer
Funknetzwerk-Steuereinrichtung
(RNC) dar, die mit einem Netzwerk von Basisstationen durch eine
Reihe von digitalen Übertragungsstrecken 115 verbunden
ist. Die Basisstationen sind geographisch verteilt, so dass sie
einen Versorgungsbereich für
das System bilden. Jede Basisstation (BS) ist dafür bestimmt,
einen festgelegten, als Zelle bekannten Bereich zu versorgen, in
dem eine Zweiwege-Funkkommunikationsverbindung zwischen einer Mobilstation
und der BS in der zugeordneten Zelle stattfinden kann. Die Grenze
zwischen den Zellen ist durch die Linie 110 gekennzeichnet.
In dieser vereinfachten beispielhaften Darstellung sind nur zwei
Basisstationen dargestellt, aber in der Praxis bildet eine beträchtliche
Vielzahl von Basisstationen den funktionalen Versorgungsbereich
für das
System. Für
den Fachmann ist verständlich,
dass normalerweise auch andere Bestandteile und Vorrichtungen in
dem System enthalten sind, die in der beispielhaften Darstellung
nicht dargestellt sind. Im allgemeinen wird, wenn die MS sich durch
das Netzwerk bewegt, die Kommunikation mit dem Netzwerk aufrechterhalten,
indem die Verbindung in einem als Übergabe bezeichneten Ereignis
an eine benachbarte Basisstation übergeben wird. Der Einfachheit
halber wird der Begriff "Mobilstation" nachstehend als
die Mobileinheit bezeichnet.
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In
Telekommunikationssystemen, die mit Codemultiplex-Vielfachzugriff
(CDMA) arbeiten, wird normalerweise Makro-Diversity verwendet, wobei eine
Mobileinheit mit mehr als einer BS gleichzeitig kommuniziert, bevor
eine Übergabe
von einer Ursprungs-BS an eine benachbarte BS erfolgt. Dies wird
in der Fachwelt insofern als "sanfte Übergabe" bezeichnet, als
die Mobileinheit die Kommunikation mit einer benachbarten BS aufnimmt,
bevor sie die Kommunikation mit der Ursprungs-BS beendet. Diese "unterbrechungslose" Prozedur wird möglich gemacht,
indem der gesamte Verkehr auf einer gemeinsamen Spreizspektrum-Wellenformfrequenz
abgewickelt wird. Eine Variante der sanften Übergabe ist das, was als "sanftere Übergabe" bezeichnet wird, wobei
die Mobileinheit gleichzeitig mit mehreren Sektoren der gleichen
BS kommuniziert. Es sind mehrere Vorteile mit sanften Übergaben
verbunden, wie etwa verringertes Risiko von Gesprächsabbrüchen, keine Unterbrechung
der Sprache bei der Übergabe
und erhöhter
Gewinn im Signal-Rausch-Verhältnis
auf der Abwärtsstrecke.
Ein anderer wichtiger Vorteil der sanften Übergabe bzw. sanfteren Übergabe
ist der der Makro-Diversity während
der Bewegung, das heißt,
besserer Schutz vor logarithmisch normalem und Mehrwegeschwund,
da die Konvergenz der Auswirkungen von Schwund oder Mehrwegübertragung im
Mittel nicht zur gleichen Zeit auftritt.
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Ein
anderer Typ von Übergaben,
der in CDMA-Systemen auftritt, ist die "harte Übergabe". Eine harte Übergabe ist eine Übergabe,
die normalerweise zum Beispiel zwischen zwei Kanälen auftritt oder wenn die
Basisstationen für
eine sanfte Übergabe nicht
geeignet synchronisiert sind. Dieser Typ von Übergabe wird häufig als Übergabe "mit Unterbrechung" charakterisiert,
da die Kommunikation auf einer ersten Frequenz beendet wird, bevor
die Kommunikation auf einer zweiten Frequenz hergestellt ist. Harte Übergaben,
die innerhalb der gleichen Zelle auftreten, werden als zelleninterne
harte Übergaben bezeichnet,
und jene, die zwischen Zellen erfolgen, werden als zellenübergreifende
harte Übergaben
bezeichnet. Harte Übergaben
treten normalerweise in Situationen auf, wo herstellerabhängige Beschränkungen
der Technik die Durchführung
sanfter Übergaben
ausschließen,
wie zum Beispiel Schichtenwechsel für bewegte Mobileinheiten, Modusumschaltung
zum Beispiel in Dualmodus-Systemen, Umschaltung zwischen Betreibernetzen
und Probleme bei der Ressourcenzuteilung, die harte Übergaben erfordern.
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In
einem beispielhaften CDMA-System beruhen Übergabeentscheidungen normalerweise
auf der Ermittlung der Signalstärke
von durch benachbarte Basisstationen gesendeten Pilotsignalen durch die
Mobileinheit. Die Pilotsignale werden durch eine Pseudorauschen-(PN-)Sequenz
unterschieden, so dass die Mobileinheit imstande ist, die Basisstation innerhalb
einer spezifischen Klassifizierungsmenge zu bestimmen und zuzuordnen.
Die Mengen schließen
beispielsweise eine aktive Menge ein, bei der es sich um eine Menge
von Basisstationen handelt, mit denen die Mobileinheit aktiv kommuniziert,
eine Kandidatenmenge, bei der es sich um eine Menge von Basisstationen
handelt, die Pilotstärken
haben, die für
eine Kommunikation auf der Grundlage von durch die Basisstation
gesetzten Systemparametern hinreichend sind, und eine Nachbarmenge,
bei der es sich um eine Menge von Basisstationen in dem Bereich handelt,
die eine Pilotstärke
haben, die das Potential für
hinreichende Kommunikation mit der Mobileinheit anzeigt. Jedoch
wird der Fachmann anerkennen, dass die genannten Mengen und ihre
Funktionen durch den als IS-95 bekannten CDMA-Standard beschrieben
sind, dass sie aber in anderen CDMA-Standards vergleichbare Gegenstücke mit ähnlichen
Funktionen haben, die anders bezeichnet sein können. Die Klassifizierung einer
Basisstation innerhalb einer Menge kann geändert werden, zum Beispiel
entsprechend der durch die Mobileinheit empfangenen Pilotsignalstärke. Übergabeentscheidungen
werden dann durch die Steuereinrichtung des Systems vorgenommen,
die normalerweise ihre Entscheidung zumindest teilweise auf die
gemeldete Pilotsignalstärke
und andere Kriterien stützt.
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Nach
dem Stand der Technik beruhen Übergaben,
die während
Sprach- und Datendiensten erfolgen, normalerweise auf Übergabealgorithmen,
die sich nicht ändern
und die Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit des Dienstes nicht
berücksichtigen.
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GB-A-2
313 258 offenbart ein Verfahren zur Übergabe in einem zellularen
Multimedia-Kommunikationssystem.
Ein Qualitätsprozessor
bestimmt ein Qualitätsmaß für jede Übergabekandidatenzelle
auf der Grundlage von Signalmessungen für jedes Medium (Sprache, Bild
und so weiter). Die Auswahl der Übergabezellen
beruht auf der Messungsinformation und Information über die
Modusanforderungen. Dieses bekannte Verfahren betrifft Multimediaübertragung
und die Bereitstellung von Übergaben
in Verbindung mit solchen Übertragungen.
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Methode für die Nutzung
von Übergabealgorithmen
bereitzustellen, die sich an den angeforderten Diensttyp anpassen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um
die vorgenannten und andere Aufgaben entsprechend dem Zweck der
Erfindung zu erreichen, wird ein anpassungsfähiger Übergabealgorithmus offenbart,
der Übergaben
zwischen Sektoren der gleichen oder verschiedener Basisstationen
innerhalb eines CDMA-Systems leitet. In einer Ausführungsform
der Erfindung wird der Übergabealgorithmus
unter Verwendung gewisser Qualitätsmaße als Antwort
auf den bestimmten Diensttyp implementiert, die von der Mobileinheit
angefordert wird.
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Übergaben,
die durch den Übergabealgorithmus
gesteuert werden, führen
häufig
zu einer erwünschten
Betriebsumgebung für
die Mobileinheit. Wenn beispielsweise ein Dienst wie etwa eine Sprachverbindung
angefordert wird, verwendet der Übergabealgorithmus
ein Qualitätsmaß, das Übertragungsdämpfung und
Aufwärtsstreckenstörung berücksichtigt.
Dies führt
bei Übergaben
häufig
dazu, dass die Mobileinheit mit einer Basisstation verbunden wird,
bei der die Ausgangsleistung der Mobileinheit minimiert wird. Diese
Situation ist für
die Erhaltung der Batteriekapazität der Mobileinheit erwünscht. Wenn
in einem weiteren Beispiel die Mobileinheit eine datenintensive
Anwendung wie etwa Suchen im Internet nutzt, verwendet der Übergabealgorithmus
ein Qualitätsmaß, das die
Mobileinheit veranlasst, zu Sektoren überzugehen, die zu verringerten Abwärtsstrecken-Ausgangsleistungspegeln
von den Basisstationen führen.
Dadurch werden häufig
die Störpegel
in der Zelle verringert, wobei sich die Chancen verbessern, dass
die gesendeten Pakete korrekt empfangen werden und somit die Notwendigkeit
für wiederholte Übertragungen
verringert wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung zusammen mit ihren weiteren Aufgaben und Vorteilen kann
am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung
mit den Zeichnungen verstanden werden, wobei diese zeigen:
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1 stellt
ein vereinfachtes beispielhaftes drahtloses Telekommunikationssystem
dar; und
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2 stellt
eine beispielhafte Umsetzung der vorliegenden Erfindung dar.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
typischen CDMA-Systemen spielt die Mobileinheit eine aktive Rolle
bei Übergabeprozeduren. Während sie
mit einem Gespräch
oder einer Paketdatenübertragung
beschäftigt
ist, überwacht
die Mobileinheit ständig
die Pilotsignalpegel aus Sektoren der gleichen oder benachbarter
Basisstationen, um sich darauf vorzubereiten, eine sanftere bzw.
sanfte Übergabe
durchzuführen.
Außer
der Mobileinheit sind auch die Basisstation (BS) und die Funknetzwerk-Steuereinrichtung
(RNC) an der Bewertung der neuen Sektoren beteiligt. Die Mobileinheit
meldet der RNC jene Sektoren oder Pilotsignale mit Signalpegeln
oberhalb eines definierten Schwellwerts. Der Schwellwert kann vordefiniert
oder dynamisch sein und beruht im allgemeinen auf einer gegebenen Menge
von Maßen
wie etwa Signalstärke
oder Signalqualität.
Die RNC weist die Mobileinheit auf der Grundlage dieser Information
an, Sektoren zu ihrer aktiven Menge, das heißt jenen Sektoren, mit denen die
Mobileinheit gleichzeitig kommuniziert, hinzuzufügen oder daraus zu entfernen.
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Die
Qualität
und die vom Benutzer erlebte Qualität eines angeforderten Dienstes,
wie etwa einer Sprachverbindung, können durch ein Übergabeereignis
beeinflusst werden, das normalerweise ausgelöst wird, indem die Mobileinheit
von einer Basisstation weg bewegt wird, mit der sie eine hergestellte
Verbindung hat. Systemparameter, die mit Übergabeprozeduren verbunden
sind, werden normalerweise durch Betreiber vorgegeben, und somit können Vorgänge wie
etwa die Bewertung von Sektoren für die aktive Menge auf der
Grundlage von Qualitätsmaßen das
Diensterlebnis beeinflussen. Beispielsweise wird in einem beispielhaften
CDMA-System eine Bewertung durch Vergleich des als HO_quality_estimate
bezeichneten gemessenen Werts eines Qualitätsschätzwerts aus jedem Sektor in
der Nachbarmenge der Mobileinheit, wo ein empfangenes Signal ermittelt
wird, vorgenommen. Ein Parameter HO_quality_measure stellt das für die Bestimmung
von HO_quality_estimate verwendete Qualitätsmaß dar. Ein Übergabealgorithmus verwendet
HO_quality_estimate, um den Inhalt der aktiven Menge zu bestimmen,
das heißt
Sektoren, die hinzugefügt
oder entfernt werden sollten. Daher ist der Übergabealgorithmus imstande,
verschiedene Qualitätsmaße für verschiedene
Dienstarten zu verwenden.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die verschiedenen Qualitätsmaße wie folgt:
- (I) HO_quality_measure = Übertragungsdämpfung;
- (II) HO_quality_measure = Übertragungsdämpfung +
Aufwärtsstreckenstörung;
- (III) HO_quality_measure = Abwärtsstrecken-RSSI; und
- (IV) HO_quality_measure = Abwärtsstrecken-Eb/Io,
wobei die Übertragungsdämpfung beim
Qualitätsmaß (I) durch
die Mobileinheit geschätzt
wird, indem sie einen Sendeleistungspegelwert des Pilotsignals liest,
das von der BS rundgesendet wird, und die tatsächliche durch die Mobileinheit
empfangene Signalstärke
davon subtrahiert. Ein auf der Übertragungsdämpfung beruhender Übergabealgorithmus
führt häufig dazu,
dass die Mobileinheit mit der nächsten BS
verbunden wird. Qualitätsmaß (II) berücksichtigt die Übertragungsdämpfung und
die durch die BS gemessene Aufwärtsstreckenstörung. Somit
führt ein darauf
beruhender Übergabealgorithmus
häufig
dazu, dass die Mobileinheit mit derjenigen BS verbunden wird, die
die geringste Menge an Sendeleistung erfordert, wodurch die für die Verbindung
erforderliche Ausgangsleistung der Mobileinheit minimiert wird.
Beim Qualitätsmaß (III)
beruht der Übergabealgorithmus
auf der durch die Mobileinheit gemessenen Empfangssignalstärke (RSSI).
Dies führt
häufig dazu,
dass die Mobileinheit mit dem Sektor mit dem stärksten Pilotsignal verbunden
wird. Beim Qualitätsmaß (IV) ist
das Abwärtsstrecken-Eb/Io ein Störungsmaß, das sich
auf die Energie pro Chip dividiert durch die spektrale Leistungsdichte
der Störung
bezieht und die Qualität
und Stärke
der Versorgung kennzeichnet. Ein darauf beruhender Übergabealgorithmus
führt häufig dazu,
dass die Mobileinheit mit demjenigen Sektor verbunden wird, wo die
BS die geringste Menge an Leistung benötigt, das heißt, der
Algorithmus führt
die Mobileinheit häufig
zu demjenigen Sektor, der die kleinste Menge an Abwärtsstreckenstörung aufweist.
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In
der beispielhaften Ausführungsform
verwendet der Übergabealgorithmus
das für
einen bestimmten Diensttyp am besten geeignete HO_quality_measure.
Für eine
Sprachverbindung zum Beispiel wäre
es erwünscht,
die Ausgangsleistung der Mobileinheit soweit wie möglich zu
minimieren, um die Batteriekapazität zu erhalten und die Gesamt-Aufwärtsstreckenstörung in
der Zelle zu verringern, was Qualitätsmaß (II) eher geeignet macht. Hingegen
erfordert Suchen im Internet normalerweise viel mehr Abwärtsstreckenkapazität, verglichen mit
der Aufwärtsstrecke,
was Qualitätsmaß (IV) zur passenden
Wahl macht. Ein abwärtsstreckenintensiver
Dienst wie etwa Suchen im Internet profitiert davon, die Abwärtsstrecken-Ausgangsleistung
zu minimieren, was normalerweise die Gesamt-Abwärtsstreckenstörpegel in
der Zelle senkt, was dazu führt, dass
weniger wiederholte Pakete erneut gesendet werden. Wiederholte Pakete
führen
zu mehr Übertragungen,
die zu höheren
Störpegeln
in der Zelle wie auch zu verzögerten
Datenübertragungen
beitragen.
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2 stellt
eine beispielhafte Umsetzung der oben beschriebenen Ausführungsform
dar. In Schritt 200 stellt eine Mobileinheit eine Zugangsanforderung
an die System-Funksteuereinrichtung in einem CDMA-System, wobei
der von der Mobileinheit angeforderte Diensttyp durch die RNC bestimmt wird,
wie in Schritt 210 dargestellt. Wenn in Schritt 220 die
Mobileinheit eine Sprachverbindung ausführt, verwendet der Übergabealgorithmus
sowohl die Übertragungsdämpfung als
auch die Aufwärtsstreckenstörung als
Qualitätsmaß, wie in
Schritt 230 dargestellt. Wenn die Mobileinheit zum Beispiel
im Internet sucht, wie in Schritt 240 dargestellt, verwendet der Übergabealgorithmus
ein Qualitätsmaß, das das Abwärtsstrecken-Eb/Io aufweist, um die Zellenstörung zu
verringern, wie in Schritt 250 dargestellt. Ein anderes
Beispiel, das die verschriebenen anpassungsfähigen Methoden verwendet, ist
bei einer Multimediasitzung, wo der Übergabealgorithmus so gewählt werden
kann, dass der Videoabschnitt bevorzugt wird, da Video im allgemeinen
viel mehr Kapazität
erfordert, verglichen mit Sprachdaten. Das allgemeine Konzept, wenn
Multimediadienste ausgeführt
werden, besteht darin, dass der Dienst (Video), der die höchste Dienstklasse
erfordert, die Auswahl des Übergabealgorithmus
bestimmen sollte.
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Andere
mögliche
beispielhafte Umsetzungen unter Verwendung von Übergabealgorithmen können die
Kombination von Qualitätsmaßen während eines einzelnen
Dienstes einschließen;
zum Beispiel kann es während
einer Sprachverbindung erwünscht
sein, ein Qualitätsmaß zu verwenden,
das mitunter die Ausgangsleistung der Mobileinheit minimiert, wenn zum
Beispiel 70% der Mobileinheiten in der Zelle relativ weit von der
BS entfernt sind, um die Störung
in der Zelle zu verringern. Gleichermaßen ist ein anderes Qualitätsmaß mit niedrigerer
BS-Ausgangsleistung erwünscht,
wenn eine Mehrheit der Mobileinheiten in der Nähe der BS arbeitet.
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Obwohl
die Erfindung in mancherlei Hinsicht unter Bezugnahme auf eine spezifische
bevorzugte Ausführungsform
beschrieben worden ist, werden für den
Fachmann Abwandlungen und Modifikationen deutlich. Insbesondere
können
alternative Qualitätsmaße verwendet
werden, zum Beispiel jene, die auf anderen Qualitätsmaßen beruhen
(zum Beispiel Bitfehlerrate, kumulative Störung, die die Zellatmung beeinflusst),
oder die nicht qualitätsbezogene
Parameter aufweisen, zum Beispiel Diensttyp-Verfügbarkeit. Obendrein wird der
Fachmann folgendes anerkennen: Obwohl beispielhafte Übergabealgorithmen in
bezug auf sanfte Übergabe
beschrieben werden, kann die vorliegende Erfindung Übergabealgorithmen
auf harte Übergaben
innerhalb von CDMA-Systemen anwenden, zum Beispiel jene, die vorgenommen
werden, um Datenraten für
paketvermittelte Dienste zu verbessern. Es ist daher die Absicht,
dass den folgenden Ansprüche
keine einschränkende Deutung
gegeben werden sollte, sondern dass sie so angesehen werden sollten,
dass sie Abwandlungen und Modifikationen umfassen, die aus dem offenbarten
erfindungsgemäßen Inhalt
abgeleitet werden.