DE602004001974T2

DE602004001974T2 - Gerät und Verfahren zur Auswahl der Zelle in einem mobilen Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE602004001974T2
Application number: DE602004001974T
Authority: DE
Inventors: Nicki Coleshill Funnell; Gideon Stone Roberts; Andrew Bromsgrove Farnsworth; Richard Mollington George; Gjalt De Jong
Original assignee: M Stack Ltd; Stack Ltd
Current assignee: M Stack Ltd; Stack Ltd
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2024-05-07
Also published as: CA2506904C; EP1594327B1; CA2506904A1; DE602004001974D1; EP1594327A1; HK1084816A1; ATE336867T1; ES2270278T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Zellauswahl in der Mobilkommunikation. Sie findet insbesondere Anwendung bei Statusübergängen von Benutzerausrüstung, entweder von einem Zellstatus zu einem anderen Zellstatus oder von einem Zellstatus in den Leerlaufmodus.
Die zelluläre Kommunikation bietet eine Zugangstechnologie für tragbare Benutzerausrüstung ("UE" – User Equipment), um den Zugang zu Netzwerken zu ermöglichen, ohne dazu eine drahtgebundene Verbindung benutzen zu müssen. Der Schlüssel liegt darin, dass ein geografisches Gebiet in Zellen aufgeteilt ist, und jede Zelle über ihren eigenen drahtlosen Zugangspunkt zu einem oder mehreren Netzwerken verfügt. Tragbare Benutzerausrüstung ("UE"), zu der heutzutage Geräte wie Mobiltelefone, Personal Digital Assistants (PDAs) und Laptop-Computer zählen, unterstützt die Drahtloskommunikation über den Zugangspunkt. Das eine Netzwerk bzw. die Netzwerke, die dann über den Zugangspunkt verfügbar sind, können entweder drahtlos oder drahtgebunden sein. Die mobile UE kann damit einen Zugangspunkt von jedem Ort innerhalb einer Zelle aus benutzen (in Abhängigkeit der Signalstärke), um entweder mit anderer mobiler oder mit drahtgebundener Ausrüstung zu kommunizieren. Heutzutage ist der UE auch das so genannte Roaming möglich, bei dem die Ausrüstung von einer Zelle zu einer anderen Zelle übergeht und dabei eine bestehende Verbindung aufrechterhalten wird, was durch standardisierte Übergabeprotokolle ermöglicht wird.
Das erfolgreichste zelluläre Netzwerk der zweiten Generation ("2G") war das "Global System for Mobile communication" (GSM). Die internationale Gemeinschaft arbeitet jetzt auf eine Standardisierung der dritten Generation ("3G") hin, basierend auf einer Reihe von Anforderungen, die von der International Telecommunications Union ("ITU") formuliert wurden und insgesamt unter der Bezeichnung IMT-2000 bekannt sind. IMT steht dabei für International Mobile Telecommunications. 3G-Netzwerke werden den Benutzern erhöhte Datenraten bereitstellen, zum Beispiel bis zu 2 Mb/s. Mit derartigen Geschwindigkeiten können eine Vielzahl von Diensten problemlos unterstützt werden, wozu Video, Fax und Internetzugang zählen. Allerdings sind 3G-Netzwerke noch nicht allgemein verfügbar, und vorläufige Netzwerklösungen wurden unter der Bezeichnung "2.5G"-Dienste bekannt. Dazu zählen GPRS ("General Packet Radio Service"), bei dem die Drahtloszugangstechnologie dynamisch sowohl für Sprache als auch für Daten verwendet wird und das eine theoretische Maximalgeschwindigkeit von 172,2 kb/s hat, und EDGE ("Enhanced Data Rates for GSM Evolution"), das auf GPRS aufbaut und Spitzenraten von 384 kb/s erzielt.
Viele Mobilgeräte entsprechen bereits 3G-Standards, obwohl 3G-Netzwerke noch nicht allgemein vorhanden sind. Ein Bereich, in dem erhebliche Anstrengungen unternommen wurden, ist die Entwicklung von 3G UMTS ("Universal Mobile Telecommunications System"), das auf der GSM-Technologie basiert und GPRS einschließt. Die zelluläre Zugangstechnologie beruht in diesem Fall auf W-CDMA ("Wideband Code Division Multiple Access"). Eine der Gruppen, die derzeit an UMTS-Standards arbeiten, ist das 3rd Generation Partnership Project("3GPP").
Die UMTS-Netzwerkarchitektur besteht für gewöhnlich aus zwei Hauptteilen, dem UTRAN ("UMTS Terrestrial Radio Access Network) und dem Kernnetzwerk. Das UTRAN kümmert sich um die physischen Aspekte der Bereitstellung des Drahtloszugangs für eine mobile UE zum Kernnetzwerk, und das Kernnetzwerk ist für die Schaltvorgänge zuständig. Das UTRAN und das Kernnetzwerk kommunizieren miteinander über eine Schnittstelle, die als die "lu" bezeichnet wird.
Das UTRAN besteht aus einer Reihe von RNSs ("Radio Network Subsystems"). Jedes RNS umfasst einen RNC ("Radio Network Controller") sowie einen oder mehrere logische Knoten, die als "Node Bs" bezeichnet werden. Der RNC stellt eine Funktionalität bereit, die der des Basisstationscontrollers in GSM- Netzwerken ähnelt, und jeder Node B ist der Zugangspunkt einer Zelle, was in GSM-Netzwerken der Basisstation entspricht. Das RNS, und insbesondere der RNC, stellt die folgenden Funktionen bereit:

• Radio Resource Control ("RRC" – Steuerung der Funkressourcen)
• Admission Control (Zugangssteuerung)
• Congestion Control (Überlastungssteuerung)
• Power Control (Leistungssteuerung)
• Handover Control (Übergabesteuerung)

Das Kernnetzwerk hat drei primäre Domänen, bei denen es sich um eine leitungsvermittelte Domäne, eine paketvermittelte Domäne und um die Register- und Dienstdomäne handelt. Es stellt drei Hauptfunktionen bereit:

• Verbindungsverwaltung, was die Bereitstellung des Trägerdienstes und anderer Dienste für leitungsvermittelte Verbindungen umfasst
• Sitzungsverwaltung, was die Einrichtung, die Freigabe und die Überwachung der paketvermittelten Verbindungen umfasst
• Mobilitätsverwaltung, was die Überwachung des UE-Standorts und die Führung des HLR ("Home Location Register") umfasst

In einer zellulären Kommunikationsumgebung können mehrere unterschiedliche UMTS-Netzwerke am selben geografischen Standort verfügbar sein. In der UMTS-Terminologie werden diese als PLMNs ("Public Land Mobile Networks") bezeichnet. Im praktischen Einsatz ist eine UE üblicherweise so konfiguriert, dass sie an jedem beliebigen Standort die Verbindung zu einem bevorzugten PLMN herstellt.
Eine UE in einer Zelle eines PLMN kann einen Gesamtstatus von mindestens drei verschiedenen haben: "Getrennt", "Leerlauf" und "Verbunden".
Im Getrennt-Status, ist die UE abgeschaltet, und es gibt keinerlei Kommunikation mit ihr, und für das Netzwerk besteht keine Notwendigkeit, ihren Standort zu verfolgen.
Wenn die UE eingeschaltet wird, geht sie in den Leerlaufmodus über. Ein PLMN wird ausgewählt, und die UE sucht nach einer geeigneten Zelle, um dort in den Wartezustand zu gehen ("camp on"). In der Praxis kann eine UE in einer UTRAN-, GSM- oder GPRS-Zelle in den Wartezustand gehen. Im Zusammenhang mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch GSM- und GPRS-Zellen von nur begrenztem Interesse.
In einer Zelle in den Wartezustand zu gehen, bedeutet, dass die UE diese Zelle zur Bereitstellung der verfügbaren Dienste ausgewählt hat. Diese Zelle wird als die bedienende Zelle bezeichnet. Die UE hat einen Zellauswahl- oder Zellneuauswahlprozess abgeschlossen und stimmt sich auf den Broadcast Control Channel ("BCCH") der bedienenden Zelle ab, um Broadcast-Systeminformationen zu empfangen. Das Broadcasting der Systeminformationen erfolgt in Blöcken vordefinierter Typen. Sobald die UE in einer Zelle in den Wartezustand gegangen ist, kann sie Systeminformationsblöcke ("SIBs") von dem PLMN empfangen, einschließlich Informationen zum Registrierungsgebiet. Sie versucht, sich zu registrieren und verwendet dazu das Non-Access Stratum ("NAS": Protokolle zwischen einer UE und dem Kernnetzwerk, die nicht im UTRAN enden). Wenn dieser Prozess erfolgreich verläuft, kann die UE auch Paging- und Benachrichtigungsnachrichten von dem PLMN empfangen und den Verbindungsaufbau für ausgehende Anrufe oder andere Aktionen von der UE aus initiieren. Damit ist die UE normal in den Wartezustand einer Zelle gegangen. Wenn dieser Prozess nicht erfolgreich verläuft, geht die UE in den Status "Auswahl beliebige Zelle" über und von dort aus in den Status "Wartezustand in beliebiger Zelle". Diese Statusversionen im Leerlaufmodus können beispielsweise auftreten, wenn keine geeignete Zelle im ausgewählten PLMN gefunden werden kann oder wenn keine UICC in die UE eingelegt wird. Sobald die UE in den Wartezustand bei einer Beliebigen Zelle gegangen ist, kann sie trotzdem auf eingeschränkte Dienste zugreifen, beispielsweise auf Notrufe.
Um aus dem Leerlaufmodus in den Verbunden-Modus zu wechseln, sendet die UE eine Verbindungsanforderung an die RRC-Funktion (Radio Resource Control – Steuerung der Funkressourcen) des UTRAN. Diese wird als "RRC CONNECTION REQUEST"-Nachricht bezeichnet. Die UE sucht dann nach einem Forward Access Channel ("FACH"), der vom UTRAN verwendet wird, um eine "RRC CONNECTION SETUP"-Nachricht zu senden. Für die UE sind vier RRC-Verbunden-Statusvarianten verfügbar:
CELL_DCH-Status:
Der UE wird ein fest zugeordneter physischer Kanal in Uplink und Downlink zugewiesen. Die UE ist auf der Zellenebene entsprechend ihrem aktuellen aktiven Set (detaillierte Beschreibung unten) bekannt. Fest zugeordnete Transportkanäle und gemeinsam für Uplink und Downlink verwendete Transportkanäle werden verfügbar, und eine Kombination dieser Transportkanäle kann durch die UE verwendet werden.
CELL_FACH -Status:
Der UE wird kein fest zugeordneter physischer Kanal zugewiesen. Die UE geht in den Wartezustand in einer bedienenden Zelle und überwacht dauerhaft einen FACH im Downlink. Der UE wird ein standardmäßiger allgemeiner oder gemeinsam verwendeter Transportkanal im Uplink zugewiesen, zum Beispiel ein Random Access Channel ("RACH"), den sie jederzeit gemäß der Zugriffsprozedur für diesen Transportkanal verwenden kann. Die Position der UE ist dem UTRAN auf Zellenebene entsprechend der Zelle bekannt, wo die UE zuletzt eine Zellaktualisierung durchgeführt hat.
CELL_PCH-Status:
Der UE wird kein fest zugeordneter physischer Kanal zugewiesen. Die UE geht in den Wartezustand in einer bedienenden Zelle und wählt und überwacht einen Paging-Kanal, wozu ein zugeordneter Paging Indication Channel ("PICH") verwendet wird. Es ist keine Uplink-Aktivität möglich. Die Position der UE ist dem UTRAN auf Zellenebene entsprechend der Zelle bekannt, wo die UE zuletzt eine Zellaktualisierung im CELL_FACH-Status durchgeführt hat.
URA_PCH-Status:
Der UE wird kein fest zugeordneter physischer Kanal zugewiesen. Die UE geht in den Wartezustand in einer bedienenden Zelle und wählt und überwacht einen Paging-Kanal, wozu ein zugeordneter PICH verwendet wird. Es ist keine Uplink-Aktivität möglich. Der Standort der UE ist auf der Ebene der UTRAN Registration Area ("URA") entsprechend der URA bekannt, die der UE während der letzten URA-Aktualisierung im CELL_FACH-Status zugewiesen war.
Bei einer UE im CELL_DCH-Status kann an einer Verbindung nicht nur eine einzelne Zelle, sondern ein aktives Set von Zellen beteiligt sein. Dazu kommt es folgendermaßen. In der Praxis wird das Funksenden/-empfangen zu bzw. von einer verbundenen UE über einen Node B gesteuert. Allerdings kann eine UE in einem Verbunden-Zustand über mehrere Zellen und deren "Node Bs" verbunden sein. Diese werden als das aktive Set bezeichnet. Ein RNC kombiniert die Datenströme von den verschiedenen Zellen des aktiven Sets. Um die Konnektivität beizubehalten, misst die UE die empfangenen Signalpegel von den Zellen ihres aktiven Sets und meldet die Messergebnisse an den RNC. Falls es einen Änderungsbedarf gibt, weil sich die UE beispielsweise bewegt hat, weist der RNC die UE an, ihr aktives Set zu ändern.
Eine UE, die sich im Wartezustand einer Zelle befindet und beispielsweise den Verbunden-Status Cell_FACH, Cell_PCH und URA_PCH hat oder sich im Leerlaufmodus befindet, hat kein aktives Set. Sie hat stattdessen eine bedienende Zelle, von der sie Informationen beziehen kann.
Zu den technischen Spezifikationen, die von 3GPP im Internet veröffentlicht wurden und die für die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung relevant sind, zählen:

1) TS 25.304 (zum Beispiel v3.13.0) "User equipment (UE) procedures in idle mode and procedures for cell reselection in connected mode"; und
2. TS 25.331 (zum Beispiel v3.17.0) "Radio Resource Control (RCC); protocol specification"

Eine UE wechselt zwischen den Leerlauf- und Verbunden-Modi und zwischen unterschiedlichen Statusvarianten des Verbunden-Modus. Die oben genannten technischen Spezifikationen von 3GPP befassen sich wie folgt mit der Zellauswahl unter diesen Bedingungen:
In TS 25.304 ist in Abschnitt 5.2.7 spezifiziert, dass die UE bei der Rückkehr aus dem Verbunden-Modus in den Leerlaufmodus eine geeignete Zelle auswählen und in dieser in den Wartezustand gehen muss. Abschnitt 5.2.7.1 von TS 25.304 beschreibt die Zellauswahl beim Verlassen des Verbunden-Modus, um in den Leerlaufmodus überzugehen, wie folgt: "Candidate cells for this selection are the cell(s) used immediately before leaving connected mode" – auf Deutsch: "Kandidatenzellen für diese Auswahl sind die Zelle(n), die unmittelbar vor dem Verlassen des Verbunden-Modus verwendet wurde(n)". Das bedeutet: die existierende bedienende Zelle oder das aktive Set. Es ist nicht spezifiziert, was in dem Fall gemacht werden soll, wenn ein Verbunden-Status wie z. B. Cell_DCH verlassen und in einen anderen Verbundenstatus wie z. B. Cell_FACH, Cell_PCH oder URA_PCH gewechselt wird.
Abschnitt 5.4.4 von TS 25.304 besagt, dass die UE im Verbunden-Modus nur dann eine Zellauswahl durchführt, wenn sie sich in einem Out-of-Service-Gebiet befindet, und dass der dann verwendete Zellauswahlprozess derselbe ist wie der, der für den Leerlaufmodus verwendet wird. Dieser wird in den Abschnitten 5.2.3 und 5.2.7 von TS 25.304 beschrieben (obwohl sich 5.4.4 speziell auf 5.2.3 bezieht). Relevante Funkträgersteuerungsprozeduren werden in TS 25.331 v3.17.0, Abschnitte 8.2.2.2 (insbesondere NOTE 3 in diesem Abschnitt), 8.2.2.3 und 8.5.2 erläutert. Die Auswahl einer Zelle ist jedoch auch erforderlich, wenn ein Frequenzwechsel im Status Cell_FACH erfolgt, wie das in 8.2.2.3 spezifiziert ist.
Die folgenden Typen des Übergangs sind von besonderem Interesse:

a) Cell_DCH zu Cell_FACH, Cell_PCH oder URA_PCH;
b) Cell_FACH zu Cell_FACH, Cell_PCH oder URA_PCH; und
c) Cell_FACH oder Cell_DCH zu Leerlauf

Aus TS 25.331 geht klar hervor, dass die Zellauswahl auch in dem Fall a) erforderlich ist, wenn die UE den Cell_DCH-Status verlässt und im Verbunden-Modus bleibt. Dieser Fall ist von TS 25.304 nicht erfasst, obwohl TS 25.331 sich für diese Funktionalität auf dieses Dokument bezieht. Ein anderer Faktor wird in Bezug auf Fall a) durch Abschnitt 8.2.2.3 von TS 25.331 ins Spiel gebracht.
Hier wird gesagt, dass wenn die Zelle, die die UE auswählt, nicht die Zelle ist, die durch das UTRAN in der Nachricht angegeben ist, welche dazu geführt hat, dass die UE den Cell_DCH-Status verlässt, die UE dann eine Prozedur zur Zellaktualisierung durchführen soll. Daher – wenn die durch das UTRAN angegebene Zelle nicht im aktiven Set für die UE vor dem Verlassen des Cell_DCH-Status enthalten ist und sie in diesem Fall nicht ausgewählt werden kann – muss die UE sofort nach der Auswahl von einer der Zellen aus dem aktiven Set eine Zellaktualisierung durchführen. Die UE kann dann die Zellneuauswahl für die vom UTRAN spezifizierte Zelle durchführen, wenn es (a) die beste Zelle ist und sie sich (b) in der Liste der benachbarten Zellen für die ausgewählte Zelle befindet.
Fall b) erfordert die Zellauswahl nur dann, wenn eine Frequenz spezifiziert ist, wie das im Detail in Abschnitt 8.2.2.3 von 25.331 dargelegt ist.
Die Auswahl einer Zelle für Fall (c) wird in Abschnitt 5.2.7 von TS 25.304 behandelt. Allerdings erfordert der Fall des Übergangs vom Cell_FACH-Status in den Leerlaufmodus nur dann eine Zellauswahl, wenn eine andere Frequenz spezifiziert werden kann, was als eine Änderungsanforderung gemäß TS 25.331 vorgeschlagen wurde.
Daher führen beim derzeitigen Stand der Technik beim Übergang zwischen verschiedenen Verbunden-Statusvarianten oder von einem Verbunden-Status in den Leerlaufmodus die einzigen anwendbaren Zellauswahlprozeduren zur Auswahl einer Zelle aus einem existierenden aktiven Set für eine UE, oder sie verwenden die existierende bedienende Zelle. Das kann jedoch in einer ineffizienten Verwendung der Ressourcen resultieren. Die bedienende Zelle kann eventuell nicht die beste verfügbare Zelle sein, und das zur Auswahl verfügbare aktive Set kann eventuell nicht die beste verfügbare Zelle enthalten. Die bedienende Zelle oder das aktive Set wurde auf der Basis des Kapazitätsbedarfs der UE in einem bestimmten Verbunden-Status ausgewählt. Sobald die UE diesen Status verlässt, kann die bedienende Zelle oder das aktive Set eventuell nicht mehr die am besten geeignete Auswahl darstellen. Die Effizienz der Funkverbindung und der Leistungsverbrauch können in einem anderen Status eventuell nicht mehr optimiert sein, weil sich der Kommunikationsbedarf der UE geändert hat.
Außerdem kann die bedienende Zelle eventuell nicht die Zelle sein und das aktive Set kann eventuell nicht die Zelle enthalten, die vom UTRAN zum Zeitpunkt des Verlassens eines Verbunden-Status angegeben wird. Das UTRAN kann eventuell eine Zelle auf der Basis von aktuelleren Daten wie z. B. Überlastungsdaten als den Daten angegeben haben, die zum Zeitpunkt der Auswahl der existierenden bedienenden Zelle oder des aktiven Sets verfügbar waren.
Gemäß einem ersten Aspekt der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Zellauswahlgerät zur Verwendung in mobiler Kommunikationsausrüstung zum Auswählen einer Zelle aus einem Kandidatenset von Zellen bereitgestellt, um die nachfolgende Kommunikation zwischen einem UMTS-basierten zellulären Netzwerk und der Ausrüstung zu unterstützen, wobei das Gerät auslösbar ist durch einen Übergang der Ausrüstung aus einem bestehenden Verbunden-Modusstatus, in dem die Kommunikation durch eine bedienende Zelle oder ein aktives Set aus einer oder mehreren Zellen unterstützt wird, um die Zelle auszuwählen,
wobei das Gerät so angepasst ist, dass es als das Kandidatenset von Zellen ein Set aus Zellen verwendet, das mindestens eine Zelle einschließt, bei der es sich nicht um eine Zelle handelt, die den bestehenden Verbunden-Modusstatus unterstützt
und wobei der Übergang einen der folgenden einschließt:

i) einen Übergang in einen Leerlaufmodus; und
ii) Cell_FACH zu Cell_FACH, Cell_PCH oder URA_PCH.

Es wird verständlich sein, dass es nicht notwendig ist, dass der Übergang bereits aufgetreten ist, um das Gerät auszulösen. Ein Auslöseereignis kann beispielsweise der Empfang einer Nachricht oder eines Signals durch die mobile Kommunikationsausrüstung oder das Zellauswahlgerät sein, dass ein Übergang bevorsteht.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind relevant, wenn das zelluläre Netzwerk ein UMTS-Netzwerk umfasst und das Kandidatenset von Zellen UTRAN-Zellen umfasst. Es kann jedoch Umstände geben, zum Beispiel ein Ausfall der Funkverbindung in Cell_DCH, unter denen die UE keinerlei UMTS-Zellen finden kann und unter denen das Kandidatenset von Zellen durch die Hinzufügung von einer oder mehreren GSM-Zellen erweitert werden kann.
Die mobile Kommunikationsausrüstung kann eine UE einschließen, wie sie in TS 25.304 und TS 25.331 beschrieben wird.
Obwohl das Gerät so angepasst ist, dass es ein Kandidatenset von Zellen verwendet, in dem mindestens eine Zelle eine Zelle ist, die den existierenden Verbunden-Modusstatus nicht unterstützt, kann der Fall auftreten, dass es keine Zelle gibt, die das mindestens eine vorbestimmte Kriterium erfüllt. Es können Situationen auftreten, in denen die bedienende Zelle oder das aktive Set ein adäquates Kandidatenset bieten. Indem das Gerät jedoch in der Lage ist, ein Kandidatenset von Zellen zu verwenden, das über die existierende bedienende Zelle oder über eine oder mehrere Zellen des aktiven Sets hinausgehen, kann das Gerät in verschiedenen Situationen erhebliche Verbesserungen bei der Zellauswahl bieten.
In einem ersten Beispiel könnte der Übergang der Ausrüstung aus einem existierenden Verbunden-Modusstatus als Reaktion auf eine UTRAN-Nachricht erfolgen, die eine vom UTRAN bevorzugte Zelle angibt. Eine solche Anordnung wurde unter der internationalen Patentanmeldungsnummer WO 00/54522 im Namen von Nokia Networks Oy offenbart. Wenn beim Stand der Technik die vom UTRAN bevorzugte Zelle sich nicht unter der einen oder den mehreren Zellen befindet, die den existierenden Verbunden-Modusstatus unterstützen (d. h. die vom UTRAN bevorzugte Zelle nicht die existierende bedienende Zelle ist oder nicht im existierenden aktiven Set enthalten ist), dann wird sie nicht ausgewählt. Das UTRAN hat jedoch wahrscheinlich signifikante Gründe, eine Zelle zu bevorzugen, beispielsweise zur Vermeidung von Überlastung in anderen Zellen oder um die Notwendigkeit von Zellaktualisierungen durch die UE zu reduzieren, indem eine große Zelle ausgewählt wird. Wenn die vom UTRAN bevorzugte Zelle nicht ausgewählt wird, ist die UE gezwungen, sofort eine Prozedur zur Zellaktualisierung durchzuführen, wie das beispielsweise in Abschnitt 8.2.2.3 von TS 25.331 spezifiziert ist.
Damit könnte das mindestens eine vorbestimmte Kriterium darin bestehen, dass die mindestens eine Zelle eine Zelle einschließt, die durch das Netzwerk gegenüber der mobilen Kommunikationsausrüstung identifiziert wird. Eine solche Zelle könnte eine vom UTRAN bevorzugte Zelle oder eine Zelle aus einem virtuellen aktiven Set sein.
(Ein virtuelles aktives Set ist ein Set, das durch das UTRAN so erweitert wurde, dass es sowohl Interfrequenzzellen als auch Intrafrequenzzellen enthält.)
In einem zweiten Beispiel kann die existierende bedienende Zelle oder das aktive Set eine starke aber benachbarte Zelle haben. Wenn das der Fall ist, muss wahrscheinlich eine Prozedur zur Zellaktualisierung durchgeführt werden, sobald das zulässig ist, wenn die UE eine starke benachbarte Zelle bemerkt.
Damit kann es bevorzugt sein, dass im oben beschriebenen Zellauswahlgerät die mindestens eine weitere Zelle eine Zelle einschließt, die der bedienenden Zelle oder einer Zelle aus dem aktiven Set benachbart ist. In diesem Fall kann das mindestens eine vorbestimmte Kriterium darin bestehen, dass der mindestens einen Zelle eine starke Leistungsmessung zugeordnet ist. Dabei kann es sich um eine gespeicherte Leistungsmessung handeln oder beispielsweise um eine, die zum Zeitpunkt des Übergangs durchgeführt wird.
In einer alternativen Anordnung kann die mindestens eine weitere Zelle eine Zelle einschließen, die durch historische zellenbezogene Informationen identifiziert wird, welche aus dem vergangenen Verhalten der Kommunikationsausrüstung hervorgehen, wobei solche Informationen die entweder durch die oder im Zusammenhang mit der mobilen Kommunikationsausrüstung gespeichert sind. Diese Informationen können beispielsweise angeben, dass eine Zelle durch die Ausrüstung in der Vergangenheit oft oder kürzlich ausgewählt, besucht oder gemessen wurde. In diesem Fall kann das mindestens eine vorbestimmte Kriterium ein Maß dieses Verhaltens sein, beispielsweise eine Anzahl von Malen oder eine Zeitdauer.
Es ist bekannt, Leistungsmessungen zur Zellauswahl zu verwenden. Dies ist jedoch nicht der einzig mögliche Faktor bei der Auswahl von Zellen. Es könnten verschiedene Auswahlkriterien verwendet werden, die auf mindestens einem Parameter für jede Zelle aus dem Kandidatenset von Zellen basieren. Es kann jedoch bevorzugt sein, einen bestimmten Typ von Zelle zu bevorzugen, beispielsweise eine Zelle in der Kandidatenliste, die eine vom Netzwerk bevorzugte Zelle ist. Um das umzusetzen, kann die mobile Kommunikationsausrüstung außerdem Parameteranpassungsmittel zur bevorzugten Anpassung von mindestens einem Parameter für mindestens eine Zelle aus dem Kandidatenset von Zellen einschließen, wodurch die Wahrscheinlichkeit der Auswahl dieser mindestens einen Zelle geändert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Auswählen einer Zelle eines UMTS-basierten zellulären Netzwerks zur Unterstützung der nachfolgenden Kommunikation zwischen dem Netzwerk und der mobilen Kommunikationsausrüstung beim Übergang der Ausrüstung aus einem bestehenden Verbunden-Modusstatus, in dem die Kommunikation durch eine bedienende Zelle oder ein aktives Set aus einer oder mehreren Zellen unterstützt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte einschließt:

i) Zusammenstellen einer Kandidatenliste von Zellen; und
ii) Auswählen einer Zelle aus der Kandidatenliste,

Das eine oder die mehreren vorbestimmten Kriterien können der obigen Beschreibung im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung entsprechen.
Weitere erfinderische Merkmale der Ausführungsformen der Erfindung sind in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt.
Es sollte erwähnt werden, dass jedes Merkmal, das im Zusammenhang mit einem Aspekt der Erfindung beschrieben wird, auch im Zusammenhang mit einen oder mehreren anderen Aspekten der Erfindung angewendet werden kann, sofern das angebracht ist. Die Merkmale können tatsächlich in jeder Kombination angewendet werden, ohne von einer Ausführungsform der Erfindung abzuweichen.
Es erfolgt nun eine Beschreibung des Geräts und der Verfahren zum Auswählen einer Zelle gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei die Beschreibung lediglich anhand von Beispielen und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, die folgende Bedeutung haben:
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines zellulären UMTS-Netzwerks, in dem das Gerät und die Verfahren zum Auswählen einer Zelle angewendet werden können;
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer UE zur Verwendung mit dem Netzwerk aus 1; und
3 zeigt ein Funktionsblockdiagramm der Komponenten der UE aus 2 mit spezieller Relevanz zur Zellauswahl.
Bezug nehmend auf 1 und gemäß der obigen Beschreibung besteht ein zelluläres UMTS-Netzwerk für gewöhnlich aus zwei Hauptteilen, dem UTRAN ("UMTS Terrestrial Radio Access Network) 100 und dem Kernnetzwerk 105. Das UTRAN 100 kümmert sich um die physischen Aspekte der Bereitstellung des Drahtloszugangs für eine mobile UE (in 1 nicht dargestellt) zum Kernnetzwerk 105, und das Kernnetzwerk ist für die Schaltvorgänge zuständig. Das UTRAN und das Kernnetzwerk kommunizieren miteinander über eine Schnittstelle, die als die "lu" 110 bezeichnet wird.
Das UTRAN 100 besteht aus einer Reihe von RNSs ("Radio Network Subsystems"). Jedes RNS umfasst einen RNC ("Radio Network Controller") 115 sowie einen oder mehrere logische Knoten, die als "Node Bs" 120 bezeichnet werden. Der RNC 115 stellt eine Funktionalität bereit, die der des Basisstationscontrollers in GSM-Netzwerken ähnelt, und jeder Node B 120 ist der Zugangspunkt einer Zelle 125, was in GSM-Netzwerken der Basisstation entspricht. Das RNS, und insbesondere der RNC 115, stellt die folgenden Funktionen bereit:

In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entsprechen diese Funktionen dem bekannten Typ und der Offenbarung in den Veröffentlichungen von Gruppen wie 3GPP, einschließlich der oben erwähnten technischen Spezifikationen.
Der zelluläre Charakter des Netzwerks entspricht ebenfalls dem bekannten Typ und kann eine hierarchische Struktur von Zellen 125 umfassen, einschließlich Makrozellen zur Ermöglichung der geografischen Dienstkontinuität, Mikrozellen für dicht besiedelte Gebiete mit geringer Mobilität und Pikozellen, die üblicherweise für eine Innenraumumgebung verwendet werden, wo es viele drahtlose UEs mit hoher Kapazität aber mit geringer Mobilität gibt.
Bezug nehmend auf 2 entspricht wiederum die UE 200 dem allgemein bekannten Typ und agiert als das Gegenstück zum Kernnetzwerk 105, dem RNC 115 und dem Node B 120 bei der Implementierung der zellulären Kommunikation. Allerdings ist die UE 200 neuartig, was ihre Prozeduren zur Zellauswahl betrifft.
Die in 2 gezeigte UE 200 ist ein mobiles Telefonhandgerät. Jedoch sind viele verschiedene Formen der UE 200 bereits vorhanden, wie beispielsweise Personal Digital Assistants (PDAs) und Laptop-Computer, und die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen sind nicht auf eine bestimmte Form der UE eingeschränkt.
Die UE 200 verfügt allgemein über eine Funkantenne 215 zur Kommunikation über einen Node B 120 in einem Netzwerk in bekannter Weise und bietet eine allgemein konventionelle Benutzerschnittstelle, beispielsweise ein Tastenfeld 210 und einen Display-Bildschirm 205, einen Lautsprecher 245 und ein Mikrofon 250. Die UE enthält auch einen Prozessor 265 und eine Betriebsumgebung 270 zur Ausführung von Softwareprozessen 220 in Verbindung mit einer gewissen, oft eingeschränkten, Datenspeicherkapazität 230.
Wenn die UE 200 in Form eines mobilen Telefonhandgerätes bereitgestellt wird, ist sie auch mit einer Smart-Card-Leseeinrichtung 275 eines bekannten Typs versehen, die mit einer auswechselbaren Karte wie beispielsweise einer "Universal Integrated Circuit Card" ("UICC") 235 interagiert. Die UICC 235 ist auch mit einem Prozessor 255 und einer Betriebsumgebung 260 ausgestattet und enthält eine Datenstruktur 225 sowie eine oder mehrere Softwareanwendungen 240. Heutzutage handelt es sich bei der UICC 235 effektiv um einen Computer, der beispielsweise die Benutzerpersonalisierung, sichere Kommunikation einschließlich Verschlüsselung und internationales Roaming unterstützt. Allerdings sind es üblicherweise der Prozessor 265, die Betriebsumgebung 270 und die Softwareprozesse 220 der UE 200 selbst, welche die Funktionen ausführen, die im Zusammenhang mit der Signalisierung zum und vom zellulären Netzwerk stehen.
Die UE 200 interagiert mit den Komponenten des zellulären Netzwerks zur Bereitstellung von Funktionen wie den folgenden:
Node B 120:

Kodierung und Verschachtelung
Leistungssteuerung
Funkmessung
Spreizung und Entspreizung
Modulation und Demodulation

RNC 115:

Quittierungsmodus
Steuerung der Funkressourcen
Übergabe und Zellauswahl
Chiffrierung und Dechiffrierung

Kernnetzwerk 105:

Mobilitätsverwaltung
Sitzungsverwaltung
Trägerverhandlung und Dienstanforderungen

Die Implementierung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgt in erster Linie in den Softwareprozessen 220 zum Interagieren mit dem RNC 115 und insbesondere zur Zellauswahl.
Die Übergänge zwischen dem Leerlaufmodus und den Statusvarianten des Verbunden-Modus können aus verschiedenen Gründen ausgelöst werden, zum Beispiel wenn die UE 200 eingeschaltet und anschließend zur Herstellung einer Sprach- oder Datenverbindung verwendet wird oder aufgrund von Änderungen der Netzwerkbedingungen. Die Gründe für einen Übergang sind in einer Ausführungsform der Erfindung allgemein unwichtig, sondern lediglich die Reaktion der UE 200 bei der Zellauswahl.
Wie oben erläutert wurde, bestehen die bekannten Prozeduren einer UE 200 in Reaktion auf einen Übergang aus einem Verbunden-Modusstatus entweder in den Leerlaufmodus oder in einen anderen Verbunden-Modusstatus in der Durchführung einer Zellauswahl basierend auf einem Kandidatenset von Zellen, was entweder die existierende bedienende Zelle oder das aktive Set für die UE 200 vor dem Übergang ist. Bei einem Übergang von Cell_DCH, bei dem das Kandidatenset von Zellen das existierende aktive Set ist, nimmt die UE 200 die Auswahl in erster Linie basierend auf Leistungsmessungen für Signale von den Node Bs 120 des aktiven Sets von Zellen vor. Diese Leistungsmessungen können durch die UE 200 selbst durchgeführt und aktualisiert werden.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung führt die UE 200 eine Zellauswahl als Reaktion auf einen Übergang aus einem Verbunden-Modusstatus durch, indem zuerst ein Auswahlalgorithmus zum Auswählen eines Kandidatensets von Zellen angewendet wird und erst dann die Zellauswahl durchgeführt wird. Der Schritt des Auswählens des Kandidatensets von Zellen umfasst eventuell beispielsweise das Nehmen der existierenden bedienenden Zelle oder des aktiven Sets, das Hinzufügen einer durch das UTRAN bevorzugten Zelle, wenn diese noch nicht die existierende bedienende Zelle ist oder noch nicht im existierenden aktiven Set enthalten ist und/oder das Hinzufügen von einer oder mehreren Zellen, die der existierenden bedienenden Zelle oder dem existierenden aktiven Set benachbart ist bzw. sind und/oder das Hinzufügen von einer oder mehreren Zellen, die durch historische zellenbezogene Informationen identifiziert wird bzw. werden, welche beispielsweise aus dem vergangenen Verhalten der UE 200 hervorgehen.
Die Zellauswahl kann dann in bekannter Weise basierend beispielsweise auf Leistungsmessungen erfolgen. Allerdings können in einem weiteren innovativen Schritt die Werte, die einer Zelle in einem Kandidatenset zugeordnet sind, vor der Zellauswahl erweitert oder verändert werden. Das ermöglicht beispielsweise, dass eine durch das UTRAN bevorzugte Zelle eine größere Auswahlwahrscheinlichkeit hat, obwohl der eigentliche Mechanismus der Zellauswahl dem bekannten Typ entspricht.
Wenn der Schritt des Auswählens des Kandidatensets von Zellen das mögliche Einschließen von einer oder mehreren benachbarten Zellen in das Kandidatenset umfassen soll, muss die UE 200 über Informationen verfügen, mit denen die relevanten benachbarten Zellen identifiziert werden. Diese können aus Systeminformationen gewonnen werden. Die Systeminformationen werden per Broadcasting innerhalb einer Zelle verbreitet und bieten Informationen über die Netzwerkkonfiguration. Das Broadcasting dieser Informationen erfolgt in Form von Systeminformationsblöcken ("SIBs"), in denen Systeminformationselemente des gleichen Charakters gruppiert sind. Verschiedene SIBs können unterschiedliche Charakteristika aufweisen, beispielsweise hinsichtlich ihrer Wiederholungsrate und der Anforderungen der UE 200 zum Lesen der System informationen. In bekannten Anordnungen können die Informationen eine UE 200 in die Lage versetzen, erste Prozeduren zur Zellauswahl durchzuführen. Typische Systeminformationsnachrichten enthalten Parameter wie z. B. zur Netzwerkidentifizierung, zu benachbarten Zellen, zur Kanalverfügbarkeit und zu Leistungssteuerungsanforderungen.
Im Folgenden wird eine Reihe von Situationen beschrieben, in denen Anordnungen nach dem bekannten Stand der Technik zu einer nicht optimalen Zellauswahl führen.
Situation 1
Außer wenn eine durch das UTRAN 100 vorgeschlagene Zelle bereits die existierende bedienende Zelle ist oder bereits im existierenden aktiven Set enthalten ist, oder wenn sie relativ schwach ist, wird sie von der UE 200 möglicherweise nicht ausgewählt. Dieses Verhalten hat drei Konsequenzen: Erstens ist eine sofortige Zellaktualisierung erforderlich, wie sie z. B. in Abschnitt 8.2.2.3 von TS 25.331 spezifiziert ist. Zweitens kann die UE 200 eventuell eine Zelle auswählen, die vom UTRAN 100 vorzugsweise nicht ausgewählt würde, z. B. weil diese Zelle überlastet ist. Drittens kann es einen Grund geben, warum das UTRAN 100 eine bestimmte Zelle spezifiziert hat. Beispielsweise kann es eine große Zelle spezifiziert haben, um die Notwendigkeit der Durchführung von Zellaktualisierungen durch die UE 200 zu vermindern, weil sich die UE 200 bewegt.
Wenn die UE 200 die vom UTRAN 100 vorgeschlagene Zelle auswählt, hat das für das UTRAN 100 Vorteile in Bezug auf die Netzwerkausnutzung und auf die UE-Verteilung und -Steuerung. Die folgenden Beispiele sollen das veranschaulichen. In CELL_DCH kann ein überwachtes Set von Zellen von dem in CELL_FACH oder im Leerlauf abweichen. Das Netzwerk kann ein System von großen, "Schirm"-Makrozellen mit geringer Kapazität sowie Mikrozellen mit hoher Kapazität verwenden. In CELL_DCH ist die UE 200 mit einer oder mehreren Mikrozellen verbunden, die deren 'aktives Set' bilden. Wenn die UE zu CELL_FACH übergeht, ist es wahrscheinlich, dass eine dieser Mikrozellen ausgewählt wird, um in ihr in Wartezustand zu gehen, das UTRAN 100 würde jedoch bevorzugen, wenn die UE 200 in einer Schirmzelle in den Wartezustand geht.
Wenn die UE 200 gezwungen wird, zuerst die vom UTRAN bevorzugte Zelle zu probieren, würde die UE 200 in einer Schirmzelle in den Wartezustand gehen und würde aus der aktualisierten Liste der benachbarten Zellen eine Neuauswahl zwischen dieser und anderen Schirmzellen treffen.
Ein anderes Beispiel liegt vor, wenn mehrere Netzwerke Ressourcen gemeinsam verwenden. In diesem Fall würde es vom Betreiber des Anrufs erwünscht sein, dass die UE 200 in einer Zelle in den Wartezustand geht, die für den Betreiber die meisten Vorteile bietet.
Situatio n 2:
Die existierende bedienende Zelle oder das aktive Set von Zellen kann eventuell eine starke Zelle ausschließen. Wenn die UE 200 zuerst versucht, eine Zelle aus einem Kandidatenset von Zellen auszuwählen, dass eine in der Nähe befindliche starke Zelle nicht enthält, besteht die Gefahr, dass eine schwächere Zelle ausgewählt wird. Nach einer Sekunde, wenn eine Zellneuauswahl erlaubt ist, kann eine stärkere benachbarte Zelle der ausgewählten Zelle ausgewählt werden. Wäre die stärkere Zelle bereits im Set der Kandidatenzellen enthalten gewesen, wäre die Zellneuauswahl nicht notwendig gewesen, geht man von konstant bleibenden Zellstärken aus. Selbst wenn sich die Zellstärken verändern, ist es noch immer wahrscheinlich, dass die Anzahl der Zellneuauswahlen reduziert wird, wenn die stärkste Zelle ausgewählt wurde, sofern alle anderen Größen unverändert bleiben.
Situation 3:
Die UE 200 kann eventuell in ihrem Set der Kandidatenzellen keine geeignete Zelle finden. In diesem Fall ist eine breiter angelegte Zellsuche erforderlich. Das kann mehr Zeit und Batterieleistung in Anspruch nehmen als bei der Verwendung eines besseren Sets von Kandidatenzellen.
Die Ausführungsformen der Erfindung finden insbesondere Anwendungen in den Szenarios, die nachfolgend beschrieben werden. Das Verhalten der UE 200 bei der Zellauswahl in diesen Szenarios kann die Schwierigkeiten überwinden, die in den "Situationen 1 bis 3" oben beschrieben wurden. Es soll darauf hingewiesen werden, dass die Verhaltensweisen der unten beschriebenen Szenarios sich nicht gegenseitig ausschließen und dass es vorteilhaft sein kann, mehrere von ihnen in einer Prozedur zur Zellauswahl anzuwenden.
Szenario 1: Hinzufügen einer vom UTRAN angegebenen Zelle zu einem Kandidatenset
Durch das Hinzufügen der vom UTRAN spezifizierten Zelle zur Liste der Zellen, aus denen eine Auswahl erfolgen kann, ist es jetzt für die UE möglich, diese Zelle auszuwählen.
Szenario 2: Hinzufügen von als stark gemessenen Zellen zu einem Kandidatenset
Durch das Hinzufügen von starken Zellen, die dem UE 200 bereits bekannt sind, zum Kandidatenset von Zellen, wird die Wahrscheinlichkeit gesenkt, dass keine Zellen gefunden werden, und die Wahrscheinlichkeit wird gesenkt, dass eine schwächere Zelle ausgewählt wird, nur um eine Sekunde später bei einer Neuauswahl eine stärkere Zelle auszuwählen. Insbesondere wenn die UE 200 Cell_DCH aufgrund eines Ausfalls der Funkverbindung verlässt, kann das daran liegen, dass alle der Zellen in dem aktiven Set zu schwach geworden sind, um geeignet zu sein (obwohl es beispielsweise auch möglich ist, dass der oder die fest zugeordneten Kanäle abgeschaltet wurden und dass die Zellen im aktiven Set weiterhin funktionsfähig sind).
Szenario 3: Bevorzugen einer vom UTRAN angegebenen Zelle in einem Kandidatenset
In diesem Szenario kann der vom UTRAN angegebenen Zelle Vorrang eingeräumt werden, sofern es eine solche gibt. Das kann erzielt werden, indem die Stärke von anderen Zellen ignoriert und die vom UTRAN angegebene Zelle ausgewählt wird, sofern diese bestimmten Kriterien entspricht. Diese Kriterien können einfach die sein, die eine Zelle zu einer geeigneten Zelle machen (wie das beispielsweise im Material für die für das UTRAN relevanten Standards definiert ist). Alternativ kann der vom UTRAN angegebenen Zelle ein Vorteil eingeräumt werden, obwohl diese Zelle trotzdem mit anderen Zellen verglichen wird. Beispielsweise könnten Squal (der in TS 25.304 angegebene Qualitätswert für die Zellauswahl) oder Srxlev (der in TS 25.304 angegebene Empfangspegelwert für die Zellauswahl) oder beide für die vom UTRAN angegebene Zelle angepasst werden, und diese Werte könnten dann mit den Werten für die anderen Kandidatenzellen verglichen werden. Diese Lösung hat den Vorteil, dass die vom UTRAN angegebene Zelle mit höherer Wahrscheinlichkeit ausgewählt wird, und ermöglicht so die Realisierung der Vorzüge dieser Verhaltensweise.
Szenario 4: Hinzufügen von einer oder mehreren Nachbarzellen zu einem Kandidatenset
In diesem Szenario wird das Set der Kandidatenzellen durch Zellen erweitert, die als Nachbarn dieser Zellen spezifiziert sind. Wenn beispielsweise im Fall des Verlassens von Cell_DCH das aktive Set die Zellen A und B enthalten würde und die Zelle A die Nachbarn B und C hätte und die Zelle B die Nachbarn A und D hätte, dann könnte die UE 200 das Set {A, B} zu {A, B, C, D} erweitern. Betrachten wir den Fall, dass D stärker als B ist und B stärker als A und C ist. Wenn die UE 200 nicht diese Lösung angewendet hätte, hätte sie Zelle B ausgewählt, nur um so bald wie möglich (eine Sekunde später) eine Zellneuauswahl durchzuführen, bei der die stärkere Zelle D ausgewählt würde. Die Lösung stellt sicher, dass D zuerst ausgewählt wird, sodass keine Zellneuauswahl erforderlich wird.
Diese Lösung könnte wiederholt angewendet werden. Wenn beispielsweise im obigen Beispiel Zelle E ein stärkerer Nachbar von Zelle D wäre, dann würde die Zellneuauswahl von Zelle E erfolgen. Wenn jedoch auch die Nachbarn der Nachbarn des aktiven Sets zum Set der Kandidatenzellen hinzugefügt worden wären, würde Zelle E sofort Stelle ausgewählt werden. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass mit jeder Wiederholung des Hinzufügens der Nachbarzellen die Chance sinkt, eine stärkere Zelle zu finden. Eine einzige Wiederholung dieser Vorgehensweise wird sich wahrscheinlich als optimal oder als fast optimal erweisen.
Eine Weiterentwicklung dieser Vorgehensweise sieht folgendermaßen aus. Wir starten mit einem Kandidatenset X, fügen zu X die Nachbarzellen der Zellen in X hinzu und nennen dieses neue Set Y. Wenn die stärkste Zelle in Y in X enthalten ist, dann ist keiner der Nachbarn stärker. Wenn jedoch die stärkste Zelle in Y die Zelle c(1) ist, die nicht in X enthalten ist, muss der folgende Prozess für i = 1, 1, 3 usw. wiederholt werden, bis die Austrittsbedingung erfüllt ist. Die Nachbarzellen von Zelle c(i) werden gemessen. Wenn keine Nachbarn der Zelle c(i) stärker als die Zelle c(i) sind, wird die Zelle c(i) als Zelle ausgewählt, in der in den Wartezustand gegangen wird. Anderenfalls wird die stärkste Nachbarzelle von c(i) genommen, die als c(i + 1) bezeichnet wird, und der Prozess wird wiederholt. Da Zellen ein endliches Set an Werten für die Stärke haben und c(i + 1) immer stärker ist als c(i), muss dieser Prozess enden. Es kann erwünscht sein, diesen Prozess jedoch nach einer festen Anzahl von Wiederholungen zu beenden, um die Prozedur auf Kosten der möglichen Auswahl einer Zelle mit einem stärkeren Nachbar zu beschleunigen.
Um die Verhaltensweisen dieses Szenarios anzuwenden, sind Informationen über die Nachbarzellen erforderlich. Wenn die UE 200 von Cell_DCH in einen anderen Verbunden-Modus (Cell_PCH, URA_PCH oder Cell_FACH) übergeht, dann definieren die SIB-Typen 11 und 12 die Nachbarzellen für die Zellneuauswahl. Wenn die UE 200 von Cell_PCH, URA_PCH oder Cell_FACH in den Leerlaufmodus übergeht, dann definiert der SIB-Typ 11 die Nachbarzellen für die Zellneuauswahl. Die UE 200 könnte diese SIBs bei jedem Lesen speichern. Selbst wenn sie ablaufen, weil sechs Stunden seit ihrem Lesen vergangen sind, könnten sie weiterhin für diesen Zweck verwendet werden. Die Zellnachbarlisten ändern sich eventuell nicht viel im Laufe der Zeit, und so kann die Verwendung einer alten Liste immer noch viel besser sein, als keine Nachbarn zu berücksichtigen. Weil die UE 200 wahrscheinlich nur über begrenzten Speicher zum Speichern solcher Daten verfügt, müssen Entscheidungen getroffen werden, welche Zellinformationen überschrieben werden sollen.
Wenn die UE nicht über eine gespeicherte Nachbarliste verfügt, die von dieser Vorgehensweise verwendet werden könnte, dann könnte sie entweder eine leere Liste verwenden oder den relevanten SIB (SIB11 oder SIB12) von der relevanten Zelle lesen, Wenn die UE 200 herausgefunden hat, dass eine Zelle c(i) möglicherweise die Zelle ist, in der sie in den Wartezustand geht, dann muss sie einige SIBs lesen, um sicherzustellen, dass sie eine geeignete Zelle ist: Es kann vorkommen, dass während des Wartens auf diese SIBs der SIB der relevanten Nachbarzelle (d. h. SIB11 oder SIB12) geplant ist. In diesem Fall kann es sich lohnen, alle nicht gemessenen Zellen zu messen, um zu überprüfen, ob es einen stärkeren Nachbarn gibt. Wenn jedoch die UE 200 nicht über Nachbarinformationen für mehrere Zellen im ursprünglichen Set der Kandidatenzellen verfügt, lohnt es sich wahrscheinlich nicht, diese SIBs zu lesen, bevor Messungen durchgeführt werden. Wenn außerdem c(1) die stärkste Zelle ist, sind die Nachbarn anderer Zellen im ursprünglichen Set nicht relevant.
Szenario 5: Verschiedene Hinzufügungen zum Set der Kandidatenzellen
Um die Chance zu erhöhen, dass die Messungen an einem Kandidatenset von Zellen zur Erkennung einer geeigneten Zelle führen, könnten verschiedene Klassen von Zellen zu diesem Set hinzugefügt werden. Die Zeit, die zur Durchführung der Messung erforderlich ist, erhöht sich wahrscheinlich mit der Größe des Sets, und es gibt einen Kompromiss zwischen der etwas längeren Dauer und der Erhöhung der Erfolgschancen, womit Zeit eingespart werden kann, weil größere Suchvorgänge nicht erforderlich sind.
Beispiele für Klassen von Zellen, die zum Set der Kandidatenzellen hinzugefügt werden könnten, sind die folgenden auf dem historischen Verhalten der UE basierenden Zellen:

1. kürzlich gemessene Zellen
2. häufig gemessene Zellen
3. kürzlich besuchte Zellen
4. häufig besuchte Zellen
5. kürzlich ausgewählte Zellen
6. häufig ausgewählte Zellen
7. jede Zelle, die für einen langen Zeitraum erkannt wurde, insbesondere wenn sich die EU hin- und herbewegt hat.

Eine Zelle in Kategorie "7." ist wahrscheinlich eine große oder zuverlässige Zelle.
Es kann passieren, dass es keine vom UTRAN bevorzugte Zelle gibt, aber die UE 200 trotzdem in der Lage ist, eine geeignete Kandidatenzelle aus den SIBs von dieser Zelle zu identifizieren. Beispielsweise kann es sich bei einer Zelle um eine Schirmzelle entsprechend der obigen Beschreibung handeln, die über eine geringe Bandbreite aber ein großes geografisches Gebiet verfügt. Eine solche Zelle kann für die UE 200 in ihrem Verbunden-Modusstatus oder Leerlaufmodus nach dem Übergang geeignet sein, selbst wenn sie im Status vor dem Übergang nicht geeignet war.
Ein Beispiel für eine weitere Klasse von Zellen, die zum Set der Kandidatenzellen hinzugefügt werden könnte, sind Zellen in einem virtuellen aktiven Set.
Die obigen Szenarios können allgemein als Zellauswahlprozeduren im Gerät zur Auswahl einer Zelle als eine bedienende Zelle für Benutzerausrüstung innerhalb eines Drahtlosnetzwerks beschrieben werden, wenn die Ausrüstung einen Verbunden-Modusstatus verlässt, in dem die Kommunikation durch eine bedienende Zelle oder ein aktives Set vor dem Übergang bereitgestellt wird. Das Gerät zur Realisierung der Prozeduren schließt ein Zellauswahlgerät ein, das beispielsweise einen Kanalauswahlmechanismus unterstützt, sowie Listenmittel zum Konfigurieren einer Liste von Kandidatenzellen zur Auswahl durch das Auswahlgerät, wobei das Listenmittel so angepasst ist, dass es eine Liste konfiguriert, die mindestens eine Zelle enthält, die aus den folgenden ausgewählt wird:

i) eine oder mehrer Zellen in der Nachbarschaft der bedienenden Zelle vor dem Übergang oder die benachbarte eine Zelle oder die benachbarten mehrere Zellen des aktiven Sets vor dem Übergang;
ii) eine durch das Netzwerk spezifizierte Zelle;
iii) eine oder mehrere Zellen, die durch in der Ausrüstung gespeicherte Informationen identifiziert werden; und
iv) eine Zelle, die durch Systeminformationen identifiziert wird, die durch die mobile Kommunikationsausrüstung empfangen werden.

Das Zellauswahlgerät kann eine Zelle basierend darauf auswählen, ob die Zellen in der Kandidatenliste mindestens ein vorbestimmtes Kriterium erfüllen. Beispielsweise kann dieses mindestens eine vorbestimmte Kriterium eine relative Leistungsmessung sein und/oder einfach die Tatsache, dass diese mindestens eine Zelle eine vom Netzwerk spezifizierte Zelle ist. Leistungsmessungen für die Zellen in einer Kandidatenliste können beispielsweise in Echtzeit erzielt werden, durch ein Leistungsmessungsgerät der bekannten Art oder aus gespeicherten Daten.
Eine durch das Netzwerk spezifizierte Zelle kann beispielsweise zum Zeitpunkt des Übergangs als eine vom UTRAN bevorzugte Zelle spezifiziert werden oder kann eine Zelle aus einem virtuellen aktiven Set sein.
Der Kanalkonfigurationsmechanismus kann dann einen Zellauswahlmechanismus zum Auswählen einer Zelle aus einer Kandidatenliste wie oben beschrieben einschließen, der eine Abstimmung auf den Broadcast-Steuerungskanal der ausgewählten Zelle versucht, wobei diese Abstimmung etabliert wird, wenn der Versuch erfolgreich ist, oder bei Misserfolg der Prozess wiederholt und mit einer anderen Zelle aus der konfigurierten Liste der Kandidatenzellen fortgesetzt wird. Die andere Zelle kann geeigneterweise diejenige Zelle sein, für die die größte Leistung gemessen wurde.
Eine solche Zellauswahlprozedur – und das Gerät, um diese zu realisieren – ermöglicht gegenüber dem bisherigen Stand der Technik die Auswahl aus einer größeren Gruppe von Zellen, wodurch es möglich wird, dass mobile Benutzerausrüstung gleich zu Beginn eine gute Zelle auswählen kann, was die ineffiziente Verwendung von Funkressourcen und Leistung vermeidet.
Bezug nehmend auf 3 können die Komponenten, die in einer UE 200 vorhanden sind, um eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, allgemein in Verbindung mit dem Kanalkonfigurationsgerät 300 bereitgestellt werden, das als einer der in 2 gezeigten Softwareprozesse 220 installiert ist. Das Kanalkonfigurationsgerät 300 hat Zugriff auf die Datenspeicherkapazität 230 der UE 200 und empfängt drei Haupttypen von Eingaben 325, 330 und 340, bei denen es sich um durch die UE 200 verursachte Status übergänge 325, Netzwerkkommunikation 330 und Leistungsmessungen 340 handelt. Diese Eingaben können je nach Eignung durch das Zellauswahlgerät 305 verwendet werden, wenn ein Übergang aus einem Verbunden-Statusmodus zu einem anderen Verbunden-Statusmodus oder zum Leerlaufmodus erfolgt, um eine neue bedienende Zelle 320 auszuwählen und auszugeben. Das Kanalkonfigurationsgerät 300 führt dann die Abstimmung auf einen geeigneten Kanal der neuen bedienenden Zelle durch, beispielsweise auf den Broadcasting-Steuerungskanal, um nachfolgend an der UE 200 die Kommunikation vom Netzwerk zu empfangen. In dem Fall, dass keine neue bedienende Zelle ausgewählt werden kann, kann es alternativ erforderlich sein, eine Zellsuche auszulösen.
Die Netzwerkkommunikation 330 kann SIBs umfassen, die wie oben beschrieben beispielsweise verwendet werden können, um Listen benachbarter Zellen zu erhalten. Diese durch das Netzwerk gelieferten Daten können durch die Datenspeicherprozesse 315 gespeichert werden. Es gibt jedoch noch andere Netzwerkkommunikation, die für das Zellauswahlgerät 305 relevant ist, wozu z. B. folgendes zählt:

1. Neukonfigurierungsnachrichten (die eine vom UTRAN spezifizierte Zelle enthalten können)
2. Zellaktualisierungsbestätigungsnachrichten (die eine vom UTRAN spezifizierte Zelle enthalten können)
3. RRC-Verbindungsfreigabenachrichten (die den Übergang der UE in den Leerlaufmodus erzwingen)

Um die entsprechende Abstimmung zu ermöglichen, verfügt das Kanalkonfigurationsgerät 300 über die folgenden Komponenten:

• Zellauswahlgerät 305 zur Anwendung von Auswahlalgorithmen und zur Einbeziehung eines Parameteranpassungsmechanismus zur Bevorzugung der Auswahl von beispielsweise einer vom UTRAN bevorzugten Zelle
• Leistungsmessungsausrüstung 310 zur Messung der Leistung von Funkzellen (in bekannter Weise)
• Datenspeicher 230 und Prozesse 315 zum Speichern der vom Netzwerk gelieferten Daten, der historischen zellenbezogenen Informationen, die aus dem vergangenen Verhalten der UE 200 hervorgehen, der Zellleistungsmessungen und der Auswahlalgorithmen

In einem durch das Kanalkonfigurationsgerät 300 bereitgestellten Prozess können die folgenden Schritte als Reaktion auf eine Eingabe durchgeführt werden, die einen Verbunden-Modusstatusübergang anzeigt:
SCHRITT 1:
Ein allgemeiner Zellauswahlprozess 305 wird gestartet. Mit diesem muss ein Kandidatenset von Zellen zur Durchführung einer Auswahl zusammengestellt werden. Er bewirkt dies gemäß einem Auswahlalgorithmus, indem eine oder mehrere der folgenden Aktionen durchgeführt werden:

i) Auflisten eines existierenden aktiven Sets oder einer existierenden bedienenden Zelle von einer oder mehreren Zellen für die UE 200 vor dem Übergang,
ii) Hinzufügen jeder vom UTRAN bevorzugten Zelle oder Zelle in einem virtuellen aktiven Set, das eventuell in einer ankommenden Netzwerkkommunikation 330 mitgeteilt wurde,
iii) Bezug nehmen auf gespeicherte SIB-Daten zur Identifizierung der Zellen, die sich in Nachbarschaft zu den Zellen des existierenden aktiven Sets oder zur bedienenden Zelle befinden,
iv) Bezug nehmen auf gespeicherte Zellleistungsmessungen, und
v) Bezug nehmen auf gespeicherte (historische) zellbezogene Informationen, welche aus dem vergangenen Verhalten der UE 200 hervorgehen, um die Zellen aus der Auflistung 1. bis 6. unter "Szenario 5" oben zu identifizieren.

Die Strategie zur Zusammenstellung einer Kandidatenliste von Zellen aus den obigen Kategorien in jeder konkreten Situation kann in der UE 200 festgelegt werden, zum Beispiel in Form eines aktualisierbaren gespeicherten Auswahlalgorithmus. Ein solcher Algorithmus kann relativ einfach sein, wie beispielsweise das sequenzielle Hinzufügen von Zellen aus den obigen Kategorien i) bis v), bis die Kandidatenliste eine Grenzwertanzahl von aufgenommenen Zellen erreicht hat. Alternativ könnte ein Algorithmus einen Grenzwert in Bezug auf jede Kategorie festlegen, beispielsweise die Verwendung einer Zelle aus der Kategorie iv) nur dann, wenn die gespeicherten Leistungsmessungen anzeigen, dass die Zelle eine Leistung hatte, die deutlich größer – z. B. 150% – als die Leistung jeder Zelle im existierenden aktiven Set oder der existierenden aktiven Zelle war.
SCHRITT 2:
Nachdem eine Kandidatenliste zusammengestellt wurde, bezieht der Zellauswahlprozess 305 Leistungsmessungen in Bezug auf die Zellen, wobei diese Messungen in bekannter Weise durch die Leistungsmessungsausrüstung 310 und/oder durch Bezug auf gespeicherte Daten erhalten werden.
SCHRITT 3:
Der Zellauswahlprozess 305 verwendet seine Parameteranpassungsfunktion, um einen Wert für mindestens einen Parameter für eine oder mehrere Zellen in der Kandidatenliste anzupassen, wodurch deren Auswahlchancen verändert werden. Das wird wahrscheinlich insbesondere so durchgeführt, dass die Chancen jeder vom UTRAN bevorzugten Zelle bei der Auswahl erhöht werden. Es könnte jedoch auch so durchgeführt werden, dass beispielsweise der Wert von gespeicherten Leistungsmessungen in Bezug auf in Echtzeit durchgeführte Messungen verringert wird. Parameteranpassungsdaten sowie auch die Regeln zur deren Ausführung könnten im Zellauswahlgerät 305 vorprogrammiert sein oder könnten ihm durch Netzwerkkommunikation wie beispielsweise SIBs zugestellt werden.
SCHRITT 4:
Der Zellauswahlprozess 305 trifft jetzt eine Auswahl aus den Zellen in seiner Kandidatenliste, um eine neue bedienende Zelle in einer Ausgabe 335 zu identifizieren, die bei der Kanalkonfiguration zwischen dem UE 200 und dem Netzwerk verwendet wird. Dieses kann auf einem oder mehreren Parametern für die Zellen basieren, kann aber auch einfach auf den Leistungsmessungen nach der Anpassung basieren. In dem Fall, dass keine neue bedienende Zelle ausgewählt werden kann, kann es alternativ auch notwendig sein, eine Zellsuche auszulösen.
Obwohl der Zellauswahlprozess 305 hier als Prozess bezeichnet wird, kann er gleichermaßen als ein "Kandidatenlisten-Assembler" angesehen werden: als ein Gerät, das während seines Einsatzes eine Ausgabe erzeugt, also eine ausgewählte bedienende Zelle, die nachfolgend das Verhalten der UE 200 bei der Konfigurierung ihrer Kommunikation steuert.
Es sollte erwähnt werden, dass der in dieser Beschreibung verwendete Begriff "einschließen" breit interpretiert werden soll, um beispielsweise zumindest die Bedeutung der beiden Formulierungen "ausschließlich bestehend aus" und "unter anderem umfassend" einzubeziehen.

Claims

Zellauswahlgerät (305) zur Verwendung in mobiler Kommunikationsausrüstung (200) zum Auswählen einer Zelle (125) aus einem Kandidatenset von Zellen, um die nachfolgende Kommunikation zwischen einem UMTS-basierten zellulären Netzwerk (100) und der Ausrüstung zu unterstützen, wobei das Gerät so angepasst ist, dass er ausgelöst wird durch einen Übergang der Ausrüstung aus einem bestehenden Verbunden-Modusstatus, in dem die Kommunikation durch eine bedienende Zelle oder ein aktives Set aus einer oder mehreren Zellen unterstützt wird, um die Zelle (125) auszuwählen, wobei das Gerät so angepasst ist, dass es als das Kandidatenset von Zellen ein Set aus Zellen verwendet, das mindestens eine Zelle einschließt, bei der es sich nicht um eine Zelle handelt, die den bestehenden Verbunden-Modusstatus unterstützt und wobei der Übergang einen der folgenden einschließt: i) einen Übergang in einen Leerlaufmodus; und ii) Cell_FACH zu Cell_FACH, Cell_PCH oder URA_PCH.
Zellauswahlgerät (305) gemäß Anspruch 1, wobei die mindestens eine Zelle eine Zelle einschließt, die für die mobile Kommunikationsausrüstung (200) durch das Netzwerk (100) identifiziert wird.
Zellauswahlgerät (305) gemäß jedem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens eine Zelle eine Zelle einschließt, die an eine Zelle grenzt, die den bestehenden Verbunden-Modusstatus unterstützt.
Zellauswahlgerät (305) gemäß jedem der vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens eine Zelle eine Zelle einschließt, die durch Informationen identifiziert wird, die durch die mobile Kommunikationsausrüstung (200) gespeichert werden.
Zellauswahlgerät (305) gemäß Anspruch 4, wobei die gespeicherten Informationen historische zellenbezogene Informationen einschließen, die aus dem vergangenen Verhalten der mobilen Kommunikationsausrüstung (200) hervorgehen.
Zellauswahlgerät (305) gemäß jedem der beiden Ansprüche 4 oder 5, wobei die gespeicherten Informationen Leistungsmessungsdaten in Bezug auf die mindestens eine Zelle betreffen.
Zellauswahlgerät (305) gemäß jedem der vorherigen Ansprüche, das durch das Kanalkonfigurationsgerät (300) in der mobilen Kommunikationsausrüstung (200) gebildet wird, das dem Konfigurieren eines Kommunikationskanals im zellulären Netzwerk (100) dient.
Mobile Kommunikationsausrüstung (200), die das Zellauswahlgerät (305) gemäß jedem der vorherigen Ansprüche einschließt.
Mobile Kommunikationsausrüstung (200) gemäß Anspruch 8, die des Weiteren Leistungsmessungsausrüstung (310) zur Durchführung von Leistungsmessungen in Bezug auf Zellen des Kandidatensets von Zellen einschließt, wobei die Auswahl einer Zelle zumindest teilweise auf diesen Leistungsmessungen basiert.
Mobile Kommunikationsausrüstung (200) gemäß jedem der beiden Ansprüche 8 oder 9, die des Weiteren einen Algorithmus-Speicher (230) zum Speichern von mindestens einem Auswahlalgorithmus zur Verwendung bei der Zusammenstellung eines Kandidatensets von Zellen einschließt.
Mobile Kommunikationsausrüstung (200) gemäß jedem der Ansprüche 8 bis 10, die des Weiteren Parameteranpassungsmittel zum Anpassen von mindestens einem Parameter für mindestens eine Zelle aus dem Kandidatenset von Zellen einschließt, wodurch die Wahrscheinlichkeit geändert wird, dass die mindestens eine Zelle ausgewählt wird.
Mobile Kommunikationsausrüstung (200) gemäß Anspruch 11, wobei das Parameteranpassungsmittel so angepasst ist, dass es für die Anpassung eine Zelle auswählt, die für die mobile Kommunikationsausrüstung (200) durch das Netzwerk (100) identifiziert wird.
Mobile Kommunikationsausrüstung (200) gemäß jedem der Ansprüche 8 bis 12, die des Weiteren einen Datenspeicher (230) zum Speichern von Systeminformationen einschließt, die bei der Identifizierung von einer oder mehreren Zellen verwendet werden, die an eine Zelle angrenzen, die den bestehenden Verbunden-Modusstatus unterstützt.
Mobile Kommunikationsausrüstung (200) gemäß jedem der Ansprüche 8 bis 13, die des Weiteren einen Datenspeicher (230) zum Speichern von Daten einschließt, die relevant sind für historische zellenbezogene Informationen, die aus dem vergangenen Verhalten der mobilen Kommunikationsausrüstung (200) hervorgehen.
Mobile Kommunikationsausrüstung (200) gemäß jedem der Ansprüche 8 bis 14, die des Weiteren einen Datenspeicher (230) zum Speichern von Zellen-Leistungsmessungsdaten einschließt.
Mobile Kommunikationsausrüstung (200) gemäß jedem der Ansprüche 8 bis 15, wobei der bestehende Verbunden-Modusstatus einen von Cell_DCH, Cell_FACH, Cell_PCH und URA_PCH einschließt.
Mobile Kommunikationsausrüstung (200) gemäß Anspruch 16, wobei der Übergang der Ausrüstung (200) aus einem bestehenden Verbunden-Modusstatus den folgenden Übergang einschließt: a) Cell_FACH oder Cell_DCH in einen Leerlaufmodus.
Ein Verfahren zum Auswählen einer Zelle eines UMTS-basierten zellulären Netzwerks (100) zur Unterstützung der nachfolgenden Kommunikation zwischen dem Netzwerk (100) und der mobilen Kommunikationsausrüstung (200) beim Übergang der Ausrüstung (200) aus einem bestehenden Verbunden-Modusstatus, in dem die Kommunikation durch eine bedienende Zelle oder ein aktives Set aus einer oder mehreren Zellen unterstützt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte einschließt: i) Zusammenstellen einer Kandidatenliste von Zellen; und ii) Auswählen einer Zelle aus der Kandidatenliste, wobei Schritt i) das Identifizieren von mindestens einer Zelle für die Kandidatenliste einschließt, bei der es sich nicht um eine Zelle handelt, die den bestehenden Verbunden-Modusstatus unterstützt, wobei die mindestens eine Zelle ein oder mehrere vorbestimmte Kriterien erfüllt, und wobei der Übergang einen der folgenden einschließt: i) einen Übergang in einen Leerlaufmodus; und ii) Cell_FACH zu Cell_FACH, Cell_PCH oder URA_PCH.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 18, das des Weiteren den Schritt des Empfangens einer Eingabe einschließt, die einen Übergang aus dem bestehenden Verbunden-Modusstatus der mobilen Kommunikationsausrüstung (200) identifiziert.
Ein Verfahren gemäß jedem der beiden Ansprüche 18 oder 19, das des Weiteren den Schritt des Empfangens von Daten einschließt, die eine vom Netzwerk bevorzugte Zelle identifizieren, und wobei die mindestens eine Zelle die vom Netzwerk bevorzugte Zelle einschließt.
Ein Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 18 bis 20, das des Weiteren vor dem Schritt ii) den Schritt des Anpassens eines Wertes für mindestens einen Parameter einer Zelle in der Kandidatenliste einschließt, um die Wahrscheinlichkeit der Auswahl dieser Zelle zu ändern.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 20 und 21, wobei der Schritt des Anpassens eines Wertes das Anpassen eines Wertes für mindestens einen Parameter der vom Netzwerk bevorzugten Zelle einschließt.
Ein Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 18 bis 22, das des Weiteren den Schritt des Speicherns von Systeminformationen einschließt, die zur Identifizierung der mindestens einen Zelle verwendet werden.
Ein Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 18 bis 23, das des Weiteren den Schritt des Speicherns von historischen zellenbezogenen Informationen einschließt, die aus dem vergangenen Verhalten der mobilen Kommunikationsausrüstung (200) hervorgehen und die zur Identifizierung der mindestens einen Zelle verwendet werden.
Ein Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 18 bis 24, das des Weiteren den Schritt des Speicherns von Zellen-Leistungsmessungsdaten einschließt, die zur Identifizierung der mindestens einen Zelle verwendet werden.
Ein Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 18 bis 25, wobei Schritt ii) durch Bezugnahme auf die Leistungsmessungsdaten für die Zellen der Kandidatenliste durchgeführt wird.