DE60209106T2

DE60209106T2 - Verfahren für interzellulares weiterreichen in einem funkkommunikationssystem mit mobilen telefongeräten

Info

Publication number: DE60209106T2
Application number: DE60209106T
Authority: DE
Inventors: Gωrard MARQUE-PUCHEU
Original assignee: EADS Secure Networks SAS
Current assignee: EADS Secure Networks SAS
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2022-03-02
Also published as: US20040097231A1; WO2002071784A1; US7254393B2; EP1364547B1; CA2439566C; CA2439566A1; EP1364547A1; FR2821708B1; DE60209106D1; FR2821708A1; ATE317626T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur interzellularen Übergabe, ein funkgestütztes Kommunikationssystem mit mobilen Endgeräten, bei dem das Verfahren zum Einsatz kommt, sowie eine Umschalteinrichtung, die zur Verwendung in einem solchen System bestimmt ist.
Sie ist auf dem Gebiet der digitalen funkgestützten Kommunikation mit mobilen Endgeräten angesiedelt und findet insbesondere in privaten Systemen professioneller funkgestützter Kommunikation Anwendung.
Derartige Systeme sind im Allgemeinen zellulare Systeme, was bedeutet, dass sie ein funkgestütztes Untersystem aufweisen (welches Teil des festen Netzes ist), das Basisstationen aufweist, die in einem durch das System abgedeckten geographischen Bereich verteilt sind, wobei der durch eine jeweilige Basisstation abgedeckte Bereich Zelle genannt wird. Die verfügbaren Funkressourcen (Radiofrequenzen) sind unter den verschiedenen Basisstationen verteilt, um Kommunikation mit mobilen Stationen zu gewährleisten. Dies ermöglicht es, dieselben Funkressourcen in nicht benachbarten Zellen zu verwenden, ohne auf Interferenzprobleme zwischen den Kommunikationen zu stoßen, und erlaubt somit ein Erhöhen der spektralen Effizienz des Systems.
Wenn eine in Kommunikation befindliche mobile Station sich aus einer bestimmten Zelle, die als Ursprungszelle bezeichnet wird, in eine als Zielzelle bezeichnete Nachbarzelle bewegt, ist es erforderlich, die Kommunikation auf eine der Zielzelle zugewiesene Frequenz zu übertragen. Dieser Vorgang ist bei funkgestützten zellularen Kommunikationssystemen hinreichend bekannt und wird allgemein als interzellulare Übergabe (auf Englisch "Handover" oder "Handoff") bezeichnet.
Die interzellulare Übergabe wird entweder auf Veranlassung der mobilen Station oder auf Veranlassung des festen Netzes in Abhängigkeit einerseits von einer ersten Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station und der Basisstation der Ursprungszelle und andererseits von einer zweiten Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station und der Basisstation der Zielzelle gesteuert. Diese Kenngrößen werden durch die mobile Station gemessen. In dem Fall, in dem die interzellulare Übergabe auf Veranlassung des festen Netzes realisiert wird, werden sie darüber hinaus über einen Ad-hoc-Signalisierungskanal zu dem festen Netz übertragen. Das feste Netz veranlasst die interzellulare Übergabe, wenn die zweite Kenngröße besser wird als die erste Kenngröße.
Um zu vermeiden, dass die interzellulare Übergabe zu früh erfolgt, wodurch sie möglicherweise zum Scheitern verurteilt wäre, was einen möglichen Verlust der Kommunikation zur Folge hätte, ist ebenfalls bekannt, eine Hysterese für den Vergleich der ersten und zweiten Kenngrößen vorzusehen.
Messungen, die durch die mobile Station zur Auswertung der ersten und der zweiten Kenngröße durchgeführt werden, erfolgen während Abfragezeit-Intervallen, während derer die mobile Station keinerlei Signale empfängt oder aussendet, die mit der gegenwärtigen Kommunikation oder der Signalisierung zusammenhängen. Die Messungen basieren auf der Abfrage der Rundfunkfrequenz der Zielzelle. Die ersten und zweiten Kenngrößen werden durch das feste Netz ausgewertet, indem ein statistischer Mittelwert über mehrere derartige Messungen gebildet wird.
In der Realität ist es unmöglich, vorab zu wissen, in Richtung auf welche Nachbarzellen der Ursprungszelle sich die mobile Station bewegt, sodass diese die Rundfunkfrequenzen einer Mehrzahl von Nachbarzellen abfragt, deren Eigenschaften ihr durch das feste Netz über einen Ad-hoc-Signalisierungskanal mitgeteilt werden. Es lässt sich somit tatsächlich von einer Mehrzahl zweiter Kenn größen für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station und der jeweiligen Basisstation jeder Nachbarzelle sprechen.
In bestimmten Systemen werden die Messungen zur Bewertung der ersten und zweiten Kenngrößen (einer zweiten Kenngröße pro berücksichtigter Nachbarzelle) mit einer relativ langen Periode zwischen zwei aufeinander folgenden Messungen durchgeführt, was durch die niedrige Wiederholrate der Abfragezeit-Intervalle bedingt ist. Dies betrifft beispielsweise FDMA-Systeme, das heißt Systeme mit Mehrfachzugang durch Aufteilung von Frequenzen (Frequenzmultiplex) oder TDMA-Systemen niedriger Ordnung, das heißt Systemen mit Mehrfachzugang durch zeitliche Aufteilung (Zeitmultiplex), beispielsweise der Ordnung 2 (TDMA-2). Daraus folgt, dass die Entscheidung zum Veranlassen einer interzellularen Übergabe durch das feste Netz ausgehend von Messungen getroffen wird, deren statistischer Wert relativ gering ist. Daraus ergeben sich möglicherweise verfrühte oder verspätete Entscheidungen zur interzellularen Übergabe. In dem ersten Fall besteht das Risiko eines Verlusts der Kommunikation. In dem zweiten Fall besteht das Risiko, dass die mobile Station eine Quelle für Interferenz betreffend bestehende Kommunikationen auf derselben Frequenz in anderen Zellen des Netzes wird, was um so mehr zutrifft, da ein Steuerungsmechanismus eine Erhöhung der Sendeleistung bewirkt, wenn sich die mobile Station von der Basisstation entfernt, mit der sie kommuniziert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die vorstehend aufgeführten Nachteile von funkgestützten digitalen Kommunikationssystemen mit mobilen Endgeräten zu vermeiden.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung die Schaffung einer als weiche interzellulare Übergabe bezeichneten Technik (auf Englisch "Soft Handover") vor. Eine derartige Technik ist aus Systemen mit Mehrfachzugang durch Verteilung von Codes (Code Multiplex – CDMA) bekannt geworden. Das Prinzip dieser Technik beruht auf einem Fehlen von Unterbrechungen der Kommunikation während des Übergangs von einer Zelle in eine andere. Im Falle von CDMA-Systemen, bei de nen dieselbe Frequenz in zwei benachbarten Zellen verwendet werden kann, besteht eine Ausführungsform des Prinzips darin, in zwei benachbarten Zellen denselben Code für eine gegebene Kommunikation zuzuweisen. Dies ermöglicht ein Empfangen der mobilen Station während der gesamten Dauer des Zellenwechsels sowohl durch die Ursprungszelle als auch durch die Zielzelle, sodass ein weicher Übergang von der einen in die andere Zelle möglich ist.
Anwendungsbeispiele der Technik einer weichen interzellularen Übergabe finden sich in den Dokumenten US 6,073,021 und EP-A-0 797 367. Die in diesen Dokumenten beschriebenen Techniken lassen sich jedoch nur auf CDMA-Systeme anwenden. Ein weiteres Beispiel ist in der EP 964 595 beschrieben.
Die Vorteile dieser Technik sind vielfältig. In erster Linie ermöglicht sie ein Minimieren von Fehlern während interzellularer Übergaben, da zu keinem Moment eine plötzliche Veränderung der Funkverbindung erfolgt und da aufgrund der Verfügbarkeit von zwei Funkverbindungen während der kritischen Phase, deren Qualitäten sich addieren, das Risiko schlechter Qualität der resultierenden Funkverbindung erheblich abnimmt. Zweitens kann die Entscheidung aufgrund der Tatsache, dass die interzellulare Übergabe während ihrer kritischen Phase nicht irreversibel ist, früher gefällt werden, solange die Qualität der Verbindung mit der Ursprungszelle noch relativ gut ist, wodurch vermieden wird, dass eine sich von einer Zelle entfernende mobile Station aufgrund ihrer Entfernung von der Basisstation mit zu großer Leistung sendet.
Die Anpassung des Prinzips an andere Systeme als CDMA-Systeme, insbesondere an das GSM-System, wurde beispielsweise in dem Dokument GB-A 2 338 376 (WO 99/652 64) vorgeschlagen. Der reguläre Mechanismus zur interzellularen Übergabe, der durch das GSM (TDMA-System der Ordnung 8) vorgeschlagen wird, besteht in einer gut an den normalen zellularen Modus angepassten Funktionsweise, sodass die genannte Druckschrift eine Lösung vorschlägt, die an das Vorhandensein von Pico-Zellen angepasst ist, die in den dichtesten städtischen Gebieten vorgesehen sind. Eine Anordnung von Pico-Zellen bildet tatsäch lich eine einzige Zelle im Kontext des betrachteten zellularen Systems (hier das GSM), wobei diese Zelle über einen ausgezeichneten BCCH-Steuerkanal verfügt, der im Simulcast-Modus auf einer bestimmten Frequenz ausgesandt wird. Da diese Frequenz gemäß der GSM-Norm permanent ausgesandt werden muss, werden eine gewisse Anzahl von Verkehrskanälen (im Allgemeinen 7, da der BCCH-Kanal in einem TDMA-8-System, wie dem GSM, ein einziges Zeitintervall pro Rahmen auf einer Trägerfrequenz einnimmt) ebenfalls in Simulcast-Modus ausgesandt. Hiervon ausgehend erfährt eine mobile Station, die auf einem Verkehrskanal kommuniziert, der einer der Pico-Zellen zugeordnet ist, und deren Verbindungsqualität unter eine gewisse Schwelle abfällt, eine zellinterne Übergabe, die auch als interzellulares Weiterreichen bezeichnet wird, welche sie auf einen der Verkehrskanäle im Simulcast-Modus bringt. Die Kenngrößen für die Qualität der Verbindungen in Aufwärtsrichtung auf diesem Kanal, der von den verschiedenen Basisstationen der Pico-Zellen ausgesandt und empfangen wird, erlaubt ein schnelles Bestimmen derjenigen Pico-Zelle, zu der die Übergabe erfolgen muss. Eine zweite zellinterne Übergabe wird dann zu dieser Pico-Zelle realisiert, wodurch der Pico-Zellen-Wechsel abgeschlossen ist.
Dieser Mechanismus, der auf einem Steuerkanal basiert, dessen Abdeckung viel größer ist als die Verkehrskanäle, auf die er den Zugriff ermöglicht, lässt sich nur auf Systeme anwenden, die in sehr dichten Umgebungen arbeiten und die aufgrund eines hohen Bedarfs an der Wiederverwendung von Frequenzen ein Netz von Pico-Zellen besitzen, das dem Zellennetz überlagert ist.
Allerdings handelt es sich bei den Pico-Zellen nicht um Zellen im eigentlichen Sinne des Begriffs, da sie nicht über einen eigenen Steuerkanal verfügen. Dieser Mechanismus lässt sich nur auf TDMA-Systeme höherer Ordnung anwenden, da er eine gewisse Anzahl von Verkehrskanälen auf derselben Frequenz wie der ausgewiesene Steuerkanal der Konfiguration benötigt, was bei einem FDMA-System oder einem TDMA-System niedriger Ordnung, beispielsweise der Ordnung 2, unmöglich ist.
Es setzt darüber hinaus die Existenz von Verkehrskanälen im Simulcast-Modus voraus, welche dieselbe Abdeckung wie der Steuerkanal haben, was sich im GSM-System auf natürliche Weise ergibt, sich jedoch in anderen Systemen als schwerer oder sogar unmöglich erreichbar herausstellt.
Das Dokument US 5,278,991 schlägt eine vergleichbare Technik vor, bei der eine übergeordnete Makro-Zelle eine bestimmte Anzahl von Mikro-Zellen überdeckt. Diese Technik unterscheidet sich von der in dem vorstehend zitierten Dokument beschriebenen hauptsächlich dadurch, dass die Mikro-Zellen echte Zellen sind und jeweils einen Rundfunk-Steuersignal (BCCH-Steuersignal) aufweisen. Nichtsdestotrotz lässt sie sich ebenfalls nur auf mehrlagige Systeme anwenden, die eine Lage von aneinander stoßenden Makro-Zellen aufweisen, die eine Lage von nicht notwendigerweise aneinander stoßenden Mikro-Zellen überdeckt.
Das Dokument EP-A-0 876 005 offenbart eine Technik zum interzellularen Weiterreichen, gemäß der allen Zellen gemeinsame Frequenzen existieren, auf einer von denen die mobile Station während des interzellularen Übergabevorgangs sendet. Die beschriebene Technik erfordert jedoch, dass die mobile Station die Frequenz ändert, um auf der gemeinsamen Frequenz zu senden, bevor die interzellulare Übergabe durchgeführt wird. Des Weiteren erfordert diese Technik, dass die gemeinsamen Frequenzen eigens den verschiedenen Basisstationen zum Durchführen des interzellularen Übergabevorgangs zugewiesen sind. Weiterhin beinhaltet sie, dass die Basisstationen nicht auf derjenigen Frequenz senden, die der gemeinsamen Empfangsfrequenz durch die Basisstationen paarweise zugeordnet ist.
Schließlich setzt sie voraus, dass die Liste derjenigen Zellen, die in die interzellulare Übergabeprozedur einbezogen sind, vorab definiert ist.
Die vorliegende Erfindung schlägt ihrerseits ein Verfahren zur interzellularen Übergabe vor, dass an Zellen mit großen Abmessungen für engbandige Netze, sowohl FDMA als auch TDMA niederer Ordnung, angepasst sind.
Tatsächlich schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum interzellularen Übergeben einer Kommunikation zwischen einer mobilen Zwischenstation und einem festen Netz eines funkgestützten zellularen Kommunikationssystems vor, insbesondere eines privaten Systems funkgestützter professioneller Kommunikation, welches es erlaubt, die Kommunikation von der Basisstation einer gegenwärtigen Zelle zu der Basisstation einer Nachbarzelle zu übertragen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a) Messen, durch die mobile Station, einer ersten Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station und der Basisstation der gegenwärtigen Zelle;
b) Abfragen, durch die mobile Station, eines Zustands des Signalisierungskanals wenigstens einer Nachbarzelle und entsprechendes Messen einer zweiten Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station und der Basisstation der Nachbarzelle;
c) Übertragen der ersten und zweiten Kenngrößen zu dem festen Netz durch die mobile Station;
d) erstes Vergleichen der ersten und zweiten Kenngrößen durch das feste Netz, um daraus gegebenenfalls wenigstens eine Nachbarzelle abzuleiten, die für die interzellulare Übergabe auswählbar ist;
e) Zuweisen eines Verkehrskanals wenigstens in der Aufwärtsrichtung für die Kommunikation in der auswählbaren Zelle durch das feste Netz, wobei der Verkehrskanal auf derselben Frequenz und/oder demselben Zeitintervall basiert wie ein Verkehrskanal in der Aufwärtsrichtung, welcher der Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle zugewiesen ist;
f) Messen, durch das feste Netz, einer dritten Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station und der Basisstation der gegenwärtigen Zelle;
g) Messen, durch das feste Netz, einer vierten Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station und der Basisstation der auswählbaren Zelle;
h) zweites Vergleichen, durch das feste Netz, der dritten und vierten Kenngrößen, um daraus gegebenenfalls eine Anweisung zur interzellularen Übergabe abzuleiten.

Das Verfahren erlaubt das Übertragen der Kommunikation von der Basisstation der gegenwärtigen Zelle zu der Basisstation der Nachbarzelle unter Beibehaltung der Kommunikation, wobei das Risiko des Verlustes der Kommunikation spürbar verringert wird.
Vorteilhafter Weise wird die bzw. werden die für die interzellulare Übergabe in Frage kommenden Zellen dynamisch gemäß den Schritten a) bis d) ausgewählt. Die in das interzellulare Übergabeverfahren einbezogenen Zellen sind somit nur diejenigen Zellen, die zulässig, das heißt für die Übergabe auswählbar sind. Des weiteren kann die Liste der einbezogenen Zellen im Laufe des Verfahrens dynamisch variieren, da die mobile Station kontinuierlich mit den Messungen (Schritte a) und b)) fortfährt und das Ergebnis dieser Messungen während des gesamten Vorgangs der interzellularen Übergabe an das feste Netz überträgt (Schritt c)).
Im Zuge einer ersten Ausführungsform erstellt das Netz eine Abstimmungs-Konfiguration (auf Englisch "Voting"), welche die gegenwärtige Zelle und die auswählbaren Zellen enthält. In diesem Fall fährt die mobile Station fort, auf demjenigen Kanal zu senden (und zu empfangen), der anfänglich für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle zugewiesen war.
Im Zuge einer zweiten Ausführungsform erstellt das feste Netz eine als "Simulcast" bezeichnete Konfiguration. In diesem Fall führt die mobile Station einen "Handover" auf einen bestimmten Kanal aus, der von einer zu diesem Zweck in allen Zellen des Systems reservierten Frequenz getragen ist.
Die Erfindung schafft darüber hinaus ein funkgestütztes Kommunikationssystem mit mobilen Endgeräten, insbesondere ein privates System funkgestützter professioneller Kommunikation, dass wenigstens eine mobile Station und ein festes Netz mit einem Netz-Untersystem aufweist, das eine Umschalteinrichtung und ein Funk-Untersystem mit einer Basisstation pro Zelle aufweist, wobei die mobile Station und die Umschalteinrichtung Mittel zur Durchführung des Verfahrens aufweisen.
Die Erfindung schlägt auch eine Umschalteinrichtung vor, die dazu bestimmt ist, in einem derartigen System eingesetzt zu werden.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich bei der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung. Diese hat rein illustrativen Charakter und ist in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen zu lesen, wobei dargestellt ist:
– in der 1: die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen digitalen funkgestützten Kommunikationssystems mit mobilen Endgeräten;
– in der 2: ein Diagramm zur Darstellung der Rahmenstruktur von Nachrichten, die auf einem physikalischen Steuerkanal eines erfindungsgemäßen Systems übertragen werden;
– in der 3: ein Diagramm zur Darstellung der Rahmenstruktur von Nachrichten, die auf physikalischen Verkehrskanälen eines erfindungsgemäßen Systems übertragen werden;
– in der 4: ein Organigramm zur Darstellung einer Abfolge von Schritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
– in der 5: eine schematische Darstellung unterschiedlicher Positionen einer mobilen Station während einer interzellularen Übergabe;
– in der 6: einen Graph zur Darstellung des Verlaufs der radioelektrischen Leistung, die durch eine mobile Station von den Basisstationen zweier jeweils benachbarter Zellen während einer interzellularen Übergabe empfangen wird; und
– in der 7: einen Graph zur Darstellung des Vergleichs des Verlaufs der radioelektrischen Leistung, die von einer mobilen Station während einer interzellularen Übergabe in einem herkömmlichen System und in einem erfindungsgemäßen System ausgesendet wird.
Die 1 zeigt schematisch ein funkgestütztes Kommunikationssystem mit mobilen Endgeräten (Mobilfunksystem) gemäß der vorliegenden Erfindung. Es handelt sich beispielsweise um ein privates System funkgestützter professioneller Kommunikation, wie es beispielsweise von der Polizei oder der Feuerwehr verwendet wird.
Das System weist mobile Stationen, wie die mobile Station 60, und ein Netz aus festen Einrichtungen (festes Netz) auf. Das feste Netz besitzt ein Netz-Untersystem mit bestimmten Einrichtungen, wie beispielsweise Datenbanken, die insbesondere zum Verwalten der Lokalisierung der mobilen Stationen dienen, Umschalteinrichtungen zum Kommunikationsaufbau, Server zum Bereitstellen bestimmter Dienste für die Benutzer, Schnittstellen-Server zum Gewährleisten des Zusammenwirkens mit anderen Netzen usw. In der 1 ist lediglich eine Umschalteinrichtung 50 des Netz-Untersystems dargestellt.
Das feste Netz des Mobilfunksystems weist außerdem ein Funk-Untersystem auf. Das Funk-Untersystem weist eine Anordnung von Basisstationen auf, die über die über den durch das System abgedeckten geographischen Bereich verteilt angeordnet sind. In der 1 sind in diesem Zusammenhang vier Basisstationen 11, 21, 31 und 41 dargestellt, die jeweils mit einer Antenneneinrichtung 12, 22, 32 und 42 gekoppelt sind. Der Funk-Abdeckungsbereich, der jeder dieser Stationen zugeordnet ist, bildet eine jeweilige Zelle 10, 20, 30 und 40 des Mobilfunksystems. Diese Zellen sind paarweise benachbart und überlappend.
Das Mobilfunksystem ist beispielsweise ein FDMA-System. Nichtsdestotrotz sind die mittels der Erfindung erreichten Vorteile auch auf ein TDMA-System niedriger Ordnung, beispielsweise der Ordnung 2 (TDMA-2-System), anwendbar.
Die 2 und die 3 sind Zeitablaufdiagramme, welche die Rahmenstruktur von Nachrichten zeigen, die auf physikalischen Steuerkanälen bzw. auf physikalischen Verkehrskanälen eines erfindungsgemäßen Systems übertragen werden.
Für jede Basisstation ist auf einer bestimmen Frequenz ein physikalischer Kanal in Abwärtsrichtung definiert, welcher der Aussendung von Steuerinformationen von der Basisstation zu den mobilen Stationen dient, und der auch als abwärts gerichteter physikalischer Steuerkanal bezeichnet wird. Symmetrisch hierzu ist ein aufwärts gerichteter physikalischer Kanal oder aufwärts gerichteter physikalischer Steuerkanal auf einer bestimmten Frequenz für die Übertragung von Steuerinformationen der mobilen Stationen zu der Basisstation definiert. Diese physikalischen Steuerkanäle in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung sind durch Zeitmultiplex in logische Kanäle unterteilt. Einige dieser logischen Kanäle sind gemeinschaftliche Kanäle, die sich alle diejenigen Stationen teilen, die sich in dem Abdeckungsbereich der Basisstation befinden. Andere logische Kanäle sind dedizierte logische Kanäle, welche die Basisstation verwendet, um mit bestimmten mobilen Stationen zu kommunizieren.
In der 2 sind vertikal gegenüberliegend einerseits die Rahmenstruktur einer Nachricht dargestellt, die auf dem aufwärts gerichteten physikalischen Steuerkanal mit einer bestimmten Frequenz f_CU übertragen wird, und andererseits die Rahmenstruktur einer Nachricht, die auf dem abwärts gerichteten physikalischen Steuerkanal mit einer bestimmten Frequenz f_CD übertragen wird. Jeder Rahmen ist in vier Segmente unterteilt, die in der 2 übereinander dargestellt sind. Jedes Segment umfasst 26 elementare Zeitintervalle, die jeweils eine Dauer d1 besitzen, die beispielsweise 20 ms (Millisekunden) beträgt. Zwei aufeinander folgende elementare Zeitintervalle bilden ein zusammengesetztes Zeitintervall mit einer Dauer d2, die doppelt so lang wie die Dauer d1 ist, das heißt 40 ms in dem vorliegenden Beispiel. Jedes Segment weist somit 13 zusammengesetzte Zeitintervalle auf. In der Figur entsprechen die über dem Rahmen dargestellten Nummern den Nummern zusammengesetzter Zeitintervalle.
In dem in 2 gezeigten Beispiel beziehen sich die mit F, S0 und P bezeichneten elementaren Zeitintervalle des abwärts gerichteten physikalischen Steuerkanals auf gemeinsame logische Kanäle, während die mit Si (i ≤ i ≤ 11) bezeichneten elementaren Zeitintervalle des abwärts gerichteten physikalischen Steuerkanals und des aufwärts gerichteten physikalischen Steuerkanals sich auf dedizierte logische Kanäle beziehen, die bidirektional sind.
Die Intervalle F beinhalten ein Synchronisationsmuster, das aus einer vorbestimmten Abfolge von Bits gebildet ist und das es ermöglicht, die Synchronisation der mobilen Stationen hinsichtlich Frequenz und Zeit vorzunehmen. Sie werden vier Mal pro Rahmen wiederholt.
Die Zeitintervalle S0 beinhalten Systeminformationen, die für die Koordination zwischen den mobilen Stationen und der Basisstation benötigt werden. Sie werden vier Mal pro Rahmen wiederholt.
Schließlich bilden die Zeitintervalle P einen logischen Ausbreitungskanal PCH (Paging CHannel). Sie erlauben es der Basisstation, Nachrichten an die mobilen Stationen zu adressieren, mit denen sie nicht kommuniziert (Paging), insbesondere Weck-Nachrichten. Sie werden vier Mal pro Rahmen wiederholt.
Die Zeitintervalle Si (2 ≤ i ≤ 11) der dedizierten logischen Steuerkanäle werden nach Durchführung eines Zuweisungsverfahrens verwendet. Sie kehren acht Mal pro Rahmen wieder, nämlich zwei Mal pro Segment. Die Dauer eines Rahmensegments auf dem physikalischen Steuerkanal beträgt 520 ms, sodass ein Zeitintervall Si für ein gegebenes i im Mittel alle 240 ms oder 280 ms wiederkehrt, wobei eine Dauer von 100 ms zwischen dem Aussenden einer Nachricht durch die Basisstation auf einem Zeitintervall Si des abwärts gerichteten Steuerkanals und dem Aussenden der Antwort durch die mobile Station auf dem nächsten Zeitintervall Si des aufwärts gerichteten Steuerkanals liegt und wobei eine Dauer von 140 ms oder 180 ms zwischen dem Aussenden einer Nachricht durch die mobile Station auf einem Zeitintervall Si des aufwärts gerichteten Steuerkanals und dem Aussenden der Antwort durch die Basisstation auf dem nächsten Zeitintervall Si des abwärts gerichteten Steuerkanals liegt.
Die Zeitintervalle S1 werden ebenfalls nach Durchführung eines Zuweisungsverfahrens verwendet. Sie kehren fünf Mal pro Rahmen wieder, nämlich jeweils einmal in dem ersten, zweiten und vierten Segment und zwei Mal in dem dritten Segment. Ein Zeitintervall S1 wiederholt sich alle 240 ms, 280 ms oder 520 ms.
Die Basisstation kann darüber hinaus Verkehrskanäle mit einer oder mehreren mobilen Stationen aufbauen, die sich in ihrem Funk- Abdeckungsbereich befinden, nachdem ein Ruf-Aufbauverfahren mittels eines dedizierten Steuerkanals Si durchgeführt wurde. Der mit einer mobilen Station aufgebaute Verkehrskanal ist abwärts und/oder aufwärts gerichtet. Ein Verkehrskanal wird im Multiplex-Verfahren auf einer vorbestimmten Frequenz betrieben, wobei zugeordnete Signalisierungskanäle für den Signalisierungsaustausch im Verlaufe der Kommunikation dienen.
Das Zeitablaufdiagramm der 3 stellt die Rahmenstruktur von Nachrichten dar, die auf den physikalischen Verkehrskanälen ausgetauscht werden. In dieser Figur sind vertikal gegenüberliegend einerseits die Rahmenstruktur einer Nachricht, die auf einem aufwärts gerichteten physikalischen Verkehrskanal übertragen wird, der bei einer vorbestimmten Frequenz f_TU aufgebaut ist, und anderer seits die Rahmenstruktur einer Nachricht dargestellt, die auf einem abwärts gerichteten physikalischen Verkehrskanal übertragen wird, der bei einer vorbestimmten Frequenz f_TD aufgebaut ist. Ein Rahmen des physikalischen Verkehrskanals ist in vier Segmente unterteilt, die in der Figur übereinander dargestellt sind. Anders gesagt entspricht ein Segment einem Viertelrahmen. Jedes Segment ist aus neun zusammengesetzten Zeitintervallen gebildet, die jeweils eine Dauer d2 von 40 ms haben und die jeweils zwei aufeinander folgende elementare Zeitintervalle beinhalten, die jeweils eine Dauer d1 von 20 ms haben. In der Figur entsprechen die oberhalb des Rahmens gezeigten Nummern den Nummern zusammengesetzter Zeitintervalle.
Jedes der acht ersten zusammengesetzten Zeitintervalle jedes Rahmensegments weist ein ungerades elementares Zeitintervall für die Abwärtsrichtung und ein gerades elementares Zeitintervall für die Aufwärtsrichtung auf, die mit den Buchstaben T bezeichnet sind. Die wiederkehrende Abfolge dieser Zeitintervalle T bildet einen logischen Verkehrskanal in Abwärtsrichtung bzw. in Aufwärtsrichtung. Folglich kann die Basisstation auf demselben abwärts gerichteten physikalischen Verkehrskanal bei der vorbestimmten Frequenz f_TD während der geraden elementaren Zeitintervalle einen anderen logischen Verkehrskanal mit einer anderen mobilen Station im Multiplex betreiben.
Das neu zusammengesetzte Zeitintervall des ersten Segments und dasjenige des dritten Segments sind für die Übertragung von Signalisierungsinformationen reserviert.
Insbesondere weist das neunte zusammengesetzte Zeitintervall des ersten Segments auf dem abwärts gerichteten physikalischen Verkehrskanal ein ungerades elementares Zeitintervall auf, das als DT ("Downlink Talker") bezeichnet wird, und dasjenige des dritten Segments weist ein ungerades elementares Zeitintervall auf, das als DL ("Downlink Listener") bezeichnet wird. Desgleichen weist das neunte zusammengesetzte Zeitintervall des ersten Segments auf dem aufwärts gerichteten physikalischen Verkehrskanal ein gerades elementares Zeitintervall auf, das als UL ("Uplink Listener") bezeichnet wird, und dasjenige des dritten Segments weist ein gerades elementares Zeitintervall auf, das als UT ("Uplink Talker") bezeichnet wird. Die wiederkehrende Abfolge dieser Zeitintervalle bildet jeweils zugeordnete logische Signalisierungskanäle.
Der zugeordnete logische Signalisierungskanal DT ermöglicht es der Basisstation, abwärts gerichtete Signalisierung zu übertragen, während sie dabei ist zuzuhören, was eine mobile Station auf der Frequenz f_TU sendet. Diese abwärts gerichtete Signalisierung kann sich insbesondere auf die Steuerung der radioelektrischen Sendeleistung der mobilen Station auf der Grundlage von durch die Basisstation vorgenommenen Leistungsmessungen beziehen. Diese Steuerung erlaubt es der im Sendebetrieb befindlichen mobilen Station, ihre Sendeleistung einzustellen, um Interferenzen im Netz zu vermeiden.
Der zugeordnete logische Signalisierungskanal DL erlaubt es der Basisstation, abwärts gerichtete Signalisierung zu übertragen, während sie dabei ist, auf der Frequenz f_TD zu einer mobilen Station zu senden. Die Signalisierung kann sich insbesondere auf die Identifizierung von Nachbarzellen beziehen, um interzellulare Übergaben vorzubereiten.
Der zugeordnete logische Signalisierungskanal UL erlaubt es der mobilen Station, aufwärts gerichtete Signalisierung zu senden, während sie dabei ist zuzuhören, was die Basisstation auf der Frequenz f_TD sendet. Hierbei kann es sich insbesondere um Leistungsmessungen handeln, die auf der Rundfunksteuerfrequenz der Nachbarzellen empfangen wurden, um die interzellularen Übergaben vorzubereiten.
Schließlich ermöglicht es der logische Signalisierungskanal UT der mobilen Station, aufwärts gerichtete Signalisierung auszusenden, während sie dabei ist, auf der Frequenz f_TU an die Basisstation zu senden. Diese aufwärts gerichtete Signalisierung kann auch das Senden von Leistungsmesswerten betreffen, die auf der Rundfunksteuerfrequenz der benachbarten Zellen im Hinblick auf interzellulare Übergaben empfangen wurden.
Selbstverständlich sind die unterschiedlichen Signalisierungselemente, die auf den Kanälen DT, DL, UL und UT ausgetauscht werden, nicht auf die vorstehend beschriebenen Signalisierungen beschränkt.
Das neunte zusammengesetzte Zeitintervall des zweiten und des vierten Rahmensegments ist unbenutzt. Diese unbenutzten Zeitintervalle, die in 3 schraffiert dargestellt sind, bilden Abfragefenster W, während derer die mobile Station eine Frequenzänderung vornehmen kann, um die auf der Frequenz des Rundfunksteuerkanals (BCCH-Kanal) einer Nachbarzelle empfangene Leistung zu messen.
In der 4 ist ein Organigramm von Schritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei zwischen den durch die mobile Station durchgeführten Schritten im oberen Bereich und den durch das feste Netz durchgeführten Schritten im unteren Bereich unterschieden wird.
Anfangs wird ein bestimmter Verkehrskanal 13 (1) in der Aufwärtsrichtung und in der Abwärtsrichtung für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle zugewiesen. Beispielsweise handelt es sich um die Zelle 10, die von der Basisstation 11 abgedeckt wird.
In einem Schritt 101 misst das mobile Endgerät eine Kenngröße Q1 für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station 60 und der Basisstation 11 der gegenwärtigen Zelle 10. Insbesondere misst das mobile Endgerät eine Reihe von Werten Q1_i während wenigstens einigen der Zeitintervalle, während derer es ein Signal von der Basisstation 11 empfängt, deren Mittelwert die Kenngröße Q1 bildet. Es kann sich um Zeitintervalle des physikalischen Verkehrskanals handeln, welcher den Kanal 13 trägt, während die mobile Station auf Empfang ist, und/oder um Zeitintervalle des physikalischen Steuerkanals in allen Fällen. Da die Zeitintervalle eine beträchtliche Anzahl besitzen, sind die Werte Q1_i relativ vielzählig und ihr Mittelwert besitzt somit einen relativ guten statistischen Wert.
In einem Schritt 102 fragt die mobile Station den Rundfunksteuerkanal (BCCH-Kanal) der Nachbarzelle 20 ab und misst eine Kenngröße Q2 für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station und der Basisstation 21 dieser Nachbarzelle 20. Die Abfrage erfolgt während der Abfragefenster W des physikalischen Verkehrskanals, der den Kanal 13 trägt, wie aus 3 ersichtlich ist. Genauer gesagt erzeugt die mobile Station eine Reihe von Werten Q2_i, beispielsweise einen Wert pro Abfragefenster, deren Mittelwert die Kenngröße Q2 darstellt. Für gewöhnlich fragt die mobile Station sukzessive während der jeweiligen Fenster W den Rundfunksteuerkanal jeder benachbarten Zelle ab. Sie misst auf diese Weise eine Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station und der jeweiligen Basisstation jeder der anderen Nachbarzellen. Auf diese Weise fragt sie beispielsweise in einem Schritt 103 den BCCH-Kanal der Zelle 30 ab und misst eine Kenngröße Q3 für die Qualität der Funkverbindung mit der Basisstation 31 der Zelle 30. Die Eigenschaften der betreffenden Nachbarzellen werden hier über das feste Netz übertragen, und zwar insbesondere die Station 11, über einen der zugewiesenen Signalisierungskanäle DT oder DL, je nachdem, ob sie sich in einer Sendephase oder einer Empfangsphase befindet.
Die bestimmten Kenngrößen für die Qualität einer Funkverbindung sind beispielsweise durch eine Fehlerrate für die Rahmen TET (auf Englisch "Frame Error Rate" – FER) gebildet. Weitere Kenngrößen sind natürlich möglich, beispielsweise eine Bitfehlerrate TEB (auf Englisch "Bit Error Rate" – BER), oder einfach ein Pegel der empfangenen Leistung.
Die Kenngrößen Q2, Q3, ..., wie auch die Kenngröße Q1, werden auf der Grundlage eines Mittelwerts aus einer bestimmten Anzahl jeweiliger Messungen Q1_i, Q2_i, Q3_i, ... gebildet. Allerdings sind die Messungen Q2_i, Q3_i, ... angesichts der geringen Wiederholfrequenz der Abfragefenster W und der Anzahl von Nachbarzellen, deren jeweiliger BCCH-Kanal jeweils während eines bestimmten Abfragefensters W abgefragt werden muss, anzahlmäßig relativ beschränkt. Folglich besitzt ihr Mittelwert einen schwachen statistischen Wert. Anders gesagt weisen die Kenngrößen Q2, Q3, ... eine Unsicherheit auf, die sich aus der geringen Anzahl an jeweiligen Messwerten Q2_i, Q3_i, ... ergibt, die bestimmt und in die Berechnung des Mittelwerts aufgenommen werden. Des Weiteren hängt diese Unsicherheit von der Bewegungsgeschwindigkeit der mobilen Station 60 ab. In der Praxis wurde festgestellt, dass bei Fußgängergeschwindigkeit der Wert einer so gewonnenen Kenngröße um etwa 10 dB von dem tatsächlichen Mittelwert abweichen kann. Aus diesem Grund werden erfindungsgemäß die Kenngrößen Q2, Q3, ... nicht direkt zum Veranlassen einer interzellularen Übergabe verwendet.
In einem Schritt 200 überträgt die mobile Station 60 die Kenngrößen Q1, Q2, Q3, ... an das feste Netz. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind es insbesondere die Messwerte Q1_i, Q2_i, Q3_i, ..., welche übertragen werden, deren Mittelwert anschließend innerhalb des festen Netzes berechnet wird. Nichtsdestotrotz kann diese Berechnung auch in der mobilen Station durchgeführt werden, wobei anschließend ein Mittelwert sowie eine zu jeder Kenngröße Q1, Q2, Q3, ... gehörige Standardabweichung im Zuge von Schritt 200 übertragen wird. Die Übertragungen erfolgen über zugeordnete Signalisierungskanäle UL oder UT, je nach dem, ob die mobile Station sich in Empfangsbetrieb oder im Sendebetrieb befindet.
In einem Schritt 300 vergleicht das feste Netz die Kenngrößen Q1, Q2, Q3, .... Jedoch wird, wie weiter unten beschrieben ist, die Entscheidung zum Veranlassen einer eventuellen interzellularen Übergabe durch das feste Netz nicht direkt ausgehend vom Ergebnis dieses Vergleichs getroffen.
Wie weiter oben gesagt wurde, sind die Kenngrößen Q1, Q2, Q3, ... Kenngrößen mit statistischem Wert, die sich aus einer Berechnung eines Mittelwerts aus einer gewissen Anzahl von Messwerten ergeben. Bevor der während Schritt 300 erfolgende Vergleich detailliert beschrieben wird, scheint es ratsam, ein Verfahren zum Berechnen dieses Mittelwerts vorzustellen, das lediglich im Sinne eines Beispiels angegeben wird. Unter der Annahme, dass die Abfolge der Werte Q1_i sich aus einem Zufallsprozess ergibt, der einer Funktion normaler Wahrscheinlichkeitsdichte genügt, kann die Kenngröße Q1 mit einem Mittelwert μ1 und mit einer Standardabweichung σ1 bestimmt werden. Mit denselben Annahmen für die Abfolge der Messwerte Q2_i und Q3_i können die Kenngrößen Q2 und Q3 in Form eines entsprechenden Mittelwerts μ2 und μ3 mit einer jeweiligen Standardabweichung σ2 und σ3 bestimmt werden.
Innerhalb des Vergleichsschritts 300 wird bestimmt, ob eine oder mehrere der angrenzenden Zellen für eine interzellulare Übergabe in Frage kommen. Betreffend die angrenzende Zelle 20 beinhaltet der Schritt 300 somit die folgenden Implikationen:

– wenn der Mittelwert μ2 der Kenngröße Q2 besser ist als der Mittelwert μ1 der Kenngröße Q1 und wenn die Differenz zwischen diesen beiden Mittelwerten größer ist als die um einen Hysterese-Wert λ erhöhte Standardabweichung σ2 der Kenngröße Q2, entscheidet das feste Netz, dass die Funkverbindung zwischen der mobilen Station 60 und der Basisstation 21 der benachbarten Zelle 20 besser ist als die Funkverbindung zwischen der mobilen Station 60 und der Basisstation 11 der gegenwärtigen Zelle 10. Unter diesen Bedingungen kann das feste Netz eine interzellulare Übergabe zum Vorteil der benachbarten Zelle 20 veranlassen. Der entsprechende Befehl wird dann durch die Basisstation 11 übertragen, und die interzellulare Übergabe wird in herkömmlicher Weise realisiert, wobei ein Fehlerrisiko gering ist;
– wenn im Gegensatz hierzu der Mittelwert μ1 der Kenngröße Q1 besser ist als der Mittelwert μ2 der Kenngröße Q2 und wenn die Differenz zwischen den Mittelwerten μ1 und μ2 größer ist als die um den Hysterese-Wert λ erhöhte Standardabweichung σ2 der Kenngröße Q2, entscheidet das feste Netz, dass die Funkverbindung zwischen der mobilen Station 60 und der Basisstation 11 der gegenwärtigen Zelle 10 besser bleibt als die Funkverbindung zwischen der mobilen Station 60 und der Basisstation 21 der benachbarten Zelle 20. Folglich leitet das feste Netz hieraus ab, dass keinerlei interzellulare Übergabe zum Vorteil der benachbarten Zellen 20 stattfinden darf;
– in dem dazwischen liegenden Fall, das heißt, wenn die Differenz zwischen den Mittelwerten μ1 und μ2 kleiner oder gleich der um den Hysterese-Wert λ er höhten Standardabweichung σ2 ist (das heißt, wenn | μ1 – μ2 | ≤ σ2 + λ, dann trifft das feste Netz keine Entscheidung. In diesem Fall allokiert das feste Netz in einem Schritt 402 einen Verkehrskanal 23 für die Kommunikation in der benachbarten Zelle 20. Wenn die vorstehende Beziehung erfüllt ist, spricht man davon, dass die angrenzende Zelle 20 für eine interzellulare Übergabe in Frage kommt bzw. auswählbar ist.

Der Vergleichsschritt 300 beinhaltet ebenfalls ähnliche Implikationen hinsichtlich der Kenngröße Q3 für die angrenzende Zelle 30, die gegebenenfalls (das heißt, wenn die Zelle 30 auswählbar ist) dazu führen können, dass im Zuge eines Schrittes 403 ein Verkehrskanal 33 für die Kommunikation in der angrenzenden Zelle 30 zugewiesen wird. Allgemein beinhaltet der Vergleichsschritt 300 derartige Implikationen für alle anderen angrenzenden Zellen. Soweit dies zutrifft, das heißt, wenn die betreffende angrenzende Zelle auswählbar ist, wie weiter oben beschrieben, weist das feste Netz einen Verkehrskanal für die Kommunikation in dieser Zelle zu.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden die Verkehrskanäle, beispielsweise die Verkehrskanäle 23 und 33, nur in Aufwärtsrichtung zugewiesen. Des Weiteren werden sie auf derselben Frequenz zugewiesen wie der Verkehrskanal 13 für die Kommunikation zwischen der mobilen Station 60 und der Basisstation 11 der gegenwärtigen Zelle 10 (im Falle eines FDMA-Systems) und/oder auf demselben Zeitintervall (im Falle eines TDMA-Systems). Man erhält auf diese Weise eine besondere Ausgestaltung des Frequenzplans, welche derjenigen entspricht, die zur Umsetzung eines Abstimmungsmechanismus (auf Englisch "Voting") in privaten Systemen für funkgestützte professionelle Kommunikation verwendet wird. Aus diesem Grund wird diese Ausgestaltung nachfolgend als Abstimmungskonfiguration bezeichnet.
In einem Schritt 501 misst das feste Netz anschließend eine Kenngröße Q13 für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station 60 und der Basisstation 11 in der gegenwärtigen Zelle 10. Des Weiteren misst sie in den Schritten 502 und/oder 503 die jeweiligen Kenngrößen Q23 und/oder Q33 für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station 60 einerseits und der Basisstation 21 der auswählbaren Zelle 20 und/oder der Basisstation 31 der auswählbaren Zelle 30 andererseits. Genauer gesagt werden die Kenngrößen Q13, Q23, Q33, ... dadurch erhalten, dass der Mittelwert der jeweiligen Messwerte Q13_i, Q23_i, Q33_i, ... gebildet wird. Derartige Messwerte können in einer relativ großen Anzahl vorliegen, sodass der statistische Wert der Kenngröße Q13, Q23, Q33, ... gut ist.
Die Kenngrößen Q13, Q23, Q33, ... können eine TET, eine TEB und/oder ein Pegel der empfangenen Leistung sein.
In einem Vergleichsschritt 600 vergleicht das feste Netz anschließend die Kenngröße Q13 mit der Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station 60 und der Basisstation jeder auswählbaren Zelle, das heißt in dem vorliegenden Beispiel die Kenngrößen Q13 und Q23 einerseits und die Kenngrößen Q13 und Q33 andererseits, um daraus gegebenenfalls eine Reihenfolge für interzellularen Übergang abzuleiten.
Wie zuvor wird angenommen, dass die Messwerte Q13_i Ausprägungen einer Zufallsvariable sind, deren Wahrscheinlichkeitsdichte eine normale Funktion ist, sodass die Kenngröße 13 durch einen Mittelwert μ13 und eine Standardabweichung σ13 bestimmt ist. Dieselben Annahmen erlauben den Schluss, dass die Kenngröße Q23 durch einen Mittelwert μ23 und eine Standardabweichung σ23 bestimmt ist und dass die Kenngröße Q33 durch einen entsprechenden Mittelwert μ33 und eine Standardabweichung σ33 gekennzeichnet ist.
Unter Berücksichtigung dieser Annahmen kann der Vergleichsschritt 600 das feste Netz dazu veranlassen, einen interzellularen Übergang zum Nutzen der angrenzenden Zelle 20 zu befehlen, wenn der Mittelwert μ23 größer ist als der Mittelwert μ13 und wenn die Differenz zwischen den beiden Mittelwerten größer als ein Hysterese-Wert λ ist. Dies bedeutet tatsächlich, dass die Funkverbindung zwischen der mobilen Station 60 und der Basisstation 21 der angrenzenden Zelle 20 besser ist als diejenige zwischen der mobilen Station 60 und der Basisstation 11 der gegenwärtigen Zelle 10. Der Verkehrskanal 13 kann anschließend freigegeben werden.
Wenn im Gegensatz hierzu der Mittelwert μ1 größer ist als der Mittelwert μ3 und wenn die Differenz zwischen diesen beiden Mittelwerten größer als der Hysterese-Wert λ ist, kann anschließend der Verkehrskanal 23, der für die Kommunikation in der angrenzenden Zelle 20 zugewiesen ist, freigegeben werden. Tatsächlich bedeutet dies, dass die Funkverbindung zwischen der Basisstation 11 besser bleibt als die Funkverbindung mit der Basisstation 21, sodass kein interzellularer Übergang zum Nutzen der angrenzenden Zelle 20 angeordnet werden darf.
In dem dazwischen liegenden Fall geschieht nichts, sodass die Ausgestaltung des Wahlmechanismus unverändert bleibt.
Die vorstehenden Vergleiche werden auch für die anderen auswählbaren Zellen, wie beispielsweise die Zelle 30, durchgeführt, sodass es vorkommen kann, dass die erste der vorstehend genannten Bedingungen für mehrere auswählbare Zellen gleichzeitig erfüllt ist. In diesem Fall wird der interzellulare Übergang durch das feste Netz zum Nutzen derjenigen der auswählbaren Zellen befohlen, für die der Mittelwert der Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung mit der mobilen Station 60 am größten ist.
In einer zweiten Ausführungsform werden die Verkehrskanäle, wie zum Beispiel die Verkehrskanäle 23 und 33, durch das feste Netz im Zuge von Schritt 402 bzw. 403 in Aufwärts- bzw. in Abwärtsrichtung auf einer bestimmen Frequenz zugewiesen, die zu diesem Zweck in jeder Zelle des Netzes reserviert ist. Bei dieser Ausführungsform weist das feste Netz weiterhin in Schritt 401 einen besonderen Verkehrskanal 13' (1) für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle 10 zu. Der besondere Verkehrskanal 13' wird in Aufwärtsrichtung und in Abwärtsrichtung auf derselben Frequenz (im Fall eines FDMA-Systems) und/oder auf demselben Zeitintervall (im Falle eines TDMA-Systems) zugewiesen wie die Verkehrskanäle 23 und 33.
Die Verkehrskanäle 13, 23, 33, ... sind demnach auf einem besonderen gemeinsamen physikalischen Kanal (Funkressource) zugewiesen, der in jeder Zelle für die Verwendung für interzellulare Übergänge reserviert ist.
Die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle 10 wird auf den besonderen Verkehrskanal 13' übertragen. Man erhält auf diese Weise eine besondere Konfiguration des Frequenzplans, die als "Simulcast"-Konfiguration bezeichnet wird und die die gegenwärtige Zelle und die auswählbaren Zellen 20 und 30 einschließt.
Der Verkehrskanal 13, der anfänglich für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle zugewiesen war, kann somit freigegeben werden.
Die weiteren Verfahrensschritte entsprechen den bereits oben beschriebenen, wobei in den entsprechenden Ausführungen sowie in der 4 die Bezugszeichen 13 und Q13 durch die Bezugszeichen 13' und Q13' ersetzt werden.
Die erste oben beschriebene Ausführungsform eignet sich besonders für eine Verwendung des Verfahrens in einem relativ dichten geographischen Bereich, beispielsweise in einem städtischen Umfeld, in dem die Zellen relativ klein sind (einige hundert Quadratmeter). Tatsächlich erfordert die erste Ausführungsform nicht die Reservierung von besonderen Funkressourcen in jeder Zelle. Des Weiteren ermöglicht sie ein Kompensieren des Qualitätsunterschieds der Funkverbindung zwischen der Aufwärtsrichtung und der Abwärtsrichtung aufgrund der Tatsache, dass die Sendeleistung der mobilen Stationen, die in diesem Kontext im Allgemeinen tragbare Endgeräte sind, schwächer ist als diejenige der Basisstationen. Diese Kompensation ergibt sich aufgrund der Tatsache, dass die zeitgleich durch die jeweiligen Basisstationen einer jeden Zelle der Auswahlkonfiguration empfangenen Signale für die betrachtete Kommunikation zum Erreichen einer Verbindung in Aufwärtsrichtung mit verbesserter Qualität beitragen. Wenn somit beispielsweise die Auswahlkonfiguration zwei auswählbare Zellen umfasst, und wenn jeder der Verkehrskanäle in Aufwärtsrichtung, der für die Kommunikation in diesen Zellen verwendet wird, jeweils eine Rahmenfehlerrate von 10% aufweist, beträgt die Rahmenfehlerrate der Aufwärtsverbindung in der Auswahlkonfiguration 10% × 10%, das heißt sie beträgt 1%.
Die zweite oben dargestellte Ausführungsform ist ihrerseits besonders gut geeignet für die Anwendung des Verfahrens in geographischen Bereichen, in denen die Verkehrsdichte viel schwächer ist und in denen folglich die Zellen relativ große Abmessungen besitzen (einige Quadratkilometer). Die in derartigen Bereichen anzutreffenden mobilen Stationen sind oftmals mobile Endgeräte an Bord von Automobilen, deren Sendeleistung größer ist, als diejenige von tragbaren Endgeräten, sodass die Verbindungsbilanz zwischen der Aufwärtsrichtung und der Abwärtsrichtung besser ausgeglichen ist. Diese Ausbildungsform besitzt des Weiteren gegenüber der ersten Ausführungsform den Vorteil, dass der Leistungspegel des von der mobilen Station empfangenen Funksignals während der gesamten Zwischenphase des interzellularen Übergangs verstärkt wird. Dies reduziert das Risiko eines Verbindungsverlusts in der Abwärtsrichtung während dieser Phase. Dagegen weist diese Ausführungsform den Nachteil auf, dass sie in jeder Zelle die Reservierung von speziellen dedizierten Funkressourcen für ihre Anwendbarkeit benötigt.
Vorteilhafter Weise berücksichtigen sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Ausführungsform die Steuerbefehle für die Sendeleistung des mobilen Endgeräts, die durch das feste Netz über zugeordnete Signalisierungskanäle DT oder DL gesendet werden, diejenigen Funksignale, die zeitgleich durch die jeweiligen Basisstation jeder der Zellen empfangen werden, die zu der Auswahlkonfiguration bzw. zu der Simulcast-Konfiguration gehören. Auf diese Weise ist die Sendeleistung der mobilen Station während der interzellularen Übergangsphase des erfindungsgemäßen Verfahrens geringer als mit den Verfahren für interzelluläre Übergänge herkömmlicher Art. Auf diese Weise wird das Risiko von Interferenzen in den anderen Zellen des Netzes verringert, in denen dieselbe Frequenz wiederver wendet wird. Dies erlaubt folglich eine Erhöhung der Frequenz-Wiederverwendungsrate und somit eine Erhöhung der Kapazität des Gesamtverkehrs im Netz. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit ein Ausnutzen des positiven Effekts der Hysterese, welche die Anzahl von interzellulären Übergängen begrenzt, ohne dass ihre negative Auswirkung hinzunehmen wäre, nämlich das Aussenden mit einer relativ hohen Leistung durch eine mobile Station, die sich im Zellenrandbereich befindet, welche sich aufgrund der Verzögerung der Entscheidungsfindung für den interzellularen Übergang ergibt.
In der 5 sind unterschiedliche Positionen A, B und C einer mobilen Station dargestellt, die sich in der gegenwärtigen Zelle 10 in Richtung auf eine angrenzende Zelle 20 bewegt. Die Bezugszeichen X1 und X2 bezeichnen die Anordnung der jeweiligen Basisstationen 11 und 21 der Zellen 10 bzw. 20. Der Punkt A entspricht der Grenze der Zielzelle 20. Der Punkt C entspricht der Grenze der Ursprungszelle 10; und der Punkt B entspricht im Wesentlichen der Mitte des Überlappungsbereichs der Zellen 10 und 20.
In dem Graph der 6 zeigen die Kurven 61 und 62 den Verlauf der radioelektrischen Leistung P1 bzw. P2 der mobilen Station 60 als Funktion der Position x der mobilen Station 60 auf ihrer Bewegungsbahn, wie sie von den Basisstationen 11 bzw. 21 empfangen wird.
Wie sich dieser Figur entnehmen lässt, nimmt die Leistung P1 im Verhältnis zu ihrem Wert im Zentrum X1 der Zelle in dem Maße ab, wie sich die mobile Station 60 von diesem entfernt. Ab der Position A beginnt die Leistung P2 durch die Basisstation 21 der Zielzelle 20 wahrnehmbar zu werden. Ab der Position B übertrifft die Leistung P2 die Leistung P1. Ab der Position C wird die Leistung P1 zu schwach, um durch die Basisstation 11 der Ursprungszelle 10 detektiert zu werden.
Um die Verbindung mit der vorstehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens herzustellen, sei in schematisierender Weise angenom men, dass die Auswahlkonfiguration oder die Simulcast-Konfiguration durch das feste Netz für die Positionen der mobilen Station erzeugt werden, die sich zwischen der Position A und der Position C befinden. Während der zeitlichen Periode, während der die mobile Station 60 sich zwischen den Positionen A, C befindet, erfolgt der interzellulare Übergang, und zwar im wesentlichen dann, wenn sich die mobile Station 60 in der Position B befindet. Während dieser Periode, welche der Zwischenphase des erfindungsgemäßen interzellularen Übergangsverfahrens entspricht, erlaubt es die Auswahl-Konfiguration oder die Simulcast-Konfiguration, den Verlust der Kommunikation zu verhindern. Auf diese Weise lässt sich der nachgesuchte weiche interzellulare Übergang erreichen.
Da weiterhin die Umschalteinrichtung 50 einen Steuerbefehl für die Sendeleistung des mobilen Endgeräts erzeugt, der die von allen Basisstationen, die an der Auswahl-Konfiguration oder der Simulcast-Konfiguration teilnehmen, empfangenen Funksignale berücksichtigt, ist der Pegel der Sendeleistung PE des mobilen Endgeräts 60 während der Phase des interzellularen Übergangs viel schwächer, als er es ohne Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wäre. Der Graph in 7 zeigt schematisch diesen Vorteil des Verfahrens. In dieser Figur stellen die Kurven 71 und 72 den Verlauf der Leistung PE als Funktion der Position x der mobilen Station auf ihrer Bewegungsbahn in einem erfindungsgemäßen System bzw. in einem herkömmlichen System dar. Wie sich erkennen lässt, liegt die Kurve 71 zwischen den Positionen A und C unterhalb der Kurve 72, was die Tatsache widerspiegelt, dass der Pegel der Leistung PE während der Phase des erfindungsgemäßen interzellularen Übergangs geringer ist als der Pegel der Leistung PE, der anderenfalls erreicht würde.
Die Erfindung schlägt des Weiteren ein funkgestütztes Kommunikationssystem mit mobilen Endgeräten vor, insbesondere ein privates funkgestütztes professionelles Kommunikationssystem, welches Mittel zur Umsetzung des vorstehend beschriebenen Verfahrens aufweist. Diese Mittel sind in Form von Software realisiert, die in den mobilen Stationen und in einer Ausrüstung des festen Netzes des Systems ausgeführt wird, beispielsweise in der Ausrüstung 50 des Netz- Untersystems, die in der schematischen Darstellung der 1 dargestellt ist. Die Ausgestaltung dieser Software liegt im Bereich des Fachwissens des Fachmanns und macht keine besonderen Ausführungen innerhalb der vorliegenden Beschreibung erforderlich. Es lässt sich darüber hinaus hervorheben, dass die in den mobilen Stationen zum Durchführen der Verfahrensschritte 110, 102, 103, ... und des Verfahrensschritts 200 ausgeführte Software mit derjenigen Software identisch ist, die in den mobilen Stationen bekannter Systeme zum Einsatz kommt, da diese Schritte bereits in derartigen mobilen Stationen zum Einsatz kommen.

Claims

Verfahren zum interzellularen Übergeben einer Kommunikation zwischen einer mobilen Station (60) und einem festen Netz (11, 21, 31, 41, 50) eines funkgestützten zellularen FDMA- und/oder TDMA-Kommunikationssystems, welches es erlaubt, die Kommunikation von der Basisstation (11) einer gegenwärtigen Zelle (10) zu der Basisstation (21) einer Nachbarzelle (20) zu übertragen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Messen (101), durch die mobile Station (60), einer ersten Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station (60) und der Basisstation (11) der gegenwärtigen Zelle (10); b) Abfragen, durch die mobile Station (60), eines Zustands des Signalisierungskanals wenigstens einer Nachbarzelle (20) und entsprechendes Messen (102) einer zweiten Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station (60) und der Basisstation (21) der Nachbarzelle (20); c) Übertragen (200) der ersten und zweiten Kenngrößen zu dem festen Netz durch die mobile Station (60); d) erstes Vergleichen (300) der ersten und zweiten Kenngrößen durch das feste Netz (50), um daraus gegebenenfalls wenigstens eine Nachbarzelle (20) abzuleiten, die für die interzellulare Übergabe auswählbar ist; e) Zuweisen (402) eines Verkehrskanals (23) wenigstens in der Aufwärtsrichtung für die Kommunikation in der auswählbaren Zelle (20) durch das feste Netz (50), wobei der Verkehrskanal auf derselben Frequenz und/oder demselben Zeitintervall basiert wie ein Verkehrskanal (13, 13') in der Aufwärtsrichtung, welcher der Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) zugewiesen ist; f) Messen (501), durch das feste Netz (50), einer dritten Kenngröße (Q13, Q13') für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station (60) und der Basisstation (11) der gegenwärtigen Zelle (10); g) Messen (502), durch das feste Netz (50), einer vierten Kenngröße (Q23) für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station (60) und der Basisstation (21) der auswählbaren Zelle (20); h) zweites Vergleichen (600), durch das feste Netz (50), der dritten (Q13, Q13') und vierten (Q23) Kenngrößen, um daraus gegebenenfalls eine Anweisung zur interzellularen Übergabe abzuleiten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei anfänglicher Zuweisung eines bestimmten Verkehrskanals (13) für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) derjenige Verkehrskanal (23), der in Schritt e) für die Kommunikation in der auswählbaren Zelle (20) zugewiesen wird, in der Aufwärtsrichtung nur auf derselben Frequenz und/oder auf demselben Zeitintervall zugewiesen wird wie der bestimmte Verkehrskanal (13) in der Aufwärtsrichtung, der für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) zugewiesen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verkehrskanal (23), der in Schritt e) für die Kommunikation in der auswählbaren Zelle (20) zugewiesen wird, gleichzeitig in der Aufwärtsrichtung und in der Abwärtsrichtung zugewiesen wird und dass weiterhin in Schritt e) ein spezifischer Verkehrskanal (13') für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) sowohl in der Abwärtsrichtung als auch in der Aufwärtsrichtung auf derselben Frequenz und/oder demselben Zeitintervall wie der entsprechende Kanal (23) zugewiesen wird, der für die Kommunikation in der auswählbaren Zelle (20) zugewiesen ist, und dass die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) auf den spezifischen Verkehrskanal (13') übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an Schritt e) das feste Netz an die mobile Station (60) in Abhängigkeit von dem durch die Basisstation (11) der gegenwärtigen Zelle (10) und durch die Basisstation (21) der auswählbaren Zelle (20) empfangenen Signal einen Steuerbefehl für ihre Sendeleistung sendet.
Funkgestütztes zellulares FDMA- und/oder TDMA-Kommunikationssystem, aufweisend wenigstens eine mobile Station (60) und ein festes Netz (11, 21, 31, 41, 50) mit einem Netz-Untersystem, das eine Umschalteinrichtung (50) aufweist, und mit einem Funk-Untersystem, das eine Basisstation (11, 21, 31, 41) pro Zelle (10, 20, 30, 40) besitzt, wobei die mobile Station (60) aufweist: – Mittel zum Messen einer ersten Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station (60) und der Basisstation (11) einer gegenwärtigen Zelle (10); – Mittel zum Abfragen eines Signalisierungskanals wenigstens einer Nachbarzelle (20) und zum Messen einer zweiten Kenngröße für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station (60) und der Basisstation (21) der Nachbarzelle (20); – Mittel zum Übertragen der ersten und zweiten Kenngrößen an das feste Netz; und wobei die Umschalteinrichtung (50) aufweist: – erste Vergleichsmittel zum Vergleichen der ersten und zweiten Kenngrößen, um daraus gegebenenfalls wenigstens eine Nachbarzelle (20) abzuleiten, die für die interzellulare Übergabe auswählbar ist; – Mittel zum Zuweisen eines Verkehrskanals (23) wenigstens in der Aufwärtsrichtung für die Kommunikation in der auswählbaren Zelle (20), der auf derselben Frequenz und/oder demselben Zeitintervall eingerichtet ist, wie ein Verkehrskanal (13, 13') in der Aufwärtsrichtung, der für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) zugewiesen ist; – Mittel zum Messen einer dritten Kenngröße (Q13, Q13') für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station (60) und der Basisstation (11) der gegenwärtigen Zelle (10); – Mittel zum Messen einer vierten Kenngröße (Q3) für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station (60) und der Basisstation (21) der auswählbaren Zelle (20); – zweite Vergleichsmittel zum Vergleichen der dritten (Q13, Q13') und der vierten (Q3) Kenngrößen, um daraus gegebenenfalls eine Anweisung für die interzellulare Übergabe abzuleiten, um die Kommunikation von der Basisstation (11) der gegenwärtigen Zelle (10) an die Basisstation (21) der auswählbaren Zelle (20) zu übergeben.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuweisemittel der Umschalteinrichtung (50) zum Zuweisen des Verkehrskanals (23) nur in der Aufwärtsrichtung und auf der Frequenz und/oder auf dem Zeitintervall desjenigen Verkehrskanal (13) in der Aufwärtsrichtung ausgebildet sind, der für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) zugewiesen ist.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuweisemittel der Umschalteinrichtung (50) zum Zuweisen eines spezifischen Verkehrskanals (13') für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) sowohl in der Aufwärtsrichtung als auch in der Abwärtsrichtung und auf der Frequenz und/oder dem Zeitintervall des zugehörigen, für die Kommunikation in der auswählbaren Zelle (20) zugewiesenen Kanals (23) ausgebildet sind und dass die Umschalteinrichtung weiterhin Mittel zum Übergeben der Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) auf den spezifischen Verkehrskanal (13') aufweist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (50) Mittel zum Erzeugen eines Steuerbefehls für die Sendeleistung der mobilen Station (60) aufweist, welche das von der Basisstation (11) der gegenwärtigen Zelle (10) und das von der Basisstation (21) der auswählbaren Zelle (20) empfangene Signal berücksichtigen.
Umschalteinrichtung (50) zur Verwendung in einem System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, aufweisend: – erste Vergleichsmittel zum Vergleichen der ersten und zweiten Kenngrößen, um daraus gegebenenfalls wenigstens eine Nachbarzelle (20) abzuleiten, die für die interzellulare Übergabe auswählbar ist; – Mittel zum Zuweisen eines Verkehrskanals wenigstens in der Aufwärtsrichtung für die Kommunikation in der auswählbaren Zelle (20), der auf derselben Frequenz und/oder demselben Zeitintervall basiert, wie ein Verkehrskanal in der Aufwärtsrichtung, der für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) zugewiesen ist; – Mittel zum Messen einer dritten Kenngröße (Q13) für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station (60) und der Basisstation (11) der gegenwärtigen Zelle (10); – Mittel zum Messen einer vierten Kenngröße (Q23) für die Qualität der Funkverbindung zwischen der mobilen Station (60) und der Basisstation (21) der auswählbaren Zelle (20); – zweite Vergleichsmittel zum Vergleichen der dritten (Q13) und der vierten (Q23) Kenngrößen, um daraus gegebenenfalls eine Anweisung für die interzellulare Übergabe abzuleiten, um die Kommunikation von der Basisstation (11) der gegenwärtigen Zelle (10) an die Basisstation (21) der auswählbaren Zelle (20) zu übergeben.
Umschalteinrichtung (50) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuweisemittel zum Zuweisen des Verkehrskanals (23) nur in der Aufwärtsrichtung und auf der Frequenz und/oder auf dem Zeitintervall desjenigen Verkehrskanals (13) in der Aufwärtsrichtung ausgebildet sind, der für die Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) zugewiesen ist.
Umschalteinrichtung (50) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuweisemittel zum Zuweisen eines spezifischen Verkehrskanals (13') für die Kommunikation der gegenwärtigen Zelle (10) sowohl in der Aufwärtsrichtung als auch in der Abwärtsrichtung und auf der Frequenz und/oder dem Zeitintervall des zugehörigen, für die Kommunikation in der auswählbaren Zelle (20) zugewiesenen Kanals (23) ausgebildet sind und dass die Umschalteinrichtung weiterhin Mittel zum Übergeben der Kommunikation in der gegenwärtigen Zelle (10) auf den spezifischen Verkehrskanal (13') aufweist.
Umschalteinrichtung (50) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch Mittel zum Erzeugen eines Steuerbefehls für die Sendeleistung der mobilen Station (60), welche das von der Basisstation (11) der gegenwärtigen Zelle (10) und das durch die Basisstation (21) der auswählbaren Zelle (20) empfangene Signal berücksichtigen.