DE69811687T2

DE69811687T2 - System und verfahren zur leistungsmessung

Info

Publication number: DE69811687T2
Application number: DE69811687T
Authority: DE
Inventors: Behzad Mohebbi
Original assignee: Motorola Ltd
Current assignee: Motorola Solutions UK Ltd
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: EP1010259B1; WO1999012277A1; AU9258098A; JP2001515296A; RU2000107803A; GB2328838B; KR100566687B1; NO20001011D0; GB2328838A; JP4125477B2; GB9718188D0; EP1010259A1; DE69811687D1; KR20010023442A; IL134764A; NO20001011L; ES2193555T3; CA2302298A1; IL134764A0; CN1272260A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur Leistungsmessung in einer Picozelle oder einer Mikrozelle eines Zeitgetrenntlage-Kommunikationssystems, beispielsweise eines TDMA-Systems (TDMA: Time Division Multiple Access/Vielfachzugriff im Zeitmultiplex), wie etwa eines GSM-Zellularnetzes (GSM: Global System for Mobile communication/Globales Mobilkommunikationssystem).

Hintergrund der Erfindung

In einer Picozelle eines GSM-Systems ist es notwendig, die Leistung von RF-Übertragungen (RF: Radio Frequency/Funk- bzw. Radiofrequenz) zwischen wenigstens einer Basisstation und einem mobilen Endgerät zum Zwecke der Bestimmung einer Bestdienstzelle mit den geringsten Ausbreitungsstreckenverlusten zu messen. Wenn jedoch von allen Basisstationen gemeinsame BCCH-Daten (BCCH: Broadcast Control Channel/Rundsendesignalisierungskanal) gesendet werden, ist es nicht möglich, eine solche Messung in Übereinstimmung mit der Spezifikation des Europäischen Instituts für Telekommunikationsstandards (ETSI: European Telecommunications Standards Institute) für GSM (ETSI GSM 05.08) durchzuführen.
Eine Beschreibung des GSM Zellular-Kommunikationssystems gemäß Standard ist in M. Mouly, M. B. Pautet: "The GSM System for Mobile Communications" ISBN: 2-9507290-0-7, Cell & Sys, Paris, 1992 angegeben.
Als ein Weg zur Erreichung des chen genannten Ziels in einer Picozelle ist es bekannt, an jeder Basisstation in einem geografischen Gebiet, das von der Picozelle abgedeckt werden soll, einen zusätzlichen Empfänger vorzusehen. Eine solche Lösung erlaubt es, die Leistung von Aufwärts- Übertragungen von dem mobilen Endgerät in dem Abdeckungsgebiet jede der Basisstationen, die mit einem zusätzlichen Empfänger versehen ist, zu messen. Die Bereitstellung des zusätzlichen Empfängers an den Basisstationen ist jedoch kostspielig, erhöht den Energieverbrauch jeder Basisstation und vergrößert die physikalischen Abmessungen jeder Basisstation.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationssystem zur Verfügung gestellt, wie in Anspruch 1 beansprucht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Leistungsmessung in einem System zur Verfügung gestellt, wie in Anspruch 6 beansprucht.
Es ist daher möglich, kostengünstig eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Leistungsmessung innerhalb einer Picozelle oder einer Mikrozelle zur Verfügung zu stellen, die sowohl einen reduzierten Leistungsverbrauch als auch reduzierte, physikalische Abmessungen aufweisen. Außerdem wird die Sprachqualität nicht verschlechtert und der Datendurchsatz eines Kommunikationssystems, in das die Picozelle oder die Mikrozelle integriert sind, wird nicht reduziert.
Weitere, bevorzugte Merkmale und Vorteile sind angegeben in und werden ersichtlich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten, abhängigen Ansprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Wenigstens eine Ausführungsform der Erfindung soll nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Systems ist, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm einer Empfängerkette zur Verwendung in dem System von Fig. 1 ist;
Fig. 3 ein schematisches Diagramm einer ersten Datenrahmenstruktur für das System von Fig. 1 ist;
Fig. 4 ein schematisches Diagramm einer zweiten Datenrahmenstruktur für das System in Fig. 1 ist; und
Fig. 5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Messung der von einem mobilen Endgerät übertragenen Aufwärtsstreckenleistung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Ein Picozellensystem 100 (Fig. 1), das in einem geographischen Gebiet, beispielsweise einem Raum 102, installiert ist, umfasst eine erste Basisstation 104 mit einem ersten, zugeordneten Abdeckungsbereich 106 und eine zweite Basisstation 108 mit einem zweiten, zugeordneten Abdeckungsbereich 110.
Sowohl die erste als auch die zweite Basisstation 104, 108 ist unabhängig mit einer Basisstations-Steuereinheit (BSC: Base Station Controller) 112 verbunden, wobei die BSC 112 mit einem Mobilfunkschaltzentrum (MSC: Mobile Switching Center) 114 verbunden ist. Das MSC 114 kann über ein öffentliches Telekommunikationsnetz (PSTN: Public Switched Telecommunikations Network) 118 mit einem feststehenden Endgerät 116, wie etwa einem überlandleitungsgebundenen Telefon, verbunden sein.
Ein Beispiel für die erste und die zweite Basisstation 104, 108 ist ein Paar von M-CELL®-Basisstationen von Motorola Limited. Die M-CELL-Basisstationen weisen geeignete Hardware- und/oder Softwaremodifikationen auf, so dass sie in der Lage sind, mit einem einzigen BCCH-Kanal zu arbeiten. Die M-CELL-Basisstationen sind so eingerichtet, dass sie unter Verwendung eines einzigen Trägersignals arbeiten, das acht Zeitkanäle unterstützt. Es ist jedoch nicht notwendig, ein einzelnes Trägersignal zu verwenden, und auch andere Systeme können eingesetzt werden.
Ein erstes mobiles Endgerät 120 befindet sich im ersten Abdeckungsgebiet 106 und im zweiten Abdeckungsgebiet 110. Es ist jedoch nicht notwendig, dass sich das erste mobile Endgerät 120 innerhalb des zweiten Abdeckungsgebietes 110 befindet. Das erste mobile Endgerät 120 kann sich auch in der Nachbarschaft des zweiten Abdeckungsgebietes 110 befinden. Ein zweites mobiles Endgerät 122 befindet sich innerhalb des zweiten Abdeckungsgebietes 110.
Ein Beispiel für das erste und das zweite mobile Endgerät 120, 122 ist ein StarTac®-GSM-Zellulartelefon von Motorola GmbH.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 2. Jede der ersten und der zweiten Basisstation 104, 108 enthält u. a. eine Empfängerkette 200. Die Empfängerkette 200 hat eine Antenne 202, die mit einem rauscharmen Verstärker (LNA: Low Noise Amplifier) 204 verbunden ist, und der rauscharme Verstärker 204 ist mit einem Bandpassfilter 206 verbunden. Der Bandpassfilter 206 ist mit einem Mischer 208 verbunden, und der Mischer 208 ist mit einem Tiefpassfilter 212 und einer schaltbaren Synthesizereinheit (SSU: Switched Synthesizer Unit) 210 verbunden. Die SSU 210 umfasst einen ersten Synthesizer 214 und einen zweiten Synthesizer 216, die über einen Schalter 218 mit einem Ausgangsterminal 220 verbunden sind. Die SSU 210 ist in der Lage zwischen der Erzeugung einer ersten sinusförmigen Welle mit einer ersten Frequenz und einer zweiten sinusförmigen Welle mit einer zweiten Frequenz umzuschalten.
Der Tiefpassfilter 212 ist mit Einem Analog-Digital- Wandler (ADC: Analogue to Digital Converter) 222 verbunden, der über einen Puffer 224 mit einem Digitalsignalprozessor (DSP) 226 verbunden ist.
Die oben beschriebene Empfängerkette 200 wird lediglich zum Zwecke der Angabe eines Beispiels gezeigt und kann auch in die (nicht dargestellte) Schaltung eines Sende/Empfangsgerätes integriert sein.
Die erste Basisstation 104 ist in der Lage, eine erste sich wiederholende Folge von Datenrahmen zu übertragen, die einen ersten Datenrahmen 300 (Fig. 3) umfasst. Die übrigen Datenrahmen in der ersten sich wiederholenden Folge haben dieselbe Struktur wie der erste Datenrahmen 300. Der erste Datenrahmen 300 umfasst einen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten Zeitkanal 302, ..., 316, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Jeder Zeitkanal 302, ..., 316 hat eine Dauer von 577 us und umfasst einen Bereich, der eine Trainingssequenz enthält, beispielsweise eine Midamble 318, und einen ersten und einen zweiten Datenbereich 320, 322 zur Beförderung des Datenverkehrs oder zur Datensteuerung.
In ähnlicher Weise ist die zweite Basisstation 108 in der Lage, eine zweite sich wiederholende Folge von Datenrahmen zu übertragen, die einen zweiten Datenrahmen 400 (Fig. 4) umfasst. Die übrigen Datenrahmen in der zweiten Folge haben dieselbe Struktur wie der zweite Datenrahmen. In diesem Beispiel ist die Struktur des ersten Datenrahmens 300 im Wesentlichen ähnlich der Struktur des zweiten Datenrahmens 400. Der zweite Datenrahmen 400 umfasst einen ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten Zeitkanal 402, ..., 416, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Jeder Zeitkanal 402, ..., 416 hat eine Dauer von 577 us und umfasst einen Bereich, der eine Trainingssequenz enthält, beispielsweise eine Midamble 418, und einen ersten und einen zweiten Datenbereich 420, 422 zur Beförderung des Datenverkehrs oder zur Datensteuerung.
Die Trainingssequenzen 318, 418, wie oben beschrieben, sind Folgen von Bits, die allen Komponenten des Netzes, beispielsweise Basisstationen und mobilen Endgeräten, bekannt sind und für verschiedene Berechnungen, wie beispielsweise Kanalabschätzung ("channel estimation"), Rahmensynchronisation, Zeitfortschrittsabschätzung und Trägerphasenwiederherstellung ("carrier phase recovery"), benutzt werden. Die Trainingssequenzen 318, 418 können an jedem Punkt innerhalb der Zeitkanäle 302, ..., 316, 402, ..., 416 positioniert sein.
Der Betrieb des oben genannten Picozellensystems 100 soll nun nachfolgend beschrieben werden.
Gemäß irgendeinem bekannten Verfahren nach dem Stand der Technik wird zwischen der ersten Basisstation 104 und dem ersten mobilen Endgerät 120 ein Anruf aufgebaut. Ein erster Verkehrskanal (TCH: Traffic Channel) wird einem der zweiten, vierten, fünften, sechsten, siebten oder achten Zeitkanäle 304, 308, 310, 312, 314, 316 in dem ersten Datenrahmen 300 zugewiesen, beispielsweise dem zweiten Zeitkanal 304. Der reservierte Zeitkanal kann ein als nächstes zugänglicher Zeitkanal sein. Die erste Basisstation 104 steht mit dem ersten mobilen Endgerät 120 in Kommunikationsverbindung und kommuniziert durch Übertragung der ersten sich wiederholenden Folge von Datenrahmen, beispielsweise einschließlich des ersten Datenrahmens 300.
Ähnlich steht die zweite Basisstation 108 mit einem zweiten mobilen Endgerät 122 in Kommunikationsverbindung und kommuniziert durch Übertragung der zweiten sich wiederholenden Folge von Datenrahmen, beispielsweise einschließlich des zweiten Datenrahmens 400. In diesem Beispiel ist der vierte Zeitkanal für die Kommunikation zwischen dem zweiten mobilen Endgerät 122 und der zweiten Basisstation 108 reserviert.
Wegen der Existenz eines gemeinsamen oben beschriebenen BCCH, der in diesem Beispiel in den ersten Zeitkanälen 302, 402 übertragen wird, sind herkömmliche Leistungsmessungen nicht möglich. Daher ist es erforderlich, die Übertragungsleistung beispielsweise von dem ersten mobilen Endgerät 120 zu der ersten und der zweiten Basisstation 104, 108 zu messen, um festzustellen, welches der Abdeckungsgebiete, das erste oder das zweite 106, 110, den geringsten Übertragungsstreckenverlust aufweist.
Die Leistungsmessung der Übertragungen von dem ersten mobilen Endgerät 120 an der ersten Basisstation 104 kann einfach durch Messung der Übertragungsleistung des zweiten Zeitkanals 304 durchgeführt werden.
Es wird auf Fig. 5 Bezug genommen. Das Verfahren (500) zur Messung der von dem ersten mobilen Endgerät 120 aufwärts übertragenen Leistung an der zweiten Basisstation 108 läuft wie folgt ab.
Der erste Synthesizer 214 der SSU 210 (Fig. 2) wird zum Empfang des vierten Zeitkanals 408, der von dem zweiten mobilen Endgerät 122 übertragen wird, abgestimmt (Schritt 502). Die zweite Basisstation 108 wartet den Empfang des ersten oder des zweiten Datenbereichs 420, 422 ab (Schritt 503). Wenn der erste Datenbereich 420 des vierten Zeitkanals 408 von der zweiten Basisstation 108 empfangen wird, werden, in dem ersten Datenbereich 420 enthaltene Verkehrsdaten gespeichert. (Schritt 504). Die zweite Basisstation 108 misst die Leistung der empfangenen Verkehrsdaten (Schritt 506). Die zweite Basisstation 108 bestimmt dann (Schritt 508) durch Überwachung der seit dem Empfang des Anfangs des vierten Zeitkanals 408 vergangenen Zeit, ob der gesamte erste Datenbereich 420 empfangen wurde. Wird die Midamble nicht detektiert, fährt die zweite Basisstation 108 fort, Verkehrsdaten zu empfangen und zu speichern (Schritt 504) und die Leistung der Verkehrsdaten zu messen (Schritt 506).
Wenn die zweite Basisstation 108 identifiziert, dass die Dauer des ersten Datenbereichs 420 verstrichen ist, d. h. der Anfang der Midamble 418 wurde identifiziert (Schritt 508), prüft die zweite Basisstation 108, ob der zweite Datenbereich 422 empfangen wurde (Schritt 509). Wurde der zweite Datenbereich nicht empfangen, wird der zweite Synthesizer 216 auf die Frequenz gesetzt (Schritt 510), auf der das erste mobile Endgerät 120 sendet und der Schalter 218 wird betätigt, so dass der zweite Synthesizer 216 mit dem Mischer 208 verbunden wird.
Die zweite Basisstation 108 kann dann die Übertragungen von dem ersten mobilen Endgerät 120 empfangen und deren Leistung messen, während die Midamble 418 von dem zweiten mobilen Endgerät 122 aus an die zweite Basisstation 108 übertragen wird (Schritt 512). Die gemessene Leistung wird dann gespeichert.
Die zweite Basisstation 108 fährt dann fort, zu bestimmen (Schritt 514), ob ausreichend viel Zeit verstrichen ist, um die Leistung der Übertragungen von dem ersten mobilen Endgerät 120 zu messen. Wird mehr Zeit benötigt, fährt die zweite Basisstation fort, die Übertragungsleistung des ersten mobilen Endgerätes 120 zu messen, bis die Übertragung der Midamble 418 sich ihrer Vollendung nähert und die Übertragung des zweiten, Verkehrsdaten enthaltenden Datenbereichs 422 beginnen wird. Ist bereits hinreichend viel Zeit verstrichen oder steht der Beginn der Übertragung des zweiten Datenbereichs unmittelbar bevor, wird der Schalter 218 betätigt, so dass der erste Synthesizer 214 wieder mit dem Mischer 208 verbunden wird (Schritt 502) und die zweite Basisstation 108 auf ähnliche Weise, wie oben in Bezug auf den ersten Datenbereich 418 beschrieben, mit dem Empfang und der Speicherung des zweiten Datenbereichs 422 beginnt. Sobald die zweite Basisstation festgestellt hat, dass die Übertragung des zweiten Datenbereichs 422 vollendet ist (Schritt 508), endet der Prozess als Reaktion auf eine Bestätigung der zweiten Basisstation 108, dass der zweite Datenbereich 422 empfangen wurde (Schritt 509).
Der oben beschriebene Prozess wird in den folgenden Datenrahmen, die zu der ersten Folge von Datenrahmen gehören, für den vierten Zeitkanal 408 wiederholt.
Obgleich das obige Beispiel in einem Kontext beschrieben wurde, in dem der zweite Zeitkanal 304 und der vierte Zeitkanal 408 einem ersten und einem zweiten mobilen Endgerät 120, 122 zugeordnet wurden, können auch andere Zeitkanäle dem ersten und dem zweiten mobilen Endgerät 120, 122 zugeordnet werden. Das obige Beispiel wird allein aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Beschreibung gegeben und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung darauf zu beschränken.
Es ist daher möglich, die Aufwärtsstreckenleistung des ersten mobilen Endgerätes 120 in dem Picozellensystem 100 mit einer einzelnen Empfängerkette zu messen und eine Architektur mit gemeinsamem BCCH zu verwenden, wobei die oben beschriebenen Nachteile umgangen werden.

Claims

1. Kommunikationssystem (100), umfassend ein erstes Endgerät (120), das eingerichtet ist zur Übertragung von Benutzerdaten (420, 422) und Trainingsdaten (418) an eine Basisstation (104) in einem Zeitkanal bei einer ersten Frequenz, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (104) eingerichtet ist, auf die erste Frequenz abzustimmen, wenn sie die Benutzerdaten (420, 422) empfängt, und auf eine zweite Frequenz abzustimmen, um eine Leistungsmessung einer Übertragung von einem zweiten Endgerät (122) bei der zweiten Frequenz durchzuführen, während die Trainingsdaten (418) von dem ersten Endgerät (120) übertragen werden.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Trainingsdaten (418) eine Midamble sind.

3. System nach Anspruch 1, wobei die Basisstation (104) weiter einen Synthesizer (210) umfasst, der in der Lage ist, einen Empfänger auf eine Übertragung von dem ersten Endgerät (120) und die Übertragung von dem zweiten Endgerät (122) abzustimmen, wobei der Synthesizer (210) eingerichtet ist, vor Durchführung der Leistungsmessung auf eine Frequenz der Übertragung von dem zweiten Endgerät (122) abzustimmen.

4. System nach Anspruch 1, wobei die Basisstation (104) eingerichtet ist, unter Verwendung eines Bereichs der Trainingsdaten (418) eine Berechnung zur Phasenwiederherstellung anzustellen.

5. System nach Anspruch 1, wobei die Basisstation (104) eingerichtet ist, unter Verwendung eines Bereichs der Trainingsdaten (418) eine Berechnung zur Kanalabschätzung anzustellen.

6. Verfahren zur Leistungsmessung in einem System, umfassend ein erstes Endgerät (120), das eingerichtet ist zur Übertragung von Benutzerdaten (420, 422) und Trainingsdaten (418) an eine Basisstation (104) in einem Zeitkanal bei einer ersten Frequenz, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritt umfasst:

Abstimmen auf die erste Frequenz, wenn die Benutzerdaten (420, 422) empfangen werden, und

Abstimmen auf eine zweite Frequenz, um die Leistung einer Übertragung von einem zweiten Endgerät (122) bei der zweiten Frequenz zu messen, während die Trainingsdaten (418) von dem ersten Endgerät übertragen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Trainingsdaten (418) eine Midamble sind.

8. Verfahren nach Anspruch 6, weiter umfassend die Durchführung einer Berechnung zur Phasenwiederherstellung unter Verwendung eines Bereichs der Trainingsdaten (418).

9. Verfahren nach Anspruch 6, weiter umfassend die Durchführung einer Berechnung zur Kanalabschätzung unter Verwendung eines Bereichs der Trainingsdaten (418).