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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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FACHGEBIET
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Rundsende-Steuerkanal-(BCCH-)Trägerfrequenzen
und insbesondere ein Verfahren und eine Basisstation zur Änderung
einer BCCH-Trägerfrequenz
innerhalb einer Zelle, ohne den bestehenden Anrufverkehr innerhalb
der Zelle oder innerhalb von Nachbarzellen zu stören.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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In
zellularen Mobiltelefonsystemen besteht von Zeit zu Zeit Bedarf,
den Frequenzplan des Systems zu rekonfigurieren. Der Änderungsbedarf
entsteht durch das Anwachsen des Verkehrs in einem zellularen Mobiltelefonsystem,
das zusätzliche
Zellen und/oder engere Frequenzwiederverwendungsmuster erfordert.
Dadurch wird die erneute Frequenzplanung eine der zeitaufwendigsten
Aufgaben in Verbindung mit dem Betrieb von Mobiltelefonnetzen. Gegenwärtig werden Änderungen
an Frequenzwiederverwendungsplänen
normalerweise während
der schwachen Verkehrsperioden, zum Beispiel nachts, durchgeführt. Dies
ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß, wenn
die Rundsende-Steuerkanal-(BCCH-)Trägerfrequenz geändert wird,
die Mobilstationen, die von der Zelle versorgt werden, die der BCCH-Trägerfrequenz
zugeordnet ist, nicht in der Lage sind, Verbindungen aufzubauen
oder Warteschlangen in spezifischen Zellen zu schalten.
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Obwohl
Verfahren entwickelt worden sind, um andere Trägerfrequenzen in einer Zelle
zeitschlitzweise zu ändern,
ist eine ähnliche
Technik zur Änderung
der Trägerfrequenzen,
die BCCH-Kanälen zugeordnet
sind, gegenwärtig
noch nicht entwickelt worden. Tatsächlich erfordern bestehende
Techniken, daß geänderte Zeitschlitze
keinen BCCH-Kanal tragen sollen. Die andere Lösung erfordert eine vollständige Sperrung
der BCCH-Trägerfrequenz,
um eine neue Frequenz zuzuweisen. Diese Änderung, wie bereits erwähnt, erfolgt
normalerweise bei Nacht während
schwacher Verkehrsperioden. Während dieser
Zeitperiode kann jedoch nichts übertragen werden.
Dadurch wird der Verbindungsaufbau verhindert und bewirkt, daß alle Mobilstationen
innerhalb der Nachbarzellen keine Signalstärkemessungen in der Zelle,
die vorübergehend
vom System getrennt ist, durchführen
können.
Dadurch werden Weiterschaltungen zu der Zelle verhindert, und es
kann eine Weiterschaltung zu einer weniger geeigneten Nachbarzelle
bewirkt werden. Das Netz könnte
eine vom System getrennte Zelle bei der Vermittlung nicht der Rangordnung
unterziehen, was möglicherweise zu
einer falschen Weiterleitungsentscheidung oder zu einer abgebrochenen
Verbindung führen
könnte. Es
besteht also ein Bedarf an einem Verfahren, das die Änderung
einer BCCH-Trägerfrequenz
ermöglicht,
ohne den Anrufverkehr, der gegenwärtig mit der Zelle besteht,
in der die BCCH-Trägerfrequenz
geändert
wird, zu stören.
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US-A-5
546 384 betrifft eine Frequenzneudefinition in einem zellularen
Mobilfunksystem, bei dem Verbindungen in Kommunikationskanälen übertragen
werden, die durch Zeitschlitze in zyklisch wiederholten Rahmen unter
Verwendung eines Zeitmultiplexprinzips transportiert werden. Ein
Kommunikationskanal wird in einer Liste von Frequenzen definiert. Eine
erste Liste von Frequenzen wird durch eine zweite Liste von Frequenzen
zeitschlitzweise ersetzt, wobei jeder Zeitschlitz schrittweise freigesetzt
wird, indem alle Verbindungen in den jeweiligen Zeitschlitzen beseitig
werden. Ein freigesetzter Zeitschlitz wird der zweiten Liste von
Frequenzen zugewiesen, so daß die
Frequenzneudefinition abgeschlossen wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung beseitigt die oben beschriebenen und weitere
Probleme durch ein Verfahren zur Einrichtung einer neuen BCCH-Trägerfrequenz
für eine
Zelle, ohne bestehenden Anrufverkehr innerhalb der Zelle und ihrer
Nachbarn zu stören.
Anfänglich
wird eine zweite BCCH-Trägerfrequenz
innerhalb einer Zelle eingerichtet, die bereits eine BCCH-Frequenz
aufweist, auf der sie sendet. Die BCCH-Zuweisungslisten in den Nachbarzellen
werden aktualisiert, um die zusätzliche
BCCH-Trägerfrequenz
darzustellen.
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Die
Basisstation der Zelle beginnt dann, die neue BCCH-Trägerfrequenz
zu senden, indem ein BCCH-Füller
und sämtliche
Rundsendeinformation (BCCH, FCCH, SCH und so weiter) über einen
Zeitschlitz auf der zugewiesenen Trägerfrequenz übertragen
wird. Als nächstes
werden die Übertragungen, die
der ersten BCCH-Trägerfrequenz
zugeordnet sind, unterbrochen, indem eine Übertragung der verschiedenen
Kanäle,
die der ersten BCCH-Trägerfrequenz
zugeordnet sind, in einer ablaufgesteuerten und zeitverzögerten Weise
beendet werden.
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Durch
Unterbrechung der Übertragung
dieser Information hören
Mobilstationen auf, auf die erste BCCH-Trägerfrequenz zuzugreifen und
diese zu nutzen. Alle verbleibenden bestehenden Verbindungen können auf
einen anderen Träger übertragen werden,
wenn ein Systembetreiber dies wünscht, und
die erste BCCH-Trägerfrequenz
wird gesperrt. Von diesem Zeitpunkt an werden alle Verbindungen der
zweiten BCCH-Trägerfrequenz
zugeordnet und die Auslösung
der zweiten BCCH-Trägerfrequenz
ist damit abgeschlossen worden, ohne bestehenden Anrufverkehr zu
stören.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Um
die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, wird die nachstehende
ausführliche
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen dargestellt,
wobei diese folgendes zeigen:
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1 ist
eine schematische Darstellung eines zellularen Telefonnetzes, in
dem die vorliegende Erfindung implementiert werden kann;
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2 ist
eine Darstellung der logischen Kanäle, die von der vorliegenden
Erfindung betroffen sind; und
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3 ist
ein Flußdiagramm,
das darstellt, wie eine BCCH-Trägerfrequenz
geändert
werden kann, ohne den Fluß des
Anrufverkehrs innerhalb des zellularen Telefonnetzes zu ändern.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend
wird Bezug genommen auf 1, wo eine schematische Darstellung
eines drahtlosen Telefonnetzes 10 dargestellt ist, das
einen drahtlosen (zellularen) Telefondienst innerhalb eines gegebenen
Versorgungsbereichs bereitstellt. Das Netz 10 weist eine
Vielzahl von miteinander verbundenen Vermittlungsknoten (SN) 12 auf
(die auch als Mobilfunkvermittlungsstellen – MSCs bezeichnet werden).
Obwohl nur zwei Vermittlungsknoten dargestellt sind, versteht es
sich, daß das
Netz 10 wahrscheinlich viel mehr miteinander verbundene
Knoten aufweist. Der erste und zweite Vermittlungsknoten 12(1) und 12(2) können eine
beliebige Anzahl von bekannten Telekommunikationsvermittlungsvorrichtungen
umfassen, einschließlich
solche, die normalerweise verwendet werden und dem Fachgebiet für Bereitstellung
digitaler oder analoger zellularen Dienste für eine Vielzahl von Mobilstationen
(MS) 14 bekannt sind. Die Vermittlungsknoten 12 sind
miteinander zwecks Kommunikation sowohl über Sprachleitungen 18 (mit unterbrochenen
Linien dargestellt) als auch über
Signalisierungsleitungen 16 (mit durchgezogenen Linien
dargestellt) verbunden, wobei eine bekannte ISUP-(oder R1- oder
R2-)Verbindung entsteht. Die Sprachleitungen 18 stellen
Sprach- und Datenkommunikationswege bereit, die verwendet werden,
um Teilnehmerkommunikation zwischen den Vermittlungsknoten 12 durchzuführen. Die
Signalisierungsstrecken 16 transportieren Befehlssignale
zwischen den Vermittlungsknoten 12. Diese Signale können beispielsweise
beim Aufbau und Abbau von Sprach- und Datenkommunikationsstrecken über die Sprachleitungen 18 und
zum Steuern der Bereitstellung von Rufdiensten für die Mobilstation 14 verwendet
werden.
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Jeder
Vermittlungsknoten 12 ist über eine zugeordnete Besucherdatei
(VLR) 22 mittels einer Signalisierungsverbindung 24,
die eine Verbindung nach dem bekannten Mobilfunkanwendungsteil (MAP) oder
IS-41 ermöglicht,
auch mit einer Heimatdatei (HLR) 20 verbunden. Der Vermittlungsknoten 12 und die
Besucherdatei 22 können
sich gemeinsam in einem kombinierten MSC/VLR befinden. Die Heimatdatei 20 speichert
Information in bezug auf die Mobilstation 14 und deren
Teilnehmereintragungen mit Aufenthaltsinformation und Dienstprofilinformation. Diese
Information wird in der Heimatdatei 20 in Verbindung mit
der Teilnehmer-(Telefonverzeichnis-)Nummer (SNB) und der Mobilidentifikationsnummer
(MIN) (oder einem anderen Protokoll zur Identifizierung der Mobilstation)
für die
Mobilstation 14 gespeichert. Eine Heimatdatei 20 unterstützt ferner
eine Vielzahl von temporären
Teilnehmer-(Telefonverzeichnis-)Nummern
(TSNBs), die bei Bedarf temporär
den eingerichteten (definierten und verbundenen) Verkehrsbereichsgrenzen überschreitende
Mobilstationen 14' (das
heißt
Gastteilnehmern) zugeteilt und zugewiesen werden.
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In
einer zellularen Telefonnetzimplementierung, die insgesamt mit 26 bezeichnet
ist, ist ein Vermittlungsknoten 12 ferner mit mindestens
einer zugeordneten Basisstationssteuereinrichtung (BSC) 28 sowohl über eine
Signalisierungsverbindung 30 als auch über eine Sprachleitung 32 verbunden.
Nur eine Basisstationssteuereinrichtung 28 ist mit dem
Vermittlungsknoten 12(2) verbunden dargestellt, um die Darstellung
zu vereinfachen. Die Sprachleitung 32 stellt einen Sprach-
und Datenkommunikationsweg bereit, der verwendet wird, um Teilnehmernachrichtenübertragungen
zwischen dem zweiten Vermittlungsknoten 12(2) und seiner
Basisstationssteuereinrichtung 28 durchzuführen. Die
Signalisierungsverbindungs 30 transportiert Befehlssignale
zwischen dem Knoten 12 und seiner zugeordneten Basisstationssteuereinrichtung 28.
Die Signalisierungsverbindungsstrecke 30 und die Leitung 32 sind
dem Fachmann insgesamt allgemein als die "A-Schnittstelle" bekannt. Die Basisstationssteuereinrichtung 28 wird
dann mit einer Vielzahl von Basisstationen (BS) 34 verbunden,
die Funkfrequenzübertragungen mit
sich in der Nähe
befindlichen Mobilstationen 14 über eine Luftschnittstelle 36 durchführen. Die
Basisstationssteuereinrichtung 28 funktioniert auf bekannte
Weise, um diesen Funkfrequenzkommunikationsbetrieb zu steuern.
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In
einer weiteren zellularen Telefonnetzimplementierung, die allgemein
mit 38 bezeichnet ist, ist der Vermittlungsknoten 12(1) ferner
mit einer Vielzahl von Basisstationen (BS) 34 verbunden,
die Funkfrequenzübertragungen
mit in der Nähe
befindlichen Mobilstationen 14 über die Luftschnittstelle 36 ausführen. In
dieser Implementierung wird die Funktionalität, die von der Basisstationssteuereinrichtung 28 bereitgestellt
wird (siehe allgemein Schritt 26), statt dessen vom Vermittlungsknoten 12 bereitgestellt.
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Es
sind zwar direkte Kommunikationsverbindungen (Signalisierung und/oder
Leitungen) zwischen den Knoten in 1 dargestellt,
der Fachmann wird jedoch verstehen, daß die Verbindungstrecken nicht
notwendigerweise zwischen den dargestellten Knoten direkt vorhanden
sind, und daß viele
statt dessen über
viele andere Kommunikationsknoten (nicht dargestellt) des mobilen
Netzes führen können und
vielleicht sogar andere Kommunikationsnetze (zum Beispiel das öffentliche
Fernsprechvermittlungsnetz – PSTN)
nutzen können.
Die Darstellung der Verbindungsstrecken auf "virtuelle" Weise, wie in 1 dargestellt,
ist daher eine Vereinfachung der Zeichnung und der Kommunikationsbeziehung zwischen
verschiedenen vorhandenen Knoten innerhalb des Netzes 10.
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Wenn
wir nunmehr auch auf 2 Bezug nehmen, so weist die
Kommunikationsverbindung 36 eine Anzahl verschiedener logischer
Kanäle 40 auf, die
in zwei grobe Kategorien geteilt sind: Verkehrskanäle (TCH) 42 und
Steuerkanäle 44.
Die Verkehrskanäle 42 werden
von einer versorgenden Basisstationssteuereinrichtung 28 benutzt,
um Verbindungsdaten (zum Beispiel Sprachdaten) mit einer bestimmten Mobilstation 14,
die sich innerhalb ihres Versorgungsbereichs bewegt, auszutauschen.
Die Steuerkanäle 44 werden
von der versorgenden BSC 28 und der Basisstation 34 benutzt,
um andere Steuerdaten auszutauschen, die notwendig sind, um die
Verbindung der Verbindungsdaten mit der Mobilstation 14 zu
implementieren.
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Die
Steuerkanäle 44 sind
ferner in drei Kategorien unterteilt: Rundsendekanäle (BCH) 46,
gemeinsame Steuerkanäle
(CCCH) 48 und festgeschaltete Steuerkanäle (DCCH) 50. Jede
der oben genannten drei Kategorien ist noch weiter unterteilt in eine
Anzahl von logischen Kanälen
zum Transportieren verschiedener Typen von Information zwischen der
versorgenden BS 34 und einer Mobilstation 14. Im
vorliegenden Fall sind wir nur mit den BCH 46 befaßt, so daß die übrige Beschreibung
auf die BCHs gerichtet ist.
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Die
Rundsendekanäle
(BCH) 46 werden hauptsächlich
genutzt, um Information von der versorgenden Basisstation 34 an
Mobilstationen 14 zu übermitteln,
die sich innerhalb ihres Versorgungsbereichs (Abwärtsverbindung)
bewegen, und weisen den Frequenzkorrekturkanal (FCCH) 52,
den Synchronisationskanal (SCH) 54 und den Rundsendesteuerkanal
(BCCH) 56 auf. Der Frequenzkorrekturkanal (FCCH) 52 transportiert
Information zur Frequenzkorrektur der Mobilstation 14.
Der Synchronisationskanal (SCH) 54 transportiert Information
zur Rahmensynchronisation der Mobilstation 14 und zur Identifikation
der Basisstation 34.
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Der
Rundesendesteuerkanal (BCCH) 56 wird verwendet, um allgemeine
Systeminformation über
die Zelle an alle Mobilstationen 14 rundzusenden, die sich
innerhalb ihres Bereichs befinden. Beispielsweise weist die rundgesendete
Systeminformation Daten über
das Netz auf, das die Mobilstation 14 benötigt, um
mit dem Netz in einer angemessenen Weise kommunizieren zu können. Diese
Information weist Zellenbeschreibungen, Aufenthaltsbereichsidentität, Nachbarzellenbeschreibung
und so weiter auf. Die Trägerfrequenz
für den
BCCH-Kanal 56 wird immer mit nominaler Ausgangsleistung übertragen. Wenn
keine Information in einem Zeitschlitz gesendet wird, der der BCCH-Trägerfrequenz
zugeordnet ist, wird ein Dummy-Burst gesendet. Diese Dummy-Bursts
sind als "BCCH-Füllung" bekannt. Die Verwendung
der BCCH-Füllung
ermöglicht
es den Mobilstationen 14 in den Nachbarzellen, gültige Stärkemessungen
durchzuführen,
die für
Weiterschaltungsentscheidungen an die Zelle genutzt werden.
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Wenn
wir nunmehr auch 3 betrachten, so ist dort dargestellt,
wie eine BCCH-Trägerfrequenz
zum Transportieren der Rundsendesteuerkanaldaten geändert werden
kann, ohne den bestehenden Anrufverkehr in der Zelle zu stören. Anfänglich wird
die neue BCCH-Trägerfrequenz
im Schritt 80 innerhalb der Basisstationsteuereinrichtung 28 und
der Basisstation 34, die die Zelle versorgt, konfiguriert und
definiert. Zusätzlich
werden die BCCH-Zuweisungs-(BA-)Listen (nicht dargestellt) innerhalb
der Nachbarzellen im Schritt 82 aktualisiert, um das Vorhandensein
der neuen BCCH-Trägerfrequenz
darzustellen, bevor sie tatsächlich über die
Abwärtsverbindung übertragen
wird. Zusätzliche
Parameter innerhalb der Nachbarzellen können bei Bedarf auch aktualisiert
werden. Der Schritt des Aktualisierens von Zuweisungslisten könnte auch
vor der Konfigurierung des zweiten BCCH innerhalb einer Zelle durchgeführt werden.
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Es
kann dann begonnen werden, die neue BCCH-Trägerfrequenz im Schritt 84 zu
senden, indem der Zugriffsbewilligungskanal (AGCH), der Funkrufkanal
(PCH) und der Direktzugriffskanal (RACH), der Frequenzsteuerkanal
(FCCH), der Synchronisationskanal (SCH), die BCCH-Füllung und der
BCCH-Kanal 56 über
die neue BCCH-Trägerfrequenz übertragen
werden. An diesem Punkt bestehen zwei verschiedene BCCH-Trägerfrequenzen
innerhalb der Zelle, die neue Frequenz und die alte Frequenz. Dies
stellt jedoch keine Probleme für
die Mobilstationen 14 dar, die die beiden verschiedenen BCCH-Trägerfrequenzen
messen, da sie sie als zwei getrennte Zellen behandeln. Wenn die Übertragung der
neuen BCCH-Trägerfrequenz
im Schritt 84 begonnen hat, wird die Übertragung der alten BCCH-Trägerfrequenz
und der zugeordneten Kanäle im
Schritt 86 unterbrochen.
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Die
Beendigung der Übertragung
der alten BCCH-Trägerfrequenz
und der zugeordneten Kanäle erfordert
die Verwendung von Zeitverzögerungen zwischen
verschiedenen Kanälen,
um sicherzustellen, daß keine
Funkrufnachrichten oder Anrufe verlorengehen oder unbeabsichtigt
abgebaut werden. Anfänglich
werden der Frequenzkorrekturkanal (FCCH) 52, der Synchronisationskanal
(SCH) 54 und der BCCH-Füller
unterbrochen. Als nächstes
wird der BCCH-Kanal 56 deaktiviert. Dadurch wird verhindert, daß Mobilstationen
in Nachbarzellen und in der versorgenden Zelle von der alten BCCH-Trägerfrequenz noch
Kenntnis haben. Nach einer gewählten
Zeitperiode, die so groß ist,
daß alle
aktiven und freien Mobilstationen die alte BCCH-Trägerfrequenz
aus ihrer Liste der sechs stärksten
Zellen streichen können und
sicherstellen können,
daß keine
der Mobilstationen im unbelegten Modus auf der alten BCCH-Trägerfrequenz
geschaltet ist, werden der Zugangsbewilligungkanal (AGCH), der Funkrufkanal
(PCH) und der Direktzugriffskanal (RACH) deaktiviert.
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Der
FCCH-Kanal 52 und der SCH-Kanal 54 enthalten u.
a. den Basisstationskennungscode-(BSIC-)Parameter.
Nachdem diese Kanäle
abgeschaltet worden sind, enthalten die Meßergebnisse, die von Mobilstationen 14 in
dem Bereich gesendet werden, nicht mehr die alte BCCH-Frequenz. Dies
ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß Mobilstationen 14 nicht
mehr in der Lage sind, den BSIC-Parameter zu decodieren oder sogar
ein Signal von der Basisstation 34 anzuerkennen, da keine
Frequenzkorrektur-Bursts übertragen
werden. Durch Beendigung der Übertragung
des FCCH-Kanals 52 und SCH-Kanals 54 werden keine
neuen Verbindungsaufbauvorgänge
oder Weiterschaltungsvorgänge
für die
Zelle auf der alten BCCH-Trägerfrequenz
ausgelöst.
Statt dessen werden neue Verbindungsaufbauvorgänge und Weiterschaltungen über die
neue BCCH-Trägerfrequenz
ausgelöst.
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Bestehender
Anrufverkehr auf der alten BCCH-Trägerfrequenz wird wahlweise
im Schritt 90 an die neue BCCH-Trägerfrequenz oder andere Trägerfrequenzen
mit verfügbaren
Verkehrskanälen
in der Zelle weitergegeben. Wenn die Beendigung 90 nicht
durchgeführt
wird, da Verbindungen getrennt werden, wird die BCCH-Trägerfrequenz
schlussendlich frei. Die Verkehrskanäle 42 für die alte BCCH-Trägerfrequenz
werden im Schritt 92 blockiert, wenn der alte BCCH-Träger aus
der Zelle entfernt wird. Wenn der alte BCCH-Träger bei der Zelle verbleibt,
ist dies nicht notwendig. Wenn die alte BCCH-Trägerfrequenz
frei vom Verkehr ist, wird sie im Schritt 94 gesperrt.
Die alte BCCH-Trägerfrequenz
kann dann im Schritt 96 aus den BCCH-Zuweisungslisten entfernt
werden. Dadurch ist der Wechsel von der alten BCCH-Trägerfrequenz
zur neuen BCCH-Trägerfrequenz
beendet, ohne bestehenden Anrufverkehr zu stören.
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Wenn
der oben beschriebene Vorgang beendet ist, kann die alte BCCH-Trägerfrequenz
bei Bedarf als Verkehrskanalträgerfrequenz
verwendet werden. Durch diesen Ablauf kann die BCCH-Trägerfrequenz
ohne Störung
von bestehenden Verbindungen oder von Mobilstationen 14 in
unbelegten Modus geändert
werden. Verbindungsaufbauvorgänge
und Umschaltungen können
auch weiterhin während
der Umschaltung zwischen den BCCH-Trägerfrequenzen zu der Zelle
erfolgen. Dadurch, daß Systembetreiber
die BCCH-Trägerfrequenz
für eine
Zelle ohne Störung
des bestehenden Anrufverkehrs ändern
können,
können
die Betreiber flexible Frequenzpläne bereitstellen und Systembetriebskosten
reduzieren.
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Obwohl
eine bevorzugte Ausführungsform des
Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt und in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung
beschrieben worden sind, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf die
offenbarte Ausführungsform
beschränkt
ist, sondern zahlreiche veränderte
Anordnungen, Modifikationen und Ersatzanordnungen haben kann, ohne
von der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt und
definiert ist.