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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft allgemein eine Zellenauswahl durch eine Mobilstation
in einem zellularen Funknetzwerk, in dem Zellen als teilnehmerspezifische
Spezialzellen definiert werden können.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
zellularen mobilen Kommunikationssystemen kann sich eine Mobilstation
im Bereich des mobilen Kommunikationsnetzwerks frei bewegen und
zu jeder Zeit in der am besten geeigneten Zelle kampieren bzw. lagern.
Sobald die Mobilstation (MS) eingeschaltet wird, versucht sie, Kontakt
mit einem öffentlichen
landgestützten
mobilen Netzwerk (bzw. Public Land Mobile Network PLMN) aufzunehmen.
Ein bestimmtes zu kontaktierendes PLMN kann entweder automatisch
oder manuell ausgewählt
werden. Die MS sucht nach einer geeigneten Zelle des ausgewählten PLMN
und wählt
diese Zelle aus, um die verfügbaren
Dienste bereitzustellen und stimmt sich auf den Steuerkanal bzw.
Control Channel (Rundübertragungskanal
bzw. Broadcasting Channel) der ausgewählten Zelle ab. Die Auswahl
wird als Kampieren bzw. Lagern in einer Zelle bezeichnet. Zum Zwecke der
Zellenauswahl misst die MS alle Funkkanäle des PLMN oder alle Funkkanäle gemäß einer
abgespeicherten Zellenliste. Typischerweise rechnet die MS für jeden
Funkkanal für
die Zellenauswahl verwendete verschiedene Durchschnitte bzw. Mittelwerte
des gemessenen, empfangenen Signalpegels. Die MS kann dann außerdem ihre
Anwesenheit in dem Ortsbereich (bzw. der Location Area LA) der ausgewählten Zelle
registrieren, falls notwendig durch eine Ortsaktualisierungsprozedur
oder Ähnliches.
Sobald die MS das Zellenauswahlverfahren durchgeführt und die
Zelle ausgewählt
hat, beginnt sie den Steuerkanal dieser Zelle abzuhören, um
Dienste zu empfangen. Die Zelle, in der die MS auf diese Weise kampiert, wird
bedienende Zelle (bzw. Serving Cell) genannt. Sobald die MS in einer
Zelle kampiert, aber nicht mit der Zelle kommuni ziert (kein Anruf),
befindet sie sich in einem Modus, der inaktiver Zustand bzw. Ruhebetriebsart
(Idle Mode) genannt wird. In der Ruhebetriebsart misst die MS nicht
nur das Signal, welches von der bedienenden Zelle empfangen wird,
sondern wenigstens die empfangenen Signalpegel der nicht bedienenden
angrenzenden Zellen. Hauptsächlich wird
ein Durchschnitt der gemessenen Signalpegel jeder Zelle berechnet,
wobei der Durchschnitt als ein Zellenauswahlkriterium als solches
verwendet wird, oder durch Berechnung spezifischer Zellenauswahlparameter.
Die MS kann außerdem
die Funkstreckendämpfung
zwischen der Mobilstation und der bedienenden Basisstation überwachen
und beim Auswahlverfahren die Zellen abweisen, bei denen die Funkstreckendämpfung kleiner
als ein bestimmter Schwellwert ist. Außerdem können Zellenauswahlkriterien
Hysteresen und Zeitabläufe
aufweisen, mittels derer (zusätzlich
zum Mitteln der Messergebnisse) unnötige Wieder- bzw. Neuauswahlen
von Zellen und Ortsaktualisierungen aufgrund zeitlicher Veränderungen
in den Funkbedingungen verhindert werden sollen. Als Beispiele für das Leistungsmerkmal Kampieren,
das Verfahren und die Kriterien der Zellenauswahl der Mobilstation
wird Bezug genommen auf mobile Kommunikationssysteme GSM (Global System
for Mobile Communications) und DCS (Digital Communication Systems),
besonders auf die GSM-Empfehlung GSM 03.22 (Version 5.0.0) und 05.08
(Version 5.1.0).
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Ein
Merkmal zellularer Funknetzwerke besteht darin, dass das Netzwerk
den Ort der Mobilstation im Netzwerk kennen sollte, um in der Lage
zu sein, diese auszurufen (bzw. zu „pagen") und Anrufe zu ihr zu leiten bzw. zu
routen. Für
zellulare Netzwerken ist die Definition logischer aus einer oder
mehreren Zellen bestehender Ortsbereiche typisch. Die Informationen über den
(Aufenthalts-)Ort der Mobilstation werden im Netzwerk mit der Genauigkeit
eines Ortsbereichs gespeichert. Zellen rundübertragen Informationen, die
den Ortsbereich, zu der diese gehören, anzeigen. Sobald die Mobilstation
bei Auswahl einer neuen Zelle herausfindet, dass sich der Ortsbereich ändert, führt sie
eine Ortsaktualisierung mit dem Netzwerk durch. Um Signalisierung
der Ortsaktualisierung zu reduzieren, wäre es vorteilhaft, dass die Ortsbereiche
so groß wie
möglich
sind. Andererseits wird die Mobilstation in allen Zellen des Ortsbereiches
ausgerufen, wobei es in diesem Fall für die Ausrufssignalisierung
zu bevorzugen wäre,
dass die Größe des Ortsbereiches
so klein wie möglich
ist. Die Größe des Ortsbereichs
ist typischerweise ein Kompromiss zwischen diesen zwei Anforderungen.
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Eine
bekannte Alternative besteht darin, anstelle von oder zusätzlich zu
festen Ortsbereichen für jeden
Teilnehmer spezifische Ortsbereiche im Netzwerk festzulegen, und
Zellen zu den teilnehmerspezifischen Ortsbereichen ausgewählt werden
mit dem Effekt, dass der typische Bewegungsbereich eines bestimmten
Teilnehmers und andere Anforderungen so weit wie möglich berücksichtigt
werden.
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Eines
der Ziele in mobilen Kommunikationssystemen bestand unlängst darin,
Dienste für
Mobilstationen zu entwickeln, die mehr und mehr den herkömmlichen
Diensten der festen Netzwerke entsprechen, sodass diese sowohl im
Büro als
auch zu Hause leitungsgebundene Dienste ersetzen könnten. Mit anderen
Worten wird einem Teilnehmer oder einer Firma ein Dienstbereich
zur Verfügung
gestellt, dem bestimmte Zellen zugeordnet werden (beispielsweise bekannt
als Spezialzellen), in denen beispielsweise ein örtliches teilnehmerspezifisches
Dienstprofil definiert ist. D.h., für den Teilnehmer werden vom
Standort des Teilnehmers abhängige
Dienste und Tarife erzeugt. Dieser Zellencluster bzw. diese Zellengruppe wird
als ein örtlich
begrenzter Dienstbereich (bzw. eine Localized Service Area) LSA
oder ein LGS-Bereich bezeichnet. Der Teilnehmer kann beispielsweise
ein gewöhnlicher
Heimanwender sein, dessen LSA Teil des Funkzugriftsnetzwerkes ist,
welches sein/ihr Zuhause und dessen unmittelbare Umgebung abdeckt.
Innerhalb dieser LSA können
nur für den
Heimteilnehmer spezielle Tarife angeboten werden. Der Teilnehmer
kann auch ein Firmenangestellter sein, für den der ortsbezogene Dienstbereich
LSA ein firmenweites Netzwerk bildet, welches beispielsweise die
Funkzugriffslösungen
in den Bürogebäuden nutzt.
In den LSA können
spezielle Tarife nur für Firmenangestellte
angeboten werden. Die LSA besteht typischerweise aus einer oder
einem Cluster von Zellen. Die Zellen in dem Cluster von Zellen können auch
verteilt sein.
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WO
95/02309 offenbart ein Verfahren zum Auswählen einer Zelle während einer Übergabe
bzw. eines Handover, wobei bei diesem Verfahren das Netzwerk innerhalb
jeder Zelle jeder der anderen angrenzenden Zellen einen Präferenzwert
zuweist. Die Stärke
des durch die Mobilstation empfangenen Funksignals der bedienenden
Zelle sowie den Funkkanälen
der anderen Zellen wird gemessen. Eine Entscheidung bezüglich der
besten bedienenden Zelle für
die Mobilstation wird basierend auf sowohl dem Präferenzwert
der zugeordneten Zellen und der Signalstärke ihrer jeweiligen Funkkanäle getroffen.
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EP-A2
0 757 453 offenbart ein Verfahren zum Auswählen einer festen Bodenstation,
mittels der die Mobilstation kommuniziert. Während einer Übergabe
bzw. einem Handover empfängt
die Mobilstation vorbestimmte Kriterien von einer Vielzahl von festen
Stationen, leitet von diesen Kriterien eine Auswertung bzw. einen
Score für
jede der festen Stationen ab, mit der die Mobilstation in der Lage
ist zu kommunizieren, und wählt
basierend auf diesem Score die feste Station aus, über die
der Anruf geleitet bzw. geroutet werden soll.
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WO
98/38827 offenbart ein Verfahren zum Auswählen einer Zelle während einer Übergabe
bzw. einem Handover und eines Anrufaufbaus. Sobald eine Basisstationssteuerung
bzw. ein Base Station Controller die Auswahl der Basisstation leitet,
wird während
des Anrufaufbaus von der Mobilstation zum Base Station Controller
und, falls notwendig, während
der Durchführung
des Handover entweder von der Mobilstation oder von einer mobilen
Dienstvermittlungszentrale bzw. einem Mobile Service Switching Center
eine spezielle Zellenliste übertragen. Das
System versucht, die Mobilstation zu ihrem speziellen Dienstbereich
beim Aufbau von Anrufen und Handovers zu leiten. Durch Nutzung der
Spezialzellenliste ist das Netzwerk in der Lage, die Zellen des Netzwerks
aus der Sicht einer einzelnen Mobilstation in Spezialzellen, beispielsweise
in Prioritätszellen, und
gewöhnliche
Zellen zu unterteilen.
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Es
wäre für den Anwender
von Vorteil, in der Lage zu sein, so viel wie möglich die Spezialzellen und
die speziellen Tarife und Dienste, die durch diese bereitgestellt
werden, zu nutzen. Wie vorstehend beschrieben, wählt die Mobilstation in aktuellen
zellularen Netzwerksystemen eine Zelle mittels auf der Signalstärke basieren
Algorithmen aus. In diesen Algorithmen werden alle Zellen demokratisch
behandelt, d.h., die Auswahl kann zu jeder geeigneten Zelle führen. Sobald
der Teilnehmer des LSA-Dienstes ein Heimteilnehmer ist, ist die
LSA das Zuhause, eine Wohnung oder ein Haus; jedenfalls ein sehr
gedrängter
Bereich. In die sem Fall wird die in diesem Ortsbereich dominierende
Zelle als die „Heimzelle" des Teilnehmers
ausgewählt.
Es kann angenommen werden, dass mobile Anrufe in diesem Ortsbereich
durch die Heimzelle bedient werden, jedoch kann dies nicht sichergestellt
werden, aufgrund von beispielsweise mit der Ausbreitung von Radiowellen
im Zusammenhang stehenden Fading-Erscheinungen. Dies kann dazu führen, dass
der Heimteilnehmer nicht immer in der Lage ist, einen billigeren
Tarif oder spezielle Dienste zu nutzen. Selbst wenn die Mobilstation
mit einem Merkmal ausgestattet ist, welches den Teilnehmer informieren
würde,
falls der Teilnehmer in einer Spezialzelle kampiert oder nicht,
wäre die
Anwendung des Dienstes für
den Teilnehmer ungewiss und umständlich.
Dementsprechend könnte
die LSA eines Firmenteilnehmers typischerweise ein Büro oder
ein Firmenbereich sein. Der LGS-Dienst wird mittels einer Basisstation,
die in den Bürogebäuden der
Firmen platziert ist, bereitgestellt. Der Abdeckungsbereich der
Basisstation wird derart geplant, dass die LSA Zelle die gesamte
festgelegte LSA abdeckt, jedoch wird sie nicht notwendigerweise
den gesamten Bereich dominieren. Beispielsweise an den Grenzen der
LSA-Zelle, wie beispielsweise in der Nähe von Raumfenstern, können die
Abwärtsverbindungssignale
von einer angrenzenden Zelle stärker sein,
wobei in diesem Fall unter normalen Bedingungen die MS in dieser
benachbarten Zelle kampieren würde.
Falls das Büro
klein ist und bürospezifische Zellen
dort nicht angelegt sind, ähnelt
die Bürozelle dem
oben beschriebenen Konzept der „Heimzelle".
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Zellenauswahl im zellularen
Funknetzwerk zu verbessern mit der Wirkung, dass die Mobilstation
die spezielle Zelle/Zellen, wann immer sie sich in deren Bereich
befindet, priorisiert bzw. den Vorrang gibt.
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Dies
wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Auswählen
einer Zelle eines zellularen Funknetzwerks in einer Mobilstation
erreicht, wobei das Verfahren umfasst die Schritte:
Messen
von Signalpegeln einer bedienenden Zelle und angrenzender bzw. benachbarter
Zellen in einer Mobilstation in der Ruhebetriebsart (Idle Mode),
Berechnen
eines Zellenauswahlparameters für
jede gemessene Zelle anhand der gemessenen Signalpegel, und
Auswählen der
besten Zelle als die bedienende Zelle aufgrund der Zellenauswahlparameter.
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Das
Verfahren ist gekennzeichnet dadurch, dass das Verfahren weiter
umfasst die Schritte:
Vergleichen der zu messenden Zellen mit
einer im Speicher der Mobilstation gespeicherten Spezialzellenliste,
Überprüfen, ob
jede der als eine Spezialzelle identifizierten Zellen das vorbestimmte
Minimalerfordernis der Zellenauswahl auf Grundlage des gemessenen Signalpegels
erfüllt,
und
Manipulieren der Berechnung eines Zellenauswahlparameters
einer das Minimalerfordernis erfüllenden Spezialzelle
mit der Wirkung, dass die Auswahlwahrscheinlichkeit einer Spezialzelle
gegenüber
einer normalen Zelle verbessert wird.
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Die
Erfindung betrifft weiter ein zellulares Funksystem mit Mobilstationen
und Basisstationen, wobei die Mobilstationen eingerichtet sind zum
Messen der empfangenen Signalpegeln von Zellen im Ruhezustand und
zum Auswählen
der Zelle als die bedienende Basisstation, die auf Grundlage eines mittels
des gemessenen Signalpegels berechneten Zellenauswahlparameters
die beste ist. Das System ist gekennzeichnet dadurch, dass die Mobilstation umfasst:
Mittel zum Speichern einer Spezialzellenliste, Mittel zum Vergleichen
der zu messenden Zellen mit der Spezialzellenliste, ein Mittel,
das überprüft, ob eine
als eine Spezialzelle identifizierte Zelle das vorbestimmte Minimalerfordernis
der Zellenauswahl auf Grundlage des gemessenen Signalpegels erfüllt, und Mittel
zum Manipulieren der Berechnung des Zellenauswahlparameters einer
speziellen Zelle, die das Minimalerfordernis erfüllt, mit der Wirkung, dass
die Auswahlwahrscheinlichkeit einer speziellen Zelle gegenüber einer
normalen Zelle verbessert wird. Die Erfindung betrifft auch eine
Mobilstation, die eingerichtet ist zum Messen des empfangenen Signalpegels
von Zellen im Ruhezustand und zum Auswählen der besten Zelle als die
bedienende Basisstation auf Grundlage des Zellenauswahl parameters,
der mittels der gemessenen Signalpegel berechnet worden ist. Die
Mobilstation ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation umfasst:
Mittel zum Speichern einer teilnehmerspezifischen Spezialzellenliste,
Mittel zum Vergleichen der zu messenden Zellen mit der Spezialzellenliste,
ein Mittel, das überprüft, ob eine
Zelle, die als eine Spezialzelle identifiziert wurde, das vorbestimmte
Minimalerfordernis der Zellenauswahl auf Grundlage des gemessenen
Signalpegels erfüllt
und Mittel zum Manipulieren der Berechnung des Zellenauswahlparameters
einer Spezialzelle, die das Minimalerfordernis erfüllt, mit
der Wirkung, dass die Auswahlwahrscheinlichkeit einer Spezialzelle
gegenüber einer
normalen Zelle verbessert wird.
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Bei
der Erfindung ist die Mobilstation eingerichtet zum Speichern einer
Liste von Spezialzellen, die für
sie im gesamten Netzwerk oder in einem örtlichen Abschnitt des Netzwerks
festgelegt worden ist. Auf Grundlage der gespeicherten Informationen
und Systeminformationen, die durch die Zellen rundgesendet wurden,
ist es der Mobilstation möglich,
die Spezialzellen in der Nachbarschaft zu identifizieren.
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Die
Mobilstation misst die Empfangspegel der Abwärtsverbindungssignale der umgebenden Zellen
einschließlich
einer möglichen
bedienenden Zelle (typischerweise durch Berechnung eines durchschnittlichen
Signalpegels für
jede Zelle auf Grundlage der verschiedenen Messungen). Ein Zellenauswahlparameter
des verwendeten Zellenauswahlkriteriums wird mittels dieses gemessenen
(bevorzugt durchschnittlichen) Signalpegels berechnet. In dieser Anmeldung
bezieht sich die Berechnung des Zellenauswahlparameters auf die
Bestimmung oder Berechnung jedes Referenzwertes, der bei der Zellenauswahl
verwendet wird. Dieser Parameter kann direkt der gemessene (bevorzugt
durchschnittliche) Signalpegel sein, aber typischerweise ist es
ein anderer Wert, der mittels des gemessenen Signalpegels berechnet
wird, wie beispielsweise der Zellenauswahlparameter C2 im mobilen
Kommunikationssystem GSM. Gemäß dem Grundprinzip
der Erfindung wird die Berechnung der Zelle, die als eine Spezialzelle
identifiziert worden ist, mit der Wirkung verarbeitet, dass die
Spezialzelle mit einem besseren Zellenauswahlparameterwert versehen
wird als eine normale Zelle mit dem gleichen gemessenen Signalpegel.
Auf diese Weise wird die Aus wahlwahrscheinlichkeit der Spezialzelle
im Vergleich zu der normalen Zelle verbessert. Mit anderen Worten
priorisiert der erfindungsgemäße Zellenauswahlalgorithmus
Spezialzellen gegenüber
normalen Zellen. Bei der Erfindung wird die Priorisierung nur durchgeführt, falls
die Spezialzelle das vorbestimmte Minimalerfordernis der Zellenauswahl
auf Grundlage des gemessenen Signalpegels erfüllt. In der Praxis kann es
bedeuten, dass der empfangene Signalpegel den vorbestimmten Minimalpegel überschreiten
muss oder die Funkstreckendämpfung
zwischen der Mobilstation und der Basisstation unter einen bestimmten
Schwellenwert fallen muss. Beispielsweise muss in dem GSM-System
der Streckenverlustparameter C1 größer als Null sein, bevor die
Spezialzellenpriorisierung der Erfindung erlaubt wird. Auf diese
Weise wird die Priorisierung von Spezialzellen daran gehindert,
zu verursachen, dass die Mobilstation in einer Spezialzelle kampiert,
deren Signalpegel zu gering ist und so werden negative Effekte auf
die Spektrumeffizienz des mobilen Netzwerks vermieden. Betreiber
des mobilen Netzwerks stellen gelegentlich das Minimalerfordernis
der Zellenauswahl von normalen Zellen sehr niedrig ein. In solch
einem Fall kann ein höheres Minimalerfordernis
der Zellenauswahl verwendet werden für Spezialzellen als für normale
Zellen und auf diese Weise kann die Auswahl von einer Spezialzelle
mit einer sehr geringen Qualität
vermieden werden. Die Minimalerfordernisse der Zellenauswahl werden
bevorzugt durch den Betreiber ausgewählt und die Zellen senden typischerweise
die Minimalerfordernisse anzeigende Informationen rund.
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Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird eine Spezialzelle durch Hinzufügen einer
vorbestimmten Spanne zu dem gemessenen (bevorzugt durchschnittlichen)
Signalpegel der Spezialzelle vor der tatsächlichen Bestimmung des Zellenauswahlparameters
und abschließender
Zellenauswahl priorisiert. Auf diese Weise ist der „gemessene" Signalpegel, der
bei der Zellenauswahl verwendet wird, höher als in der Realität, was natürlich dazu führt, dass
die Spezialzelle als die beste oder als eine der besten bei der
Zellenauswahl klassifiziert wird. Auf diese Weise stellt die Erfindung
sehr effizient sicher, dass eine Spezialzelle als eine bedienende
Zelle ausgewählt
wird, vorausgesetzt, dass sie einen genügenden Signalpegel aufweist.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Spanne
ermöglicht
es jedoch der Mobilstation genauso gut, in einer normalen Zelle zu
kampieren, im Fall, dass die Signalstärke der normalen Zelle die
Signalstärke
der Spezialzelle um wenigstens die oben erwähnte Spanne überschreitet. Dies
hält die
Mobilstation davon ab, in der Spezialzelle für immer „zu hängen", wie es der Fall sein wäre, falls
die Zellenauswahl nur stattfindet, wenn der Signalpegel unter die
Minimalerfordernis fällt.
Durch geeignete Auswahlen der erfindungsgemäßen Spanne und Minimalerfordernis
kann ein gewünschter
Ausgleich zwischen der Verwendung der Spezialzelle und den benachbarten
nächsten
Zellen ohne Störung der
Bedienungsqualität
oder ohne Verursachung negativer Auswirkungen auf die Spektraleffizienz
des Netzwerks verursacht werden. Diese Spanne wird bevorzugt von
der Basisstation der bedienenden Zelle an die Mobilstationen rundgesendet,
sodass sie dynamisch und örtlich
angepasst werden kann.
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Alternativ
kann eine entsprechende Spanne direkt zu dem Endzellenauswahlparameter
oder jedem anderen in der Berechnung des Zellenauswahlparameters
verwendeten Parameter hinzuaddiert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im
folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen erläutert,
in denen
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1 einen
vereinfachten Aufbau des GSM-Netzwerks zeigt;
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2 das örtliche
Dienstbereichskonzept in einem zellularen Funknetzwerk veranschaulicht;
und
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3 ein
Flussdiagramm ist, welches die erfindungsgemäße Zellenauswahl durch eine
Mobilstation veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die
vorliegende Erfindung kann auf die Zellenauswahl und die Kampierungsfunktion
der Mobilstation in jedem zellularen Funksystem angewendet werden.
Im folgenden wird die Erfindung in größerem Detail im Zusammenhang
mit dem europäischen
digitalen GSM mobilen Kommunikationssystemen (Globalen System für mobile
Kommunikation bzw. Global System for Mobile Communications) und
dessen Version DCS1800 (Digitales Kommunikationssystem). 1 ist
eine vereinfachte Ansicht des Aufbaus des GSM-Netzwerks. Für eine detaillierte
Beschreibung des GSM-Systems wird Bezug genommen auf die GSM-Empfehlungen und
auf „The
GSM System for Mobile Communication" von M. Mouly und M. Pautet, Palaiseau,
Frankreich, 1992, ISBN: 2-9507190-0-0-7.
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Bezugnehmend
auf 1 kampiert die Mobilstation MS über eine
Funkstrecke zu einer der Basis-Sende/Empfangs-Stationen BTS im Fall
der 1 an der Basisstation BST1. Die Mobilstation MS empfängt im Ruhebetriebszustand
(bzw. Idle Mode) die Rundsendung der ausgewählten Basisstation. Das Basisstationssystem
BSS weist auch eine Basisstationssteuerung (bzw. Base Station Controller) BSC
und Basisstationen BTS, die durch diese gesteuert werden, auf. Die
mobile Vermittlungsstelle (bzw. Mobile Services Switching Centre)
MSC steuert üblicherweise
verschiedene Basisstationssteuerungen BSC. Das MSC ist mit anderen
mobilen Vermittlungsstellen, mit der mobilen Netzwerkübergangsvermittlungsstelle
(bzw. dem Gateway Mobile Services Switching Centre) GSMC und möglicherweise mit
dem intelligenten Netzwerk IN verbunden. Über das Gateway Mobile Services
Switching Centre GMSC, ist das GSM-Netzwerk mit anderen Netzwerken, wie
beispielsweise dem öffentlichen
leitungsvermittelten Telefonnetzwerk (bzw. Public Switched Telefone
Network) PSTN, anderen mobilen Kommunikationsnetzwerken PLMN; dem
ISDN-Netzwerk oder dem intelligenten Netzwerk IN verbunden. Der
Betrieb des gesamten Systems wird durch das Betriebs- und Verwaltungszentrum
(bzw. Operation und Maintenance Centre) OMC überwacht.
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Die
Teilnehmerdaten der mobilen Station MS sind dauerhaft im Home Location
Register HLR des Teilnehmers und temporär im Visitor Location Register
VLR, in dessen Bereich sich die MS augenblicklich aufhält, gespeichert.
Die (Stand-)Ortsinformationen des Teilnehmers (Mobilstation MS)
sind im Visitor Location Register mit der Genauigkeit des Ortsbereichs
LA gespeichert. Der geographische Bereich, der durch das Visitor
Location Register überwacht wird,
wird in eine oder mehrere Ortsbereiche LA unterteilt. Die MS ist
in der Lage, sich innerhalb jedes Ortsbereichs zu bewegen, ohne
das VLR zu informieren. Eine oder mehrere Basisstationen BTS können in
jedem Ortsbereich betrieben werden.
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Die
Basisstationen BTS senden kontinuierlich Informationen auf ihrem
Rundfunkkanal über
sich selbst und ihre Umgebung, beispielsweise eine Zellenkennung
CI, Informationen über
angrenzende Zellen und einen Ortsbereichskennzeichner LAI aus. Auf Grundlage
des Letzterwähnten
weiß die
die Rundsendung der Basisstation BTS abhörende Mobilstation MS, in welchem
Ortsbereich sie sich in diesem Moment befindet. Falls die Mobilstation
MS feststellt, sobald bei einer neuen Basisstation BTS kampiert wird,
dass der Ortsbereichskennzeichner LAI der neuen Basisstation unterschiedlich
ist zu der LAI der alten Basisstation, sendet die Mobilstation eine
Ortsaktualisierungsanfrage an das Netzwerk. Der Ortsbereich LA des
Teilnehmers wird im Visitor Location Register VLR, in dessen Bereich
sich die MS zu diesem Zeitpunkt befindet, aktualisiert. Informationen
werden zum Home Location Register HLR des Teilnehmers über den
VLR-Bereich, in
dem der Teilnehmer sich aufhält, übertragen.
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Die
MS misst fortlaufend die Abwärtsverbindungssignale
der Basisstationen BTS der Zellen, am nächsten zu der bedienenden Zelle,
beispielsweise um die Basisstation, die den besten Signalpegel bietet,
zu bestimmen und für
eine mögliche
Zellenneuauswahl bzw. Zellenwiederauswahl. Auf Grundlage der von
jeder Zelle auf dem Rundfunkkanal gesendeten Informationen über angrenzende
Zellen identifiziert die MS, die angrenzenden Zellen, die sie überwachen
sollte. Beispielsweise kann im mobilen Kommunikationssystem GSM
die MS gleichzeitig zusätzlich
zur bedienenden Basisstation, den Signalpegel und/oder die Signalqualität von höchsten 32
anderen Basisstationen messen. Wenn sich die MS innerhalb des Bereichs
des mobilen Kommunikationsnetzwerks bewegt, kampiert sie in der
Zelle mit dem stärksten
Signal.
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Ein
Problem bei diesen herkömmlichen Netzwerken
besteht darin, dass alle Mobilstationen, die autorisiert sind, das
Netzwerk zu nutzen, im Wesentlichen durch die Zellen auf dieselbe
Weise bedient werden müssen.
Es ist so nicht möglich,
für einige
Zellen einem einzelnen Teilnehmer oder Teilnehmergruppen ange passte
spezielle Dienste oder Tarife bereitzustellen, für die andere Teilnehmer nicht autorisiert
sind.
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Gemäß dem örtlichen
GSM-Dienstkonzept (LGS), das oben beschrieben worden ist, ist es
beabsichtigt, in der Zukunft einen speziellen Dienstbereich für (eine
oder mehrere) Spezialzellen des Netzwerks, d.h. Spezialzellen für einen
mobilen Teilnehmer zu definieren. In dieser Anmeldung bezieht sich
eine Spezialzelle auf eine Zelle bei normaler Netzwerkplanung, wobei
in dieser Zelle dem Teilnehmer ein spezieller Dienst angeboten werden
kann. Die Spezialzelle kann eine Makrozelle, eine Mikrozelle oder
eine Pikozelle sein. Ein Betreiber wählt die Zellen des Netzwerks,
die als Spezialzellen eines bestimmten mobilen Teilnehmers definiert
sind, aus und dadurch werden sie zum örtlichen Dienstbereich LSA
hinzugefügt,
der für
den mobilen Teilnehmer gebildet wird. Die Mobilstation speichert
eine Zellenliste, welche die Spezialzellen des Anwenders der Mobilstation
direkt mittels Zellenkennzeichnern oder indirekt mittels irgendeines
anderen geeigneten Kennzeichners anzeigt. Ein geeigneter Speicherort
für diesen
Zweck ist beispielsweise ein Teilnehmeridentifikationsmodul (bzw.
Subscriber Identification Module) SIM.
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Es
ist für
die Erfindung nicht wesentlich, wie die Spezialzellen oder die LSA
im Netzwerk definiert wird, in den Netzwerkregistern gespeichert
wird oder an die Mobilstation berichtet wird. Es ist allein für die Erfindung
wesentlich, dass eine Spezialzellenliste eines Teilnehmers in der
Mobilstation an irgendeiner Stelle gespeichert ist, wobei die Liste
bei der erfindungsgemäßen Zellenauswahl
verwendet werden kann.
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Der örtliche
Dienstbereich LSA kann in Übereinstimmung
mit den Anforderungen des Teilnehmers mit einer frei wählbaren
Form und Größe definiert
werden. Es kann ein sehr kleiner Dienstbereich sein, wie beispielsweise
ein „Heimbereich", der eine oder mehrere
Zellen abdeckt, ein sehr großer
Bereich, der den Teil einer Stadt (eine oder mehrere Ortsbereiche)
abdeckt, oder eine Kombination davon sein. Es sei weiter angemerkt,
dass die logischen Ortsbereiche, die im Netzwerk definiert sind,
und die teilnehmerspezifischen örtlichen
Dienstbereiche voneinander unabhängig
sind. Die örtlichen
Dienstbereiche LSA verschiedener Teilneh mern und Teilnehmergruppen
können überlagert
sein oder sich überlappen,
d.h. eine Zelle kann Teil von verschiedenen örtlichen Dienstbereichen sein.
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Das örtliche
Dienstbereichskonzept ist in der 2 veranschaulicht.
Die 2 zeigt Zellen C1 bis C18, von denen C1 bis C3
zum Ortsbereich LA1 gehören
und Zellen C4 bis C18 zum Ortsbereich LA2 gehören. 2 zeigt
außerdem
den örtlichen
Dienstbereich LSA eines mobilen Teilnehmers, wobei der Bereich umfasst:
Heimzellen C12 und Bürozellen C15
bis C16. In diesem Beispiel sind C12 und C15 bis C16 gewöhnliche
Zellen des GSM-Netzwerks, die für
alle Teilnehmer des zellularen Netzwerks verfügbar sind. Für den betreffenden
Teilnehmer sind sie jedoch Spezialzellen, da in diesen Zellen der
Teilnehmer niedrigere Anrufttarife als normale Tarife haben kann.
Statt allgemeine Netzwerkzellen zu sein, können Bürozellen C15 und C16 private
Bürozellen
sein, auf die nur Firmenangestellte Zugriff haben. Andere Anwender,
welche die Firmengebäudebereiche
besuchen, werden die öffentlichen
Zellen, die den Ortsbereich des Büros abdecken, nutzen.
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Wie
früher
bemerkt, behandeln herkömmliche
Zellenauswahlalgorithmen die Zellen demokratisch, d.h. die stärkste Zelle
wird als bedienende Zelle ausgewählt.
Dies kann dazu führen,
dass beispielsweise eine Mobilstation, die im Bereich der Heimzelle C12
ihres Anwenders angeordnet ist, in einer Nachbarzelle C7 kampiert,
die aus irgendeinem Grund stärker
ist. In diesem Fall ist es dem Teilnehmer nicht möglich, den
speziellen Dienst seiner Heimzelle zu nutzen, wie beispielsweise
einen billigen Tarif, stattdessen muss er normale Tarife der Zelle
C7 nutzen. Auf diesem Grund ist ein Mechanismus erforderlich zum
Anleiten der Mobilstation, den Spezialzellen des Teilnehmers bei
der Zellenauswahl den Vorrang zugeben, aber in einer Weise, welche
die Dienstqualität nicht
stört und
keine anderen negativen Effekte auf die Effizienz und den Betrieb
des Netzwerks ausübt.
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Im
Folgenden wird das Verfahren des bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung zum Priorisieren von Spezialzellen des Teilnehmers
in Verbindung mit der Zellenauswahl unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
Es wird zuerst angenommen, dass die Mobilstation MS sich in der Heimzelle
C12 in 2 des Teilnehmers aufhält. Die MS befindet sich im
Ruhebetriebszustand und kampiert an der Basisstation der Zelle C12
und empfängt die
Rundsendungen und den Steuerkanal BSSH/CCH der Zelle. Die MS empfängt auf
dem Rundfunkkanal BCCH Systeminformationen (Schritt 30 in 3),
einschließlich
beispielsweise benachbarter Zelleninformationen (eine Liste mit
Nachbarzellen) und Parameter RXLEV_ACCESS_MIN und MS_TXPWR_MAX_CCH,
die bei der Berechnung der Parameter C1 und C2, wie in den Empfehlungen GSM
03.22 und 05.08 beschrieben. RXLEV_ACCESS_MIN ist der minimale Empfangspegel
in der Mobilstation, der zum Zugriff auf das System in einer normalen
Zelle benötigt
wird. Mit anderen Worten der Parameter zeigt die kleinste Empfangssignalstärke an,
bei der die Zelle ausgewählt werden
kann. Netzwerkbetreiber setzen gewöhnlich den Wert des Parameters
RXLEV_ACCESS_MIN sehr gering, was zur Auswahl von einer Zelle führen kann,
selbst in einer Situation, in der sie keinen ordentlichen Dienst
anbieten kann. Aus diesem Grund enthalten die rundgesendeten Systeminformationen im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung einen Parameter LSA_RXLEV_ACCESS_MIN, der einen größeren Wert
als den des Parameters RXLEV_ACCESS_MIN besitzt, und auf diese Weise wird
die ausreichende Qualität
für die
Verbindung in der ausgewählten
Spezialzelle sichergestellt. Die in einer Zelle rundgesendeten Systeminformationen enthalten
einen Parameter LSA_CAMPING_MARGIN, der zur Priorisierung von Spezialzellen
verwendet wird, wie unten in größerem Detail
erklärt
wird. Die MS misst regulär
die empfangenen Signalpegel der bedienenden Basisstation und benachbarten
Basisstationen und berechnet die zellenspezifischen Durchschnittssignalpegel,
Schritt 31, 3.
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Wann
immer die Signalpegel aktualisiert werden, werden für jede Zelle
auch ein Streckendämpfungsparameter
C1 und ein Dämpfungsparameter
C2 berechnet. Gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung unterscheidet sich jedoch die Berechnung der Parameter
C1 und C2 in Abhängigkeit
davon, ob die Zelle eine normale oder eine Spezialzelle des mobilen
Teilnehmers ist. Um Spezialzellen zu identifizieren, vergleicht
die MS den Zellenkennzeichner jeder Zelle mit einer Spezialzellenliste,
die in der Mobilstation gespeichert ist, wobei die Liste beispielsweise
im Zusammenhang mit einer Ortsaktualisierung, Schritt 32 erhalten
wird.
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Für den Fall,
dass die Zelle in Schritt 32 und 33 in der Spezialzellenliste
nicht gefunden wird, geht das Verfahren zu Schritt 34,
in dem der Streckendämpfungsparameter
C1 gemäß den aktuellen GSM-Spezifikationen
berechnet wird. In anderen Worten,
C1 = (A-Max(B,=)), wobei
A
= der empfangene Pegeldurchschnitt – RXLEV_ACCESS_MIN
B =
MS_TXPWR_MAX_CCH-P
MS_TXPWR_MAX_CCCH = der maximale Übertragungsleistungspegel,
den die MS zum Zugreifen auf das System, ohne anders instruiert
zu sein, nutzen kann,
P = maximale Ausgabeleistung der Mobilstation.
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Sobald
C1 im Schritt 34 berechnet worden ist, wird in Schritt 37 überprüft, ob der
Wert des Parameters C1 größer als
Null ist. Falls dies nicht der Fall ist, geht die Routine zu Schritt 40.
Falls C1 > 0, geht die
Routine zu Schritt 39, in dem der Zellenauswahlparameter
C2 berechnet wird, wie in den aktuellen GSM-Empfehlungen spezifiziert. In anderen
Worten,
C2 = C1 – CELL_RESELECT_OFFSET,
wobei
CELL_RESELECT_OFFSET = der Zellenauswahl-Offset bzw.
-versatz in der fraglichen Zelle. Sobald der Parameter C2 berechnet
worden ist, geht die Routine zu Schritt 40.
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Für den Fall,
dass die Zelle in Schritt 33 als eine Spezialzelle identifiziert
worden ist, geht das Verfahren zu Schritt 35, in dem das
Streckendämpfungskriterium
C1 für
die Spezialzelle unter Verwendung eines Parameters LSA_RXLEV_ACCESS_MIN berechnet
wird, der einen größeren Minimalsignalpegel
für eine
anzunehmende Zelle erfordert. In anderen Worten,
C1 = (A-Max(B,0)),
wobei
A = RXLEVAVE-LSA_RXLEC_ACCESS_MIN,
B
= MS_TXPWR_MAX-P.
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Danach
wird in Schritt 36 überprüft, ob C1 > 0 ist. Falls das nicht
der Fall ist, geht die Routine zu Schritt 40. Falls C1 > 0, geht die Routine
zu Schritt 38, in dem ein Zellenauswahlparameter C2 berechnet
wird. Da es sich um eine Spezialzelle handelt, ist die Berechnung
des Parameters C2 modifiziert worden, um zu bewirken, dass ein besserer
Wert als Ergebnis für
den Parameter C2 erhalten wird als für einer normalen Zelle, für die der
gleiche Durchschnittssignalpegel gemessen wurde. Auf diese Weise
wird bei der Zellenauswahl eine Spezialzelle priorisiert. In einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird der Wert des Parameters LSA_CAMPING_MARGIN zum
gemessenen Durchschnittspegel RXLEVAVE hinzuaddiert,
um einen höheren
Signalpegel als in der Realität
für die
Spezialzelle zu erhalten. Der Parameter C2 wird anschließend unter
Verwendung dieses angehobenen Signalpegels berechnet, wobei in diesem
Fall die Spezialzelle automatisch im Vergleich zu gleich starken oder
stärkeren
normalen Zellen priorisiert wird. In diesem Fall kann die Gleichung
zur Berechnung des Parameters C2 wie folgt sein. C2
= [A + LSA_CAMPING_MARGIN)-MAX(B,0)]-CELL_RESELECT_OFFSET
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Sobald
in Schritt 38 C2 berechnet worden ist, geht die Routine
zu Schritt 40. In Schritt 40 wird überprüft, ob die
Parameter C1 und C2 für
jede Zelle berechnet worden sind. Falls nicht, kehrt die Routine
zu Schritt 32 zurück,
um eine Kennung der nächsten Zelle
vorzunehmen. Falls alle Zellen untersucht worden sind, geht das
Verfahren zu Schritt 41, in dem primär die Zelle mit dem größten Wert
für den
Parameter C2 als die bedienende Zelle ausgewählt wird. Falls die bedienende
Zelle die ausgewählte
aktuelle bedienende Zelle ist, wird nach einer Weile ein neuer Parameteraktualisierungszyklus
durch Rückkehr
zu Schritt 30 begonnen. Falls die ausgewählte Zelle
eine neue Zelle ist, wird der PCCH/CCCH Funkkanal der neuen Zelle
zum Empfangen der Systeminformationen und anderer Signalisierungen
eingestellt.
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Aufgrund
der obigen Anordnung, bleibt die MS beispielsweise in der Heimzelle
C12 in der 2 kampierend, bis der Signalpegel
von irgendeiner benachbarten Zelle den Signalpegel der Zelle C12
um den Wert des Parameters LSA_CAMPING_MARGIN überschreitet. Typischerweise
passiert dies, wenn die MS sich vom Bereich der Heimzelle entfernt.
Der Wert des Parameters LSA_CAMPING_MARGIN kann sich beispielsweise
in einem Bereich von 20 bis 30 dB bewegen.
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In
dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel
wird eine ausreichend gute Qualität der Verbindung in einer Spezialzelle
sichergestellt, indem ein höherer
Minimalsignalpegel LSA_RXLEV_ACCESS_MIN in der Berechnung des Parameters
C1 verwendet wird. Falls der minimale Signalpegel LSA_RXLEV_ACCESS_MIN,
der durch den Betreiber spezifiziert wird, trotzdem für eine normale
Zelle angesehen wird, eine ausreichende Qualität bereitzustellen, kann das
gleiche Berechnungsverfahren des Parameters C1 in Schritt 35 für eine Spezialzelle
wie für
eine normale Zelle in Schritt 34 verwendet werden.
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Die
Erfindung wurde vorstehend unter Verwendung einer Zellenneuauswahl
als ein Beispiel, in dem die MS schon in einer beliebigen Zelle
kampiert, beschrieben. Dies ist die üblichste Situation, in der die
vorliegende Erfindung verwendet wird. Eine andere besondere Situation
besteht darin, wenn die MS einen ersten Zugriff auf das Netzwerk
durchführt, nachdem
sie beispielsweise eingeschalten worden ist. Die Erfindung kann
in dieser Situation genauso gut verwendet werden. Die Erfindung
kann jedoch den Erstzugriff auf das Netzwerk verlangsamen, wobei
aus diesem Grund in einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung die Priorisierung von Spezialzellen verhindert wird, bis
die MS in einer beliebigen Zelle des Netzwerks kampiert. Danach
beginnt die Priorisierung von Zellen mittels des oben beschriebenen
Neuauswahlverfahrens bzw. Wiederauswahlverfahrens.
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Es
ist außerdem
möglich,
in Verbindung mit dem oben beschriebenen Parameter C2 alle normale Zellenauswahlrestriktionen
zu verwenden, wie beispielsweise Hysterese, wenn der Ortsbereich
sich ändert,
Zeitrestriktionen, etc.
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Es
sollte angemerkt werden, dass wenn eine Spezialzelle erkannt worden
ist, und deren Signalpegel befunden wird, die Minimalerfordernis
zu erfüllen, dass
es möglich
ist, den Parameter C2 in anderen Weisen anstelle der Manipulation
des gemessenen Signalpegels zu beeinflussen. Parameter C2 kann beispielsweise
auf normale Weise berechnet werden, wobei er danach durch eine geeignete Spanne LSA_CAMPING_MARGIN
ergänzt
wird, welche die Spezialzelle in der gewünschten Weise priorisiert.
In diesem Fall ist es in Schritt 38 der 3 möglich, C2 zuerst
gemäß den GSM-Spezifikationen
zu berechnen und anschließend
die Priorisierung C2 = C2 + LSA_CAMPING_MARGIN gemäß der Erfindung auszuführen.