DE69834735T2

DE69834735T2 - Verfahren und einrichtung zur messung des lokalen verkehrs in einem zellularen telefonnetz

Info

Publication number: DE69834735T2
Application number: DE69834735T
Authority: DE
Inventors: Ake Johansson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2018-03-11
Also published as: WO1998044748A3; US5946612A; DE69834735D1; CN1132440C; AU6753398A; WO1998044748A2; CA2283986C; CA2283986A1; AU733664B2; PL335972A1; EP1013120A2; EP1013120B1; CN1258419A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Auswahl von Zellenstellen in einem zellularen Telefonnetz und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausführen von lokalen Verkehrsmessungen in einem vorgeschlagenen Ort einer „Hot Spot" Mikrozelle.
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
Da die Verwendung eines zellularen Telefonnetzes anwächst muss eine zusätzliche Kapazität zu dem Netz hinzugefügt werden, um den erhöhten zellularen Telefonverkehr aufzunehmen. Ein Verfahren zum Erhöhen der Kapazität eines zellularen Telefonnetzes besteht darin zusätzliche Zellen zu dem Netz hinzuzufügen. Zwei Verfahren sind verfügbar, wenn neue Zellen zu einem existierenden zellularen Telefonnetz hinzugefügt werden. In sowohl einem zellularen Telefonsystem, welches hierarchische Kapazitäten aufweist, als auch in einem, das dieses nicht tut, wird eine existierende Zellenstelle in zwei oder mehr geographisch kleinere Mikrozellen unterteilt, wobei jeder Mikrozelle oder Mikrozellen ein getrennter Satz von Funkfrequenzen zugewiesen wird, um eine drahtlose Kommunikation mit Mobilstationen zu bewirken. Mobilstationen werden dann typischerweise von der Zelle bedient, deren Basisstation das stärkste Signal, wie von der Mobilstation gemessen, aussendet.
In einem zellularen Telefonsystem mit hierarchischen Kapazitäten können neue Zellen ebenfalls zu einem existierenden zellularen Telefonnetz unter Verwendung einer Struktur, die als eine hierarchische Zellenstruktur bezeichnet wird, hinzugefügt werden. Bei diesem Ansatz wird die gegenwärtige Zelle nicht in zwei oder mehr Zellen unterteilt, sondern anstelle davon wird eine neue geographisch kleinere Mikrozelle innerhalb des geographischen Dienstgebiets der gegenwärtigen bedienenden Zelle oder der gegenwärtigen bedienenden Zellen angeordnet. Wie bei dem voranstehenden Ansatz wird der neuen Mikrozelle ein Satz von Funkfrequenzen zugewiesen, um eine drahtlose Kommunikation mit Mobilstationen durchzuführen. Im Gegensatz zu dem früheren Ansatz wird jedoch eine Mobilstation durch die neu hinzugefügte Zelle bedient, immer dann, wenn die Signalstärke der neuen Zelle einen Schwellenpegel übersteigt, und nicht, wenn die Signalstärke der neuen Zelle die stärkste ist. Unter anderen Erwägungen stellt der Schwellenpegel typischerweise die minimale Stärke dar, die für eine zuverlässige Kommunikation benötigt wird. Diese neue Zelle wird typischerweise in einem geographischen Gebiet angeordnet, in dem eine hohe Dichte von sich langsam bewegenden Mobilstationen auftritt. Die Mikrozelle übernimmt einen zellularen Telefonverkehr von der umgebenden Makrozelle oder den umgebenden Makrozellen und erhöht dadurch die Verkehrskapazität in dem umgebenden Gebiet.
Ein Problem, welches von Anbietern von zellularen Telefonnetzen angetroffen wird, wenn eine neue Zelle hinzugefügt wird, besteht darin, einen geeigneten Ort zum Erzeugen der neuen Zelle zu identifizieren und zu verifizieren, um die Anzahl von Anrufen, die an die neue Zelle heruntergeladen werden sollen, zu maximieren. Um bei der Stellenauswahl unterstützend zu wirken ist es wünschenswert, das zellulare Telefonverkehrsvolumen an verschiedenen vorgeschlagenen Zellenstellen zu messen.
Die WO 96/35305 beschreibt ein Verfahren zum Messen des zellularen Telefonverkehrs, wobei ein Testempfänger die Signalstärke von Uplink-Zugriffsversuchen der Mobilstationen überwacht und zählt.
In einem gegenwärtigen Ansatz zum Messen des zellularen Telefonverkehrsvolumens in einem zellularen Telefonnetz des Global System for Mobile communications (GSM) ist ein Dummy-Basisstationssender, der als Hot Spot Beacon bezeichnet wird, an der vorgeschlagenen Zellenstelle angeordnet und sendet ein Dummy-Broadcast-Steuerkanalsignal. Mobilstationen in dem umgebenden Gebiet empfangen das Dummysignal, messen die Signalstärke, und berichten die Signalstärke in ihren Signalstärkeberichte, die routinemäßig an die Basisstation gesendet werden, die gegenwärtig die bestimmte Mobilstation bedient. Ein Prozessor, der an einer der umgebenden Basisstationen angeordnet ist, vergleicht die Signalstärkemessungen der Dummy-Basisstation und der umgebenden Basisstationen, um die Anzahl von Mobilstationen zu bestimmen, die die Signalstärke der Dummy-Basisstation als stärker als die umgebenden Basisstationen gemessen haben. Diese Mobilstationen sind Kandidaten, um von der vorgeschlagenen Mikrozelle bedient zu werden, und stellen das zellulare Verkehrsvolumen dar, welches an eine Mikrozelle in einem zellularen Telefonsystem ohne hierarchische Möglichkeiten heruntergeladen werden soll.
Mehrere Probleme existieren mit den gegenwärtigen Verfahren zum Messen des zellularen Telefonverkehrsvolumens. Zunächst erfordert das erste Verfahren die Zuweisung einer Funkfrequenz zur Verwendung durch die Dummy-Basisstation. Gelegentlich kann eine Funkfrequenz nicht verfügbar sein oder kann eine Neuzuweisung der Funkfrequenzen erfordern, die von umgebenden Basisstationen verwendet werden. Ferner fängt der Prozessor, der das zellulare Verkehrsvolumen in dem gegenwärtigen Verfahren zum Messen des zellularen Telefonverkehrsvolumens berechnet, nur Signalstärkeberichte von einer einzelnen Basisstation ab. Häufig gibt es mehrere Basisstationen, die die vorgeschlagene Mikrozellenstelle umgeben, und um das zellulare Telefonverkehrsvolumen zu ermitteln müssen getrennte Messungen an jeder Basisstation ausgeführt werden. Deshalb würde es vorteilhaft sein ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, um das zellulare Telefonverkehrsvolumen in einem zellularen Telefonsystem zu bestimmen. Ferner würde es vorteilhaft sein ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des zellularen Telefonverkehrsvolumens bereitzustellen, die die Zuweisung von Funkfrequenzen nicht erfordern. Noch weiter würde es vorteilhaft sein ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, um von einem einzelnen Ort den zellularen Telefonverkehr, der zu mehreren Basisstationen gehört, von einem einzelnen Ort zu messen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren an einer Vorrichtung zum Messen des zellularen Telefonverkehrsvolumens in einer vorgeschlagenen Mikrozellenstelle. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Empfänger an der vorgeschlagenen Mikrozellenstelle angeordnet und misst die Signalstärke von Aussendungen von Mobilstationen, die von Orten innerhalb und um die vorgeschlagene Mikrozellenstelle herum senden. Ein Prozessor, der mit dem Empfänger kommuniziert, zeichnet die Signalstärkemessungen und deren Dauer auf und extrapoliert das zellulare Telefonverkehrsvolumen auf Grundlage von diesen Messungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein funktionales Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die innerhalb einer einzelnen Makrozelle angeordnet ist, wobei Signalstärkemessungen verwendet werden, um das zellulare Telefonverkehrsvolumen zu messen;
2 einen Teil einer zellularen Telefonübertragung, aufgeteilt in diskrete Zeitschlitze;
3 ein funktionales Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, angeordnet in einem Ort, der von einer Vielzahl von Makrozellen umgeben ist;
4 ein Flussdiagramm für eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Obwohl die vorliegende Erfindung so beschrieben wird, dass sie in dem Standard des Global System for Mobile communications (GSM) implementiert ist, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung in anderen zellularen Telefonsystemprotokollen implementiert werden kann.
Bezugnehmend nun auf 1 ist dort ein zellulares Telefonnetz 100 mit einer Basisstation 140 dargestellt, die einen zellularen Telefondienst an Mobilstationen 130 bereitstellt, die innerhalb einer Makrozelle 110 arbeiten. Um die zellulare Telefonkapazität innerhalb der Makrozelle 110 zu erhöhen, kann eine sogenannte „Hot Spot" Mikrozelle 120 erzeugt werden. In einem zellularen Telefonsystem, welches hierarchische Möglichkeiten nicht aufweist, werden zellulare Telefonanrufe von einer Basisstation 140, die die Makrozelle 110 bedient, an eine Basisstation (nicht gezeigt) übergeben (Handover), die die vorgeschlagene Mikrozelle 120 bedienen wird, und zwar auf Grundlage eines Vergleichs zwischen den Signalstärken von der Makrozelle 110 und der Mikrozelle 120. Obwohl andere Faktoren berücksichtigt werden, tritt typischerweise ein Handover auf, wenn die Signalstärke von der vorgeschlagenen Basisstation (nicht gezeigt) stärker ist als die gegenwärtige Makrozelle 110. In einem zellularen Telefonsystem mit hierarchischen Möglichkeiten werden zellulare Telefonanrufe typischerweise von der Basisstation 140, die die Makrozelle 110 bedient, an die Basisstation (nicht gezeigt) übergeben (Handover), die die vorgeschlagene Mikrozelle 120 bedienen wird, wenn die Signalstärke von der Basisstation (nicht gezeigt) über einem minimalen Schwellenpegel ist. Unter anderen Erwägungen stellt der Schwellenpegel typischerweise die minimale Signalstärke dar, die benötigt wird, um eine zuverlässige Kommunikation zwischen der vorgeschlagenen Basisstation (nicht gezeigt), die die Mikrozelle 120 bedienen wird, und der Mobilstation 130 bereitzustellen (der Schwellenpegel wird auch hoch genug eingestellt, um so eine Gleichkanalstörung zu beseitigen, die durch die Verwendung der gleichen Trägerfrequenz verursacht wird, die in einer entfernten Zelle verwendet wird). Die Mikrozelle 120 weist jedoch ein relativ begrenztes Abdeckungsgebiet im Vergleich mit der Makrozelle 110 auf und deshalb besteht die Absicht darin die Mikrozelle 120 an einem Ort anzuordnen, wo die größte Verkehrsmenge eingefangen werden kann. Um einen optimalen Ort zur Anordnung der Mikrozelle 120 zu bestimmen ist es wünschenswert Messungen des zellularen Telefonverkehrsvolumens an verschiedenen vorgeschlagenen Stellen zu nehmen.
Obwohl in dem tatsächlichen Betrieb sowohl die Downlink-Signalstärke (Signalstärke auf der Abwärtsstrecke) der Basisstation (nicht gezeigt) der vorgeschlagenen Mikrozelle 120 als auch die Uplink-Signalstärke (Signalstärke auf der Aufwärtsstrecke) der Mobilstationen 130 bei der Bestimmung verwendet werden, wann Handover (Übergaben) auftreten sollen, verwendet eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anstelle davon nur die Signalstärke der Mobilstationen 130, um den zellularen Telefonverkehr zu berechnen. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Empfänger 150, der eine oder mehrere zellulare Telefonfunkfrequenzen empfangen kann, die zur Verwendung durch die Basisstation 140 zugewiesen werden, an der vorgeschlagenen Mikrozellen-Stelle 120 angeordnet. Der Empfänger 150 überwacht ein oder mehrere der Funkfrequenzen und nimmt Signalstärkemessungen von Aussendungen von den Mobilstationen 130. Ein Prozessor 160, der mit dem Empfänger 150 kommuniziert, zeichnet die Signalstärkemessungen und die Dauer der Messung auf. Wie beschrieben werden wird verarbeitet der Prozessor 160 die aufgezeichneten Daten, um das zellulare Telefonverkehrsvolumen zu bestimmen, dass an der vorgeschlagenen Mikrozellenstelle 120 vorhanden ist.
Nun wird zusätzlich auf die 2 Bezug genommen, wo ein Abschnitt einer zellularen Telefonübertragung 200, unterteilt in diskrete Zeitschlitze 210, dargestellt ist. Obwohl der Empfänger 150 kontinuierliche Signalstärkemessungen der Aussendungen 200 von den Mobilstationen 130 aufnehmen kann, beinhaltet die bevorzugte Ausführungsform eine diskrete Abtastung der zellularen Telefonaussendung 200. Der Empfänger 150 nimmt Signalstärkemessungen von jedem Zeitschlitz 210 und der Prozessor 160 zeichnet die Messungen auf und weist die Messungen einer Dauer zu, die der Dauer des Zeitschlitzes 210 gleicht. Nach der Aufnahme von Messungen über eine Zeitperiode ermittelt der Empfänger 150 und der Prozessor 160 eine statistisch ausreichende Anzahl von Abtastwerten, um dem Prozessor zu ermöglichen das zellulare Telefonverkehrsvolumen aus den aufgezeichneten Daten zu extrapolieren.
Zum Extrapolieren des zellularen Telefonverkehrsvolumens teilt der Prozessor 160 die Gesamtanzahl von Abtastwerten, in denen die gemessene Signalstärke größer als der Schwellenpegel ist, durch die Gesamtanzahl von Abtastwerten, die aufgenommen werden, um an einer Anteilszeit anzukommen, über die die Signalstärke größer als der Schwellenpegel war. In dieser und sämtlichen Ausführungsformen werden die Frequenzen, die überwacht werden sollen, aus Frequenzen gewählt, die für Signalisierungszwecke nicht verwendet werden. Ansonsten muss der Extrapolationsprozess zunächst diejenigen Zeitschlitze beseitigen, die für Signalisierungszwecke zugewiesen sind und die ein Verkehrsvolumen nicht darstellen. Wenn der Empfänger 150 Messungen auf nur einer einzelnen Funkfrequenz vorgenommen hat, dann wird das zellulare Telefonverkehrsvolumen berechnet, indem die vorher berechnete Anteilszeit mit der Gesamtanzahl von Funkfrequenzen, die der Basisstation 140 zugewiesen werden, multipliziert. Wenn andererseits der Empfänger mehr als eine Funkfrequenz überwacht hat, dann wird das zellulare Verkehrsvolumen dadurch berechnet, dass zunächst die vorher berechnete Anteilzeit durch die Anzahl von Funkfrequenzen, die überwacht werden, geteilt werden und mit der Gesamtanzahl von Funkfrequenzen, die der Basisstation 140 zugewiesen werden, multipliziert wird.
Wegen vielerlei Gründe, einschließlich eines Wunsches zur Verlängerung der Batterielebensdauer und zur Verringerung einer Störung, kann das zellulare Telefonnetz 100 die Sendeausgangsleistung der Mobilstationen 130 verändern. Damit die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine genaue Messung des zellularen Telefonverkehrsvolumens vornimmt, muss jede Mobilstation 130 bei dem gleichen Leistungspegel senden. Deshalb sieht die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für das zellulare Telefonnetz 100 vor, die Leistungsregelung der Mobilstationen 130 innerhalb der Makrozellenstelle 110 zu deaktivieren.
Zusätzlich wird nun auf die 3 Bezug genommen, wo die vorgeschlagenen Mikrozellenstelle 120 der 1, umgeben von einer Vielzahl von Makrozellen 110, die gegenwärtig den geographischen Bereich der vorgeschlagenen Mikrozellenstelle 120 bedienen, dargestellt ist. Jeder der Makrozellen 110 wird von einer entsprechenden Basisstation 140 bedient, die mit dem zellularen Telefonnetz 100 über eine gemeinsame Basisstations-Steuereinrichtung 300 kommunizieren. In einer Vorgehensweise, die konsistent mit derjenigen ist, die in 1 beschrieben wird, überwacht der Empfänger 150 ein oder mehrere Funkfrequenzen, die einer oder mehreren der Basisstationen 140 zugewiesen sind. Wie bei der Beschreibung der 1 wird eine Leistungsregelung der Mobilstationen 130 abgeschaltet (deaktiviert). Der Empfänger 150 misst die Signalstärke von jedem Zeitschlitz 210 und der Prozessor 160 zeichnet diese Messungen und deren Dauer auf. Das zellulare Telefonverkehrsvolumen wird aus den Daten extrapoliert, die von dem Prozessor 160 aufgezeichnet werden. Das zellulare Telefonverkehrsvolumen wird bestimmt, indem zunächst die Anteilszeit berechnet wird, über die die gemessene Signalstärke größer als der Schwellenpegel war. Um die Anteilszeit zu berechnen, teilt der Prozessor die Gesamtanzahl von Abtastwerten, bei denen die gemessene Signalstärke des empfangenen Signals größer als der Schwellenpegel ist, durch die Gesamtanzahl von aufgenommenen Abtastwerten. Wenn der Empfänger 150 Messungen auf nur einer einzelnen Funkfrequenz vorgenommen hat, dann wird das zellulare Telefonverkehrsvolumen dadurch berechnet, dass die vorher berechnete Anteilszeit mit der Gesamtanzahl von Funkfrequenzen, der Basisstation 140 zugewiesen sind, unter Verwendung der Funkfrequenz multipliziert wird. Wenn andererseits der Empfänger mehr als eine Funkfrequenz überwacht hat, dann wird das zellulare Telefonverkehrsvolumen berechnet, indem zunächst die vorher berechnete Anteilszeit durch die Anzahl von überwachten Funkfrequenzen geteilt wird und mit der Gesamtanzahl von Funkfrequenzen, die der Vielzahl von Basisstationen 140 zugewiesen sind, multipliziert wird.
Bezugnehmend nun zusätzlich auf 4 ist dort ein Flussdiagramm der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bevor Signalstärkemessungen vorgenommen werden, wird die Leistungsregelung der Mobilstationen 130 abgeschaltet (Schritt 400). In diesem Schritt weist das zellulare Telefonnetz 100 die Basisstation 140 an, die Leistungsregelung abzuschalten. Sobald die Leistungsregelung abgeschaltet worden ist, misst der Empfänger 150 die Signalstärke und Dauer (Schritt 410) der Übertragungen 200 von den Mobilstationen 130. Wenn der Empfänger 150 die Signalstärkemessungen aufnimmt, zeichnet der Prozessor 160 die Daten auf und extrapoliert das zellulare Telefonverkehrsvolumen (Schritt 420).
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und in der voranstehenden ausführlichen Beschreibung beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass zahlreiche Umordnungen, Modifikationen und Ersetzungen möglich sind, wie mit den folgenden Ansprüchen aufgeführt und definiert wird.

Claims

Verfahren zum Messen des Zellulartelefon-Verkehrsvolumen in einer vorgeschlagen Zellenstelle (110) eines zellularen Telefonnetzes (100), umfassend die folgenden Schritte: Abschalten (400) einer Leistungsregelung der Mobilstation innerhalb der vorgeschlagenen Zellenstelle; Messen (410) der Signalstärke und -Dauer von Mobilstations-Übertragungen auf wenigstens einer Funkfrequenz, die durch eine Basisstation verwendet wird, die gegenwärtig die vorgeschlagene Zellenstelle bedient; und Extrapolieren (420) des Zellulartelefon-Verkehrsvolumens auf Grundlage der Signalstärken, der Signaldauern, und der Gesamtanzahl von Funkfrequenzen, die durch die Basisstation verwendet werden, die gegenwärtig gerade die vorgeschlagene Zellenstelle dient.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Messen der Signalstärke und -Dauer ein Abtasten der Signalstärke von jedem Zeitschlitz, der durch Mobilstationen innerhalb der vorgeschlagenen Zellenstelle übertragen wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt zum Extrapolieren des Zellulartelefon-Verkehrsvolumens die folgenden Schritte umfasst: Teilen der Anzahl von abgetasteten Zeitschlitzen, in denen die Signalstärke einen gewünschten Schwellenpegel übersteigt, durch das Produkt der Gesamtanzahl von abgetasteten Zeitschlitzen und der Gesamtanzahl von Funkfrequenzen, die gemessen werden, um eine Anteilszeit zu berechnen, die das abgetastete Signal den gewünschten Schwellenpegel überschritten hat; und Multiplizieren der Anteilszeit mit der Gesamtanzahl von Funkfrequenzen, die durch die Basisstation verwendet werden, die gegenwärtig gerade den vorgeschlagenen Zellenstellenort bedient.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Extrapolieren des Zellulartelefon-Verkehrsvolumens die folgenden Schritte umfasst: Extrapolieren des Zellulartelefon-Verkehrsvolumens auf Grundlage der Signalstärken, der Signaldauern, und der Gesamtanzahl von Funkfrequenzen, die zusammengenommen durch die Vielzahl der Basisstationen verwendet werden, die gegenwärtig die vorgeschlagene Zellenstelle bedienen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt zum Messen der Signalstärke und -Dauer ein Abtasten der Signalstärke von jedem Zeitschlitz, der durch Mobilstationen innerhalb der vorgeschlagenen Zellenstelle gesendet wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt zum Extrapolieren des Zellulartelefon-Verkehrsvolumens die folgenden Schritte umfasst: Teilen der Anzahl von abgetastete Zeitschlitzen, in denen die Signalstärke einen gewünschten Schwellenpegel übersteigt, durch das Produkt der Gesamtanzahl von Zeitschlitzen, die gemessen werden, und der Gesamtanzahl von Funkfrequenzen, die abgetastet werden, um eine Anteilszeit zu berechnen, zu der das abgetastete Signal den gewünschten Schwellenpegel überschreitet; und Multiplizieren der Anteilszeit mit der Gesamtanzahl von Funkfrequenzen, die zusammengenommen durch die Basisstationen verwendet werden, die gegenwärtig gerade die vorgeschlagene Zellenstelle bedienen.