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Die vorliegende Anmeldung betrifft die Anmeldung von
Modris O. A. Baum, Eshwar Pittampalli und Carl F. Weaver
mit dem Titel "Method for Optimizing Forward Link Power
Levels During Soft Handoffs In A Wireless
Telecommunications Network" (Verfahren zur Optimierung
von Abwärtsstrecken-Leistungspegeln während sanfter
Weiterschaltungen in einem drahtlosen
Telekommunikationsnetz) (Anmeldung-Nr. 09/019267), die dem
Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung zugewiesen
ist und gleichzeitig mit derselben eingereicht wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft drahtlose
Telekommunikationssysteme und Verfahren zum Festlegen
einer Rahmenfehlerrateneinstellung für Basisstationen
während eines sanften Weiterschaltungsverfahrens.
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Die weltweite Verbreitung der drahtlosen
Telekommunikationstechnik bietet Diensteanbietern eine
Gelegenheit, von einer stetig wachsenden Nachfrage nach
komfortablem zuverlässigem drahtlosen Dienst zu
profitieren. Diese Diensteanbieter wissen sehr wohl,
daß die Kontrolle über Ausgaben bei der Bereitstellung
eines derartigen Dienstes eine bedeutende
Herausforderung darstellt. Bestehende Anbieter
drahtloser Dienste stellen sich dieser Herausforderung
durch Implementierung von drahtlosen
Telekommunikationsnetzen, die aus mit Basisstationen
zusammengeschalteten Mobilvermittlungsstellen (MSC - Mobile
Switching Centers) bestehen. Die MSC stellt
Verbindungen zwischen mobilen Endgeräten (das heißt
jeder Mobilstation, die Funkübertragung benutzt) und
anderen Teilnehmern her. Diese "anderen Teilnehmer"
können andere mobile Endgeräte oder durch das
öffentliche Fernsprechwählnetz (PSTN - Public Switched
Telephone Network) bediente Teilnehmer sein. Jede
Basisstation gehört zu einem spezifischen
geographischen Gebiet und stellt eine Schnittstelle
zwischen mobilen Endgeräten in ihrem Gebiet und der MSC
dar.
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Eine Folge des explosiven Wachstums der drahtlosen
Telekommunikation und des Hervortretens zahlreicher
Diensteanbieter ist die Inbetriebnahme
verschiedenartiger drahtloser Telekommunikationsnetze. Die
Vielzahl von durch diese Netze benutzten Systemen und
Protokollen ist die Ursache komplexer
Unverträglichkeitsfragen, die die Leistung beeinflussen.
Insbesondere ist die Folge der Unverträglichkeit bestehender
drahtloser Systeme die Unfähigkeit, die
Rahmenfehlerraten (FER - Frame Error Rates) mehrerer
Basisstationen, die während einer Situation des sanften
Weiterschaltens dieselbe Verbindung bedienen, in
Einklang zu bringen. Der Grund dafür ist, daß Anbieter
drahtloser Dienste die FER an jeder Basisstation
entsprechend Teilnehmeranforderungen einstellen, die
auf den Eigenschaften des geographischen Bereichs
basieren, in dem sie sich befindet. Beispielsweise
weisen Basisstationen in vorrangigen
Versorgungsgebieten (z. B. Stadtgebieten und Flugplätzen)
gewöhnlich strengere FER-Erfordernisse als die in weniger
bevölkerten Gebieten auf. Durch diese strengeren FER-
Erfordernisse wird eine Höhe an Netzleistung
sichergestellt, an die die Teilnehmer in dem
geographischen Gebiet gewöhnt sind. Als Alternative
können sich Diensteanbieter entscheiden, ein
niedrigeres Dienstniveau anzubieten, um in Gebieten
hohen Verkehrs eine größere Kapazität zu erreichen.
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Alle eine Verbindung bedienenden Basisstationen sollten
dieselben FER-Einstellungung aufrechterhalten, um hohe
Güte und leistungseffiziente Übertragungen
sicherzustellen. Es ist wohlbekannt, daß die FER-
Einstellungen durch Anheben der Signalleistung von der
Basisstation zum mobilen Endgerät verbessert werden
können. Wenn demnach mehrere Basisstationen, die
dieselbe Verbindung bedienen, mit unterschiedlichen
FER-Einstellungen arbeiten, ist es gebräuchlich, daß
Basisstationen, die nicht die stärkste Funkverbindung
mit dem mobilen Endgerät aufweisen (d. h. die
nichtdominanten Basisstationen) die Leistung für das
zum mobilen Endgerät übertragene Signal (d. h. die
Abwärtsstreckenverstärkung) anheben, um vorbestimmte
FER-Erfordernisse weiter zu erfüllen. Die Steigerung
der Abwärtsstreckenverstärkung stellt einen Versuch
dieser nichtdominierenden Basisstationen dar, die FER
von Basisstationen mit starken Funkstrecken zu dem an
der Verbindung teilnehmenden mobilen Endgerät zu
erreichen. Diese Steigerungen der
Abwärtsstreckenverstärkung durch nichtdominierende Basisstationen in
einem Szenario einer sanften Weiterschaltung verbessert
die Übertragungsgüte der bestehenden Verbindung nicht
besonders. In der Tat beeinträchtigt eine derartige
Erhöhung der Abwärtsstreckenverstärkung die Güte
anderer Verbindungen, die durch nichtdominierende
Basisstationen bedient werden. Leider wird das mit
unterschiedlichen FER-Einstellungen mehrerer
Basisstationen, die an einem Szenario einer sanften
Weiterschaltung teilnehmen, verbundene Problem durch
die gegenwärtigen Implementierungen der drahtlosen
Technik nicht angesprochen.
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Es besteht daher in der Technik eine Notwendigkeit, FER
zwischen Basisstationen in einem drahtlosen
Telekommunikationsnetz in Einklang zu bringen.
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In WO/97/34439 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Bereitstellung zentraler Leistungssteuerung in
einem Kommunikationssystem offenbart, bei denen jede
Basisstation im System die Steuerung sowohl der
Abwärtsstrecken- als auch der Aufwärtsstreckenleistung
bewirkt. Ein Funkstreckenmanager stellt einen
gemeinsamen Schwellwert zur Bestimmung des richtigen
Leistungspegels des Aufwärtsstreckensignals an jeder
Basisstation bereit. Der Funkstreckenmanager stellt
auch zur Steuerung der Abwärtsstreckenleistungs-
Steuerung ein Verhältnis zwischen der
Abwärtsstreckensignalstärke und einer Pilotsignalstärke
bereit. Der Funkstreckenmanager stellt den Schwellwert
und das Verhältnis gleichförmig für alle Basisstationen
bereit, um einen gleichförmigen Arbeitspunkt für alle
Basisstationen im System und damit eine
Kapazitätssteigerung zur Verfügung zu stellen. Dieselbe
zentrale Leistungssteuerung läßt sich leicht erweitern,
um einen Mechanismus für eine systemübergreifende
sanfte Weiterschaltung bereitzustellen.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren nach Anspruch 1 bereitgestellt.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein drahtloses Telekommunikationssystem nach
Anspruch 3 bereitgestellt.
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In der drahtlosen Telekommunikationstechnik wird ein
technischer Fortschritt dadurch erzielt, daß mehreren
an einer Verbindung teilnehmenden Basisstationen
ermöglicht wird, zu kommunizieren und eine FER-
Einstellung zur Steuerung der Leistung und Güte einer
Verbindung in sanfter Weiterschaltung zu vereinbaren.
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In der bevorzugten Ausführungsform enthält ein
drahtloses Telekommunikationssystem eine MSC mit einer
Auswahl-/Verteilungseinheit (SDU -
Selection/Distribution Unit). Die SDU enthält eine FER-Steuerung mit
einem Steueralgorithmus zum Aufrechterhalten einer
gleichförmigen FER-Einstellung für alle an einer
Verbindung teilnehmenden Basisstationen. Insbesondere
erlaubt Nachrichtenübermittlung zwischen Basisstationen
über die SDU der FER-Steuerung, die FER-Einstellung für
alle an einem Szenario einer sanften Weiterschaltung
teilnehmenden Basisstationen auszuhandeln und zu
steuern. Vorteilhafterweise werden Steigerungen der
Abwärtsstreckenverstärkung durch nichtdominierende
Basisstationen eliminiert. Weiterhin wird die Leistung
durch Einstellen der FER-Einstellungen auf einen
zweckmäßigen Pegel für eine sanfte Weit er Schaltung
durchführende Basisstationen verbessert, während eine
Verbindung verschiedene geographische Gebiete
durchläuft.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1A ist ein Ausführungsbeispiel eines drahtlosen
Telekommunikationssystems, in dem die vorliegende
Erfindung ausgeübt werden kann;
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Fig. 1B ist ein vereinfachtes Blockschaltbild von der
Mobilvermittlungsstelle und zwei in Fig. 1A gezeigten
Basisstationen; und
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Fig. 2 ist ein Nachrichtenflußdiagramm, das den
Austausch von Nachrichten im drahtlosen
Telekommunikationssystem der Fig. 1A und 1B
entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung
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Fig. 1A zeigt das drahtlose Telekommunikationssystem
100 mit der Mobilvermittlungsstelle (MSC - Mobile
Switching Center) 102 und einer Mehrzahl von mit der
Mobilvermittlungsstelle zusammengeschalteten
Basisstationen. Insbesondere sind Basisstationen 104, 106,
108, 110, 112, 114 und 116 über
Querverbindungsleitungen 105, 107, 109, 111, 113, 115
bzw. 117 mit der MSC 102 zusammengeschaltet. Jede
Querverbindungsleitung 105, 107, ..., 117 enthält drei
getrennte Verbindungsstrecken zwischen jeder
Basisstation und der MSC 102. Diese Strecken sind
ausführlich in Fig. 1B beschrieben. Das drahtlose
Telekommunikationssystem 100 ist ein CDMA-System, in
dem mehrere Basisstationen ein einzelnes mobiles
Endgerät bedienen können. Die MSC 102 weist
diesbezüglich Basisstationsbetriebsmittel zu und
überwacht sie und erleichtert einen entsprechenden
Informationsaustausch während einer Mobilverbindung zum
Aufrechterhalten der Systemleistungsfähigkeit.
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Im drahtlosen Telekommunikationssystem 100 gehört jede
Basisstation zu einem bestimmten geographischen Gebiet.
In einem riesigen Bereich dieses Gebiets wird
angenommen, daß die Basisstation als die "dominierende
Basisstation" wirkt (das heißt, als die Basisstation
mit der stärksten Funkverbindung zu einem aktiven
mobilen Endgerät). Obwohl eine dominierende
Basisstation identifiziert wird, können mehrere
Basisstationen entlang der Grenze des geographischen
Gebiets das mobile Endgerät bedienen. Im vorliegenden
Beispiel ist die Basisstation 104 die mit dem
geographischen Gebiet 120 verbundene dominierende
Basisstation, die Basisstation 106 die dominierende
Basisstation für das geographische Gebiet 122,
dominiert die Basisstation 108 das geographische Gebiet
124, ist die Basisstation 110 mit dem geographischen
Gebiet 126 verbunden, die Basisstation 112 die mit dem
geographischen Gebiet 128 verbundene dominierende
Basisstation, die Basisstation 114 mit dem
geographischen Gebiet 130 verbunden und die
Basisstation 116 die mit dem geographischen Gebiet 132
verbundene dominierende Basisstation. Auch sind in der
Fig. 1A Orte gezeigt, an denen die geographischen
Gebiete jeder Basisstation überlappen. Ein solcher Ort
ist als Schnittgebiet 142 gekennzeichnet. Im
Schnittgebiet 142 kann ein mobiles Endgerät durch
Basisstation 106, Basisstation 108, Basisstation 110
oder irgendeine Kombination dieser bedient werden.
Obwohl mehrere Basisstationen ein mobiles Endgerät
bedienen können, gibt es im allgemeinen eine
Basisstation, die während einer aktiven Verbindung eine
dominierende Abwärtsverbindung mit der Mobilstation
aufrechterhält. Es gibt jedoch Zeiten, wenn mehrere
Basisstationen im wesentlichen gleiche Abwärtsstrecken
zum mobilen Endgerät aufweisen.
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Die MSC 102 bestimmt die Zuteilung von
Basisstationsbetriebsmitteln zu einer bestimmten Mobilstation und
bearbeitet alle Systemanforderungen. Beispielsweise
kann eine sich in einem überlappenden geographischen
Gebiet wie beispielweise dem Schnittgebiet 142
bewegende Mobilstation eine sanfte Weiterschaltung mit
einer anderen Basisstation anfordern. Die
Weiterschaltungsanforderung wird durch eine Basisstation
ausgelöst, wenn der Leistungspegel zwischen dem mobilen
Endgerät und einer anderen Basisstation über einen
vorbestimmten Schwellwertpegel ansteigt. In der
bevorzugten Ausführungsform bringt die MSC 102 während
des sanften Weiterschaltungsverfahrens unterschiedliche
Betriebsparameter von an einem sanften
Weiterschaltungsverfahren beteiligten Basisstationen in
Einklang. Ein solcher Betriebsparamter ist die FER-
Einstellung jeder an der Verbindung teilnehmenden
Basisstation.
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Fig. 1B ist ein vereinfachtes Blockschaltbild der MSC
102 und seiner Querverbindungen mit Basisstationen 106
und 108. Die in Fig. 1B dargestellte Systemarchitektur
wird ausführlicher in der Patentanmeldung von Michael
F. Dolan, Thomas L. McRoberts, Eshwar Pittampalli und
Thomas T. Towle mit dem Titel "Wireless
Telecommunications System For Improving Performance and
Compatibility" (Drahtloses Telekommunikationssystem zur
Verbesserung der Leistungsfähigkeit und
Kompatibilität), Serien Nr. 08/881192 beschrieben. In dieser
Ausführungsform umfaßt die MSC 102 den Steuerprozessor
204, das Koppelnetz 209 und die SDU 208 mit dem FER-
Steuersystem 206. Das Koppelnetz 209 ist über die
Strecke 235 mit der SDU 208 zusammengeschaltet.
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Die Basisstation 106 enthält die Verbindungssteuerung
212, den Zusammenschaltungsprozessor 214 und das
Kanalelement 216. Das Kanalelement 216 ist über
Strecken 237 mit der Verbindungssteuerung und dem
Zusammenschaltungsprozessor verbunden. Ebenfalls
dargestellt ist die Basisstation 108 mit dem
Zusammenschaltungsprozessor 224 und der
Verbindungssteuerung 222, die über Strecken 229 mit dem
Kanalelement 226 zusammengeschaltet sind. In der
vorliegenden Ausführungsform wird die Mobilstation 260
gleichzeitig von Basisstationen 106 und 108 bedient.
Basisstationen 106 und 108 halten bestehende
Querverbindungsstrecken zur MSC 102 aufrecht.
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Insbesondere ist die SDU 208 über
Querverbindungsstrecken 243 bzw. 239 mit der
Verbindungssteuerung 212 und dem
Zusammenschaltungsprozessor 214 der Basisstation 106 zusammengeschaltet.
Der MSC-Steuerprozessor 204 ist über
Querverbindungsstrecke 231 mit der Verbindungssteuerung 212
der Basisstation 106 zusammengeschaltet. Auf ähnliche
Weise ist die SDU 208 über Querverbindungsstrecken 245
bzw. 241 mit der Verbindungssteuerung 222 und dem
Zusammenschaltungsprozessor 224 der Basisstation 108
zusammengeschaltet. Der Steuerprozessor 204 ist über
Querverbindungsstrecke 233 mit der Verbindungssteuerung
222 der Basisstation 108 zusammengeschaltet. Anders
gesagt erhält jede Basisstation drei getrennte
Querverbindungsstrecken zur MSC 102 aufrecht. Weiterhin
sind die Verbindungssteuerung 212 der Basisstation 106
und die Verbindungssteuerung 222 der Basisstation 108
über die Strecke 205 zusammengeschaltet.
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Das FER-Steuersystem 206 ist für die Überwachung aller
FER-Einstellungen aller Basisstationen im drahtlosen
Telekommunikationssystem 100 verantwortlich.
Insbesondere empfängt das FER-Steuersystem 206 FER-
Einstellungsdaten von den Basisstations-
Zusammenschaltungsprozessoren 214 und 224. Während
eines sanften Weiterschaltungsverfahrens sendet eine
Basisstation eine Anforderung Weiterschaltung
erforderlich zur MSC 102, so daß die MSC Betriebsmittel
in einer anderen Basisstation zuteilen kann. Das FER-
Steuersystem 206 bestimmt eine am wenigsten
einschränkende FER-Einstellung für die Verbindung. Wenn
aus irgendeinem Grund eine oder beide Stationen keine
FER-Daten übertragen, wendet die MSC 102 eine Vorgabe-
FER-Einstellung an, der von allen Basisstationen im
System bequem entsprochen werden kann. Auf diese Weise
bringt das FER-Steuersystem 206 potentiell
unverträgliche FER-Anforderungen von im
Weiterschaltungsverfahren für eine gegebene Verbindung befindlichen
Basisstationen in Einklang.
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Fig. 2 ist ein Nachrichtenflußdiagramm, das den
Nachrichtenaustausch im drahtlosen
Telekommunikationssystem 100 während eines sanften
Weiterschaltungsverfahrens nach der bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Als Beispiel nehme man an, daß sich das mobile Endgerät
260 im Schnittgebiet 142 befindet, wo es gleichzeitig
durch Basisstationen 106 und 108 bedient wird. In
alternativen Ausführungsformen können mehr als zwei
Basisstationen ein mobiles Endgerät in einem
Schnittgebiet bedienen und die Basisstationen können zu
unterschiedlichen MSC gehören. Das sanfte
Weiterschaltungsverfahren beginnt, wenn die Basisstation 106
eine Nachricht Weiterschaltung erforderlich zur MSC 102
übermittelt. Die MSC 102 empfängt die Nachricht
Weiterschaltung erforderlich und übermittelt danach
eine Nachricht sanfte Weiterschaltungsanforderung zur
Basisstation 108.
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Als Reaktion auf die
Weiterschaltungsanforderungsnachricht übermittelt die Basisstation 108 eine
Betriebsmittelverfügbarkeitsnachricht zur SDU 208 der
MSC 102. Durch die
Betriebsmittelverfügbarkeitsnachricht wird die Funkstrecke gekennzeichnet, die die
Basisstation 108 der Verbindung zuteilen wird und
enthält die erwartete FER-Einstellung der Verbindung.
In der vorliegenden Ausführungsform übermittelt die
Basisstation 106 eine angeforderte FER-Einstellung, die
die durch die Basisstation an die Verbindung angelegte
gegenwärtige FER widerspiegeln kann oder nicht. Alle
empfangenen FER-Daten werden zum FER-Steuersystem 206
übermittelt, das eine FER bestimmt, die auf die
Verbindung angewandt werden kann. In den meisten Fällen
entspricht die durch das FER-Steuersystem 206 bestimmte
FER-Einstellung der am wenigsten einschränkenden FER-
Einstellung für die Verbindung auf der Grundlage von
von allen an der Verbindung beteiligten Basisstationen
empfangenen Daten. Die FER-Einstellung wird dann durch
die SDU 208 allen teilnehmenden Basisstationen als die
auf die Verbindung anzuwendende FER-Einstellung
mitgeteilt. Die Anwendung der FER-Einstellung kann vor
oder parallel zu der Herstellung einer sanften
Weiter Schaltungsverbindung stattfinden.
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Auf diese Weise werden Versuche durch eine
Basisstation, sich an die FER-Einstellung anderer
Basisstationen durch Anheben von
Abwärtsstreckenverstärkungen anzupassen, eliminiert. Insbesondere
bestimmt die SDU in einer ein sanftes
Weiterschaltungsverfahren koordinierenden MSC eine FER-
Einstellung, die für alle an dem sanften
Weiterschaltungsverfahren beteiligten Basisstationen
annehmbar ist. Vorteilhafterweise werden unnötige
Steigerungen der Leistungspegel zur Abwärtsstrecke
vermieden, so daß Basisstationen in einem drahtlosen
Telekommunikationsnetz Betriebsmittel effizient nutzen
können.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in bezug auf ein
Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, wird der
Fachmann erkennen, daß zahlreiche andere Anordnungen
ausgearbeitet werden können, ohne aus dem Rahmen der
Erfindung zu weichen.