-
Die Erfindung bezieht sich auf ein
verbessertes Verfahren und eine verbesserte Anordnung für die Zellenneuauswahl
durch eine Mobilstation in einem Zellenfunksystem. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf die Zellenneuauswahl in einer Situation,
in der die Mobilstation mit einem speziellen Dienst verbunden ist, wie
z. B. dem allgemeinen Paketfunkdienst (GPRS), der z. B. von der
aktuellen Zelle angeboten wird.
-
Um den Hintergrund für die Erfindung
bereitzustellen, werden als nächstes
beispielhaft Anordnungen des Standes der Technik zum Ändern einer
aktiven Zelle im GSM-System (globalen System für die mobile Telekommunikation)
und in einem im GSM verwendeten GPRS-Dienst beschrieben.
-
1 zeigt
die Grundstruktur digitaler Zellensysteme. Typischerweise umfaßt ein mobiles
Kommunikationsnetz wenigstens ein Kernnetz CN und eines oder mehrere
Funkanschlußnetze
RAN. Die Kernnetze CN bestehen aus verschiedenen zentralen Systemen,
die außer
vielseitigen Kommunikationsmöglichkeiten
verschiedene intelligente Netzdienste anbieten können. Ein Kernnetz umfaßt Mobilvermittlungsstellen
MSC, andere Netzelemente (die im GSM z. B. den versorgenden GPRS-Unterstützungsknoten
SGSN und den Gateway-GPRS-Unterstützungsknoten GGSN enthalten)
und die zugeordneten Übertragungssysteme.
Die Funkanschlußnetze
befinden sich zwischen dem Kernnetz und den Mobilstationen. Ein
Funkanschlußnetz
umfaßt Basis-Sender/Empfänger-Stationen
BTS und eine Funknetz-Steuereinrichtung RNC. Jede Basisstation BS
besitzt eine feste Verbindung zur Funknetz-Steuereinrichtung RNC.
Die Funknetz-Steuereinrichtungen besitzen wiederum feste Verbindungen
zu wenigstens einem Kernnetz-Knoten. Zwischen den Mobilstationen
MS und den Kernnetzen CN können
eines oder mehrere Funkanschlußnetze
arbeiten, wobei durch ein gegebenes Funkanschlußnetz eine Mobilstation MS
mit mehreren Kernnetzen CN verbunden sein kann.
-
2 zeigt
die Versorgungsbereiche der durch ein Zellensvstem angebotenen Dienste.
Der Bereich 20 zeigt den Versorgungsbereich der GSM-Basisdienste,
während
die Bereiche 21, 28 und 29 die GPRS-Versorgungsbereiche
innerhalb des Bereiches 20 sind. Typischerweise kann der
Bereich 21 das Zentrum einer Großstadt sein, der Bereich 28 kann
z. B. ein Flughafen sein und der Bereich 29 kann ein Forschungs- und Entwicklungskomplex
oder ein anderer Bürokomplex
sein, wo ein GPRS-Dienst notwendig ist.
-
3 zeigt
die GPRS-Basisstationen 23, 24, 25 und 26 und
ihre Versorgungsbereiche 23a, 24a, 25a und 26a im
Zentrum 21 einer Großstadt
ausführlicher. 3 zeigt nicht die Basisdienst-GSM-Basisstationen, deren
Versorgungsbereiche innerhalb des Bereichs 21 liegen. 3 zeigt, daß sogar
ein Bereich, der GPRS-Dienste anbietet, Orte besitzen kann, hier
den Ort 27, die sich nicht innerhalb des Versorgungsbereichs irgendeiner
GPRS-Basisstation befinden. An einem derartigen Ort muß sich eine
Mobilstation mit einer Basisstation verbinden, die nur den GSM-Basisdienst
anbietet. Außerdem
ist aus 3 ersichtlich,
daß, wenn
sich eine Mobilstation in einem Bereich bewegt, in dem die Versorgungsbereiche
der Basisstationen klein sind, die versorgende Basisstation in kurzen
Intervallen gewechselt werden.
-
Eine Mobilstation in einem Zellenfunksystem
versucht immer, einen Versorgungsbereich einer Basisstation zu wählen, um
in ihm so berücksichtigt
zu werden, daß die
Qualität
der Funkverbindung angemessen ist. Herkömmlicherweise ist die Zellenauswahl
basierend auf der Messung des empfangenen Funksignalpegels entweder
in der Mobilstation oder in der Basisstation erfolgt. Im GSM-System
sendet z. B. jede Basisstation ein Signal in einem sogenannten Rundfunksteuerkanal
BCCH, der in benachbarten Basisstationen verschiedene Frequenzen
besitzt. Die Mobilstationen messen die Stärken der BCCH-Signale, die
sie empfangen, und entscheiden auf der Grundlage der Messungen,
welche Zelle aus der Perspektive der Funkverbindungsqualität die vorteilhafteste
ist. Die Basisstationen informieren außerdem die Mobilstationen über die
in den benachbarten Zellen verwendeten BCCH-Frequenzen, so daß die Mobilstationen
wissen, welche Frequenzen sie abhören müssen, um die BCCH-Sendungen
der benachbarten Zellen zu finden. In jeder Zelle enthält die Sendung
auf dem BCCH-Kanal außerdem
Informationen darüber,
wie die Mobilstationen sogenannte Direktzugriffsanforderungen in
dieser speziellen Zelle ausführen
können,
um eine Verbindung aufzubauen.
-
4 zeigt
die GSM-Rundfunkfrequenzkanäle
in einem sogenannten 51-Mehrfachrahmen.
Außer dem
BCCH sind der Frequenzkorrekturkanal FCCH, der Synchronisationskanal
SCH und der gemeinsame Steuerkanal CCCH enthalten.
-
Die 5a, 5b und 5c stellen die GPRS-51- und -52-Mehrfachrahmenstrukturen
dar. In den GPRS-Rundfunkkanälen
sind die GSM-BCCH- und -CCCH-Kanäle
durch ihre GPRS-Gegenstücke,
nämlich die
PBCCH- und PCCCH-Kanäle,
ersetzt. In der 51-Mehrfachrahmenstruktur, 5a, sind die FCCH- und SCH-Kanäle veranschaulicht,
selbst wenn sie in der aktuellen GPRS-Spezifikation nicht spezifiziert
sind. In der GPRS-52-Mehrfachrahmenstruktur
sind, zurückzuführen auf
die Tatsache, daß sie
in der 52-Mehrfachrahmenstruktur der aktuellen Spezifikation nicht
spezifiziert sind, keine FCCH- oder SCH-Kanäle gezeigt. In der in 5b gezeigten 52-Mehrfachrahmenstruktur
gibt es PBCCH (PSI) nur in einem Funkblock pro Mehrfachrahmen, während es
in der in 5c gezeigten
52-Mehrfachrahmenstruktur
PBCCH-Informationen (PSI-Informationen) in vier Funkblöcken pro
Mehrfachrahmen gibt. Selbst wenn die 51-Mehrfachrahmenstruktur in diesem Text
als ein Beispiel verwendet wird, sind die hier veranschaulichten
Ideen außerdem
für die
52-Mehrfachrahmenstrukturen
gültig.
Dies gilt infolge der Tatsache, daß es keine wesentlichen Unterschiede
zwischen den zwei Rahmenstrukturen gibt. Im GPRS-System wird die
Liste der Nachbarzellen der Basisstation in einer sogenannten Paketinformationen-Nachricht
des Typs 3 (PSI3-Nachricht)
und einer Paketinformationen-Nachricht des Typs 3 bis (PSI3bis-Nachricht) im PBCCH-Kanal
gesendet.
-
Im GSM-System enthält jede
Basisstation in ihrem BCCH-Signal die Daten, die für Verbindungsanforderungen
erforderlich sind. Außerdem
kann jede Basisstation regelmäßig auf
der BCCH-Frequenz sogenannte Systeminformationsnachrichten (SI-Nachrichten)
senden. Diese Nachrichten enthalten Informationen über die Fähigkeit
der Basisstation, fortschrittliche Dienste bereitzustellen, insbesondere
GPRS-Netzdienste.
-
Falls eine Mobilstation, die in einer
Zelle untergebracht ist, die den GSM-Basisdienst anbietet, in eine andere
Zelle wechseln muß,
hört sie
die BCCH-Kanäle
der benachbarten Zellen ab und empfängt die SI-Nachrichten von
diesen. Mit Rücksicht
auf diese Informationen kann die Mobilstation bestimmen, ob eine
Zelle den GPRS-Dienst unterstützt
oder nicht, wobei die Mobilstation den Betrieb auf dem GPRS-Kanal
unmittelbar beginnen kann, falls die Zelle dies tut. Eine untätige Mobilstation
kann z. B. in regelmäßigen Intervallen
ihre Informationen über
die Eigenschaften der benachbarten Zellen durch das Empfangen der
SI-Nachrichten aktualisieren, so daß die Informationen zum Zeitpunkt
einer möglichen
Zellenneuauswahl schnell aus dem Speicher der Mobilstation wiedergewonnen
werden können.
-
6 zeigt
den Prozeß des
Standes der Technik, der stattfindet, wenn eine Mobilstation, die
sich bereits im GPRS-Dienst befindet, die versorgende Zelle ändern muß. Die Mobilstation
hat bereits eine Liste der Nachbarzellen von der versorgenden Basisstation
empfangen. Diese Liste wird verwendet, um kontinuierlich zu prüfen, ob
es eine Notwendigkeit gibt, die versorgende Zelle zu wechseln, Phase 60.
Falls die Mobilstation feststellt, daß die Zellenneuauswahl notwendig
ist, stimmt sie auf die Nachbarzelle ab und beginnt das Empfangen
der Systeminformationen des BCCH der gewählten Zelle, Phase 61.
Auf der Grundlage dieser Daten trifft die Mobilstation eine Vorauswahl
der Zelle und prüft,
daß die
Zelle ein Minimum des notwendigen Dienstes anbieten kann, Phase 62.
Wenn die Mobilstation eine geeignete Zelle gewählt hat, um den Dienst von
ihr zu erhalten, beginnt die Mobilstation das Empfangen der notwendigen
SI oder PSI von dieser Zelle, um den GPRS-Dienst zu erhalten, Phase 63.
Die gewählte
Zelle kann den GPRS-Dienst anbieten oder nicht. Ein solches ähnliches
Verfahren ist in WO-A-9507010 offenbart.
-
Ein Nachteil des obenbeschriebenen
Verfahrens ist, daß es
nicht vernünftig
ist, was die Leistungsaufnahme und die Kommunikationsbetriebsmittel
für die
Mobilstation anbelangt, während
sie in einer GPRS-Zelle untergebracht ist, um die Basis-GSM-SI-Nachrichten
zu empfangen, in der Praxis beginnt die Mobilstation das Empfangen
der SI-Nachrichten aber nur, nachdem die Zellenneuauswahl-Prozedur
begonnen worden ist. Folglich hält
die Mobilstation keine aktuelle Liste der Eigenschaften der Nachbarzellen.
Die obenbeschriebene Anordnung legt eine Last auf die mit dem GPRS-Dienst
verbundene Mobilstation, weil die in einer Zelle untergebrachte
Mobilstation zuerst aus dem von der Basisstation der Zelle gesendeten
Signal eine Liste der anderen BCCH-Frequenzen lesen und dann eine
kurze Periode der BCCH-Sendung, die auf jeder der in der Liste erwähnten Frequenzen ankommt,
empfangen, demodulieren und decodieren muß, um festzustellen, ob die Nachbarzellen
den GPRS-Netzdienst bereitstellen können. Es kann sein, daß ein größerer Teil
der Nachbarzellen den GPRS nicht unterstützt, wobei in diesem Fall die
Mobilstation nur Zeit und elektrische Leistung beim Empfangen, Demodulieren
und Decodieren der BCCH-Kanäle
derartiger Zellen verschwendet. Der Empfang dieser GSM-SI-Nachrichten
kann etwa 10 Sekunden dauern, dies ist normalerweise eine zu lange
Verzögerung
bei der Zellenneuauswahl, insbesondere wenn sich die Mobilstation
schnell bewegt. Folglich verwendet die Mobilstation mehr Leistung,
die Datenkommunikation wird langsamer und die Verbindung mit der
Basisstation kann vorübergehend
unterbrochen werden.
-
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung,
ein Verfahren eine Anordnung zu schaffen, in dem bzw. der die Verwendung
der Kommunikationsbetriebsmittel, um eine neue geeignete Zelle zu
finden, effizienter als in den Verfahren und Anordnungen des Standes
der Technik ist.
-
Eine wesentliche Idee in der Erfindung
ist, daß die
versorgende Basisstation Informationen darüber zur Mobilstation sendet,
ob die Basisstation in einer Nachbarzelle einen gegebenen Dienste
bereitstellt. Diese Informationen werden vorzugsweise in einer Signalgebungsnachricht
in einem Kanal eines gegebenen Dienstes, wie z. B. den GPRS, gesendet,
mit dem die Mobilstation verbunden ist. Die Zellenneuauswahl wird
dann vorzugsweise direkt auf der Ebene des bestimmten Dienstes ausgeführt.
-
Der "bestimmte Dienst" bedeutet hier am bevorzugtesten einen
anderen Dienst als den Basisdienst auf der untersten Ebene des Kommunikationssystems.
-
Wenn die Mobilstation z. B. in GPRS-Paketkanälen arbeitet,
werden die Informationen darüber,
ob die Basisstation einer Nachbarzelle den GPRS anbietet oder nicht,
vorteilhaft in einer PSI3-Nachricht in einem GPRS-Paketkanal gesendet.
Am einfachsten kann die Erfindung in einem GPRS-System verwirklicht sein, indem zur
PSI3-Nachricht des Paketkanals ein Ein-Bit-Informationselement für jede Nachbarzelle
hinzugefügt wird,
das anzeigt, ob die fragliche Nachbarzelle den GPRS-Dienst unterstützt. Falls
die Mobilstation nicht mit einem speziellen Dienst, wie z. B. den
GPRS, verbunden ist, können
die Informationen in der Informationsnachricht des Basissystems,
wie z. B. SI3, gesendet werden.
-
Die Erfindung macht es möglich, daß eine mit
einem gegebenen Dienst verbundene Mobilstation einen direkten Wechsel
zwischen der versorgenden Basisstation und einer weiteren Basisstation,
die den gleichen Dienst anbietet, ausführt, ohne auf die Systemsignalgebung
der unteren Ebene zurückgreifen
zu müssen.
Deshalb muß eine
mit dem GPRS verbundene Mobilstation im Zusammenhang mit der Zellenneuauswahl
z. B. nicht die Systeminformationsnachrichten empfangen, die durch
die Nachbarzellen in den GSM-Basiskanälen gesendet werden, sondern
sie kann die neue GPRS-unterstützende
Zelle direkt auf der GPRS-Ebene auswählen.
-
Die Zellenneuauswahl in Mobilstationen
kann effizienter als in den Systemen des Standes der Technik ausgeführt werden,
falls die Mobilstationen vorherige Kenntnis der durch die Basisstation
angebotenen Dienstebenen besitzen. In der Anordnung gemäß der Erfindung
sendet eine Basisstation Informationen über die Dienstebenen der benachbarten
Basisstationen in Signalgebungsnachrichten des aktuellen Dienstes,
so daß die
Mobilstation, um eine neue Zelle zu finden, nur die Sendungen dieser
benachbarten Basisstationen empfängt,
demoduliert und decodiert, die ein ausreichend starkes Signal senden
und die entsprechend den durch die aktuelle Basisstation gesendeten
Informationen die aktuelle Dienstebene anbieten können. Die
Mobilstation kann verschiedene Listen derartiger benachbarter Basisstationen
aufrechterhalten, in deren Zellen sie sich in der nahen Zukunft
bewegen kann.
-
Auf diese Weise unterstützt die
Erfindung, die Zellenneuauswahl einzustellen, so daß die Last
auf der Mobilstation und der Funksignalgebung, die durch die Messung
der möglichen
neuen Zellen und den Empfang der Nachrichten verursacht wird, so
klein wie möglich
ist.
-
Gemäß der Erfindung kann eine Mobilstation
so schnell wie möglich
aus verfügbaren
Zellen eine neue Zelle auswählen,
die die Kommunikationserfordernisse der Mobilstation am besten erfüllt. Die
Zellenneuauswahl kann ausgeführt
werden, während
sich die Mobilstation im sogenannten Ruhezustand befindet, in dem es
keine aktive Datenverbindung zwischen der Mobilstation und einer
Basisstation gibt, oder sie kann während einer aktiven Datenverbindung
ausgeführt
werden.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Auswählen einer
neuen Dienstzelle in einem Zellenfunksystem, bei dem in der neuen
Zelle eine bestimmte Dienstebene erforderlich ist, wobei das Verfahren
eine Phase des Sendens von Informationen über benachbarte Zellen von
einer Basisstation eines Zellenfunksystems an eine Mobilstation
umfaßt,
wobei die Basisstation eine Nachricht erzeugt, die Informationen über die
benachbarten Zellen enthält,
und die Nachricht an die Mobilstation sendet,
ist dadurch gekennzeichnet,
daß
die
Basisstation in die Nachricht Informationen darüber einbaut, ob die in der
Nachricht erwähnte
Nachbarzelle den bestimmten Dienst für Mobilstationen anbietet,
und die Zellenneuauswahl direkt auf der Ebene des bestimmten Dienstes
ausgeführt
wird.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Verwirklichen
der Zellenneuauswahl in einem Zellenfunksystem, das sowohl Basisstation
mit zugeordneten Zellen als auch Mobilstationen umfaßt, ist
dadurch gekennzeichnet, daß es
Phasen umfaßt,
in denen
- a) eine Mobilstation mit einem durch
das System angebotenen Dienst eine Verbindung herstellt,
- b) eine Basisstation eine Signalgebungsnachricht in Übereinstimmung
mit einem bestimmten Dienst zur Mobilstation sendet, wobei die Nachricht
sowohl Informationen über
Nachbarzellen, die sich in der Nähe der
Basisstation befinden, als auch Informationen darüber, ob
die Nachbarzellen einen bestimmten Dienst bereitstellen, enthält,
- c) auf der Grundlage der Nachricht die Mobilstation vorbereitend
eine Gruppe von neuen Zellen auswählt, die einen bestimmten Dienst
anbieten,
- d) die Mobilstation Messungen unter den vorbereitend ausgewählten Zellen
ausführt,
um eine geeignete neue Zelle zu finden, wodurch
- – falls
die Messungen anzeigen, daß es
unter den vorbereitend ausgewählten
Zellen wenigstens eine geeignete neue Zelle gibt, die Mobilstation
eine neue Zelle aus den vorbereitend ausgewählten Zellen auswählt, und
- – falls
die Messungen anzeigen, daß es
unter den vorbereitend ausgewählten
Zellen keine geeignete neue Zelle gibt, die Mobilstation eine neue
Zelle aus anderen als den vorbereitend ausgewählten Zellen auswählt, und
- e) die Zellenneuauswahl direkt auf der Ebene des bestimmten
Dienstes ausgeführt
wird.
-
Die Erfindung ist außerdem auf
ein Verfahren zum Senden von Informationen über benachbarte Zellen von
einer Basisstation eines Zellenfunksystem zu einer Mobilstation
gerichtet, wobei die Basisstation eine Nachricht erzeugt, die Informationen über die
benachbarten Zellen enthält,
und die Nachricht an die Mobilstation sendet, und das dadurch gekennzeichnet
ist, daß die
Basisstation in die Nachricht Informationen über die Dienstebene aufnimmt,
die für
die Mobilstationen durch die in der Nachricht erwähnte Nachbarzelle
angeboten wird, und daß die
Signalgebungsnachricht wenigstens eines der folgenden Informationsteile
enthält:
- – ob
die Nachbarzelle in einem blockierten Zustand ist oder nicht,
- – Länge des
von der Nachbarzelle verwendeten Mehrfachrahmens,
- – Ort
der Steuerkanal-Synchronisationsinformationen.
-
Die Erfindung ist außerdem auf
eine Basisstation und eine Mobilstation eines Zellenfunksystems
gerichtet.
-
Die Basisstation gemäß der Erfindung,
die Mittel, die einen bestimmten Dienst anbieten, und Mittel, die
Signalgebungsnachrichten erzeugen, und Mittel, die diese an Mobilstationen
senden, umfaßt,
ist dadurch gekennzeichnet, daß
- – sie
Informationen über
eine Gruppe von Nachbarzellen enthält, die sich in der Nähe der Basisstation
befinden, die Informationen darüber
enthalten, ob eine Nachbarzelle den bestimmten Dienst bereitstellt,
- – sie
ausgerüstet
ist, um die Informationen in eine Signalgebungsnachricht einzubauen,
und
- – sie
ausgerüstet
ist, um die Zellenneuauswahl direkt auf der Ebene des bestimmten
Dienstes auszuführen.
-
Die Zellen-Mobilstation gemäß der Erfindung,
die mit Mitteln für
die Verbindung mit einem bestimmten Dienst ausgerüstet ist
und Mittel, die Signalgebungsnachrichten von Basisstationen empfangen,
sowie Mittel für
die Ausführung
von zellenspezifischen Messungen, um eine geeignete Zelle für den Zweck
der Zellenneuauswahl zu ermitteln, umfaßt, ist dadurch gekennzeichnet,
daß sie
ausgerüstet
ist, um Informationen über
die Dienstebene einer Nachbarzelle anhand von Signalgebungsnachrichten
anzugeben, die von der momentanen dienenden Basisstation gesendet
werden, und um die Zellenneuauswahl auf der Grundlage der Informationen direkt
auf der Ebene des bestimmten Dienstes auszuführen.
-
Die Erfindung ist ferner auf ein
Zellenfunksystem gerichtet, das Basisstationen und ihnen zugeordnete Zellen
sowie Mobilstationen umfaßt
und bei dem
- – die Basisstationen ausgerüstet sind,
um die Nachrichten zu erzeugen und sie an Mobilstationen in Form von
Signalgebungsnachrichten zu senden, und
- – die
Mobilstationen ausgerüstet
sind, um auf einer bestimmten Dienstebene zu arbeiten und Signalgebungsnachrichten
von Basisstationen zu empfangen,
und das dadurch gekennzeichnet
ist, daß es
Informationen, auf die eine Basisstation zugreifen kann und die auf
eine Gruppe von Nachbarzellen in der Nähe der Zelle der Basisstation
bezogen sind und die Informationen über die Dienstebene enthalten,
die in und von den Nachbarzellen für Mobilstationen angeboten
werden, einbaut, wobei das fragliche System beschaffen ist, um die
Informationen von der Basisstation in einer Signalgebungsnachricht
an eine Mobilstation zu übertragen,
um eine neue dienende Zelle auszuwählen, um die Zelleneuauswahl
direkt auf der Ebene des bestimmten Dienstes auszuführen.
-
In den abhängigen Ansprüchen sind
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben.
-
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme
auf die beispielhaft dargestellten bevorzugten Ausführungsformen
und die beigefügte
Zeichnung ausführlicher
beschrieben, worin
-
1 ein
Zellenfunksystem gemäß dem Stand
der Technik zeigt,
-
2 die
Versorgungsbereiche in einem Zellenfunksystem zeigt,
-
3 die
Zellen in einem Bereich zeigt, der einen bestimmten Dienst anbietet,
-
4 einen
GSM-51-Mehrfachrahmen zeigt,
-
5a einen
GPRS-51-Mehrfachrahmen zeigt,
-
5b einen
GPRS-52-Mehrfachrahmen mit PBCCH in einem Funkblock zeigt,
-
5c einen
GPRS-52-Mehrfachrahmen mit PBCCH in vier Funkblöcken zeigt,
-
6 einen
Ablaufplan eines Verfahrens des Standes der Technik für das Wechseln
der versorgenden Zellen zeigt,
-
7 einen
Ablaufplan eines Verfahrens gemäß der Erfindung
für das
Wechseln der versorgenden Zellen zeigt, und
-
8 eine
Zellen-Mobilstation gemäß der Erfindung
und ihre Verbindung mit einem Zellenfunksystem zeigt.
-
Oben wurde im Zusammenhang mit der
Beschreibung des Standes der Technik auf die 1 bis 6 Bezug
genommen, deshalb wird im folgenden in der Beschreibung der Erfindung
und ihrer bevorzugten Ausführungsformen
hauptsächlich
auf die 7 und 8 Bezug genommen.
-
7 zeigt
einen Ablaufplan eines Verfahrens gemäß der Erfindung zum Wechseln
der versorgenden Zelle. Eine Mobilstation stellt fest, ob es eine
Notwendigkeit gibt, die versorgende Zelle zu wechseln, wobei sie in
der Phase 70 PSI3-Nachrichten vom Paketrundfunk-Steuerkanal PBCCH
oder vom zugeordneten Paketsteuerkanal PACCH der aktuellen Basisstation
empfängt.
Eine PSI3-Nachricht enthält
eine Liste der Nachbarzellen und Informationen darüber, ob
jede spezielle Zelle die aktuelle Dienstebene unterstützt, wie
z. B. den GPRS-Netzdienst. Die Informationen darüber, ob eine benachbarte Basisstation
den aktuellen GPRS-Dienst unterstützt, werden in der PSI3-Nachricht
vorzugsweise in der Form eines Ein-Bit-Feldes für jede benachbarte Basisstation übertragen.
In diesem Fall könnte der
Wert 0 für
das Bit bedeuten, daß die
Basisstation den GPRS-Dienst nicht unterstützt, während der Wert 1 bedeuten könnte, daß die Basisstation
den GPRS-Dienst unterstützt.
Die Informationen können
außerdem
in einer Systeminformations-Nachricht (SI-Nachricht) einer niedrigeren
Dienstebene, angenommen in einer SI3-Nachricht, übertragen werden, insbesondere
wenn die Mobilstation nicht mit den GPRS-Dienst verbunden ist.
-
Als nächstes wählt die Mobilstation vorbereitend
die Zellen aus, die den aktuellen Dienst unterstützen, Phase 71. Die
Auswahl der Gruppe von Zellen in der Phase 71 kann außerdem darauf
basieren, daß die
Mobilstation versucht, eine Nachbarzelle zu finden, die entsprechend
einer von der aktuellen Basisstation gesendeten PSI-Nachricht mit
der aktuellen Basisstation zum gleichen Ortsbereich oder zum Heimatortsbereich
der Mobilstation oder zu einem privaten Pikozellennetz gehört, in der
der Betrieb für
den Benutzer vorteilhafter als im Durchschnitt ist. Die Erfindung
schränkt
nicht ein, auf welchen Grundlagen außer den Informationen darüber, ob
eine spezielle Nachbarbasisstation die aktuelle Dienstebene, in
diesem Fall den GPRS-Dienst, unterstützt, die Zellen in der Phase 71 unterschieden
werden.
-
Dann wählt die Mobilstation unter
anderem auf der Grundlage der Kanalmeßdaten in einer bekannten Weise
durch das Messen des Leistungspegels des von der aktuellen Basisstation
empfangenen Signals und/oder der Fehlerrate des demodulierten und
decodierten Signals eine neue Zelle aus den vorbereitend ausgewählten Zellen
und versucht, die ausgewählte
Zelle zur neuen versorgenden Zelle zu machen, Phase 72.
-
Deshalb versucht in der Phase 72 die
Mobilstation, aus den Nachbarzellen, die in Phase 71 auf
der Grundlage ihrer Dienstebene und möglicher anderer Kriterien als
geeignet festgestellt worden sind, eine neue Zelle zu finden. Als
eine Voraussetzung, damit die Mobilstation die Zellen wechselt,
muß die
neue Zelle bekannte Eignungskriterien erfüllen, die z. B. im GSM-System
ausreichend hohe Werte der bekannten zellenspezifischen C1- und
C2-Parameter bedeuten.
Die Eignungskriterien und andere bekannte Zellenauswahlfunktionen
in den GSM- und DCS1800-Systemen sind in den Standards der europäischen Rundfunkunion
(EBU) und des Instituts für
europäische
Telekommunikationsstandards (ETSI) ETS 300 535 (GSM 03.22) und ETS
300 578 (GSM 05.08) spezifiziert. Auf einer allgemeinen Ebene kann
der gleiche Zugang ebenso auf andere digitale Zellenfunksysteme
angewendet werden.
-
In den obenerwähnten Phasen muß die Mobilstation
nicht beginnen, die Signalgebungskanäle einer niedrigeren Dienstebene
zu empfangen. Falls es jedoch nicht möglich ist, eine Zelle auszuwählen, die
die aktuelle Dienstebene anbietet, beginnt die Mobilstation in der
Phase 72 die Suche nach einer geeigneten Zelle aus den
in der Phase 71 unterschiedenen Zellen. Falls die Mobilstation
Zeit hat, kann sie in Übereinstimmung mit
der Phase 73 nach einer geeigneten Zelle aus den unterschiedenen
Zellen suchen, selbst wenn eine geeignete Zelle mit einer "besseren Ebene" in der Phase 72 gefunden
worden war. Indem die durch die Zustände 70, 71, 72 und 73 gebildete
Schleife kontinuierlich oder regelmäßig durchlaufen wird, kann
die Mobilstation kontinuierlich eine Liste aufrechterhalten, die
die besten möglichen
neuen Zellen anzeigt.
-
Eine Basisstation kann vorteilhaft
in die PSI3-Nachrichten Informationen hauptsächlich über diejenigen Nachbarzellen
einbauen, die den gleichen Dienst wie die Basisstation selbst unterstützen. Falls
es nicht notwendig ist, in jede Nachricht die Informationen über alle
Nachbarzellen einzubauen, kann die Länge der Nachrichten, falls
gewünscht,
kürzer
gemacht werden.
-
Im folgenden ist eine mögliche PSI3-Nachrichtenstruktur
als Informationselemente ausführlicher
beschrieben:
-
-
-
-
Die Informationen gemäß der Erfindung über die
Fähigkeit
der Nachbarzelle, den GPRS-Netzdienst zu unterstützen, sind vorteilhaft in dem <Zellenneuauswahlparameter:
Cell reselection params struct>-Feld
codiert, das in diesem Fall gemäß der Erfindung
zur PSI3-Nachricht hinzugefügt
ist. Die Inhalte dieses Feldes sind z. B. wie folgt:
-
-
Das erste dieser Bits, d. h. <GPRS_SUPPORTING_CELL:
Bit (1)>, zeigt an,
ob die Zelle den GPRS-Dienst unterstützt (Wert = 1) oder nicht (Wert
= 0). Das zweite Bit, d. h. <CELL_BARR_INDICATION: Bit(1)>, zeigt an, ob sich
die Zelle im blockierten Zustand (1) befindet oder nicht (0). Der
blockierte Zustand bedeutet, daß die
Zelle für
die Verwendung blockiert ist, d. h., daß sie gesperrt ist. Das letzte
Bit, d. h. <51_MF_FRAME_STRUCTURE:
Bit(1)>, zeigt an,
ob der GPRS-Dienst den 51-Mehrfachrahmen (0) oder den 52-Mehrfachrahmen (1)
verwendet.
-
Das optionale 10 Bit lange {0|1<ARFCN: Bit(10)>}-Element kann anzeigen,
wo die Steuerkanal-Synchronisationsdaten gefunden werden können, falls
die FCCH- und SCH-Kanäle
sich nicht in Gebrauch befinden.
-
Abgesehen vom <Zellenneuauswahlparameter: Cell reselection
params struct>-Feld
ist die obenbeschriebene PSI3-Nachricht in Übereinstimmung mit dem Stand
der Technik. Die beschriebenen Zellenauswahlparameter können selbstverständlich in
anderen als den beschriebenen Systeminformationsnachrichten enthalten
sein, wie z. B. SI3, SI4, SI7, SI8 oder SI13. Außerdem kann die Übertragung
der betreffenden Systeminformationsnachricht davon abhängen, ob
der GPRS unterstützt
wird oder nicht. Außerdem
können
die Namen der Bitfelder selbstverständlich von den beschriebenen
verschieden sein.
-
Als nächstes wird ausführlicher
untersucht, wie die Zellenneuauswahl direkt auf der Ebene des GPRS-Dienstes
ausgeführt
werden kann.
-
Wie oben beschrieben worden ist,
können
die Informationen, ob eine benachbarte Zelle einen GPRS unterstützt, in
der PSI3- oder PSI3bis-Nachricht
der versorgenden Zelle enthalten sein. In dieser Weise empfängt die
Mobilstation die Informationen – bereits
vor dem Abschließen
der tatsächlichen
Zellenneuauswahl – ob
die mögliche
neue Zelle den GPRS unterstützt
oder nicht. Die Mobilstation verwendet diese Informationen im Zellenneuauswahl-Prozeß. Falls
der PBCCH auf einen nicht springenden Träger abgebildet ist, kann zu
der Nachricht ein ARFNC-Feld (wie es oben beschrieben worden ist)
hinzugefügt
sein.
-
In einem Fall (I) unterstützt die
neue Zelle z. B. den GPRS und der PBCCH wird auf einen nicht springenden
Träger
abgebildet, wobei die Mobilstation direkt auf den PBCCH der neuen
Zelle abstimmen kann, ohne eine Notwendigkeit, die BCCH-Informationen
der neuen Zelle zu lesen.
-
Außerdem im Fall (II), in dem
die neue Zelle den GPRS unterstützt
und der PBCCH auf einen nicht springenden Träger abgebildet wird, wobei
die Mobilstation nicht die ARFCN-Informationen des versorgenden Trägers empfängt, kann
die Mobilstation diese Informationen aus der SI13-Nachricht der
neuen Zelle ermitteln.
-
Andererseits in einem Fall (III),
in dem die neue Zelle den GPRS unterstützt und der PBCCH auf einen springenden
Träger
(PBCCH) abgebildet wird, benötigt
die MS zusätzliche
Informationen von der neuen Zelle, um den springenden PBCCH zu beschreiben.
Diese Informationen können
aus dem SI13-Informationselement der neuen Zelle empfangen werden.
-
In den Fällen, in denen die Mobilstation
bereits die Informationen besitzt, daß die neue Zelle den GPRS unterstützt (z.
B. das GPRS_SUPPORTING_CELL-Bit), kann die Mobilstation falls notwendig
auf die neue Zelle abstimmen und das SI13-Informationselement lesen,
das die Informationen über
den Ort des PBCCH der neuen Zelle enthält. Dies kann bereits ausgeführt werden,
bevor die Zellenneuauswahl abgeschlossen ist. Dieses Lesen von SI13
kann ausgeführt
werden, während
die Mobilstation immer noch in der aktuellen versorgenden Zelle
arbeitet. Indem dies ausgeführt
wird, kann die Mobilstation die Informationen über den PBCCH der neuen Zellen
empfangen und sich entsprechend diesen Informationen verhalten,
bevor sie tatsächlich
auf die neue Zelle abstimmt (die obigen Fälle II und III). Diese Prozedur
beseitigt die Notwendigkeit, daß die
Mobilstation während
der Zellenneuauswahl den ganzen Satz der SI-Nachrichten auf dem
BCCH der neuen Zelle liest, wobei dadurch die tatsächliche
Zellenneuauswahlzeit verringert wird.
-
8 zeigt
einen vereinfachten Blockschaltplan einer Mobilstation 800 gemäß der Erfindung
und ihre Verbindung zu einem Zellensystem. Die Mobilstation umfaßt eine
Antenne 801 zum Empfangen der durch die Basisstationen
gesendeten Hochfrequenz-Signale (HF-Signale). Ein empfangenes HF-Signal
wird durch einen Schalter 802 zu einem HF-Empfänger 811 geleitet,
wo das Signal verstärkt
und digital umgesetzt wird. Das Signal wird dann im Block 812 gleichgerichtet
und demoduliert. Der Block 813 führt die Entschlüsselung
und die Entschachtelung aus. Dann folgt die Signalverarbeitung im
Block 830. Die empfangenen Daten können als solche im Speicher 804 der
Mobilstation gespeichert werden oder die verarbeiteten Paketdaten
werden alternativ nach der Signalverarbeitung zu einer möglicherweise
externen Vorrichtung, wie z. B. einem Computer, genommen. Eine Steuereinheit
steuert die obenerwähnten
Empfangsblöcke
in Übereinstimmung
mit einem in der Einheit gespeicherten Programm.
-
Die Übertragung von der Mobilstation
wird z. B. wie folgt ausgeführt.
Gesteuert durch den Steuerblock 803 führt der Block 833 die
mögliche
Signalverarbeitung an den Daten aus, während der Block 821 die
Verschachtelung und Verschlüsselung
am zu sendenden verarbeiteten Signal ausführt. Die codierten Daten werden
in Bündeln
angeordnet, Block 822, die in ein zu sendendes HF-Signal
moduliert und verstärkt
werden, Block 823. Das zu sendende HF-Signal wird mittels
eines Schalters 802 zu einer Antenne 801 geführt. Die obenbeschriebenen
Verarbeitungs- und Übertragungsfunktionen
werden durch die Steuereinheit 803 gesteuert.
-
In der Mobilstation nach 8 enthalten die Komponenten,
die aus der Perspektive der Erfindung wesentlich sind, sowohl die
bekannten Empfangsblöcke 811–813,
mittels denen die Mobilstation die durch die Basisstationen gesendeten
Nachrichten empfängt,
demoduliert und decodiert und die Pegel der empfangenen Signale
mißt,
als auch den Steuerblock 803, der die in den Nachrichten
enthaltenen Informationen verarbeitet und den Betrieb der Mobilstation
steuert. Ein Teil des Speichers 804 der Mobilstation ist
den Informationen hinsichtlich der Nachbarzellenauswahl zuzuweisen,
diese Informationen enthalten die von den Basisstationen empfangenen
Daten über
die PBCCH-Frequenzen und Dienstebenen der Nachbarzellen. Selbstverständlich kann
ein abnehmbares Speichermedium, wie z. B. die bekannte SIM-Karte,
außerdem
für diesen
Zweck verwendet werden. Die Mobilstation verwendet die Sendeblöcke 821–823,
um die mit der Zellenauswahl zusammenhängenden Nachrichten zu den
Basisstationen zu senden.
-
Im Vergleich zum Stand der Technik
sind die Anforderungen der Erfindung an die Hardware der Basisstationen
und Mobilstationen recht niedrig. Eine Basisstation 851 und/oder
eine Basisstations-Steuereinrichtung 852 besitzt auf eine
(nicht gezeigte) Datenbank Zugriff, die die Informationen über die
PBCCH-Frequenzen und Dienstebenen der Nachbarzellen enthält, wie
z. B. die Fähigkeit,
den GPRS-Dienst anzubieten. Eine Bedienungsperson besitzt normalerweise
Operations- und Wartungsfähigkeiten
(OM-Fähigkeiten),
um die Inhalte dieser Datenbanken statisch (z. B. wenn eine neue
Basisstation in der Nähe
vorhandener Basisstationen den Betrieb beginnt) oder dynamisch (z.
B. wenn eine nahegelegene Basisstation für die Wartung heruntergefahren
wird) zu ändern.
Die Basisstationen des Standes der Technik erzeugen und senden viele
Arten von Nachrichten, deshalb kann die Erzeugung und Übertragung
der Nachrichten, die die Informationen in der Datenbank betreffen,
gemäß dem Stand
der Technik durch die Mittel 851, 852 verwirklicht
sein.
-
Die obenbeschriebenen Ausführungsformen
sind selbstverständlich
lediglich beispielhaft, wobei sie die Anwendung der Erfindung nicht
einschränken.
Es sollte insbesondere angemerkt werden, daß, auch wenn die obigen Beispiele
GSM- und GPRS-Systeme betreffen, die Erfindung ebenso auf jedes
andere digitale Zellensystem angewendet werden kann. Derartige Systeme
enthalten insbesondere das digitale Kommunikationssystem bei 1800
MHz (DCS 1800), den Übergangsstandard 54 (IS-54)
und das persönliche
digitale Zellensystem (PDC-System). Insbesondere können sich
in den bevorstehenden sogenannten digitalen Zellensystemen der dritten
Generation die durch die Zellen den Mobilstationen angebotenen Dienstebenen
von einer Zelle zur anderen beträchtlich
unterscheiden. Die vorgeschlagenen Systeme der dritten Generation
enthalten das universelle mobile Kommunikationssystem (UMTS) und
das künftige
System des öffentlichen
Landfunknetzes/die internationale mobile Telekommunikation bei 2000
MHz (FPLMTS/IMT-2000). In diesen vorgeschlagenen Systemen sind die
Zellen entsprechend ihrer Größe und Eigenschaften
in Zellen mit verschiedener Größe unterteilt,
wobei die Übertragungsrate
als ein Beispiel der Dienstebene verwendet werden kann. Die Pikozellen besitzen
die höchste Übertragungsrate,
während
die Makrozellen die niedrigste besitzen. Die Zellen können sich
teilweise oder vollständig überlappen,
wobei es verschiedene Mobilstationen geben kann, so daß nicht alle
Mobilstationen in der Lage sein können, die Dienstebenen aller
Basisstationen zu verwenden. Folglich kann die Erfindung angewendet
werden, um verschiedene Daten über
durch die Nachbarbasisstationen unterstützten verschiedenen Dienste
in der Form von Signalgebungsnachrichten des aktuellen Dienstes
zu übertragen.
