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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Funkstation, wie etwa
ein GSM-(globales System für mobile
Kommunikation)Mobiltelefon, und insbesondere eine Funkbasisstationsüberwachungssteuerung
durch die mobile Funkstation.
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In
dem GSM-System reserviert jede Funkbasisstation alle n Mehrfachrahmen
vier TDMA-Rahmen als einen Paging-Kanal. Der Wert von n kann für eine bestimmte
Funkbasisstation auf jeden Wert von 2 bis 9 eingestellt werden.
Ein einzelner Block von Paging-Kanalrahmen ist lang genug, damit
die mobile Funkstation bezüglich
jedes ankommenden Rufs auf ihre aktuelle Funkbasisstation horcht
und von zwei benachbarten Funkbasisstation in jedem Rahmen empfängt und
die Signalstärken
davon mißt.
Auf diese Weise kann die von acht benachbarten Funkbasisstationen
empfangene Signalstärke
in allen n Mehrfachrahmen überwacht
werden.
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Wenn
in jedem Paging-Kanal-TDMA-Rahmen zwei Überwachungsarbeitsgänge durchgeführt werden,
wird eine beträchtliche
Menge an Leistung verschwendet, wenn die Mobilstation zum Beispiel
in der Mitte einer Zelle ist, wo es unwahrscheinlich ist, daß ein Handoff
an eine benachbarte Funkbasisstation unmittelbar erforderlich ist.
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Obwohl
es andererseits einfach einzurichten ist, daß weniger Überwachungsarbeitsgänge durchgeführt werden,
hat dies die Auswirkung, daß sich
die Leistungsfähigkeit
der Zellenneuauswahl verschlechtert.
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In
EP-A-0 812 119 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Mobilstation
in einer Bereitschaftsbetriebsart offenbart, das die Schritte aufweist:
Messen eines gegenwärtig
zugewiesenen Kanals und mindestens eines anderen gegenwärtig nicht
zugewiesenen Kanals, Erkennen, daß die Mobilstation ortsfest geworden
ist, und Beenden der Messungen des minde stens einen anderen gegenwärtig nicht
zugewiesenen Kanals. Das Verfahren umfaßt den Schritt der Überwachung
der Änderungsgeschwindigkeit
von mindestens einer Empfangssignalstärkeanzeige (RSSI) für den der
Mobilstation zugewiesenen digitalen Steuerkanal, während weiterhin
Nachbarkanalmessungen gemacht werden. Wenn die Änderungsgeschwindigkeit der
RSSI unter einem vorbestimmten Schwellwert ist und bleibt, erklärt die Mobilstation sich
selbst als ortsfest.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mobile Funkstation
für die
Verwendung in einem Mobilfunknetz zur Verfügung zu stellen, wobei die
Häufigkeit,
mit der benachbarte Funkbasisstationen überwacht werden, zu Leistungseinsparungszwecken
verringert werden kann, ohne die Leistungsfähigkeit der Zellenneuauswahl
maßgeblich
zu verschlechtern.
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Die
Empfangsfeldstärken
einer aktuellen Zelle und von Signalen, die von zur aktuellen Zelle benachbarten
Funkbasisstationen gesendet werden, werden regelmäßig gemessen.
Wenn die Empfangsfeldstärke
einer aktuellen Zelle geringer als ein vorher bestimmter erster
Schwellwert ist, wird eine Abnahmegeschwindigkeit der Feldstärke der
aktuellen Zelle bestimmt. Wenn die Abnahmegeschwindigkeit einen
zweiten Schwellwert überschreitet,
welcher die maximal annehmbare tatsächliche Abnahme des Signals
zwischen regelmäßigen Messungen
darstellt, werden die Empfangsfeldstärken von Signalen gemessen,
die von einer maximalen Anzahl Funkbasisstationen gesendet werden,
die vorher aus benachbarten Funkbasisstationen bestimmt wurden.
Wenn die Empfangsfeldstärke
einer aktuellen Zelle über dem
ersten Schwellwert ist oder die Abnahmegeschwindigkeit unter dem
zweiten Schwellwert ist, werden die Empfangsfeldstärken von
Signalen gemessen, die von einer Anzahl von Funkbasisstationen gesendet
werden, welche geringer als die Maximalzahl aus den benachbarten
Funkbasisstationen ist.
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Die
obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung auf der Grundlage
der beigefügten
Zeichnungen, welche Beispiele für
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung darstellen, offensichtlich, wobei:
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1 ein
Diagramm ist, das ein zellulares Funktelekommunikationsnetzwerk
mit einer mobilen Funkstation der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockschaltbild ist, das eine Ausführungsform einer in 1 gezeigten
mobilen Funkstation 30 zeigt;
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3 ein
Zeitdiagramm ist, das zeigt, wie die PCH-TDMA-Rahmen getrennt sind;
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4 ein
Flußdiagramm
ist, das den Betrieb für
die Bestimmung der Frequenz einer Empfangsfeldstärke der in 2 gezeigten
mobilen Funkstation zeigt;
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5a ein
Zeitdiagramm ist, das zeigt, wie innerhalb eines einzigen PCH-TDMA-Rahmens
mehrere Messungen durchgeführt
werden;
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5b ein
Zeitdiagramm ist, das einen PCH-TDMA-Rahmen zeigt, wenn nur eine einzige Messung
durchgeführt
wird;
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6 ein
Zeitdiagramm ist, das zeigt, wie Messungen zwischen verfügbaren PCH-TDMA-Rahmen
verteilt werden, wenn die Betriebsart der Empfangsfeldstärke-Meßeinheit 41 auf
eine herabgesetzte Überwachungsbetriebsart
eingestellt ist.
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Wie
in 1 gezeigt, umfaßt dieses Netzwerk Funkbasisstationen 20-1 ~ 20-n,
die Zellen 10-1 ~ 10-n als Betreuungsbereiche
haben, und die in der Zelle 10-6 vorhandene mobile Funkstation 30.
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Hier
ist in 1 nur eine mobile Funkstation gezeigt, in dem
Betreuungsbereich sind jedoch mehrere mobile Funkstationen vorhanden.
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Die
mobile Funkstation 30 umfaßt, wie in 2 gezeigt,
eine Antenne 31 und eine HF-Stufe 32, die Daten
und Steuersignale von Funkbasisstationen 20-1 ~ 20-n in
dem Netzwerk empfangen und ein Signal an die Funkbasisstation senden,
eine digitale Signalverarbeitungseinheit (DSP-Einheit) 33,
die ein empfangenes Signal in ein digitales Signal umwandelt und
das digitale Signal vorübergehend
speichert, eine CPU 34 mit einem RAM 35 und einem ROM 36,
die das digitale Signal verarbeitet und Benutzerbefehle von einem
(nicht gezeigten) Tastenfeld empfängt, und ein SIM-Modul (SIM:
Single Instruction Multiple data stream = ein Befehl mit mehreren Datenströmen) 37,
das mit der CPU 34 verbunden ist und auf bekannte Weise
mit der CPU 34 kommuniziert. Ferner ist die digitale Signalverarbeitungseinheit 33 für viele
der grundlegenden logischen Operationen der mobilen Funkstation 30 verantwortlich.
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Die
digitale Signalverarbeitungseinheit 33 hat eine Empfangsfeldstärke-Meßeinheit 41,
die eine Empfangsfeldstärke
eines von der aktuellen Basisstation gesendeten Signals und eine
Empfangsfeldstärke
eines Signals mißt,
das von einer Funkbasisstation gesendet wird, die zur aktuellen
Funkbasisstation benachbart ist. Die Empfangsfeldstärke-Meßeinheit 41 hat
zwei Meßbetriebsarten,
von denen eine Meßbetriebsart
eingestellt ist. Eine Betriebsart ist eine vollständige Überwachungsbetriebsart,
welche die Empfangsfeldstärken
von Signalen mißt,
die von einer maximalen Anzahl vorher bestimmter Funkbasisstation
unter den benachbarten Funkbasisstationen gesendet werden. Die andere
Betriebsart ist eine herabgesetzte Überwachungsbetriebsart, welche
die Empfangsfeldstärke
eines Signals mißt, das
von einer Anzahl von Funkbasisstationen gesendet wird, die geringer
als die maximale Anzahl aus den benachbarten Funkbasisstationen
ist.
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Die
CPU 34 hat einen Empfangsfeldstärkevergleicher 51,
welcher die Einrichtung für
den zweiten Vergleich ist und die von der Empfangsfeldstärke-Meßeinheit 41 gemessene
Empfangsfeldstärke eines
Signals einer aktuellen Zelle mit einem vorher bestimmten ersten
Schwellwert vergleicht, eine Bestimmungseinheit 52 für die Abnahmegeschwindigkeit
der Empfangsfeldstärke,
welche die Abnahmegeschwindigkeit der Empfangsfeldstärke einer
aktuellen Zelle aus einem von der Empfangsfeldstärke-Meßeinheit 41 gemessenen
Wert bestimmt, einen Vergleicher 53 für die Abnahmegeschwindigkeit
der Empfangsfeldstärke,
welcher eine Einrichtung für den
ersten Vergleich ist und die von der Bestimmungseinheit 52 für die Abnahmegeschwindigkeit der
Empfangsfeldstärke
bestimmte Abnahmegeschwindigkeit mit einem vorher bestimmten zweiten Schwellwert
vergleicht, und eine Betriebsart-Auswahleinheit 54, welche
die Betriebsart der Empfangsfeldstärke-Meßeinheit 41 auf der
Grundlage des Ergebnisses des Abnahmegeschwindigkeitsvergleichs durch
den Vergleicher 53 für
die Abnahmegeschwindigkeit der Empfangsfeldstärke einstellt. Die CPU 34 pflegt
eine Liste benachbarter Funkbasisstationskennungen und der Frequenzen,
auf denen ihre Steuerkanäle
arbeiten, die als die BA-Liste (BA: BCCH Allocation = BCCH-Zuweisung)
bekannt ist. Die BA-Liste wird auf der Grundlage von Daten gepflegt,
die von der aktuellen Funkbasisstation gesendet werden.
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Die
CPU 34 pflegt in der BA-Liste auch einen gespeicherten
Wert der letzten gemessenen Signalstärke für jede der Funkbasisstationen 20-1 ~ 20-n.
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Die
aktuelle Funkbasisstation stellt auch Daten bereit, welche die Zeitspanne,
die Paging-Kanal-TDMA-Rahmen (PCH-TDMA-Rahmen) trennt, als eine
Zahl von 2 bis 9 kennzeichnen, welche die Zeitspanne in Form der
Anzahl von GSM-Mehrfachrahmen
darstellt, die in der Zeitspanne auftreten. Wenn die Anzahl (bs_pa_mfrms)
gleich 2 ist, ist in abwechselnden Mehrfachrahmen ein PCH-Rahmen. Wenn
die Anzahl gleich 9 ist, gibt es acht Mehrfachrahmen zwischen den
Mehrfachrahmen, die einen PCH-Rahmen enthalten.
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3 ist
ein Zeitdiagramm, das zeigt, wie die PCH-TDMA-Rahmen getrennt sind.
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Die
Funkbasisstationen 20-1 ~ 20-n stellen auch Daten
bereit, welche die Position des PCH-Rahmens in einem Mehrfachrahmen
kennzeichnen, dies ist jedoch nicht einschlägig für die vorliegende Erfindung,
und im weiteren wird darauf kein Bezug genommen.
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Wenn
eine mobile Funkstation 30 im Leerlaufbetrieb ist (d.h.
kein Ruf durchgeschaltet ist), mißt die digitale Signalverarbeitungseinheit 33 herkömmlicherweise
die Empfangsfeldstärken
von Signalen, die von den benachbarten Funkbasisstationen gesendet
werden mit der Frequenz von zwei derartigen Messungen in jedem PCH-Rahmen.
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Auf
diese Weise werden die Daten über
die Empfangsfeldstärke
von Signalen, die von den benachbarten Funkbasisstationen gesendet
werden, so aktuell wie möglich
gehalten, so daß die
mobile Funkstation 30, wenn ein Handoff erforderlich ist,
bereits alle Daten hat, die sie benötigt, um eine neue Funkbasisstation
aus der BA-Liste auszuwählen
und den Handoff zu beginnen.
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In
der nun beschriebenen Anordnung wird die Frequenz der Messung der
Empfangsfeldstärken eines
Signals, das von den benachbarten Funkbasisstationen gesendet wird,
im Normalbetrieb verringert, so daß durch derartiges Messen verwendete
Leistung gespart wird, es sei denn, ein Handoff wird als unmittelbar
erforderlich beurteilt.
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4 ist
ein Flußdiagramm,
das den Betrieb für
die Bestimmung der Frequenz einer Empfangsfeldstärke der in 2 gezeigten
mobilen Funkstation 30 zeigt.
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Am
Beginn dieser Routine wird in Schritt S1 eine Variable n_mons auf
einen Wert von 1 gesetzt, und eine Variable mon_n_in_5pch wird auf
einen Wert gesetzt, der entsprechend dem Wert des Parameters bs_pa_mfrms,
auf den vorher Bezug genommen wurde, bestimmt wird.
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Wie
in 4 gezeigt, wird der Wert von mon_n_in_5pch auf
den ganzzahligen Teil von fünf Neunteln
von bs_pa_mfrms plus 0,5 gesetzt. Auf diese Weise wird mon_n_in_5pch
1, wenn bs_pa_mfrms seinen minimalen Wert (2) hat, oder 5, wenn
bs_pa_mfrms seinen maximalen Wert (9) hat, und wird sich entsprechend
zwischen diesen Grenzen ändern.
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Der
Empfangsfeldstärkevergleicher 51 vergleicht
in Schritt S2 einen serv_level der Empfangsfeldstärke des
von der Funkbasisstation der aktuellen Zelle gesendeten Signals,
die von der Empfangsfeldstärke-Meßeinheit 41 gemessen
wird, mit einem vorher bestimmten ersten Schwellwert thresh (zum
Beispiel –90
d Bm).
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Wenn
ein serv_level der Empfangsfeldstärke geringer als der Schwellwert
ist, wird in Schritt S3 ein Wert delta_eff, der die tatsächliche
Abnahme einer Empfangsfeldstärke
der aktuellen Zelle seit der Messung der Empfangsfeldstärke darstellt,
berechnet. Delta_eff = delta_serve × n_neigh/4 × 5/mon_n_in_5pchwobei
delta_serve die tatsächliche
Abnahme der Signalstärke
seit der vorhergehenden Messung ist und n_neigh die Anzahl von in
der BA-Liste aufgeführten Funkbasisstationen
ist.
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Der
Vergleicher 53 für
die Abnahmegeschwindigkeit der Empfangsfeldstärke vergleicht in Schritt S4
den berechneten Wert von delta_eff mit einem Schrittwert (z.B. 12
dB), der die maximal annehmbare tatsächliche Abnahme des Signals
zwischen Überwachungen
darstellt.
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Wenn
der Wert von delta_eff überschritten wird,
wird in Schritt S5 der Wert von n_mons auf 2 (seinen Maximalwert)
gesetzt, und der Wert von mon_n_in_5pch wird auf 5 (seinen Maximalwert)
gesetzt.
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Wenn
in Schritt S2 ein serv_level der Empfangsfeldstärke nicht geringer als der
erste Schwellwert ist oder wenn der Wert von delta_eff den Schrittwert
nicht überschreitet,
endet die Routine.
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Danach
werden der Wert für
eine Mehrfachrahmenzählung
und eine PCH-Rahmenzählung,
die von dem DSP verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Überwachung
in einem bestimmten PCH-Rahmen durchgeführt werden soll, in Schritt
S6 zurückgesetzt.
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Die
Auswahleinheit 54 der CPU 34 verwendet die Variablen
n_mons und mon_n_in_5pch, um die Betriebsart für die Empfangsfeldstärke-Meßeinheit 41 auszuwählen.
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5a ist
ein Zeitdiagramm, das zeigt, wie mehrere Messungen innerhalb eines
einzigen PCH-TDMA-Rahmens durchgeführt werden. Und 5b ist
ein Zeitdiagramm, das einen PCH-TDMA-Rahmen zeigt, wenn nur eine
einzige Messung durchgeführt
wird.
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Wenn
n_mon auf 2 gesetzt wird, stellt die Betriebsart-Auswahleinheit 54 die
Betriebsart der Empfangsfeldstärke-Meßeinheit 41,
wie in 5a gezeigt, für die zwei malige
Messung innerhalb eines einzelnen PCH-Rahmens ein. Und wenn n_mon
auf 1 gesetzt wird, stellt die Betriebsart-Auswahleinheit 54 die Betriebsart
der Empfangsfeldstärke-Meßeinheit 41,
wie in 5b gezeigt, für die einmalige
Messung innerhalb eines einzelnen PCH-Rahmens ein.
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6 ist
ein Zeitdiagramm, das zeigt, wie Messungen zwischen verfügbaren PCH-TDMA-Rahmen
verteilt werden, wenn die Empfangsfeldstärke-Meßeinheit 41 auf einen
herabgesetzten Überwachungsbetrieb
eingestellt ist.
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Wenn
der Wert von mon_n_in_5pch auf 1 gesetzt wird, wird, wie in 6 gezeigt,
nur der erste mögliche
PCH-Schlitz in jedem
Block von fünf PCH-Schlitzen
zum Messen einer Empfangsfeldstärke
verwendet. In den anderen 4 PCH-Blöcken werden
keine Messungen durchgeführt.
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Wenn
der Wert von mon_n_in_5pch auf 2 gesetzt wird, werden die ersten
zwei Rahmen zum Messen einer Empfangsfeldstärke verwendet und so weiter
bis zu 5.
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Die
CPU 34 pflegt getrennte Zählungen von Mehrfachrahmen,
die sie regelmäßig zurücksetzt,
um sich in die Lage zu versetzen, die Messung von Empfangsfeldstärken synchronisiert
zu halten. Dies sind die Zählungen,
die von der CPU 34 zurückgesetzt werden,
wenn die vollständige Überwachungsbetriebsart
begonnen wird.
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In
der obigen Ausführungsform
wird der Wert mon_n_in_5pch auf einen Wert gesetzt, der entsprechend
dem Wert des Parameters bs_pa_mfrms bestimmt wird, aber mon_n_in_5pch
kann aus einer Nachschlagetabelle abgeleitet werden.
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Während eine
bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unter Verwendung spezifischer Begriffe beschrieben
wurde, dient eine derartige Beschreibung lediglich veranschaulichenden Zwecken,
und es versteht sich, daß Änderungen
und Variationen durchgeführt
werden können,
ohne den Schutzbereich der folgenden Patentansprüche zu verlassen.