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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein zellulares Kommunikationssystem,
wie zum Beispiel das globale System für mobile Kommunikation (GSM).
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Hintergrund der Erfindung
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In
einem zellularen Kommunikationssystem, wie zum Beispiel dem globalen
System für
mobile Kommunikation (GSM) kommuniziert jede der Mobilstationen
typischerweise mit einer festen Basisstation. Eine Kommunikation
von der Mobilstation zu der Basisstation ist als Aufwärtsverbindung
bekannt und eine Kommunikation von der Basisstation zu der Mobilstation
ist als Abwärtsverbindung
bekannt. Der gesamte Versorgungsbereich des Systems ist in eine Zahl
getrennter Zellen aufgeteilt, die jeweils durch eine einzelne Basisstation
versorgt werden. Die Zellen sind typischerweise geographisch verschieden und
verfügen über einen
Versor gungsbereich, der mit benachbarten Zellen überlappt. Wenn sich eine Mobilstation
von dem Versorgungsbereich einer Zelle zu dem Versorgungsbereich
einer anderen Zelle bewegt, ändert
sich die Kommunikationsverbindung so, dass sie nicht länger zwischen
der Mobilstation und der Basisstation der ersten Zelle, sondern
zwischen der Mobilstation und der Basisstation der zweiten Zellen
besteht. Dies ist als Handover bekannt. Im Besonderen können einige
Zellen vollständig
in dem Versorgungsbereich von anderen größeren Zellen liegen.
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Alle
Basisstationen sind durch ein festes Netzwerk zusammengeschaltet.
Dieses feste Netzwerk umfasst Kommunikationsleitungen, Schalter, Schnittstellen
zu anderen Kommunikationsnetzwerken und verschiedene zum Betrieb
des Netzwerkes erforderliche Steuerungen. Ein Anruf von einer Mobilstation
wird durch das feste Netzwerk zu dem für diesen Anruf spezifischen
Ziel geführt.
Wenn der Anruf zwischen zwei Mobilstationen des selben Kommunikationssystems
stattfindet, wird der Anruf durch das feste Netzwerk zu der Basisstation
der Zelle geführt, in
der sich die andere Mobilstation gerade befindet. Es wird somit
eine Verbindung zwischen den zwei versorgenden Zellen durch das
feste Netzwerk aufgebaut. Wenn, alternativ, der Anruf zwischen einer Mobilstation
und einem Telefon stattfindet, das an das öffentliche Telefonnetz (PSTN)
angeschlossen ist, wird der Anruf von der versorgenden Basisstation zu
der Schnittstelle zwischen dem zellularen mobilen Kommunikationssystem
und dem PSTN geführt.
Er wird dann von der Schnittstelle durch das PSTN zu dem Telefon
geführt.
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Da
der Bedarf an mobilen Funkdiensten zunimmt, gibt es ein Erfordernis,
eine immer größere Kapazität zur Verfügung zu
stellen. Eine Art und Weise, diese zusätzliche Kapazität zur Verfügung zu
stellen, besteht darin, die Zellengröße zu verringern, sodass das
zur Verfügung
stehende Frequenzband in einem größeren Umfang wiederverwendet
werden kann. Eine Erhöhung
der Zahl von Zellen macht jedoch eine Frequenzplanung komplexer
und kann Mobilstationen, als ein Ergebnis ihrer Funksichtbarkeit
für eine
große
Zahl von Zellen, und nicht nur den nächsten Nachbarn ihrer versorgenden
Zelle, andere Einschränkungen
auferlegen.
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Die
Verwendung einer simultanen Übertragung
eines Steuerkanals über
eine Gruppe von Zellen ist vorgeschlagen worden, um das Frequenzplanungsproblem
zu verringern.
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Ein
Simultansystem ist eines, in dem ein identisches Rundfunksignal
auf der selben Frequenz in einer Mehrzahl von Zellen übertragen
wird. Dieses Signal enthält
Steuerinformationen und wird als eine Bake durch externe Netzwerke
verwendet, um eine relative Signalstärke zu bestimmen. Die Mehrzahl von
Zellen, die über
identische Rundfunksignale verfügen,
erscheinen so als die selbe größere Zelle.
Zusätzlich
kann in jeder Zelle in dem Simultansystem ein zweiter Frequenzträger eingesetzt
werden, auf dem ein Verkehr weitergeleitet werden kann. Die zweite
Frequenz ist von Zelle zu Zelle verschieden, obwohl sie, wenn es
einen hinreichenden Abstand gibt, wiederverwendet werden kann, um
Störungen zu
mildern. Da es wahrscheinlich ist, dass eine Mobilstation während der
Periode des Anrufs in diesem Simultansystem verbleibt und der Simultanträger wirksam
eine einzelne größere Schirmzelle
erzeugt, sind sehr wenige Handover zwischen Zellen (zwischen Simultanzellen
und externen Zellen) erforderlich. Folglich ist die Mehrzahl der
Handover von der intrazellularen Art (zwischen den Simultanzel len).
Da es eine einzelne Schirmzellenidentifizierung gibt, kann die mobile
Einheit die kleineren Zielzellen unter dieser Schirmzelle nicht
identifizieren, das heißt,
der Handover-Prozess kann nicht durch eine Mobileinheit unterstützt werden.
Anstatt, dass Mobilstationen Zellen identifizieren, identifizieren
die Basisstationen in den Zellen die Zielmobileinheiten durch ein
Durchführen von
Messungen der Stärke
eines Nachbaraufwärtsverbindungsverkehrs.
Je stärker
die Nachbarmessung im Vergleich zu Messungen ausfällt, die
durch Basisstationen in anderen Zellen vorgenommen werden, um so
wahrscheinlicher ist es, dass die beobachtete Mobileinheit ein Handover
in diese Zelle vornimmt. Ein Beispiel eines Simultansystems kann
in der Patentanmeldung
GB-2308042 , "Radio Communication
System", durch Motorola
Limited, erfunden von Howard Peter Benn, gefunden werden. Die PCT-Patentanmeldung
WO 98/25431 A beschreibt eine
Steuerung von drahtlosen Kommunikationen in einem Multinetwork-Kommunikationssystem.
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Wenn
viele sehr kleine Zellen in einem Bereich eingesetzt werden, benötigt eine
Mobilstation, die sich in diesem System oder in dieses System bewegt,
die Einschätzung
einer Weiterreichung an eine große Zahl von möglichen
Zellen. Dies kann sehr zeitaufwändig
sein, umfasst viele Messungen und einen umfangreichen Austausch
von Informationen zwischen der Mobilstation und dem Netzwerk. Für einige
zellulare Kommunikationssysteme, wie zum Beispiel GSM, gibt es eine
spezifische Obergrenze bezüglich
der Zahl von möglichen
Handover-Zellen, die jeweils berücksichtigt
werden können.
Weiterhin kann, wenn ein Bereich eine Simultantechnik verwendet,
die Mobilstation, basierend auf dem simulta nen Rundfunksignal, nicht
zwischen den individuellen Zellen differenzieren.
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In
einem Bereich kleiner Zellen ist es daher vorteilhaft, die Zahl
möglicher
Handover, die für
eine sich bewegende Mobilstation berücksichtigt werden müssen, zu
verringern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung möchte
ein System zur Verringerung der Zahl möglicher Handover, die für eine sich bewegende
Mobilstation berücksichtigt
werden müssen,
zur Verfügung
stellen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Weiterreichung
in einem zellularen Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
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Das
zellulare Kommunikationssystem ist vorzugsweise ein GSM-System,
das eine gleichzeitige Übertragung
eines Rundfunkträgers
in dem Bereich einsetzt, und die identische Trägerfrequenz wird Verkehrsträgern zugeordnet.
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Gemäß einem
bevorzugten Merkmal der Erfindung wird eine versorgende Zelle bestimmt,
wenn die Mobilstation durch zwei oder mehr der Mehrzahl von Zellen
unterstützt
wird und die Mobilstation danach nur durch die versorgende Zelle
unterstützt wird.
Vorzugsweise wird die versorgende Zelle in Reaktion auf einen Signalpegel,
ein Signal-Rausch-Verhältnis oder
eine Bitfehlerrate bestimmt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend
wird nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 ist
eine Darstellung eines zellularen GSM-Kommunikationssystems nach dem Stand
der Technik.
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2 ist
eine Darstellung eines zellularen GSM-Kommunikationssystems gemäß der Erfindung.
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Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
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1 stellt
ein zellulares Kommunikationssystem 100 nach dem Stand
der Technik dar. Das dargestellte Beispiel entspricht dem GSM-Zellularsystem
(GSM = globales System für
mobile Kommunikation). In dem System kommuniziert eine Basisstation 101 mit
einer Zahl von Mobilstationen 103 über die Funkkanäle 105.
In dem zellularen System versorgt die Basisstation 101 Anwender
in einem bestimmten geographischen Bereich 107, während andere
geographische Bereiche 109, 111 durch andere Basisstationen 113, 115 versorgt
werden. Die individuellen, durch eine Basisstation versorgten, Bereiche
sind als Zellen bekannt. Typischerweise setzt jede der Basisstationen 101, 113, 115 einen
Rundfunkträger
plus einem oder mehrere Verkehrsträger ein.
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Der
Rundfunkträger
umfasst eine Zellenidentifizierung, eine Identifizierung von Nachbarzellen,
Steuersignale, Paging-Signale, und so weiter. In GSM überwachen
die Mobilstationen fortlaufend die empfangenen Signalpegel der Rundfunksignale
von benachbarten Zellen und in Reaktion auf diese Signalpegel werden
Handover bestimmt.
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2 zeigt
ein zellulares GSM-Kommunikationssystem mit einem in einem Gebäude liegenden Simultansystem.
In dem Beispiel wird das Äußere des
Gebäudes 201 durch
eine große
Zelle 203 versorgt, während
das Innere des Gebäudes
durch eine Zahl von kleineren Zellen 205–217 versorgt
wird, die jeweils durch eine individuelle Funkeinheit 219–231 versorgt
werden. In dem Beispiel wird für
alle die in einem Gebäude
befindlichen Zellen 205–217 eine Simultantechnik
verwendet, wobei die Funkeinheiten 219–231 identische Funkfunkträger übertragen.
Eine Mobilstation kann somit nicht zwischen den internen Zellen 205–217 differenzieren
und die internen Zellen sehen für
die Mobilstation einer einzelnen großen Schirmzelle 233 ähnlich.
Jede Zelle unterstützt
zusätzlich
zu dem Fundfunkträger
einen Verkehr auf einem Verkehrsträger. In einem herkömmlichen
Simultansystem nach dem Stand der Technik verfügen die Verkehrsträger über verschiedene
Frequenzen zwischen benachbarten Zellen.
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Eine
Mobilstation, die sich von außerhalb des
Gebäudes
in das Innere des Gebäudes
bewegt, muss von der äußeren Zelle 203 ein
Handover zu einer der internen Zellen 205–217 durchführen. Vorzugsweise
führt sie
ein Handover direkt zu einem Verkehrsträger durch, um die Belastung
des Rundfunkträgers
zu verringern. Sie muss daher bestimmen, welche Zelle die beste
versorgende Zelle ist. Aufgrund der Simultantechnik kann die Mobilstation jedoch
nicht zwischen den internen Zellen 205–227 differenzieren.
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Gemäß der Erfindung
werden den Eingangszellen 209, 213, die die Zellen
sind, die die Eingangspunkte des Gebäudes versorgen, die selbe Frequenz für den Verkehrsträger zugeordnet.
Eine Mobilstation, die in das Gebäude eintritt, misst einen sehr
hohen Signalpegel des Rundfunksignals der Schirmzelle 233 und
ein Handover wird initiiert. Dieses Handover weist die Mobilstation
an, ein Handover auf die Verkehrsträgerfrequenz der Eingangszellen
durchzuführen.
Die beiden Eingangszellen 209, 213 werden angewiesen,
den Anruf zu unterstützen,
das heißt,
in beiden Zellen wird der Mobilstation die selbe Ressource zugeordnet
und die beiden Funkeinheiten 223, 227 versuchen
eine Kommunikation mit der Mobilstation.
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Obwohl
das Simultansystem eine Bestimmung der internen Zellen 205–217 verhindert,
tritt die Mobileinheit notwendigerweise in eine der Eingangszellen
ein, und durch ein Zuordnen von identischen Frequenzen zu diesen
Zellen und ein Unterstützen des
Anrufs in beiden Eingangszellen kann das Handover direkt zu einem
Verkehrsträger
durchgeführt werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
bestimmt das System nach dem Handover zu der Eingangszelle eine
einzelne versorgende Zelle, das heißt, es bestimmt, in welcher
Eingangszelle sich die Mobilstation befindet. Dies kann dadurch
geschehen, dass das Aufwärtsverbindungssignal
in den zwei Eingangszellen 209, 213 unabhängig gemessen
wird, und das System bestimmt zum Beispiel die versorgende Zelle als
die Zelle, die den höchsten
Signalpegel, die niedrigste Bitfehlerrate oder das höchste Signal-Rausch-Verhältnis empfängt. In
dem extremen Fall, in dem die Eingangszellen hinreichend getrennt sind,
wird das Aufwärtsverbindungssignal
von der Mobilstation nur bei einer der Zellen empfangen und dies
ist die versorgende Zelle.
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Im
Anschluss an eine Bestimmung der besten versorgenden Zelle wird
die Mobilstation nur durch diese Zelle versorgt und die in der anderen
Eingangszelle zugeordnete Res source wird freigegeben und kann anderen
Zellen zugeordnet werden.
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Alternativ
kann der Anruf durch beide Eingangszellen unterstützt werden,
bis eine andere versorgende Zelle gemäß bekannter Simultan-Handover-Techniken
bestimmt wird und die Mobilstation an diese Zelle weitergereicht
wird. Beispiele von simultanen Handover-Techniken in zellularen
Systemen werden in der früheren
Patentanmeldung
GB-2308042 , "Radio Communication
System", durch Motorola
Limited und erfunden von Howard Peter Benn, beschrieben.
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Gemäß einem
Beispiel setzen die internen Zellen keine simultane Übertragung
ein, sondern sind unabhängige
Zellen mit unterschiedlichen Rundfunksignalen. In diesem Beispiel
können
den Eingangszellen identische Trägerfrequenzen
für das Fundfunksignal
zugeordnet sein, entweder ebenso wie eine, oder anstatt einer, Zuordnung
von identischen Frequenzen zu den Verkehrsträgern. Eine Mobilstation in
der externen Zelle misst die Rundfunkfrequenz der Eingangszellen
und wenn sie in den Bereich (das Gebäude) eintritt, erfasst sie
ein starkes Signal von der Basisstation in der Zelle, die dem Eingangspunkt
entspricht. Die Mobilstation führt
danach ein Handover zu dem Rundfunkträger der Eingangszelle durch
oder kann alternativ ein Handover zu einem beliebigen Verkehrsträger durchführen, der über identische
Frequenzen in der Eingangszelle verfügt. Die Mobilstation wird durch
beide Eingangszellen unterstützt,
unabhängig
davon, in welche Zelle die Mobilstation eingetreten ist. Ein Vorteil
dieses Ansatzes besteht darin, dass es nicht notwendig ist, zu bestimmen,
in welche Eingangszelle die Mobilstation getreten ist, sondern nur,
dass sie sich von der externen Zelle zu einer der internen Zellen
bewegt hat. Somit müssen
Mo bilstationen in der externen Zelle 203 nur einen Rundfunkträger für alle internen
Zellen beurteilen, da der Rundfunkträger für die Eingangszellen der selbe
ist und keine Differenzierung zwischen diesen erforderlich ist.
In einem GSM-System erfordern die Spezifizierungen, dass die Zellenidentifizierung,
und so weiter, für
die Rundfunksignale der Eingangssignale die selbe ist und die Ausführungsform
kann in diesem Falle als eine Form von simultaner Übertragung
angesehen werden, die auf die Eingangszellen beschränkt ist.
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Obwohl
die obigen Ausführungsformen
ein System mit zwei Eingangszellen beschreiben, ist dem Fachmann
auf dem Gebiet klar, wie die Erfindung für mehr Eingangszellen angewendet
werden kann. Vorzugsweise wird allen Eingangszellen die selbe Trägerfrequenz
zugeordnet und alle Eingangszellen unterstützen eine Mobilstation, die
in das Gebäude
eintritt.
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Dem
Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass die Erfindung auf ein GSM-System
anwendbar ist, ohne darauf geschränkt zu sein.