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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsverbrauchsverminderung
in einem digitalen Mobilfunksystem, wie definiert im Oberbegriff
von Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Mobilfunkstation.
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Ein
derartiges Verfahren zur Leistungsverbrauchsverminderung ist in
Kapitel 6.6 und 6.6.1 des Draft European Telecommunications Standards
ETS 300 578, Ninth Edition, März
1997, beschrieben, wie veröffentlicht
durch ETSI: "GSM
Digital Cellular Telecommunications System (Phase 2); Radio Subsystem
Link Control (GSM 05.08)".
Im Allgemeinen wird, in digitalen Mobilfunksystemen, wie etwa einem GSM-System,
RF-Leistungssteuerung
eingesetzt, um die Sendeleistung zu minimieren, welche durch ein
Mobiltelefon oder ein Basisstations-Subsystem erfordert ist, während die
Qualität
der Funkverbindungen gehalten wird. Durch Minimieren der Sendeleistungspegel
wird Interferenz mit Gleichkanalnutzern vermindert. Außerdem ist
es in einem Mobiltelefon wichtig, Leistung einzusparen, denn erhöhte Batteriedauer
erhöht
Verbindungsdauer und Standbydauer. Aus dem letzteren Grund streben
Hersteller von Mobiltelefonen beständig danach, Leistungsverbrauch
in Mobiltelefonen zu vermindern. In Kapitel 6.6 des ETSI-Dokuments
ist vorgeschrieben, dass ein Mobiltelefon, während es sich im Idle Mode
befindet, bei Beendigung der Zellenauswahl und beim Starten von
Zellenneuauswahlabläufen,
sich so rasch wie möglich
mit den 6 stärksten
nicht-dienenden Trägern
synchronisieren und die BCCH-Information
für diese
lesen soll. Derartige nicht-dienende Träger sind gewöhnlich Nachbarzellen
zugeteilt, können
jedoch auch der dienenden Zelle zugeteilt sein. Für Multiband-Mobiltelefone können die
stärksten nicht-dienenden
Träger
unterschiedlichen Frequenzbändern
angehören.
Derartige BCCH-Information wird über
BCCH-Träger
rundgesendet. Bei GSM sind Funkfrequenzkanäle definiert, und Nummern sind
allen dem System verfügbaren
Kanälen
zugewiesen. Jeder Zelle wird ein Unterset dieser Kanäle zugewiesen,
was als die Zellenzuweisung bezeichnet wird. Der BCCH-Träger ist
ein besonderer Funkfrequenzkanal der Zellenzuweisung, welcher verwendet
wird, um Synchronisierungsinformation und die allgemeine Information
zu tragen, welche die Organisation der so genannten Common Control
Channels enthält,
wie etwa der Paging Channels, Random Access Channels und Access
Grant Channels, welche verwendet werden zum Aufbauen von Funkver bindungen
zwischen Mobiltelefonen und dem GSM-Netz. In Kapitel 6.6.1 ist derartige Überwachung
von BCCH-Trägern nicht-dienender
Zellen, während
das Mobiltelefon sich im Idle Mode befindet, ausführlicher
beschrieben. Um Leistungsverbrauch zu minimieren, sollten Mobiltelefone,
welche DRX (Discontinuous Reception) einsetzen (d. h. niederschalten,
wenn Paging-Blöcke
nicht anstehen), die Signalstärke
von BCCH-Trägern
von nicht-dienenden
Zellen überwachen,
während
der Rahmen des Paging-Blocks, den sie gefordert sind, abzuhören. Das
Mobiltelefon soll den BCCH-Träger
der aktuellen dienenden Zelle (d. h. der Zelle, in welcher das Mobiltelefon
in Bereitschaft ist) in diese Messroutine einschließen. Messsamples
des empfangenen Pegels können
also an mehreren BCCH-Trägern
nicht-dienender Zellen und an dem dienenden Träger, während jedes Paging-Blocks,
genommen werden. So sollte in dem beschriebenen System ein Mobiltelefon,
welches DRX verwendet, wenigstens 7 Stärkemessungen pro Paging-Block
durchführen.
Typischerweise umfasst ein Paging-Block 4 Rahmen, und gewöhnlich kann
ein Mobiltelefon zwei Messungen an nicht-dienenden Trägern pro
Rahmen durchführen.
In dem gegebenen Beispiel kann das Mobiltelefon also erst nach dem
4. Rahmen in einen Power-Down-Modus gehen.
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EP 812 119 beschreibt eine
Mobilstation, welche konfiguriert ist, zu erkennen, ob sie sich
in einem stationären
Zustand befindet. Wenn ja, gibt die Mobilstation einen hörbaren Alarm,
um vom Nutzer Bestätigung
des stationären
Zustands anzufordern. In Folge werden Nachbarkanalmessungen unterbunden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Leistungsverbrauchsverminderung
in einem Mobilfunksystem vorzulegen, während eine Mobilfunkstation
sich im Idle Mode befindet und Überwachung
von Trägern
nicht-dienender Zellen ausführt,
in welchem die Stärkemessungen
während
Paging-Blocks beschleunigt werden.
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Zu
diesem Zweck weist das Verfahren zur Leistungsverbrauchsverminderung,
wie definiert im Oberbegriff des Anspruchs, die kennzeichnenden Merkmale
gemäß dem kennzeichnenden
Teil von Anspruch 1 auf. Hierbei wird vermieden, dass die Stärkemessungen
in dem letzten Rahmen des Paging-Blocks geschehen, sodass das Mobiltelefon
innerhalb der kürzestmöglichen
Zeit in einen Power-Down-Modus gehen kann. So wird in dieser Phase
optimale Leistungsverbrauchsverminderung erreicht.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Tatsache
voll ausgenutzt werden kann, dass weniger rigorose Anforderungen
an Synthesizerstabilisierung anzulegen sind, wenn Trägerüberwachung
durchgeführt
wird, verglichen mit Abläufen,
wie etwa Entzerrung. So können
mehr Trägermessungen
in einem Rahmen untergebracht werden. Ferner ist erkannt worden,
dass der letzte Paging-Block, wie auch immer, gelesen werden sollte, dass
jedoch vermieden werden sollte, dass Trägermessungen während des
letzten Rahmens des Paging-Blocks geschehen.
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Eine
Ausführungsform
ist in Anspruch 2 beansprucht. Die zusätzliche Messung oder die zusätzlichen
Messungen können
also über
Rahmen verteilt sein, welche dem letzten Rahmen des Paging-Blocks vorangehen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nun zu beschreiben, mit Bezug auf die
begleitenden Zeichnungen, dabei zeigen
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1 schematisch
ein digitales Mobilfunksystem, gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2 ein
Blockdiagramm einer Mobilfunkstation gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3 ein
Blockdiagramm einer Funkbasisstation,
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4 einen
TDMA-Rahmen,
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5 eine
Kombination logischer Kanäle, welche über einen
physikalischen Kanal zu befördern sind,
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6 eine
Darstellung des Timings zum Durchführen von Stärkemessungen, gemäß dem Stand
der Technik, und
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7 eine
Darstellung des Timings, welche das Verfahren zur Leistungsverbrauchsverminderung,
gemäß der vorliegenden
Erfindung, illustriert.
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In
allen Figuren sind dieselben Bezugszeichen für dieselben Merkmale verwendet.
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1 zeigt
schematisch ein digitales Mobilfunksystem 1, gemäß der vorliegenden
Erfindung, umfassend eine Anzahl an Basisstationen BS1, BS2, BS3,
BS4, BS5, BS6 und BS7, welche Mobilfunkstationen bedienen, in Funkzellen
oder Zonen, welche sie ver sorgen. Die Zellen sind als hexagonale
Strukturen angegeben. Mobilfunkstationen MS1 und MS2 sind in 1 gezeigt.
Die Mobilfunkstation befindet sich nahe an der Funkbasisstation
BS1, sodass BS1 am wahrscheinlichsten die dienende Basisstation
ist, und BS2 bis BS7 benachbarte Basisstationen sind, oder am wahrscheinlichsten
nicht-dienende Basisstationen. Eine Strichlinie von der Mobilfunkstation MS1
aus gibt an, dass die Mobilfunkstation MS1 sich im Roaming durch
das Mobilfunksystem 1 bewegen kann. Wenn die Mobilfunkstation
MS1 sich im Roaming bewegt, kann eine andere Basisstation zur dienenden
Station werden. Ferner gezeigt ist eine Basisstationssteuerung BSC,
welche gekoppelt ist mit einer Anzahl an Basisstationen, in dem
gegebenen Beispiel mit den Basisstationen BS1, BS5 und BS6. Die
Basisstationssteuerung BSC ist mit einer Mobilfunkvermittlungsstelle
MSC gekoppelt, mit welcher weitere Basisstationssteuerungen gekoppelt
sein können.
Einige Mobilfunkvermittlungsstellen weisen einen Netzübergang
zu einem öffentlichen
Fernsprechwählnetz
PSTN auf, von Teilnehmern eines Festnetzes, wie etwa des Wired Phone
WPH. Mit dem Festnetz-PSTN können
auch andere Mobiltelefoniesysteme gekoppelt sein. Mobiltelefoniesysteme, welche
von unterschiedlichen Betreibern betrieben werden, können geographisch
getrennte oder überlappende
Bereiche versorgen, und können
dasselbe Frequenzband teilen oder in unterschiedlichen Frequenzbändern betrieben
werden. Frequenzen werden unterschiedlichen Netzbetreibern derart
zugewiesen, dass, im Prinzip, die verschiedenen Systeme miteinander
nicht interferieren. Ein derartiges digitales Mobilfunksystem 1 kann
ein GSM-System sein, welches in dem 900-MHz-Band betrieben wird, und/oder
ein DCS-1800-System, welches in dem 1800-MHz-Band betrieben wird,
oder jede Kombination von Systemen, betrieben von demselben oder von
unterschiedlichen Betreibern. In dem gegebenen Beispiel ist das
Mobilfunksystem ein GSM- und/oder ein DCS-1800-System und/oder ein
PCS (eine US-Variante des DCS 1800, welche in dem 1900-MHz-Band
betrieben wird), sodass das System ein Singleband-, Dualband- oder
ein Tribandsystem sein kann. Eine weitere Kombination ist E-GSM
(Extended GSM) + DCS 1800 + PCS. Ein GSM-System, wie standardisiert
durch ETSI (European Telecommunications Standards Institute), ist
ein digitales Mobilfunksystem, welches zwei 25-MHz-Bänder aufweist,
ein 890–915-MHz-Uplinkband,
in welchem Mobiltelefone an das Netz senden, und ein 935– 960-MHz-Downlinkband,
in welchem Basisstationen an Mobiltelefone senden, wobei Frequenzkanäle in diesen
Bändern
eine Bandbreite von 200 kHz aufweisen. Funkkommunikationen zwischen
Mobiltelefonen und Basisstationen erfolgen vollduplex, mit 45 MHz
Duplexabstand. Das GSM-System weist 124 aktive Frequenzkanäle auf,
welchen Absolute Radio Frequency Channel Numbers ARFCNs gegeben worden
sind. Hierbei sind die Frequenzen in dem Uplink- und dem Downlinkband
definiert als 890 MHz + 0,2 MHz·n, und die Frequenz des Uplinkkanals
als jeweils +45 MHz. Eine Funkzelle weist gewöhnlich zwischen 1 und 16 Frequenzen
auf, welche einem Mobiltelefon in einer Zelle auf einer FDMA-(Frequenzvielfachzugriffs-)Basis
zugeteilt werden können.
Bei so genanntem E-GSM
(Extended GSM) gibt es 174 Frequenzkanäle. Bei DCS 1800 belegt der Uplink
ein 1710–1785-MHz-Band,
und der Downlink ein 1805–1880-MHz-Band,
wobei der Duplexabstand 95 MHz beträgt. Bei einer Frequenzkanal-Bandbreite von
200 MHz weist DCS 1800 374 Frequenzkanäle auf. Um von GSM und E-GSM
zu unterscheiden, weist DCS 1800 ARFCNs in einem Bereich von 512 bis
885 auf. In allen diesen Systemen werden physikalische Funkkanalressourcen
auf einer FDMA- und TDMA-(Zeitvielfachzugriffs-)Basis
zugeteilt. Bei TDMA wird jede Frequenz ferner in acht unterschiedliche
Zeitschlitze unterteilt, nummeriert von 0 bis 7, von denen jeder
einem Mobiltelefon oder Nutzer zugeteilt werden kann. Ein Satz von
acht Zeitschlitzen bildet einen physikalischen Rahmen, welcher bei GSM
eine Dauer von 4,615 ms aufweist. Für eine ausführlichere Beschreibung eines
GSM-Systems sei verwiesen auf das Handbuch "An Introduction to GSM", S. M. Redl et al.,
Artech House, Inc., 1995, S. 71–77,
86–100,
111 und 163–165.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm der Mobilfunkstation MS1, gemäß der vorliegenden Erfindung. Die
Mobilfunkstation MS1 umfasst eine Antenne 20, welche mit
einem Empfangspfad und einem Sendepfad über einen Duplexer 21 gekoppelt
ist. Der Empfangspfad umfasst einen RF-Verstärker und -Filter 22,
einen Abwärtsmischer 23 und
einen Demodulator 24, und der Sendepfad umfasst einen Modulator 25, einen
Aufwärtsmischer 26 und
einen Leistungsverstärker 27.
Der Demodulator und der Modulator 24 und 25 sind
mit einer Basisband- und Tonfrequenz-Verarbeitungs- und Steuereinheit 28 gekoppelt,
welche Komponenten umfasst, wie etwa einen digitalen Signalprozessor,
einen programmierbaren Speicher und einen RAM-Speicher, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse zum
Steuern der Komponenten in der Mobilfunkstation MS1, sowie weitere
Verarbeitungsmöglichkeiten,
im Fach wohl bekannt. Ferner gezeigt sind ein Indikator der empfangenen
Signalstärke 29,
zum Messen der Feldstärke
des empfangenen Funkkanals, wobei der Indikator 29 zwischen dem
Funkteil und der Steuereinheit 28 gekoppelt ist, ein steuerbarer
Frequenzsynthesizer 30, zum Einstellen eines gewünschten
Funkkanals, ein Mikrophon 31 und ein Lautsprecher 32.
Mit weiteren Empfangs- und Sendepfaden 33 und 34,
welche einen ähnlichen
Aufbau aufweisen wie der beschriebene Sende- und Empfangspfad, ist
angegeben, dass die Mobilfunkstation eine Multibandstation sein
kann, z. B. eine Dualbandstation, welche in der Lage ist, GSM- und
DCS-1800-Signale zu empfangen, oder eine Tribandstation, welche
in der Lage ist, Signale aus drei unterschiedlichen Systemen zu
empfangen. In der Mobilfunkstation MS1 können integrierte Schaltungen
und andere Schaltungen, welche die gezeigten Blöcke umfassen, niedergeschaltet
werden, durch die Einheit 28, um so den Leistungsverbrauch
zu vermindern. Im Folgenden ist Leistungsverbrauchsverminderung
gemäß der vorliegenden Erfindung
zu beschreiben.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm der Funkbasisstation BS1, umfassend eine Anzahl
an Transceivern, von welchen ein Transceiver ausführlicher
gezeigt ist. Der gezeigte Transceiver umfasst einen Empfangspfad,
welcher einen RF-Verstärker/-Filter 40 und
einen Abwärtsmischer 41 umfasst,
und einen Sendepfad, umfassend einen Aufwärtsmischer 42 und
einen Leistungsverstärker 43,
wobei der Verstärker/Filter
und der Leistungsverstärker
mit einem Duplexer 44 gekoppelt sind, welcher ferner mit
einer Antenne 45 gekoppelt ist. Weitere Mischer 46 und 47 und
Strichlinien zwischen Mischern geben eine Wiederholung derselben
Transceiverstruktur an. Alle Mischer sind mit einer programmierten
Computervorrichtung 48 gekoppelt, über Demodulatoren und Modulatoren
(nicht ausführlich
gezeigt), wobei die Vorrichtung 48 derart programmiert
ist, dass sie wohl bekannte Signalisierungsabläufe in dem GSM-System und basisstationsinterne
Steuerungsabläufe
ausführt.
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4 zeigt
einen TDMA-Rahmen FR. In dem gegebenen Beispiel ist ein mit 1 nummerierter Zeitschlitz
einer Mobilfunkstation zugeteilt. Um Leistung zu sparen, schaltet das
Mobiltelefon wenigstens seinen Sender ab, während der Zwischenzeitschlitze,
nummeriert von 2 bis 7 und 0. Bei GSM sind Uplink- und Downlink-Zeitschlitze
um drei Schlitze versetzt. Hierbei wird voller Duplexbetrieb erreicht, auf
einer TDD-(Time-Division-Duplex-)Basis.
Die beschriebene physikalische FDMA-/TDMA-Kanälestruktur der Frequenzen und
Zeitschlitze ist das Beförderungsmittel
zum Befördern
von logischem Verkehr und von Steuerdaten.
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5 zeigt
eine Kombination logischer Kanäle,
zu befördern über einen
physikalischen Kanal. Die logischen Kanäle, Verkehrs- und Steuerkanäle sind
abgebildet auf die gezeigten physikalischen Kanäle. Gezeigt ist ein 51-Rahmen-Multiframe-Signalisierungsrahmen
einer logischen Kanalkombination, befördert auf einem physikalischen
Kanal in der Downlinkrichtung. Zur Ausgangssynchronisierung eines
Mobiltelefons mit dem Mobilfunknetz, weist der 51-Multiframe einen
Frequenzkorrekturkanal F im mit 0 nummerierten Rahmen auf, und einen
Synchronisierungskanal in dem nachfolgenden Rahmen. Rahmen 2 bis
5 tragen BCCH-Daten, Systemnachrichten, rundgesendet von einer Basisstation
an Mobiltelefone, und Rahmen 6 bis 9 tragen Common Control Channels,
wie etwa Paging Channels PCH, zum Rufen eines Mobiltelefons, und
Access Grant Channels, um ein dediziertes Signal auf Anforderung
einem Mobiltelefon zuzuordnen. Nach Frequenz- und Zeitsynchronisierung
mit dem Netz liest ein Mobiltelefon System- und Zellendaten aus
dem BCCH. Der gezeigte 51-Multiframe kann auf jeder Frequenz gesendet
werden, welche der Zelle verfügbar
ist, wird jedoch immer auf einem Zeitschlitz, nummeriert mit 0, gesendet.
Hierbei kann ein Mobiltelefon immer einfach Synchronisierungsinformation
und Systemrundsendenachrichten finden. Die Frequenz, auf welcher diese
Kombination gesendet wird, wird als eine Referenz in der Nachbarzelle
verwendet, um sie als eine benachbarte Zelle zu markieren.
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6 zeigt
eine Darstellung des Timings zum Durchführen von Stärkemessungen, gemäß dem Stand
der Technik. In dem Kapitel 6.6 und 6.6.1 des Draft European Telecommunication
Standards ETS 300 578 ist spezifiziert, wie ein Mobiltelefon Nachbar-BCCH-Träger überwachen
soll, während
es sich im Idle Mode befindet. In dem gegebenen Beispiel hat die
Mobilfunkstation MS1, bedient durch die Funkbasisstation BS1, bereits
die Ausgangszellenauswahl ausgeführt
und befindet sich im Idle Mode. Sie soll daher ihre benachbarten
Basisstationen überwachen.
Bei GSM besteht ein Paging-Block aus vier Rahmen. In Kapitel 6.6.1
ist spezifiziert, dass ein Mobiltelefon wenigstens 7 Stärkemessungen
durchführen
soll. Gewöhnlich
werden zwei derartige Stärkemessungen
pro Rahmen ausgeführt,
gleichmäßig verteilt über die
Rahmen. In 6 ist das Empfangen von Paging-Nachrichten mit "R" angegeben, und Messen, durch den RSSI 29,
wie gesteuert durch die Einheit 28, mit "M". Bei dem Messschema gemäß dem Stand
der Technik kann die Mobilfunkstation in ihren Power-Down-Modus
nur bei t = t1 gehen.
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7 zeigt
eine Darstellung des Timings, welche das Verfahren zur Leistungsverbrauchsverminderung,
gemäß der vorliegenden
Erfindung, illustriert. Mehr Messungen werden in früheren Rahmen als
dem letzten Rahmen des Paging-Blocks untergebracht, innerhalb der
Stabilisierungsfähigkeit
des Frequenzsynthesizers 30, während vermieden wird, sie in
dem letzten Rahmen des Paging-Blocks auszuführen, welcher in dem Paging
Channel PCH empfangen wird. Das kann geschehen, weil Erfordernisse der
Synthesizerstabilisierung weniger rigoros sind, wenn Stärkemessungen
ausgeführt
werden, als wenn ein Entzerrungsablauf durchgeführt wird, d. h. zu dem Zweck,
Stärkemessungen
auszuführen,
befindet sich der Synthesizer schneller in einer stabilen Situation,
während
noch sinnvolle Messungen ausgeführt
werden können.
Die Mobilfunkstation kann daher früher in ihren Power-Down-Modus gehen, nämlich zu
dem Zeitpunkt t = t1'.
Möglicherweise kann
die Mobilfunkstation auch zwischen den Rahmen des Paging-Blocks
in ihren Power-Down-Modus gehen, während Rahmen, welche nicht
vollständig mit
Messungen gefüllt
sind. Welche(r) Rahmen vollständig
zu füllen
ist/sind, steht zur Wahl, solange dafür gesorgt ist, dass der letzte
Rahmen frei von Messungen ist.
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Angesichts
des Gesagten wird es in Fachkreisen offensichtlich sein, dass verschiedene
Modifikationen vorgenommen werden können, innerhalb des Schutzbereichs
der vorliegenden Erfindung, wie im hier Folgenden definiert durch
die beigefügten
Ansprüche,
und dass die vorliegende Erfindung daher nicht auf die angeführten Beispiele
beschränkt
ist.