FI105867B - Kanavanosoitus matkaviestinjärjestelmässä - Google Patents

Description

105867

Kanavanosoitus matkaviestinjärjestelmässä * , Keksinnön soveltamisala

Keksintö koskee menetelmää ja järjestelyä liikennekanavan osoitta-5 miseksi radioyhteydelle matkaviestinjärjestelmässä, jossa osa radioyhteyksistä on toteutettu epäjatkuva lähetys -toiminnolla. Menetelmässä tunnistetaan jatkuvalähetteiset puhelut.

Keksinnön taustaa

Solukkotyyppisissä matkaviestinjärjestelmissä taajuuksien uudel-10 leenkäyttö pyritään järjestämään mahdollisimman tehokkaaksi niiden rajallisuuden vuoksi. Sama taajuus voidaan käyttää uudestaan toisessa solussa, joka on vähintään keskinäisten häiriöiden määräämän uudelleenkäyttöetäi-syyden päässä tarkasteltavasta solusta. Keskinäisiä häiriöitä vähentäviä menetelmiä, esimerkiksi epäjatkuvaa lähetystä ja taajuushyppelyä, käyttäen taa-15 juuksien uudelleenkäyttöetäisyys pienenee ja samalla verkon kapasiteetti kasvaa.

Epäjatkuva lähetys eli DTX (Discontinuous Transmission) tarkoittaa toiminnallisuutta, jossa matkaviestimen tai tukiaseman lähetys radiotielle voidaan katkaista, kun lähetettävä signaali ei sisällä vastaanottajalle merkityksel-20 listä informaatiota, esimerkiksi puheessa olevien taukojen ajaksi. Tällä pyritään pienentämään matkaviestimelle erittäin olennaista lähettimen virrankulutusta ja laskemaan verkon häiriötasoa.

Epäjatkuva lähetys on yleisesti tunnettua digitaalisten matkaviestin-järjestelmien yhteydestä. Esimerkiksi GSM-järjestelmän matkaviestimessä ja 25 tukiasemalla tarkkaillaan lähetettävän signaalin puheaktiviteettia ja katkaistaan lähetys radiotielle puheinformaation puuttuessa. Puheen jälleen alkaessa puhe ' koodataan ja lähetetään radiotielle oikeassa aikavälissä. Epäjatkuvaa lähetystä voidaan luonnollisestikin hyödyntää vain silloin, kun tiedetään lähetyksen sisältö w eli esimerkiksi puheen ja ei-läpinäkyvän datalähetyksen yhteydessä. Muulloin, 30 esimerkiksi läpinäkyvän datalähetyksen tapauksessa, lähetystä ei voida katkaista, koska ei tiedetä milloin se voidaan tehdä palvelun laatua heikentämättä.

Eri tukiasemasignaalien aiheuttamia samakanavahäiriöitä ja radiotiellä esiintyvän häipymän vaikutusta siirrettävään signaaliin voidaan pienentää taa- 105867 2 juushyppelyn avulla, jolloin radioyhteydellä käytettävää taajuutta muutetaan ennalta määrätyn taajuushyppelykuvion mukaisesti. Taajuushyppely voidaan toteuttaa joko kantataajuisena taajuushyppelynä tai lähetinkohtaisesti radiotaajuuden vaihtamisena. Kantataajuisessa hyppelyssä lähetettävä signaali kytke-5 tään kullakin hetkellä valitun kiinteätaajuisen lähettimen kautta radiotielle. Radiotaajuisessa hyppelyssä lähettimen lähetystaajuutta muutetaan syntetisaattorin avulla. Molemmissa toteutustavoissa hyppely suoritetaan yleensä yhden purskeen (aikavälin) jaksoissa.

GSM on aikajakomonipääsytekniikalla TDMA (Time Division Multiple 10 Access) toteutettu matkaviestinjärjestelmä, jossa kukin kantoaalto (radiotaajuus) on jaettu ajallisesti peräkkäisiin kahdeksaan saman pituiseen aikaväliin. Kuhunkin aikaväliin sijoitetaan jokin looginen kanava, kuten yleislä-hetyskanava BCH (Broadcast Channel), esimerkiksi yleislähetysohjauskanava BCCH (Broadcast Control Channel), yleinen ohjauskanava CCCH (Common 15 Control Channel), yhteydelle osoitettu kanava (Dedicated Channel), esimerkiksi SDCCH (Standalone Dedicated Control Channel) tai liikennekanava TCH (Traffic Channel) esimerkiksi kuviossa 2 esitetyn mukaisesti.

Oheisen piirustuksen kuviossa 1 on esitetty yksinkertaistettu yleiseurooppalaisen GSM-matkaviestinjärjestelmän lohkokaavio. Matkaviestin MS 20 (Mobile Station) on radioteitse kytkeytyneenä johonkin tukiasemaan BTS (Base Transceiver Station), kuvion 1 tapauksessa tukiasemaan BTS1. Tukiasemajärjestelmä BSS (Base Station System) koostuu tukiasemaohjaimesta BSC (Base Station Controller) ja sen alaisuudessa olevista tukiasemista BTS. Matkapuhelinkeskuksen MSC (Mobile Services Switching Centre) alaisuudessa on yleensä 25 useita tukiasemajärjestelmiä BSS. Matkapuhelinkeskus MSC on yhteydessä toisiin matkapuhelinkeskuksiin ja kauttakulku-MSC:n (GMSC, Gateway Mobile Services Switching Centre) kautta GSM-verkko liittyy muihin verkkoihin, kuten yleiseen puhelinverkkoon PSTN, toiseen matkapuhelinverkkoon PLMN, ISDN-verkkoon ISDN tai älyverkkoon IN. Koko järjestelmän toimintaa valvoo käyttö- ja 30 kunnossapitokeskus OMC (Operation and Maintenance Centre). Matkaviestimen MS tilaajatiedot on tallennettuna pysyvästi järjestelmän kotirekisteriin HLR » (Home Location Register) ja väliaikaisesti siihen vierailijarekisteriin VLR (Visitor Location Register), jonka alueella matkaviestin MS kulloinkin sijaitsee.

Tukiasemat BTS lähettävät jatkuvasti yleislähetyskanavillaan kaikille : 35 matkaviestimille MS tarkoitettua informaatiota, joka sisältää mm. tukiasematun- i 105867 3 nistekoodin BSIC (Base Station Indentity Code), tiedon tukiasemalla käytettävistä taajuuksista ja mahdollisesti sovellettavasta taajuushyppelykuviosta sekä naapurisoluinfomnaatiota. Matkaviestin MS mittaa jatkuvasti sijaintisoluaan lähinnä olevien tukiasemien BTS signaaleja esimerkiksi parhaimman signaalin 5 tarjoavan tukiaseman määrittämiseksi ja mahdollisen solunvaihdon varalta. Kunkin tukiaseman yleislähetyskanavallaan lähettämän naapurisoluinformaa-tion perusteella matkaviestin tietää naapuritukiasemien taajuudet, joita sen tulee mitata. Kunkin naapuritukiaseman yleislähetyskanavallaan lähettämän tukiasematunnistekoodin BSIC perusteella matkaviestin MS tunnistaa mitatun 10 tukiaseman. Esimerkiksi GSM-matkaviestinjärjestelmässä matkaviestin MS voi mitata palvelevan tukiaseman lisäksi samanaikaisesti enintään 32:n muun tukiaseman signaalitasoa ja/tai -laatua. Jotta naapuritukiasemien lähetykseen synkronoitumaton matkaviestin MS pystyisi tulkitsemaan tukiasematunnisteen BSIC ja mittaamaan naapuritukiasemasignaalin tasoa, on tukiasemien BTS 15 lähetettävä tätä tukiasematunnisteen BSIC käsittävää yleislähetysohjaus-kanavaa BCCH kiinteästi samalla taajuudella ja tämän kantoaallon kaikissa aikaväleissä on oltava lähetystä. Liikkuessaan matkaviestinverkon alueella matkaviestin MS kytkeytyy normaalisti kuuntelemaan sitä tukiasemaa BTS, jonka signaali on voimakkain. Matkaviestimelle MS päättyvä puhelu tai mat-20 kaviestimen MS käynnistämä puhelu yritetään siten ensisijaisesti muodostaa tämän tukiaseman BTS kautta tukiasemajärjestelmän BSS osoittamalla vapaalla liikennekanavalla.

Taajuushyppelyä ja epäjatkuvaa lähetystä taajuuksien käytön tehostamiseksi hyödyntävissä verkoissa ongelmaksi muodostuvat jatkuvalä-25 hetteiset signaalit. Kun tällainen epäjatkuvaan lähetykseen soveltumaton signaali lähetetään jollakin pienennetyillä uudelleenkäyttöetäisyyksillä suunnitellun verkon taajuudella, aiheutuu verkon muille samaa ja viereisiä taajuuksia käyttäville soluille suunniteltua enemmän häiriöitä. Tällaisten häiritsevien lä-. · - hetysten lukumäärästä riippuen saattaa häiriötaso verkossa nousta jopa 30 muuta liikennettä pahasti häiritseväksi, jolloin verkon kapasiteetti pienenee. „ Toisaalta jos taajuussuunnittelussa varaudutaan jatkuvalähetteisten signaa lien mahdollisesti aiheuttamiin häiriöihin, ei taajuuksien uudelleenkäyttöä voida järjestää kovin tehokkaasti.

4 105867

Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on sovittaa jatkuvalähetteinen signaali epäjatkuvalle lähetykselle suunniteltuun radioverkkoon siten, että muulle verkolle aiheutuva häiriö minimoidaan.

5 Tämä uudentyyppinen kanavanosoitus radioyhteydelle saavutetaan keksinnönmukaisella menetelmällä, jolle on johdannossa esitetyn lisäksi tunnusomaista, että menetelmässä osoitetaan jatkuvalähetteiselle puhelulle kiinteätaajuinen jatkuvalähetteiseksi määritelty liikennekanava.

Keksinnön kohteena on lisäksi järjestely liikennekanavan osoittami-10 seksi matkaviestinjärjestelmässä, jossa osa radioyhteyksistä on toteutettu epäjatkuva lähetys -toiminnolla. Järjestely on sovitettu tunnistamaan jatkuva-lähetteiset puhelut. Järjestelylle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että se on sovitettu kiinteätaajuisen jatkuvalähetteiseksi määritellyn liikennekanavan osoitettamiseksi jatkuvalähetteiselle puhelulle.

15 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että jatkuvalähetteiselle sig naalille osoitetaan radiokanava kantoaallolta, jonka taajuussuunnittelu on tehty jatkuvalähetteisen signaalin kiinteällä taajuudella aiheuttaman häiriötason huomioiden.

Koska yleislähetysohjauskanavan BCCH käsittävän kantoaallon on 20 oltava jatkuvasti päällä naapuritukiasemamittauksia varten, on tämän taajuuden uudelleenkäyttö suunniteltava jatkuvan lähetyksen aiheuttaman häiriön huomioiden, vaikka taajuussuunnittelussa muutoin hyödynnettäisiin epäjatkuvan lähetyksen ja taajuushyppelyn yms. yleistä häiriötasoa pienentävää vaikutusta. Esillä olevassa keksinnössä hyödynnetään tätä naapuritukiasema-25 mittausten edellyttämää piirrettä sijoittamalla jatkuvalähetteiset signaalit yleislähetyskanavan BCCH käsittävälle kantoaallolle. Keksinnön mukaisessa menetelmässä tunnistetaan jatkuvalähetteiset yhteydet ja osoitetaan näille yhteyksille ei-hyppivä liikennekanava jatkuvalähetteiseksi suunnitellulta kan-j ' toaallolta, kuten BCCH-kantoaallolta.

30 Tällaisen kanavanosoitusmenetelmän etuna on se, että radiotiellä voidaan välittää myös jatkuvalähetteistä signaalia aiheuttamatta muulle verkolle ennalta arvaamattomia häiriöitä.

Edelleen keksinnön mukaisen kanavanosoitusmenetelmän etuna on se, että verkon taajuuksien käyttöä voidaan tehostaa, kun taajuussuunnitte-: 35 lussa voidaan paremmin hyödyntää verkon häiriötasoa alentavien toimintei- i 105867 5 den, kuten epäjatkuvan lähetyksen ja taajuushyppelyn, avulla saavutettavaa pienempää taajuuksien uudelleenkäyttöetäisyyttä.

Lisäksi keksinnön mukaisen järjestelyn etuna on, että se edellyttää vain vähäisiä muutoksia tunnettuun kanavanosoitusjärjestelyyn matkaviestin-5 verkon puolella eikä laisinkaan muutoksia matkaviestimen rakenteeseen.

Kuvioluettelo

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuvio 1 esittää matkaviestinverkon keksinnön kannalta oleellisia 10 osia;

Kuvio 2 esittää loogisten kanavien erään esimerkkisijoituksen TDMA-järjestelmän yhdessä kehyksessä oleviin kahdeksaan aikaväliin;

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen kanavanosoitusmenetelmän ensisijaisen suoritusmuodon vuokaaviona; ja 15 Kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen kanavanosoitusmenetelmän kolmannen suoritusmuodon vuokaaviona;

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa minkä tahansa matkaviestinjärjestelmän yhteydessä. Erityisesti keksintö soveltuu käytettäväksi matka-20 viestinjärjestelmissä, joissa on käytössä radiotaajuinen taajuushyppely, ja joiden taajuussuunnittelu on toteutettu verkon häiriötasoa alentavia toiminteita hyödyntäen. Jäljempänä keksintöä on lähemmin selostettu esimerkinomaisesti etupäässä yleiseurooppalaisen digitaalisen GSM-matkaviestinjärjestelmän yhteydessä. Kuviossa 1 on esitetty aiemmin selostettu yksinkertaistettu GSM-verkon 25 rakenne. GSM-järjestelmän tarkemman kuvauksen osalta viitataan GSM-suosi-tuksiin sekä kirjaan "The GSM System for Mobile Communications", M. Mouly & M. Pautet, Palaiseau, France, 1992, ISBN:2-9507190-0-7.

V Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin keksinnön ensisijai sen suoritusmuodon valossg..;yJtiteiLkuvioon 3. Matkaviestinverkon tai mat-30 kaviestimen MS käynnistämän yhteydenmuodostuksen yhteydessä määritetään, esimerkiksi yhteyden palvelumuodon perusteella, onko muodostettava yhteys jatkuvalähetteinen non-DTX-lähetys, esimerkiksi läpinäkyvä fax-lähetys . (kuvion 3 kohta 32). Kun yhteys on epäjatkuva lähetys -toiminnallisuutta 6 105867 käyttävä DTX-lähetys, esimerkiksi normaali puhe tai ei-läpinäkyvä datalähe-tys, ohitetaan keksinnön mukaisen kanavanosoitusmenetelmän toiminnallisuus ja osoitetaan puhelulle jokin vapaana oleva liikennekanava tekniikan tason mukaisesti. Jos yhteys tunnistetaan non-DTX-lähetykseksi, tarkastel-5 laan kohdassa 34, onko BCCH-kantoaallolla vapaata liikennekanavaa. Mikäli vapaa liikennekanava löytyy, osoitetaan tämä liikennekanava non-DTX-puhelulle (kohta 36), jonka jälkeen radioyhteys muodostetaan tekniikan tason mukaisesti.

Keksinnön toissijaisessa suoritusmuodossa tukiaseman BCCH-10 kantoaallolta varataan jatkuvalähetteisille signaaleille osoitettavaksi vähintään yksi liikennekanava. Esimerkiksi jos BCCH-kantoaallolla on kaikkiaan seitsemän liikennekanavaa, varataan näistä keksinnön toissijaisen suoritusmuodon mukaisesti alustavasti esimerkiksi kaksi liikennekanavaa jatkuvalähetteisille signaaleille myöhemmin osoitettavaksi. Operaattori voi asettaa varauksen 15 sopivaksi katsomaansa määrään liikennekanavia jatkuvalähetteisten signaalien liikennemääristä riippuen. Keksinnön toissijainen suoritusmuoto on muutoin edellä selostetun ensisijaisen suoritusmuodon kaltainen paitsi, että kuvion 3 kohdassa 34 tarkastellaan, onko BCCH-kantoaallolla jatkuvalähetteisille signaaleille varattuja liikennekanavia vapaana. Mikäli tällainen alustavasti va-20 rattu liikennekanava on vapaana, osoitetaan se muodostettavalle yhteydelle (kuvion 3 kohta 36). Keksinnön toissijaisen suoritusmuodon kanavavarauksen avulla pyritään varmistamaan, että DTX-lähetykset eivät valtaa kaikkia BCCH-kantoaallon liikennekanavia. Tässä suoritusmuodossa non-DTX-signaalille : ' pyritään ensisijaisesti osoittamaan jokin vapaana oleva alustavasti tähän tar- 25 koitukseen varattu liikennekanava. Jos kuitenkaan yhtään alustavasti varattua liikennekanavaa ei ole käytettävissä, mutta BCCH-kantoaallolla on vapaana muita liikennekanavia, voidaan non-DTX-lähetykselle määritellä osoitettavaksi tällainen BCCH-kantoaallon vapaa liikennekanava.

: Keksinnön mukaiseen toiminnallisuuteen voidaan lisätä myös sinäl- 30 lään tunnettu vapaiden liikennekanavien radiotekninen vertailu. Tällöin ennestään tunnetulla tavalla tukiasema BTS mittaa vapaana olevien liikenne-kanaviensa häiriötasoa. Mittaustulokset tallennetaan tukiasemajärjestelmään BSS tukiasemakohtaisesti. Yhteydenmuodostuksessa tukiasemajärjestelmä BSS valitsee tallennettujen mittaustulosten perusteella vapaista liikennekana-• 35 vista sellaisen, jonka mitattu taustahäiriötaso on ennalta asetettua kynnysta- 7 105867 soa pienempi. Esillä olevan keksinnön kolmannessa suoritusmuodossa tämä vapaiden liikennekanavien häiriötasojen vertailu on yhdistetty liikennekanavi-* en osoittamiseen non-DTX-lähetyksille.

Seuraavassa selostetaan keksinnön kolmas suoritusmuoto viitaten 5 kuvioon 4. Kuvion 4 kohdassa 42 tarkastellaan, onko muodostettava yhteys non-DTX-yhteys, vastaavasti kuten edellä on keksinnön ensisijaisen suoritusmuodon yhteydessä selostettu. Edelleen jos kyseessä on non-DTX-lähetys, tarkastellaan kohdassa 44, onko BCCH-kantoaallolla vapaita liiken-nekanavia, kuten edellä kuvion 3 selostuksen yhteydessä on esitetty. Mikäli 10 BCCH-kantoaallolta löytyy vähintään yksi vapaa liikennekanava, verrataan näiltä liikennekanavilta mitattuja häiriötasoja ennalta asetettuun hyväksyttävän häiriötason kynnysarvoon (kohta 45). Mikäli jokin näistä liikennekanavista edustaa häiriötasoltaan kynnysarvoa pienempää arvoa, osoitetaan tämä liikennekanava muodostettavalle non-DTX-yhteydelle (kohta 46). Radioyhteys 15 muodostetaan tämän jälkeen tekniikan tason mukaisesti.

Järjestely keksinnön mukaisen kanavanosoituksen suorittamiseksi sijaitsee tukiasemajärjestelmän BSS yhteydessä, edullisesti tukiasemaohjaimessa BSC.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollista-20 maan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan voi keksinnön mukainen kana-vanosoitus radioyhteydelle vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Vaikka keksintöä onkin edellä selitetty lähinnä tukiaseman yleislähetysohjauskanavan BCCH käsittävän kantoaallon yhteydessä, voidaan keksinnön mukaisen me-i ' netelmän kanavanosoitus suorittaa muunkinlaisen kiinteätaajuisen jatkuvalä- 25 hetteiseksi määritellyn kantoaallon liikennekanavalle. Keksintö soveltuu käytettäväksi myös matkaviestinverkoissa, joissa on käytössä vain epäjatkuva lähetys -toiminnallisuus osassa radioyhteyksiä mutta ei lainkaan taajuushyp-pelyä.

30 Ψ *

Claims (8)

1. 8 105867
2. 1. Kanavanosoitusmenetelmä matkaviestinjärjestelmässä, jonka radioverkon taajuussuunnittelussa ainakin yksi taajuus on asetettu uudelleen-käyttöetäisyydellä, joka on pienempi kuin jatkuvalähetteisen taajuuden uudel- 5 leenkäyttöetäisyys, jossa menetelmässä tunnistetaan jatkuvalähetteiset puhelut, tunnettu siitä, että menetelmässä osoitetaan jatkuvalähetteiselle puhelulle liikennekanava jatkuvalähetteiseksi määritellyltä kiinteältä taajuudelta, kun tällainen liikennekanava on vapaana.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 10 että osoitetaan jatkuvalähetteiselle puhelulle liikennekanava (TCH) tukiaseman yleislähetysohjauskanavan (BCCH) käsittävältä kantoaallolta.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liikennekanavan osoittamiseksi jatkuvalähetteiselle puhelulle varataan alustavasti vähintään yksi yleislähetysohjauskanavan 15 (BCCH) käsittävän kantoaallon liikennekanavista jatkuvalähetteisille puheluille ja osoitetaan vapaana oleva alustavasti varattu liikennekanava jatkuvalähetteiselle puhelulle.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että liikennekanavan osoittamiseksi verrataan valitun vapaan liikennekanavan häiriötasoa ennalta asetettuun kynnysarvoon ja valitaan puhelulle osoitettavaksi liikennekanavaksi se, jonka häiriö-' taso on mainittua kynnysarvoa pienempi. 25 5. Järjestely liikennekanavan osoittamiseksi matkaviestinjärjestel mässä, jonka radioverkon taajuussuunnittelussa ainakin yksi taajuus on asetettu uudelleenkäyttöetäisyydellä, joka on pienempi kuin jatkuvalähetteisen taajuuden uudelleenkäyttöetäisyys, joka järjestely on sovitettu tunnistamaan : jatkuvalähetteiset puhelut, tunnettu siitä, että järjestely on sovitettu liiken- 30 nekanavan osoittamiseksi jatkuvalähetteiselle puhelulle jatkuvalähetteiseksi määritellyltä kiinteältä taajuudelta, kun tällainen liikennekanava on vapaana.
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kiinteätaajuinen jatkuvalähetteiseksi määritelty liikennekanava sijaitsee tukiaseman yleislähetysohjauskanavan (BCCH) käsittävällä kantoaallolla. 105867 9
7. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että liikennekanavan osoittamiseksi jatkuvalähetteiselle puhelulle järjestely on sovitettu vähintään yhden liikennekanavan alustavasti varaamiseksi jatkuva-5 lähetteisiin puheluille yleislähetysohjauskanavan (BCCH) käsittävältä kantoaallolta ja vapaana olevan alustavasti varatun liikennekanavan .osoittamiseksi jatkuvalähetteiselle puhelulle.
8. 8. Patenttivaatimuksen 5, 6, tai 7 mukainen järjestely, tunnettu 10 siitä, että järjestely sijaitsee tukiasemajärjestelmän (BSS) yhteydessä. •ψ f • - $ t V 10 105867