NO316008B1 - Fremgangsmåte for overlevering av styring i et celledelt telekommunikasjonssystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår celledelte telekommunikasjonssystemer. Mer nøyaktig angår oppfinnelsen et nytt og forbedret system for styring av myk overlevering mellom en mobilstasjon og basestasjoner som er forbundet med forskjellige mobilsentraler j et celledelt telekommunikasjons-system.

Bruken av kodedelt multiaksess-modulasjon (CDMA) er bare en av flere teknikker som muliggjør digital kommunikasjon mellom et antall mobile brukere som benytter en felles del av radiospekteret, slik det er tilfellet for celledelte telekommunikasjonssystemer.

Andre velkjente radiotilgangs-teknikker er tidsdelt multiaksess (TDMA) og frekvensdelt aksess (FDMA). Begrepet med overlevering av styring kan i virkeligheten anvendes på alle de tre nevnte multiaksess-teknikkene. Bakgrunnen for foreliggende oppfinnelse skal illustreres ved hjelp av et celledelt telekommunikasjonssystem, men det skal imidlertid forstås at foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til CDMA. En eksempelvis anvendelse av CDMA i celledelte telekommunikasjonssystemer er beskrevet hva angår det vesentligste i "On the System Design Aspects of Code Division Multiple Access (CDMA) Applied to Digital Cellular and Personal Communications Networks", Allen Salmasi og Klein S. Gilhousen, presentert på den 41 st IEEE Vehicular Technology Conference, 19. - 22. mai 1991 i St. Louis, MO.

I den ovennevnte publikasjonen beskrives en direkte-sekvens CDMA-teknikk (DS-CDMA, eller kort bare CDMA i det følgende) hvor et antall bruker-mobilstasjoner (MS-er) kommuniserer via CDMA radiosignaler av spredt spektrum-type med basestasjoner (BS-er, også omtalt som celle-beliggenheter) i oppadgående (d.v.s. mobilstasjon til basestasjon) og nedadgående (d.v.s. basestasjon til mobilstasjon) retning. Basestasjonene omformer disse CDMA-radiosignalene som kommer fra, henholdsvis stopper ved brukerens MS, til en form som er passende for bruk sammen med terrestrielt telekommunikasjons-overføringsutstyr slik som de vanlig utbredte pulskodemodulasjon-kretsanleggene (PCM). Basestasjonene relesender videre disse bruker-signalene i oppadgående og nedadgående retning til mobilsentralen (MSC, Mobile Switching Center, også omtalt som mobil-veksler eller mobiltelefon-sentralkontor (MTSO, Mobile Telephone Switching Office)) for videre behandling.

De ovennevnte bruker-kommunikasjonssignalene omfatter digitaliserte talesignaler og styringsinformasjon (også omtalt som signalering). MSC utfører multipleksing og omformings-operasjoner på de andre nevnte sidegrenene, og relesender talesignalet til en annen bruker, for eksempel i det offentlige telefonnettet (PSTN, Public Switched Telephone Network). I tillegg tolker MSC signaleringsinformasjon, reagerer på signaieringsinformasjon og genererer signaleringsinformasjon, og styrer således den totale kommunikasjonsforbindelsen mellom brukerne. Disse styrefunksjonene for kommunikasjonsforbindelsen omfatter det å holde orden på generelle samtale-relaterte hendelser slik som oppsetting eller avvikling av en samtale, samt CDMA radioforbindelse-relaterte hendelser slik som svekkelse av CDMA-radiolinkens kvalitet og påfølgende oppstarting av overlevering.

Dersom CDMA utnyttes i de typiske middels til store cellene i landbaserte mobiltelekommunikasjons-systemer, er vanligvis den gjennomsnittlige spredning av tidsforsinkelser for radioforplantningsmiljøet med flere baner større enn varigheten av et "chip" i DS-CDMA-signalet. Dette tvinger CDMA til å fungere i en asynkron modus, med den konsekvens at ortogonaliteten av bruker-signalene av spredt spektrum multiaksess-type ikke kan oppnås ved hjelp av bare ortogonale spredningskoder. Derfor lider kommunikasjonen av selvindusert system-interferens, ikke bare blant signaler med opphav fra forskjellige celler, men i tillegg til dette, også betraktelig innen en enkelt celle (omtalt som CDMA intracelle-interferens). For slike celledelte CDMA-systemer er det derfor et viktig totalformål for utforming av systemet, å minimalisere overdreven CDMA-interferens blant brukerne som kommuniserer, og komplementært, å innfange og benytte så mye energi som mulig fra et ønsket CDMA-brukersignal. Selv om det er et generelt krav som kan stilles til hvilken som helst multiaksess-metode i celledelte telekommunikasjonssystemer, er dette system-utformingskravet mindre stringent for FDMA- og TDMA-baserte systemer, hvor intracelle-interferens unngås ved hjelp av den respektive multiaksess-metodens iboende egenskaper, og intercelle-interferens begrenses ved hjelp av på forhånd planlagte gjenbruks-opplegg for celle-frekvensene. Således virker CDMA, annerledes enn FDMA eller TDMA, på en strengt interferens-begrenset måte. I det følgende skal bakgrunnen for oppfinnelsen eksemplifiseres for tilfellet med et celledelt CDMA-telekommunikasjonssystem.

Flere metoder som iverksetter det ovenfor nevnte utformings-formål for CDMA-systemet, kan enkelt identifiseres for den ovenfor omtalte eksempelvise utførelse av et celledelt CDMA-telekommunikasjonssystem. For eksempel har den beskrevne overføringseffekt-styringsmetode for MS i lukket sløyfe det formål å utjevne kontinuerlig den mottatte kvaliteten av alle oppadgående CDMA-signaler i en enkelt BS mot bakgrunnen av hurtig foranderlige radioforplantnings-kanaler som gjennomgår raske og langsomme fadings-prosesser. For dette formål måler BS periodisk den mottatte Eb/No-verdien, som indikerer signalkvaliteten, fra hver MS CDMA oppadgående kommunikasjon, og overfører deretter en passende effektstyrings-kommando på den nedadgående kommunikasjonskanalen til MS som igjen innstiller CDMA sendeeffekten i samsvar med dette. Ideelt mottas alle MS CDMA oppadgående signaler i BS med samme kvalitet og dertil med den minimums-styrke som er nødvendig for å opprettholde kommunikasjonsforbindelsen i henhold til en forut bestemt kvalitetsterskel.

En annen utførelse av det tidligere nevnte utformingsformål for systemet, er fremgangsmåten med mobil-assistert myk overlevering sammen med signaldiversitets-kombinering under en aktiv CDMA-kommunikasjon, som skal oppsummeres i det følgende. Mobil-assistert myk overlevering sammen med signaldiversitets-kombinering omfatter metoden med å relesende bruker-kommunikasjonssignaler på overførings-segmentet mellom MS og MSC samtidig via en første og en andre BS i oppadgående og nedadgående retning, og å utføre signal-diversitets-mottaking ved MS og MSC for å øke brukersignal-kvaliteten. Denne metoden påkalles av MSC når en MS som opprinnelig kommuniserer med en BS, har beveget seg inn i de overlappende dekningsområdene for denne første BS og en andre BS, og har rapportert tilgjengeligheten av et tilstrekkelig sterkt signal fra denne andre BS til MSC. Ikke på noe tidspunkt under en myk overlevering sammen med signal-diversitetskombinering avbryter MS sin kommunikasjon med MSC. MSC benytter typisk etter-deteksjon/dekoding, selektiv kombinering av de digitalt kodede tale-rammene.

For å muliggjøre den rapporterende assistanse av MS under oppstarting av myk overlevering, kan alle BS-er sende et nedadrettet CDMA referansesignal, kalt pilot-signal. Når MS-ene vandrer (roaming) gjennom tjenesteområdet for det celledelte CDMA telekommunikasjonssystemet, demodulerer de periodisk pilotsignalene fra de forskjellige naboliggende BS-er under en pågående kommunikasjon med en første BS, og utleder en tilsvarende kvalitets-indikasjon for pilotsignaler. Denne indikasjonen bestemmer en rangert liste av kandidat- BS-er for overlevering, og overføres i form av signaleringsinformasjon til MSC. Det skal forstås at også den første BS kontinuerlig kan utføre målinger av kvalitet og styrke på oppadgående CDMA-signaler, og basert på disse observasjonene kan den i en ordre-indikasjon om myk overlevering til MSC.

Vanligvis igangsettes myk overlevering sammen med signal-diversitetskombinering av MSC dersom MS rapporterer at pilot-signalkvaliteten for en andre BS i tillegg til signalkvaliteten for den første BS er tilstrekkelig god i samsvar med de forut bestemte terskler som er gjort tilgjengelige for MS, og både MSC og den andre BS kan oppnå de nødvendige ressurser for overgangen med myk overlevering. Deretter vil MS bli instruert av MSC via den første BS ved hjelp av signalering for å oppstarte en myk overlevering og å begynne signaldiversitets-kombinering på den nedadgående forbindelsen.

Dessuten igangsetter MSC den ekstra relesending av brukersignaler via den andre BS, og begynner diversitets-kombinering av bruker-signalet i oppadgående retning. Begge deltakende BS-er påkaller selvstyrt den tidligere nevnte effektstyringsmetode av lukket sløyfe-type. MS innstiller sin CDMA sendeeffekt til minimum av de to beordrede effektnivåene for å redusere overdreven CDMA-interferens med de andre kommunikasjonsforbindelsene.

Når endelig MS er fast etablert i området for den andre BS, og pilotsignalet

som mottas fra den første BS, er tilstrekkelig svekket ifølge til forut bestemte terskler som er tilgjengeliggjort for MS, vil den rapportere denne tilstanden til MSC, som igjen avgjør at den myke overleveringen med signal-diversitetskombinering skal avsluttes, og deretter vil bruke bare den andre BS for å opprettholde CDMA-kommunikasjonen.

Denne prosessen med myk overlevering med signal-diversitetskombinering kan gjentas mens MS beveger seg innen det celledelte CDMA-telekommunikasjonssystemets tjenesteområde, og slik de målte indikasjonene om CDMA-signalkvalitet antyder.

Noen av de nåtidige celledelte TDMA-baserte telekommunikasjonssystemene benytter også assistansen fra MS i form av tilsvarende signalkvalitets-målinger for nedadrettet retning ved MS, som utløser for å beordre en overlevering fra en første BS til en andre BS, mye på samme måte som oppsummert ovenfor. Disse systemene bruker imidlertid vanligvis et opplegg som omtales som "hard overlevering" hvor MS, som reaksjon på instruksjoner fra MSC, avbryter kommunikasjonen med den første BS, justerer seg inn på den indikerte TDMA-radiokanalen for den andre BS, og så gjenopptar de oppadgående og nedadgående kommunikasjonene. Ikke i noe øyeblikk kommuniserer MS med flere enn en BS samtidig, og følgelig finner det ikke sted noe tilsvarende signal-diversitets-kombinering i MS eller i MSC, slik tilfellet er for den myke overleveringsmetoden som er beskrevet ovenfor. Dette opplegget med hard overlevering er anvendbart for CDMA også på en tilsvarende måte, men bør unngås når det er mulig på grunn av CDMA-systemets kapasitet, slik det skal forklares i det følgende.

I sammenheng med myk og hard overlevering omtales de tidligere nevnte forut bestemte tersklene som benyttes sammen med signalkvalitets-målingene av det nedadgående signalet til MS for å bestemme BS-kandidater for overlevering, som overleverings-marginer. Bruken av disse overleverings-marginene sammen med tidsgjennomsnitts-prosesser er nødvendig for å unngå hyppige overleveringer

(også omtalt som Ping-Pong-overleveringseffekt) når MS beveger seg i det vanligvis uklare grenseområdet mellom radiosignal-dekningsområdene for to naboliggende BS-er. Slike hyppige overleveringer kan overbelaste behandlingskapasiteten for MSC-ene. For det formål å styre den myke CDMA-overleveringen med signal-diversitetskombinering, kan overleverings-marginen velges så liten som 1-3 dB, i kontrast til tilfellet med hard overlevering, hvor vanligvis 6 -10 dB er nødvendig for å unngå den ødeleggende Ping-Pong overleveringseffekten.

Med henvisning til den tidligere nevnte interferens-begrensede driften av CDMA er faktisk små overleverings-marginer et avgjørende krav for effektiv drift av CDMA. Bruken av hard CDMA-overlevering sammen med de nødvendige store harde overleverings-marginene ville minske CDMA-systemets kapasitet vesentlig. I et celledelt CDMA-telekommunikasjonssystem kan hard overlevering tolereres bare i unntaks-situasjoner, men ikke som noen normal måte å drive systemet på. Myk overlevering med signal-diversitetskombinering må derfor tilveiebringes på uniform basis gjennom hele CDMA-systemets tjenesteområde.

Tidligere kjente celledelte CDMA-telekommunikasjonssystemer tilveiebringer myk overlevering med signal-diversitetskombinering bare mellom BS-er som er forbundet med en og samme MSC (omtalt som intra-MSC myk overlevering med signal-diversitetskombinering). Dersom MS skal overleveres mellom BS-er forbundet med forskjellige MSC-er, benytter tidligere kjente celledelte CDMA-telekommunikasjonssystemer hard CDMA overlevering i stedet.

I den samtidig inngitte patentsøknad fra foreliggende søker presenteres et system og en fremgangsmåte for myk overlevering med signal-diversitetskombinering blant basestasjoner som er forbundet med forskjellige mobilsentraler i et celledelt telekommunikasjonssystem, i det følgede omtalt som inter-sentral myk overlevering med signal-diversitetskombinering. Den nye tilnærmingsmåten muliggjør således en uniform og myk overlevering gjennom hele systemets tjenesteområde. En ulempe er at når styringen av bruker-kommunikasjonene og diversitetskombinerings-funksjonene forblir i den første sentralen som er involvert i en sekvens av påfølgende inter-sentral myke overleveringer, forblir mange intersentral-forbindelser reserverte, og mange sentraler involveres mens mobilstasjonen vandrer (roames) innen systemet.

Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse i samband med den myke overleveringen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for å overlevere styringsfunksjonene for kommunikasjonsforbindelsen og funksjonene vedrørende diversitetskombinering fra en første sentral til en andre sentral uten å avbryte noen av de aktive radiokommunikasjons-forbindelsene mellom den kommuniserende mobilstasjonen og basestasjoner, med det formål å minimalisere bruken av terrestrielle overføringsanlegg under tilfeller med inter-sentral myk overlevering med signal-diversitetskombinering.

Det er således et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ny fremgangsmåte for overlevering som bare innvirker på systemets styringsfunksjoner og de terrestrielle forbindelsene mellom basestasjoner og mobilsentraler, men ikke radioforbindelsene mellom mobilstasjoner og basestasjoner ved en aktiv bruker-kommunikasjon.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for overlevering av styring i et celledelt telekommunikasjonssystem, og omfatter de trinn å utføre en inter-sentral myk overlevering mellom en første og en andre mobilsentraler, og i løpet av overleveringen fortsetter funksjonene med kommunikasjons-styring og signal-diversitetskombinering i samband med overleveringen å være i den første mobilsentralen, og så å utføre en overlevering av funksjonene med kommunikasjonsstyring og signal-diversitetskombinering fra den første, styrende mobilsentralen til den andre, relesendende mobilsentralen, hvilket i det følgende omtales som "overlevering av styring".

Aspektet med styrings-overlevering mellom styrende og relesendende sentraler, sammenstilt med en inter-sentral myk overlevering, tilveiebringer en optimalisering av benyttelsen av overføring av ressurser som er involvert i denne inter-sentral myke overlevering.

Et aspekt av oppfinnelsen er et celledelt telekommunikasjonssystem som omfatter mobilsentraler, basestasjoner og bruker-mobilstasjoner som vandrer om i systemet, hvor hver av mobilsentralene omfatter midler for inter-sentral myk overlevering med diversitets-kombinering, hvor mobilsentralene videre omfatter midler for overlevering av styring, hvor funksjoner for styring av bruker-kommunikasjoner og for signaldiversitets-kombinering involvert med bruker-kommunikasjonene overleveres fra en første mobilsentral til en andre mobilsentral.

Trekkene og fordelene ved foreliggende oppfinnelse vil fremtre tydeligere av den detaljerte beskrivelse som er fremstilt nedenfor, og som skal oppfattes sammen med tegn-ingene, hvor

Fig. 1er en skjematisk oversikt over et eksempel på et celledelt CDMA- telekommunikasjonssystem i samsvar med foreliggende oppfinnelse; Fig. 2er et blokkdiagram som viser en foretrukket utførelse av en mobiltelefon- sentral for bruk i et celledelt CDMA-telekommunikasjonssystem; og Fig. 3er et blokkdiagram som viser en foretrukket utførelse av en basestasjon til bruk i et celledelt CDMA-telekommunikasjonssystem. Figur 1 viser et eksempel på en utførelse av et celledelt CDMA-telekommunikasjonssystem. Figur 2 viser et eksempel på en utførelse av en MSC brukt i et celledelt CDMA-telekommunikasjonssystem som foreliggende oppfinnelse angår.

Digitale linker eller forbindelser (120,122,124,126) forbinder mobilsentralen MSC med henholdsvis det offentlige telefonnettet PSTN (Public Switched Telephone Network), andre mobilsentraler MSC og basestasjoner BS. Disse digitale forbindelsene bærer bruker-informasjon slik som tale, og i tillegg signaleringsinformasjon. i den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse antas det at signaleringsinformasjonen er multiplekset sammen med bruker-informasjonen på ett og samme fysiske overføringsanlegg. T1 overføringsanlegg sammen med signaleringssystem nr 7 kan tjene som et eksempel på en utførelse av et slikt digitalt link-arrangement. Bruker-informasjonsstrømmen omkoples blant de nevnte enhetene ved hjelp av en digital omkopler 112. Den tilsvarende signaleringsinformasjonen overføres, mottas og relesendes ved hjelp av en pakke-omkopler 114. Pakke-omkopleren 114 er også forbundet med en MSC styringsprosessor 110 som virker henholdsvis som kilde og mottaker for signalerings-

informasjon. MSC styringsprosessoren 110 tolker og reagerer på signalerings-meldinger som er adressert til den, og kan også beordre signalerings-meldinger til andre enheter, når dette måtte passe. MSC styringsprosessoren 110 styrer også forbindelses-arrangementene i den digitale omkopleren 112 i samsvar med samtalens status. Dessuten tildeler og frigjør MSC styringsprosessoren 110 transkoder/kombinerer-utstyret 100 under oppsetting og avvikling av en samtale fra et tilsvarende ressursforråd (bare en del av dette transkoder-kombinererutstyret 100 vises i figuren).

Transkoder/kombinerer-utstyret 100 er nødvendig for å omforme mellom den typisk u-lovs-kodede talen som benyttes i PSTN, og den digitale lavhastighets talekoding, slik som CELP, som benyttes på radioforbindelsene. I tillegg til transkodings-funksjonen implementerer også transkoder/-kombinerer-utstyret 100 signal-diversitetskombineringen i oppadgående retning og signal-duplisering i nedadgående retning.

I den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse føres brukerens kommunikasjonssignaler, som omfatter digitalisert tale eller data, multiplekset sammen med signaleringsinformasjonen som angår denne forbindelsen, i et digitalt, rammedelt format som er egnet for de terrestrielle overførings-forbindelsene 124, 126 mellom BS-ene og MSC. Disse rammene omtales i det følgende som transkoder/kombinerer-rammer. I tillegg til denne bruker-informasjonen kan transkoder/kombinerer-rammer også inneholde informasjon leveres av BS-ene, som er relevant for signalkvaliteten slik den brukes for signal-diversitetskombineringen i MSC i oppadgående retning.

Disse transkoder/kombinerer-rammene som ankommer og går ut på kretsene 130,132,134, bufres i det digitale minnet 104 for henholdsvis oppadgående og nedadgående retning. Den digitale prosessoren 102 leser og skriver syklisk transkoder/kombinerer-rammene fra og inn i det digitale minnet 104. I oppadgående retning en signalkvalitets-indikasjon som er vedføyd transkoder/kombinerer-rammene som ankommer fra kretsene 130,132 til minnet 104, og prosessoren 102 utfører diversitets-utvelgelsen basert på disse indikasjonene. I nedadgående retning transkodes tale-sampler som ankommer fra kretsen 134 til minnet 104, og pakkes i transkoder/kombinerer-rammer ved hjelp av prosessoren 102.

Ved hjelp av den digitale prosessoren 102 ekstraherer eller innfører transkoder/kombinerer-utstyret 100 brukerens signaleringsinformasjon fra eller inn i transkoder/kombinerer-rammene og tilbyr eller mottar denne

signaleringsinformasjonen til eller fra MSC styringsprosessoren 110 via en krets 140. Med disse midlene mottar MSC styringsprosessoren 110 signaleringsinformasjon fra MS slik som rapporter om kvalitetsmåling av pilotsignaler. Således innehar MSC styringsprosessoren 110 den nødvendige informasjon for å igangsette og avslutte inter-MSC eller intra-MSC myke overleveringer, samt styrings-overleveringer. Videre kan MSC styringsprosessoren 110 med slike midler utstede passende overleverings-kommandoer til MS via kretsene 140,130,132 og forbindelsene 124, 126, samt via den digitale pakke-omkopleren 114 og linken 122 til andre MSC-er, dersom dette skulle være nødvendig.

Figur 3 viser et eksempel på en utførelse av en BS benyttet i et celledelt CDMA-telekommunikasjonssystem som foreliggende oppfinnelse angår.

Blokken 200 viser det apparat som kreves for å opprettholde en enkelt CDMA-kommunikasjon innen en BS, og omtales som CDMA-kanalutstyr (bare ett slikt er vist).

I oppadgående retning mottas brukerens CDMA-kommunikasjonssignaler fra den digitale CDMA-radiolinken 230, demoduleres av CDMA-demodulatoren 202, avfelles (de-interleaved) og kanal-dekodes av avfellings/dekodings-enheten 206 (de-interleaver & decoder), omformes til transkoder/kombinerer-rammer og bufres for terrestrielt overføring i det digitale minnet 210, og overføres endelig på den digitale linken eller forbindelsen 232 mot MSC.

I nedadgående retning mottas transkoder/kombinerer-rammer fra MSC via den digitale linken 232, bufres og omformes til en presentasjon som er egnet for BS i det digitale minnet 210, kanal-kodes og innfelles ved hjelp av kodings/innfellings-enheten 208 (encoder & interleaver), CDMA-moduleres av CDMA-modulatoren 204, og overføres endelig på den digitale radiolinken 230.

I den foretrukne utførelsen av foreliggende oppfinnelse har BS en taktstyrings-kilde 220 som er uavhengig av nettet, og som tilveiebringer et referansesignal med høy presisjon, slik det kreves for effektiv CDMA-drift, og som benyttes av CDMA-kanalutstyret 200. En slik taktstyrings- eller klokkekilde kan avledes for eksempel fra GPS-satellitt-signalet, og kan tilveiebringes globalt for hver BS og således muliggjøre et nett med innbyrdes synkroniserte BS-er.

BS omfatter videre en BS styringsprosessor 222. BS styringsprosessoren 222 mottar og sender signaleringsinformasjon fra og til den digitale forbindelsen 232 som er forbundet med MSC. BS styringsprosessoren 222 utfører ressurs-styringen i BS, slik som tildeling og frigjøring av CDMA-kanalutstyr for brukerforbindelser (samtaler). BS styringsprosessoren 222 reagerer således på CDMA kanaltildelingsordrer som angår en oppsetting av en samtale, samt på CDMA kanaltildelingsordrer som angår ordrer fra MSC om myk overlevering.

Den digitale prosessoren 212, sammen med buffer-minnet 210, utfører pakking og utpakking av den innvendige representasjonen IBS av brukerens CDMA-kommunikasjonssignal til og fra transkoder/kombinerer-rammer i oppadgående, henholdsvis i nedadgående retning. I den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse inneholder også de tidligere nevnte transkoder/kombinerer-rammene informasjon som er levert av avfellings/dekodings-enheten 206 og forsynt til den digitale prosessoren 212, hvilken informasjon indikerer signalkvaliteten av CDMA-radiorammene slik de mottas fra den oppadgående CDMA-radiolinken 230 og som benyttes for signal-diversitets-kombineringen i MSC i oppadgående retning.

For å underbygge beskrivelsen av foreliggende oppfinnelse beskrives i det følgende styrings-overlevering, mobil-assistert inter-sentral (eller inter-MSC) myk overlevering og makrodiversitet signalkombineringsteknikker i et celledelt CDMA telekommunikasjonssystem i detalj.

Oppstarting av inter-MSC myk overlevering med signal-diversitetskombinering (figur 1): I det følgende skal det antas at en MS 30 kommuniserer via en første BS 24 som er forbundet med en første MSC 14 som tilveiebringer aksess til PSTN og andre MSC-er 10, 12.

Inter-MSC myk overlevering med signal-diversitetskombinering igangsettes når MS 30 beveger seg fra dekningsområdet for den tjenende BS 24 som er forbundet med den første MSC 14, til dekningsområdet for en andre BS 22 som er forbundet med en andre MSC 12, og MS pilotsignal-kvalitetsmålingene indikerer at en myk overlevering til den andre BS 22 er passende. MS signalerer denne måleindikasjonen via den første BS 24 til den første MSC 14, innbefattende identifiserings-informasjon om den andre BS 22.

Den første MSC 14 detekterer i sin tur fra celle-konfigurasjonsdata at BS 22 er forbundet med en annen MSC 12, og sender deretter en ordre om inter-MSC myk overlevering til denne andre MSC 12. Denne overleveringsordren identifiserer den CDMA-kodede kanal og frekvens som MS 30 for øyeblikket bruker, og i tillegg identiteten av den inter-MSC krets 50 som er reservert av MSC 14 for denne transaksjonen.

MSC 12 overfører denne overleveringsordren videre til BS 22 etter reservering og omkobling gjennom en passende krets 72. BS 22 analyserer overleveringsordren, og dersom de beordrede ressursene er tilgjengelige, tildeler BS 22 en ytterligere CDMA-kodet kanal som kan brukes av MS 30 for den nedadgående forbindelse 82, hvilket signalere tilbake til MSC 12 og MSC 14. BS 22 vil også aktivere den nedadgående retningen for forbindelsen 82 ved bruk av den nylig tildelte CDMA kodekanalen. BS 22 vil videre starte å demodulere den oppadgående CDMA-forbindelsen 82 ved bruk av den CDMA-sammenhengsinformasjon som angår MS 30, og deretter relesende brukerens kommunikasjonssignaler via MSC 12 tilbake til MSC 14 for diversitetskombinering. BS 22 kan signalere den vellykkede innhentingen og mottakingen av den oppadgående CDMA-forbindelsen 82 til MSC 14 via MSC 12.

MSC 14 vil sende en overleveringsordre via BS 24 til MS 30, hvilken ordre innbefatter identiteten for den nylig tildelte CDMA kodekanalen. MSC 14 vil også oppstarte signal-diversitetskombinering av brukerens kommunikasjonssignaler på den oppadgående forbindelsen når brukerens kommunikasjonssignaler som følger grenene 84-74, henholdsvis 82-72-50, er mottatt synkront.

Etter å ha mottatt overleveringsordren, begynner MS 30 med signal-diversitetskombinering for den første nedadgående CDMA-forbindelsen 84, og den andre, nylig tildelte nedadgående forbindelsen 82. Den vellykkede igangsettelse av inter-MSC myk overlevering med signal-diversitetskombinering signaliseres så fra MS 30 til MSC 14.

Avslutning av inter-MSC myk overlevering med signal-diversitetskombinering (figur 1): Den myke overleveringen av inter-MSC type og med signal-diversitetskombinering avsluttes dersom MS helt forlater dekningsområdet for en av de deltakende BS-er og trenger dypt inn i dekningsområdet for den andre BS.

I det følgende skal det antas at MS 30 har trengt dypt inn i den celle som dekkes av BS 22, og derfor er pilotsignalet som kommer fra BS 24, svekket under en forutbestemt terskel i den tidligere beskrevne konfigurasjon med inter-MSC myk overlevering. Således skal grenen 84-74 fjernes fra denne inter-MSC myke overlevering med signal-diversitetskombinering.

MS 30 vil informere MSC 14 via en rapport om måling av pilotsignal-kvalitet at det signal som kom fra MS 24 er svekket under en forut bestemt terskel. MSC 14 bestemmer seg for å droppe grenen 84-74, og således å avslutte inter-MSC myk overlevering med signal-diversitetskombinering. For dette formål sender MSC 14 et overleverings-avslutningssignal via BS 24 og MSC 12 - BS 22 til MSC 12 - BS 22 til MS 30. MS 30 vil stoppe den nedadgående demodulasjons-diversitetskamming (demodulation diversity combing) av signalet som kommer fra MS 24, og vil fra nå av kommunisere bare med BS 22. MS 30 signalerer via BS 22 og MSC 12 om vellykket avslutning av inter-MSC myk overlevering med signal-diversitetskombinering tilbake til MSC 14, som i sin tur vil beordre BS 24 til å avslutte CDMA-radiolinken 84 og å frigjøre de tilsvarende ressursene. MSC 14 vil også frigjøre den terrestrielle forbindelsen 74 og avslutte den oppadgående diversitets-kombineringen. Dette fullfører avslutningen av den myke overleveringen av inter-MSC type og med signal-diversitetskombinering. Det skal forstås av MSC 14 fremdeles har ledelse over alle styrings- og signaleringsfunksjoner som angår kommunikasjonen med MS 30. Funksjonelt behandles grenen 50 - 72 - 82 på samme måte som en direkte MSC-BS-sammenknytning (slik som via BS 24); den eneste forskjellen er de ekstra rele-funksjonene som utføres av MSC 12. MSC 12 vil derfor være fullstendig gjennomsiktig for alle styrings- og signaleringsfunksjoner som påkalles av MSC 14, BS 22 og MS 30.

Det skal forstås at den ovenfor beskrevne inter-MSC myke overlevering med signal-diversitetskombinering kan anvendes flere ganger i løpet av en pågående kommunikasjon. Det skal også forstås at flere enn to BS-er kan delta i løpet av en inter-MSC myk overlevering med signal-diversitetskombinering. For eksempel kan det ha vært tilfellet at i tillegg til BS 24 og BS 22 ville også BS 20 ha deltatt via forbindelsen 70 og en ytterligere krets på forbindelsen 50 i denne inter-MSC myke overlevering med signal-diversitetskombinering. Også flere enn to MSC-er kan delta i en inter-MSC myk overlevering med signal-diversitetskombinering. Det kan for eksempel vært tilfellet at i tillegg til BS 24 og BS 22 ville en annen BS (ikke vist), forbundet med MSC 10, ha deltatt via forbindelsen 48 i denne inter-MSC myke overlevering med signal-diversitetskombinering. Felles for disse scenariene er at MSC 14 alltid holder ledelsen over alle styrings- og signaleringsfunksjoner som angår kommunikasjonen med MS 30, og således tjener som et anker i forhold til alle CDMA radioressurs-relaterte funksjoner.

Foreliggende oppfinnelse omfatter en ny type overlevering som skal benyttes sammen med den ovenfor beskrevne inter-MSC myke overlevering som følger. Det antas at en inter-MSC myk overlevering med signal-diversitetskombinering har funnet sted som beskrevet tidligere, og at MS 30 kommuniserer via BS 22, den styrende MSC 14 og den relesendende MSC 12. Det antas videre at MS 30 beveger seg inn i dekningsområdet for MS 20, og at, i samsvar med det aktuelle inter-MSC myke overlevering med signal-diversitetskombinering, den ekstra grenen 80 - 70 - 50 vil bli trukket tilbake til MSC 14 i tillegg til den allerede eksisterende grenen 82 - 72 - 50. Dette resulterer imidlertid i to inter-MSC-kretser på forbindelsen 50 som skal benyttes i denne kommunikasjonen. Det ville være fordelaktig i denne situasjon dersom systemet kunne overlevere funksjonene vedrørende styring og signal-diversitetskombinering fra MSC 14 til MSC 12, slik at alle styrings- og diversitetskombinerings-funksjoner finner sted nærmere BS-ene 20, 22, og således bare en inter-MSC-krets ville være nødvendig på forbindelsen 50.

Denne nye type overlevering, som i det følgende omtales som styrings-overlevering, er formålet for foreliggende oppfinnelse. Styrings-overleveringen påvirker ikke radioforbindelser direkte, i realiteten utføres nettets styrings-overlevering bare av MSC-ene, uten å trekke inn MS direkte, og styrings-overleveringen kan involveres mye senere enn den siste inter-sentral myke overlevering.

Ettersom det forekommer omkoplings- og krets-omarrangementer i nettet, kan det imidlertid hende at signaleringsinformasjon mellom MS og den styrende MSC går tapt. Derfor vil det være nødvendig med en nullstillings-operasjon for signaleringsforbindelses-laget (lag 2 i OS I-modellen) for MS-MSC-forbindelsene, for å gjenopprette signaleringsforbindelsenes konsistens. En slik nullstillings-operasjon påvirker imidlertid ikke det fysiske radioforbindelses-laget (lag 1), og heller ikke samtale-prosesseringen (lag 3). Som følge av dette kan den vanlige effektstyrings-operasjonen for CDMA lukket sløyfe utføres mellom MS og de støttende BS-er uten noe avbrudd på grunn av styrings-overleveringen.

Fremgangsmåten for styrings-overlevering beskrives i detalj for den følgende eksempelvise konfigurasjon (figur 1): MS 30 kommuniserer under en inter-MSC myk overlevering via BS-er 20, 22 og den relesendende MSC 12 og styres av MSC 14 som også utfører diversitetskombineringen. Således er to kretser for øyeblikket i bruk for denne transaksjonen på den digitale forbindelsen 50. Den andre deltakeren antas å være i PSTN, og er forbundet via forbindelsen 44 med MSC 14. Nettets styrings-overlevering skal finne sted fra MSC 14 til MSC 12.

Først lærer MSC 14 av målerapporter om pilotsignalets kvalitet, utført av MS 30, at MS 30 er fast etablert i dekningsområdene for MS-ene 20, 22 som er deler av det systemområdet som styres av MSC 12. Således vil en styrings-overlevering til MSC 12 bli avgjort av MSC 14. For dette formål vil MSC 14 reservere en ytterligere tredje krets mot MSC 12 på den digitale forbindelsen 50. MSC 14 kan allerede nå etablere en forbindelse i nedadgående retning, som forbinder grenen 44 som kommer fra PSTN, med begge kretser i den digitale forbindelse 50 som brukes i denne transaksjonen. MSC 14 kan også allerede nå kople den oppadgående forbindelse for den nylig tildelte, tredje krets i den digitale forbindelse 50, til PSTN-grenen 44. På dette tidspunkt avbrytes således den oppadgående retning for bruker-informasjon og signalering, mens de nedadgående kommunikasjon fortsetter uavbrutt. Ingen av radioforbindelsene 80, 82 påvirkes imidlertid av den pågående styrings-overleveringen.

For det andre vil MSC 14 beordre nettets styrings-overlevering mot MSC 12 ved å sende passende signaleringsinformasjon til MSC 12, hvor MAC 14 også indikerer den nylig tildelte, tredje krets på overføringsforbindelsen 50. MSC 12 vil i sin tur tildele og aktivere de nødvendige ressurser for å behandle og styre den pågående kommunikasjonen. Disse ressursene innbefatter, men er ikke beregnet til, anlegg for å utføre diversitetskombineringen for de oppadgående bruker-informasjonsrammene, tale-transkodingsutstyr for tale-kommunikasjon, MS og BS signaleringsforbindelses-avslutninger og passende styringsprosesser. MSC 14 vil kople over den oppadgående og den nedadgående retning for forbindelsene 70, 72 til den oppadgående, henholdsvis nedadgående retning for den nylig tildelte, tredje krets i forbindelsen 50 via anleggene for diversitetskombinering og tale-transkoding. Når denne operasjonen er fullført, er den toveis kommunikasjon for bruker-informasjon for MS 30 til PSTN, fullt gjenopprettet.

Dessuten kan signaleringsforbindelsen til og fra MS 30 forbindes med de nylig tildelte styringsprosessene i MSC 12. Det er på dette tidspunkt at MSC 12 kan sende en signaleringsforbindelses-nullstillingsindikasjon til MS 30 til lag 2 av MS-MSC-forbindelsene for å gjenopprette konsistensen for signaleringsforbindelsene. MS 30 vil reagere på denne nullstillings-operasjonen ved å initialisere sin signaleringsforbindelses-kontekst sammen med MSC 12. En slik nullstillings-operasjon påvirker imidlertid ikke det fysiske radioforbindelses-laget (lag 1). Som en fø kje av dette kan den vanlige CDMA effektstyrings-operasjonen med lukket sløyfe utføres mellom MS 30 og de støttende MS-er 20, 22 uten noe avbrudd på grunn av nettets styrings-overlevering. Dessuten påvirkes ikke signaleringen som angår samtale-prosesseringen (lag 3).

Til slutt vil MSC 12 erkjenne den vellykkede fullførelse av nettets styrings-overlevering til MSC 14 ved å sende et passende signal tilbake til MSC 14. MSC 14 vil frigjøre de ressurser som angår denne brukerkommunikasjonen, innbefattende, men ikke begrenset til anlegg for å utføre diversitetskombineringen for de oppadgående bruker-informasjonsrammene, tale-transkodingsutstyr for tale-kommunikasjon, MS og BS signaleringsforbindelses-avslutninger og passende styringsprosesser. MSC 14 vil også frigjøre den første og den andre kretsen på den digitale forbindelsen 50. MSC 14 er således ikke involvert videre når det gjelder å styre samtalen. MSC 14 vil imidlertid fremdeles tjene som et omkoplingspunkt mellom de digitale forbindelsene 50 og 44.

Det skal også forstås at fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse enkelt kan anvendes på et celledelt TDMA- telekommunikasjonssystem. I et celledelt TDMA telekommunikasjonssystem vil radioforbindelsene 80, 82, 84, 86 i figur 1 utføres som TDMA radiolinker hvor flere tidsluker benyttes for å tilveiebringe kommunikasjonskanaler for system-brukerne. Under en myk overlevering, og spesielt under en inter-sentral myk overlevering med diversitetskombinering, kan to (eller flere) tidsluker benyttes for å tilveiebringe de samtidige radiokanaler som benyttes av MS og BS-er som er involvert i overleveringen. Alle de andre nevnte egenskaper ved foreliggende oppfinnelse forblir de samme for et celledelt TDMA-telekommunikasjonssystem.

Den foregående beskrivelse av de foretrukne utførelser er tilveiebrakt for å sette en fagmann innen teknikken i stand til å lage eller benytte foreliggende oppfinnelse. Forskjellige modifikasjoner av disse utførelsene vil fortone seg enkle for fagfolk, og de generelle prinsipper som er definere her, kan anvendes på andre utførelser uten noen bruk av oppfinnerisk evne. Således er ikke foreliggende oppfinnelse ment å være begrenset til de utførelser som er omtalt her, men skal innrømmes det bredeste omfang som er samsvarende med prinsippene som her fremgår som nye.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for styring i et celledelt telekommunikasjonssystem, hvor en bruker-mobilstasjon relesender bruker-kommunikasjonssignaler via minst en av en rekke basestasjoner, og hvor basestasjonene videre relesender bruker-kommunikasjonssignalene via minst en av en rekke mobilsentraler til og fra en annen systembruker, hvor fremgangsmåten omfatter trinn med å utføre en inter-sentral myk overlevering mellom en første og en andre mobilsentral, og hvor fremgangsmåten har funksjoner med bruker-kommunikasjonsstyring og signal-diversitetskombinering, hvilke funksjoner er involvert med overleveringen ved den første mobilsentralen, karakterisert ved de trinn å utføre en overlevering av funksjonene med bruker-kommunikasjonsstyring og signal-diversitetskombinering fra den første mobilsentralen til den andre mobilsentralen, og å opprettholde den første mobilsentralen som et omkoplingspunkt for digitale overførings-forbindelser mellom den andre systembrukeren og den andre mobilsentralen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at styrings-overleveringen omfatter de trinn å be om en styrings-overlevering fra den andre mobilsentralen ved den første mobilsentralen, tildele og aktivere ressurser for bruker-kommunikasjonsstyring og diversitetskombinering som er nødvendige for den andre mobilsentralen for å prosessere og styre den pågående brukerkommunikasjonen, ta styring over brukerkommunikasjonen ved hjelp av de tildelte ressursene, informere brukerens mobilstasjon om styrings-overleveringen, bekrefte den vellykkede fullførelse av styrings-overleveringen til den første mobilsentralen, og å frigjøre ressursene som var involvert med brukerkommunikasjonen i den første mobilsentralen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at styrings-overleveringen benyttes i et CDMA-system.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at styrings-overleveringen benyttes i et TDMA-system.

5. Celledelt telekommunikasjonssystem som omfatter mobilsentraler, basestasjoner og bruker-mobilstasjoner som vandrer i systemet, hvor hver av mobilsentralene omfatter midler for inter-sentral myk overlevering med diversitetskombinering, karakterisert ved at mobilsentralene videre omfatter midler for styrings-overlevering, hvor funksjoner for bruker-kommunikasjonsstyring og signal-diversitetskombinering som er involvert med bruker-kommunikasjonen, overleveres fra en første mobilsentral til en andre mobilsentral, og den første sentralen opprettholdes som et omkoplingspunkt for digitale overleveringsforbindelser mellom den andre systembrukeren og den andre mobilsentralen.

6. System ifølge krav 5, karakterisert ved at midlene for styrings-overlevering omfatter midler i den første mobilsentralen for å anmode om en styrings-overlevering fra den andre mobilsentralen, midler i den andre mobilsentralen for å tildele og aktivere ressurser for bruker-kommunikasjonsstyring og diversitetskombinering som er nødvendige for den andre mobilsentralen for å prosessere og styre den pågående bruker-kommunikasjonen, midler i den andre mobilsentralen for å ta styring over bruker-kommunikasjonen ved hjelp av de tildelte ressursene, midler i den andre mobilsentralen for å informere brukerens mobilstasjon om styrings-overleveringen, midler i den andre mobilsentralen for å bekrefte den vellykkede fullføring av styrings-overleveringen til den første mobilsentralen, og midler i den første mobilstasjonen for å frigjøre ressursene som var involvert i brukerkommunikasjonen i den første mobilsentralen.

7. System ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at systemet er et CDMA-system.

8. System ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at systemet er et TDMA-system.