NO316010B1 - Fremgangsmåte for overlevering, samt celledelt kommunikasjonssystem - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår et celledelt kommunikasjonssystem og en fremgangsmåte for overlevering i et celledelt kommunikasjonssystem som omfatter minst en basestasjon (BTS). for hver celle, hvilken basestasjon styres av en basestasjon-styreenhet (BSC) som styrer en eller flere basestasjoner, og hvilken basestasjon- styreenhet sammen med basestasjonene under dens styring, danner et basestasjon-system (BSS). For at interferens-fri overlevering skal kunne oppnås i samsvar med oppfinnelsen, overlapper tjenesteområdene for basestasjoner under forskjellige basestasjon-styreenheter (BSC1, BSC2) ved grensen for to eller flere basestasjon-systemer (BSSI, BSS2) i det minste delvis, og når et terminalutstyr (PIS) beveger seg fra ett basestasjon-system (BSC1) til et annet (BSC2), utføres overleveringen på en slik måte at når terminalutstyret beveger seg inn i en celle som betjenes av to eller flere basestasjoner (BTS11, BTS21) som tilhører områder med forskjellige basestasjon-styreenheter, utfører terminalutstyret en myk overlevering fra den gamle cellen (BTS 12) til den nye cellen (BTS11), og når det beveger seg videre mot celle-grensen, utfører det en hard overlevering fra basestasjonen (BTS11) i det gamle basestasjon-systemet (BSSI). til basestasjonen (BTS21) i det nye basestasjon-systemet (BSS2), og denne basestasjonen (BTS21) har tjenesteområde som overlapper i det minste delvis med den foregående basestasjonen.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for overlevering i et celledelt kommunikasjonssystem som omfatter minst en basestasjon for hver celle, og hvor basestasjonen styres av en basestasjon-styreenhet som styrer en eller flere basestasjoner, idet basestasjon-styreenheten sammen med basestasjonene som er under dens styring, utgjør et basestasjon-system.

Foreliggende oppfinnelse er spesielt godt anvendbar i celledelte CDMA-kommunikasjonssystemer. Et CDMA-system ("Code Division Multiple Access", "Kode-delt multiaksess") er en multiaksess-metode som er basert på spredt spektrum-teknologi, og som i den senere tid er begynt å bli tatt i bruk i celledelte kommunikasjons-systemer ved siden av de tidligere FDMA- og TDMA-teknologiene ("Frequency Division Multiple Access", "Frekvensdelt multiaksess"; 'Time Division Multiple Access", "Tidsdelt multiaksess"). CDMA-teknologien har flere fordeler i forhold til de tidligere metodene, slik som spektral virkningsgrad, enkel frekvens-planlegging og trafikk-kapasitet.

I en CDMA-metode multipliseres brukerens smalbåndede datasignal ved hjelp av en spredningskode med mye bredere båndbredde, til et relativt bredt trafikk-kanalbånd. I de kjente, eksperimentelle, celledelte nettsystemene innbefatter for eksempel båndbreddene som benyttes på trafikk-kanaler 1,25 MHz, 10 MHz og 25 MHz. I multipliseringsprosessen sprer datasignalet seg til hele båndet som benyttes. Alle brukere sender samtidig ved å benytte det samme frekvensbånd, d.v.s. den samme trafikk-kanal. En separat spredningskode anvendes for hver forbindelse mellom en basestasjon og et abonnent-terminalutstyr, og signalene fra brukerne kan identifiseres fra hverandre i mottakerne på grunnlag av hver forbindelses spredningskode.

I et CDMA-system sender således alle brukere på det samme og relativt brede frekvensbånd. Brukerens trafikk-kanal dannes av en spredningskode som er karakteristisk for forbindelsen, og på basis av spredningskoden identifiseres sendingen fra brukeren i forhold til sendingene fra andre forbindelser, slik som tidligere beskrevet. Ettersom et betraktelig antall spredningskoder vanligvis er i bruk, har ikke CDMA-systemet en bestemt kapasitetsgrense slik som FDMA- og TDMA-systemene. CDMA-systemet er et såkalt interferens-begrenset system hvor antallet brukere begrenses av det interferensnivå som en bruker tillates å bevirke for en annen. Ettersom brukernes spredningskoder i systemene under bruk ikke er helt ukorrelerte med hensyn til spredningskoder som anvendes i den naboliggende cellen, som et spesialtilfelle, bevirker samtidige brukere interferens for hverandre i en viss grad. Denne typen interferens som bevirkes av en bruker overfor en annen, omtales som flerbruker-interferens. Ettersom antallet brukere øker, øker følgelig interferens-nivået de bevirker for hverandre, og når antallet brukere når et visst nivå, øker interferensen i en slik grad at forbindelsenes kvalitet ødelegges. I systemet er det mulig å bestemme et interferensnivå som ikke skal overskrides, og slik settes en grense for antallet samtidige brukere, d.v.s. en grense for systemets kapasitet. En midlertidig overskridelse av dette antallet kan imidlertid tillates, hvilket betyr at litt av forbindelses-kvaliteten ofres til fordel for kapasiteten.

I et typisk mobilstasjon-miljø vandrer signalene mellom en basestasjon og en mobilstasjon via flere forskjellige baner mellom senderen og mottakeren. Denne flerbane-forplantningen bevirkes hovedsakelig av at signaler reflekteres fra omgivende overflater. Signaler som har vandret forskjellige baner, ankommer til mottakeren på forskjellige tidspunkter på grunn av de forskjellige forsinkelser i forplantningstiden. CDMA-metoden skiller seg fra de konvensjonelle FDMA- og TDMA-metodene ved at i CDMA-metoden kan flerbane-forplantning benyttes ved mottaking av signaler. En såkalt RAKE-mottaker som består av en eller flere RAKE-grener, anvendes vanligvis som en CDMA-mottakerløsning. Hver gren er en uavhengig mottakerenhet med den funksjon å sammensette og demodulere en mottatt signalkomponent. Hver RAKE-gren kan styres til å synkronisere seg med en signalkomponent som har vandret langs en egen bane, og i en konvensjonell CDMA-mottaker kombineres signalene i mottaker-grenene med fordel, og således oppnås et signal med god kvalitet.

Det er mulig at signalkomponentene som mottas av grenene i en mobilstasjons CDMA-mottaker, har blitt utsendt av en eller flere basestasjoner. I det sistnevnte tilfellet dreier det seg om såkalt makro-diversitet, d.v.s. en diversitetsmodus som kvaliteten av en forbindelse mellom en mobilstasjon og en basestasjon kan forbedres med. I celledelte CDMA-kommunikasjonsnett anvendes makro-diversitet, som også omtales som "myk overlevering" til å sikre operasjonen med effektstyring ved basestasjonens grenseområder, og for å muliggjøre en glatt overlevering. En mobilstasjon som anvender makro-diversitet, kommuniserer således samtidig med to eller flere basestasjoner. Alle forbindelser overfører samme informasjon. Som et eksempel på et kommunikasjonssystem som benytter makro-diversitet, kan det refereres til publikasjonen EIA/TIA Interim Standard: Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System, TAI/EIA/IS-95, juli 1993.

I en situasjon med makro-diversitet kan således terminalutstyret kombinere signaler som sendes av forskjellige basestasjoner. På basestasjonens side kombineres signaler som mottas av to separate basestasjoner fra terminalutstyret ved det første mulige punkt som i de fleste tilfeller er basestasjon-styreenheten som basestasjonene befinner seg i området til. Dersom basestasjonene som terminalutstyret er koplet til, er under styring av forskjellige basestasjon-styreenheter, vil den praktiske implementeringen av en myk overlevering bli betraktelig mer komplisert, fordi i et slikt tilfelle må sammenkoplingen utføres i en mobiltjeneste-telefonsentral.

Eldre celledelte kommunikasjonssystemer, slik som GSM, NMT og AMPS, anvender en såkalt hard overlevering hvor basestasjon-vekslingen utføres ved først å bryte forbindelsen med den gamle basestasjonen, og så å etablere forbindelse med en ny basestasjon. I et slikt tilfelle er da terminalutstyret koplet til bare en basestasjon om gangen. Hard overleverings-teknologi er enklere å implementere enn myk overlevering. Til nå har hard overlevering ikke blitt anvendt i CDMA-systemer, fordi det bevirker ustabilitet i effektstyringen. Fordi systemet er interferens-begrenset, er nøyaktig effektstyring et krav når det gjelder drift av et CDMA-system.

Det er et formål for foreliggende oppfinnelse å gjøre det mulig å benytte både myk og hard overlevering spesielt i et celledelt CDMA-kommunikasjonssystem, slik at fordelene ved begge metoder kan oppnås.

Dette oppnås ved hjelp av en fremgangsmåte av den type som er fremsatt i det innledende avsnitt, og som kjennetegnes ved at på grensen av to eller flere basestasjon-systemer overlapper i det minste delvis tjenesteområdene for basestasjoner under forskjellige basestasjon-styreenheter, og at når et terminalutstyr beveger seg fra et basestasjon-system til et annet, utføres overleveringen på en slik måte at når terminalutstyret beveger seg inn i en celle som betjenes av to eller flere basestasjoner som tilhører områdene til forskjellige basestasjon-styreenheter, utfører terminalutstyret en myk overlevering fra den gamle cellen til den nye cellen, og når det videre beveger seg mot cellens grense, utfører det en hard overlevering fra basestasjonen i det gamle basestasjon-systemet til basestasjonen i det nye basestasjon-systemet, hvilken basestasjon har tjenesteområde som i det minste delvis overlapper med den tidligere basestasjonen.

Oppfinnelsen angår videre et celledelt kommunikasjons-system som omfatter i hver celle minst en basestasjon som styres av en basestasjon-styreenhet som har en eller flere basestasjoner under sin kontroll, og hvilken basestasjon-styreenhet med de nevnte basestasjoner under sin kontroll utgjør et basestasjon-system. Det er kjennetegnende for et celledelt kommunikasjonssystem ifølge oppfinnelsen, at ved grenseområdet for to eller flere basestasjon-systemer overlapper tjenesteområdene for basestasjoner under styring av forskjellige basestasjon-styreenheter i det minste delvis, og at når et terminalutstyr i systemet beveger seg inn i en celle som betjenes av to eller flere basestasjoner som tilhører områder med forskjellige basestasjon-styreenheter, er terminalutstyret innrettet for å utføre en myk overlevering fra den gamle cellen til den nye cellen, og når det videre beveger seg mot celle-grensen, er systemets terminalutstyr innrettet for å utføre en hard overlevering fra basestasjonen i det gamle basestasjon-systemet til basestasjonen i det nye basestasjon-systemet, idet denne basestasjonens tjenesteområde i det minste delvis overlapper med den tidligere basestasjonen.

Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forblir effektstyringen av nettet stabil selv når det anvendes hard overlevering, og kompleksiteten ved en myk overlevering ved grensen mellom to basestasjon-styreenheter kan unngås.

Ved hjelp av oppfinnelsen kan bruken av myk overleverings- og hard overleverings-teknologi kombineres på en slik måte at dersom et abonnent-terminalutstyr befinner seg innen et basestasjon-system, overleveres det fra en basestasjon til en annen gjennom en myk overlevering, og basestasjon-forandringen til området for den ny basestasjon-styreenheten utføres gjennom en hard overlevering. I en implementering i samsvar med oppfinnelsen hvor tjenesteområdene til basestasjoner som ligger ved grensen av basestasjon-styreenheter, overlapper, unngås problemene som den harde overleveringen tidligere bevirket på systemets effektstyring.

I det følgende skal oppfinnelsen beskrives i nærmere detalj med henvisning til de vedføyde tegningene, hvor

Fig. 1er et blokkdiagram med en eksempelvis illustrasjon av strukturen av et celledelt

kommunikasjonssystem,

Fig. 2er en eksempelvis illustrasjon av et celledelt kommunikasjonssystem i samsvar

med oppfinnelsen,

Fig. 3a -3c er eksempelvise illustrasjoner av en basestasjon-utforming, og

Fig. 4illustrerer funksjonen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Figur 1 illustrerer en typisk struktur for et celledelt kommunikasjonssystem. Området som dekkes av systemet, er typisk oppdelt i basestasjon-systemer 6SS, hvor hvert av disse består av en basestasjon-styreenhet BSC, og basestasjoner BTS som er koplet til denne BSC, hvilke basestasjoner betjener de abonnent-terminalutstyr MS som befinner seg i deres tjenesteområde. Basestasjon-styreenhetene er igjen typisk koplet til mobiltjeneste-sentraler MSC som samtaler rutes fra til det faste nettet, og til andre mobiltjeneste-sentraler.

I et typisk system som benytter myk overlevering, er styringsfunksjonene for basestasjon-systemet BSS konsentrert i en basestasjon-styreenhet BSC. En basestasjon BTS håndterer operasjonene for det fysiske laget, slik som sending og mottaking av signalet over radiobanen, og er i stor grad en gjennomsiktig komponent når man tar i betraktning signalering mellom terminalutstyret og systemets høyere nivå. Typisk i funksjoner for en basestasjon-styreenhet innbefatter for eksempel styring av radio-ressurser i basestasjon-systemet BSS, kopling av signaler mellom basestasjoner BTS og resten av nettet, styring av makro-diversitet, og balansering av effektstyring i hele BSS-området.

Strukturen av et celledelt kommunikasjonssystem er illustrert i figur 2. Figuren viser et antall celler i systemet, og hver celle betjenes av en basestasjon. Systemets område i figuren er delt i fire basestasjon-systemer A, B, C og D, se slike markeringer i figuren. I et celledelt kommunikasjonssystem ifølge oppfinnelsen betjenes de celler som befinner seg i grenseområdet mellom basestasjon-systemene, av to basestasjoner som tilhører områder for forskjellige basestasjon-styreenheter. I figuren er disse cellene markert med to bokstaver, for eksempel AB, hvilken celle således betjenes av basestasjoner under styring av basestasjon-systemene A og B.

Operasjonene i de to basestasjonene er uavhengige av hverandre, men fordi deres dekningsområder og forplantningsbetingelser er identiske, interfererer ikke operasjonene deres med hverandre. Begge basestasjoner styrer uavhengig sende-effektnivåene for de terminalutstyr som de er koplet til. Begge basestasjoner opererer i tillegg i samme frekvensområde, men de benytter forskjellige spredningskoder. På grunn av det identiske dekningsområdet, er interferensnivået for begge basestasjoner identisk, og således balanseres effektstyrings-funksjonene som i en situasjon hvor en celle betjenes av en basestasjon. Det skal imidlertid bemerkes at basestasjonenes kombinerte kapasitet er den samme som i et tilfelle med en celle som omfatter en basestasjon, fordi den totale celle-interferensen, som begrenser cellens kapasitet, er lik i begge tilfeller.

Overlappende celler omfatter vanligvis to basestasjoner, men i basestasjon-systemenes hjørner kan det være nødvendig å bruke en kombinasjon av for eksempel tre eller enda flere basestasjoner. I eksempelet i figur 2 omfatter den sentrale cellen, som befinner seg i nodepunktet for fire basestasjon-systemer, basestasjoner under styring av fire basestasjon-styreenheter A, B, C og D.

I eksempelet i figur 2 forekommer det celler med en dybde på en celle, men ved grensen av BSS-områder er det også mulig å bruke overlappende celler med en dybde på to celler. Nett-planleggingen må utføres på en slik måte at det ikke forekommer noen situasjon hvor et terminalutstyr må være i en myk overleverings-situasjon for basestasjoner i forskjellige basestasjon-systemer. En situasjon som dette kan alltid blokkeres, dersom det forekommer tilstrekkelig dybde i overlappingen av celler.

Basestasjoner som betjener samme geografiske område, kan implementeres på flere forskjellige måter, og noen av disse er illustrert i figur 3a-3c. Figur 3a illustrerer et eksempel hvor basestasjoner er implementert som enheter 30, 31 som er totalt uavhengige av hverandre, og hvor begge har separate antenner 32, 33. Antennene bør plasseres tett ved hverandre for at radiobanen for begge celler skal ha like forplantnings-betingelser. Hver basestasjon er forbundet med en egen basestasjon-styreenhet 34, 35. Figur 3b viser en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, hvor de egentlige basestasjon-utstyrene 30, 31 er separate, men anvender samme antenne 32. I et slikt tilfelle er kostnadene for en basestasjon lavere enn i den utførelse som er nevnt tidligere, fordi antenne- og mast-kostnadene er lavere. Figur 3c illustrerer en andre foretrukket utførelse av et celledelt kommunikasjonssystem i samsvar med oppfinnelsen, hvor overlappende basestasjon-utstyr implementeres ved å oppdele et fysisk basestasjon-utstyr 36 i to logiske seksjoner 30, 31 som står under styring av forskjellige basestasjon-styreenheter 34, 35 og anvender samme antenne 32. Basestasjonene 30, 31 anvender således de samme fysiske ressurser, bortsett fra at utstyret må ha separate forbindelser for to basestasjon-styreenheter.

I det følgende skal fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen beskrives i nærmere detalj ved hjelp av figur 4. Figuren viser to basestasjon-styreenheter BSC1 og BSC2. Av basestasjoner under styring av den første basestasjon-styreenhet BSC1 er basestasjonene BTS11-BTS14 vist i figuren. Av basestasjoner under styring av den andre basestasjon-styreenheten BSC2 er basestasjonene BTS21-BTS25 vist i figuren.

Abonnent-terminalutstyret MS beveger seg i BSC 1-området mot BSC2-området. Når terminalutstyret beveger seg fra en celle til en annen, tar basestasjon-styreenheten BSC1 seg av overleveringene og stabiliteten av effektstyringen. Overleveringene utføres som myke overleveringer slik at en forbindelse med den nye basestasjonen etableres før den gamle forbindelsen brytes.

La oss anta at et terminalutstyr MS beveger seg fra cellen 40 som betjenes av basestasjonen BTS12, til cellen 41 som ligger ved grensen mellom de to nevnte basestasjon-systemene. Cellen betjenes av to overlappende basestasjoner, BTS11 og BTS21. BTS11 er koplet til styreenheten BSC1, og BTS21 er koplet til basestasjon-styreenheten BSC2. Når terminalutstyret beveger seg til celle 41, utfører den, under styring av BSC1, en myk overlevering til en trafikk-kanal for basestasjon BTS11.

La oss videre anta at terminalutstyret beveger seg mot cellen 42 og endelig inn i den område. Basestasjonen BTS22 som betjener cellen 42, er under kontroll av BSC2. Før det er mulig å aktivere basestasjonen BTS22 for overleveringen, må første samtale-styringen svitsjes over til basestasjon-styreenhet BSC2 fra den tidligere styreenhet BSC1. Dette foretas ved hjelp av en hard overlevering. Terminalutstyret utfører en hard overlevering fra basestasjonen BTS11 til basestasjonen BTS21, og følgelig vil endringen av basestasjon-styreenhet fra BSC1 til BSC2 finne sted. I en hard overlevering er det spredningskoden som anvendes av terminalutstyret, som forandrer seg. Når overleveringens ett fra terminalutstyrets side, utføres i den samme celle, forekommer det ingen plutselige forandringer i effektstyringen.

Dersom terminalutstyret i det øyeblikk da overleveringen utføres, samtidig er koplet til flere basestasjoner som betjener overlappende celler, utføres også den harde overleveringen ved disse basestasjonene samtidig. En situasjon slik som dette er mulig spesielt i tilfeller hvor det forekommer overlappende basestasjoner med en dybde på flere celler i grenseområdene mellom basestasjon-systemer. Terminalutstyret er således nå under styring av basestasjon-styreenheten BSC2, og når det beveger seg dypere inn i cellen 42, kan det utføre en myk overlevering til en basestasjon-kanal BTS22 på normal måte.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for overlevering i et celledelt kommunikasjonssystem som omfatter minst en basestasjon (BTS) for hver celle, hvilken basestasjon styres av en basestasjon-styreenhet (BSC) som styrer en eller flere basestasjoner, og hvilken basestasjon-styreenhet sammen med basestasjonene under dens styring danner et basestasjon-system (BSS), karakterisert ved at ved grensen av to eller flere basestasjon-systemer (BSS1, BSS2) overlapper tjenesteområdene for basestasjoner under forskjellige basestasjon-styreenheter (BSC1, BSC2) hverandre i det minste delvis, og at når et terminalutstyr (MS) beveger seg fra et basestasjon-system (BSC1) til et annet (BSC2), utføres overleveringen på en slik måte at når terminalutstyret beveger seg inn i en celle som betjenes av to eller flere basestasjoner (BTS11, BTS21) som tilhører områder for forskjellige basestasjon-styreenheter, utfører terminalutstyret en myk overlevering fra den gamle cellen (BTS12) tii den nye cellen (BTS11), og når det videre beveger seg mot celle-grensen, utfører det en hard overlevering fra basestasjonen (BTS11) i det gamle basestasjon-systemet (BSS1) til basestasjonen (BTS21) i det nye basestasjon-systemet (BSS2), idet denne basestasjonens (BTS21) tjenesteområde i det minste delvis overlapper med den tidligere basestasjonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at dersom terminalutstyret i det øyeblikk hvor den harde overleveringen utføres, samtidig er koplet til flere basestasjoner som befinner seg i celler hvor tjenesteområder for basestasjoner som tilhører områder for forskjellige basestasjon-styreenheter, overlapper i det minste delvis, utføres den harde overleveringen samtidig i alle celler.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en hard overlevering mellom to basestasjoner (BTS11, BTS21) aktiveres i tilfeller hvor forbindelseskvaliteten mellom et terminalutstyr (MS) og den gamle basestasjonen (BTS11) forverres til nedenfor en forut bestemt terskel.

4. Celledelt kommunikasjonssystem som i hver celle omfatter minst en basestasjon (BTS) som styres av en basestasjon-styreenhet (BSC) som har en eller flere basestasjoner under sin kontroll, og hvilken basestasjon-styreenhet sammen med de nevnte basestasjoner under dens kontroll, danner et basestasjon-system (BSS), karakterisert ved at i grenseområdet for to eller flere basestasjon-systemer (BSS) overlapper tjenesteområdene for basestasjoner under kontroll av forskjellige basestasjon-styreenheter i det minste delvis, og at når et terminalutstyr i systemet beveger seg inn i en celle som betjenes av to eller flere basestasjoner (BTS11, BTS21) som tilhører områder med forskjellige basestasjon-styreenheter, er terminalutstyret innrettet for å utføre en myk overlevering fra den gamle cellen (BTS12) til den nye cellen (BTS11), og når det videre beveger seg mot celle-grensen, er systemets terminalutstyr innrettet for å utføre en hard overlevering fra basestasjonen (BTS11) i det gamle basestasjon-systemet (BSS1) til basestasjonen (BTS21) i det nye basestasjon-systemet (BSS2), idet denne basestasjonens (BTS21) tjenesteområde i det minste delvis overlapper med den tidligere basestasjonen.

5. Celledelt kommunikasjonssystem ifølge krav 4, karakterisert ved at ved en grense for to eller flere basestasjon-systemer (BSS) forekommer det i det minste delvis overlappende basestasjoner som er under kontroll av forskjellige basestasjon-styreenheter med en dybde på to celler.

6. Celledelt kommunikasjonssystem ifølge krav 4, karakterisert ved at i en celle som ligger ved nodepunktet for to eller flere basestasjon-systemer (BSS), er basestasjonene styrt av alle de basestasjon-systemer som grenser til cellen.

7. Celledelt kommunikasjonssystem ifølge krav 4, karakterisert ved at overlappende basestasjoner (BTS11, BTS21) er implementert ved hjelp av to separate basestasjon-utstyr.

8. Celledelt kommunikasjonssystem ifølge krav 4, karakterisert ved at de overlappende basestasjonene (BTS11, BTS21) har felles antenner.

9. Celledelt kommunikasjonssystem ifølge krav 4, karakterisert ved at overlappende basestasjoner (BTS11, BTS21) er implementert ved logisk oppdeling av ett basestasjon-utstyr som skal kontrolleres av to separate basestasjon-stryeenheter (BSC1, BSC2).