NO316998B1 - Overlevering under ventetilstand i et multippelaksess sambandssystem - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder kommunikasjon eller informasjonsoverføring, særlig via radio, og spesielt gjelder oppfinnelsen en fremgangsmåte for bruk i et radiosambandssystem for mobile stasjoner med flere basestasjoner, og hvor fremgangsmåten tilveiebringer en kanaltildelingsmelding til enkelte av basestasjonene. Sambandssystemet kan ha multippelaksess, og fremgangsmåten tar sikte på å tillate venteoverlevering av en forbindelse mellom en fast stasjon og en mobil stasjon, i forbindelse med tildeling av trafikk-kanaler. Hensikten er reduksjon av antallet overleveringer i perioder når den mobile stasjon er satt opp i kø for venting på en slik tildeling av en trafikk-kanal.

Typisk er sambandssystemer av denne type innrettet for sperring av overleveringer når en mobil stasjon er i systemets aksesstilstand, nemlig en tilstand når en forbindelse settes opp, enten av den mobile stasjon via en aksesskanal eller av en stasjonær basestasjon via en anropskanal. I en typisk utførelse sendes meldinger i sambandssystemet i henhold til det kjente kommunikasjonsformat CDMA (kodedelt multippelaksess). En beskrivelse kan f.eks. finnes i patentskriftene US 4 901 307 med tittel "Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters" og US 5 103 459 med tittel "System and Method for Generating Waveforms in a CDMA Cellular Telephone System". Anvendelsen av anrops- og aksesskanaler for oppsetting av en forbindelse er også kjent innenfor sambandsteknikken og er detaljbeskrevet i forskriftene TIA/EIA Interim Standard IS-95-A, innenfor tittelen "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System".

En av de karakteristiske egenskaper ved CDMA-systemer er at samme frekvens kan brukes i hver av et sambandsnetts celler eller dekningsområder. Flerveis- eller diversitetsmottaking brukes også, og dette innebærer at en mottaker tar imot flere signaler som inneholder samme informasjon, men som har tilbakelagt forskjellig rute eller veistrekning, og deretter kombineres disse signaler sik at man får en bedret gjengivelse av det opprinnelige utstedte signal. En mottakerkonstruksjon som utnytter denne teknikk for mottaking av ett og samme utsendte signal som ankommer via forskjellige utbredelsesveier eller som tar imot signaler som er sendt ut fra forskjellige sendere, er for øvrig detaljbeskrevet i patentskriftet US 5 109 390 med tittel "Diversity Receiver in a CDMA Cellular Telephone System".

"Soft hand-offdet vil si myk eller overlappende overlevering/signalveioverføring går ut på at en mobil stasjon under forflytting fra et dekningsområde til et annet (fra en celle til en annen) mottar informasjon fra den basestasjon som betjener disse to eller flere dekningsområder i grenseområdet så lenge den mobile stasjon befinner seg nær dette. Signalene som sendes av basestasjonene kombineres i den mobile stasjons mottaker etter flerveispirnsippet som er nevnt ovenfor. En fremgangsmåte og et system for å tilveiebringe slik overlappende overlevering i et CDMA-sambandssystem og hvor en rekke basestasjoner står i forbindelse med en mobil radiostasjon i eller nær grensen for et dekningsområde, hører

til den kjente teknikk inne faget og er allerede beskrevet i US 5 101 501 med tittel "Method and System for Providing a Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone System" og US 5 267 261 med tittel "Mobile Station Assisted Soft Handoff in a CDMA Cellular Communication System". "Hard hand-offdet vil si brå overlevering er i kontrast til myk overlevering et prinsipp hvor en mobil radiostasjon som forflyttes fra et dekningsområde til et annet mister sambandet med det første før sambandet etableres med det andre som stasjonen går inn i (det vil si med denne andre celles basestasjon).

Bruken av en og samme frekvens i hver celle og bruken av myk overlevering fører til stor kapasitet innenfor et CDMA-system. Gjenbruken av samme frekvens i nabocellen gir imidlertid ganske hurtige endringer i signal/støyforholdet for det foroverrettede signal nær cellegrensene, og dette skyldes at det dekningsområde som den mobile stasjon går inn i kan ha signalsvekking, mens nabocelle kan formidle større signalstyrke (antifading).

Når generelt en mobil radiostasjon mottar to "cellesignaler", det vil si samme informasjon via to basestasjoner som hver betjener sitt dekningsområde eller sin celle i et celleoppbygget sambandsnett, vil trafikk-kanalens mottatte nytteenergi pr. "spreading chip"

(det vil si pr. enkeltsignal som er mottatt via en bestemt rute), Ec, i forhold til den totale spektrale støyenergi (støytettheten), Io, for signalet som overføres i celle 1 være gitt av likning (1) nedenfor:

Tilsvarende viser likning (2) forholdet mellom nytteenergien og støyen i celle 2:

I likning (1) og (2) gjelder:

læ er den totale termiske støy,

(IVIoOij (Ec/I0r)2 er nytteenergiforholdet for trafikk-kanaloverføringen via celle 1 henholdsvis celle 2, og

lori» ht2 er den del av trafikk-kanaleffekten som mottas i den mobile stasjon fra henholdsvis celle 1 og celle 2.

Anta at I^ er liten i forhold til lori og W Når celle 1 svekkes i forhold til celle 2 blir lori i forhold til I0r2 (forholdet mellom den siste og den første størrelse blir stort). Følgelig blir uttrykket i likning (1) lite. Dersom den mobile stasjon ikke er i myk overlevering vil denne endring i signal/støyforholdet kunne forårsake problemer. Hvis imidlertid stasjonen er i myk overlevering overfor nabocellen vil denne forholdsendring ikke gi noe problem siden stasjonen utfører flersignalskombinasjon i forovertrafikk-kanalene fra begge celler. Mens signalenergien i den første overføringsvei, gitt av likning (1) blir liten blir den tilsvarende signalenergi via den andre vei, gitt av likning (2) stor. Følgelig vil svekking via en celle øke signal/støyforholdet fra den andre celle.

Anroping ("paging") er en måte å sende informasjon på, til en mobil radiostasjon, hvor det indikeres at en tjeneste som den mobile stasjon har avsluttet ønskes gjenopptatt, eller å motta en indikasjon på ny overordnet informasjon ("overhead"). En fremgangsmåte for å sette opp en forbindelse fra en basestasjon er allerede beskrevet i detalj i patentskriftet US 5 392 287 med tittel "Apparatus and Method for Reducing Power Consumption in a Mobile Communications Receiver" og i USSN 08/206,701, en videreføring av US 5 392 287. Den foreliggende oppfinnelse er likeledes anvendelig for samband som settes opp fra en mobil stasjon, og fremgangsmåten for slik oppsetting er på tilsvarende måte beskrevet i USSN 08/219,867.

I såkalte tidslukeanropssystemer overvåker en mobil stasjon i et sambandsnett en anropskanal over korte gitte tidsintervaller, men ikke på ny før et etterfølgende gitt tidsintervall. I henhold til forskriftene IS-95-A kalles denne periodiske overvåking av kanalen tidslukemodus, og stasjonen kan utføres slik overvåking av en anropskanal i perioder på 80 ms og hvert 1,28 sekund. Perioden mellom overvåkingsintervallene kan etter ønske av en bruker gjøres lenger. Før hver forhåndsbestemt tidsluke hvor en mobil stasjon kan anropes "vekkes" eller aktiveres stasjonen, hvoretter den omsynkroniseres eller retter opp sin synkronisering overfor basestasjonen. Deretter overvåker den mobile stasjon den tildelte tidsluke for eventuelle anrop eller andre meldinger. Etter et intervall kan den mobile stasjon igjen bli inaktiv og ikke lenger overvåke anropskanalen før like foran den neste tildelte luke.

Før det tidspunkt en mobil stasjon aktivt overfører trafikkinformasjon i sambandssystemet, men etter tidspunktet når stasjonen har oppnådd synkronisering i systemet, har den en tilstand som går under benevnelsen "idle state", det vil si "stand by" eller ventetilstand (med lyttefunksjon). Når den mobile stasjon er i slik ventetilstand kan den motta meldinger, motta en ankommende oppfordring til samband, sette opp en forbindelse selv, utføre registrering eller sette i gang en meldingssending. Når stasjonen er i denne tilstand tillates i henhold til IS-95-A at den kan gå inn i tilstanden venteoverlevering ved et hvilket som helst tidspunkt utenom det intervall hvor stasjonen er gitt oppgaven å overvåke den tildelte tidsluke.

Når imidlertid stasjonen etablerer en forbindelse (man foretar en oppringning med den i tilfellet den er en mobiltelefon) eller mottar et anrop, går stasjonen inn i systemaksessmodus for å sende en egenutstedt melding eller en anropssvarmelding. I denne tilstand vil en mobil radiostasjon som er tilknyttet IS-95-A ikke arbeide i tidslukemodus, og informasjonshåndteringen kalles derfor "non-slotted" eller lukefri. Spesielt er det at stasjonen kontinuerlig overvåker (lytter til) anropskanalen inntil basestasjonen gir den kommando om å gå over til en annen modus, eller en feilsituasjon kommer opp og gjør at stasjonen går ut av systemaksessmodusen. Utførelseseksemplet går ut på egenutsendte meldinger og etablering av samband fra den mobile stasjon, men oppfinnelsens konsept vil også gjelde når stasjonen er avsluttende terminal for en forbindelse, blant annet en anropsmelding som tilsier en responsmelding som tilsvar. Etter at stasjonen har sendt sin melding og mottar kvittering på at meldingen er mottatt venter den på en kanaltildeling som angir hvilken kanal som trafikk fra basestasjonen til den mobile stasjon vil overføres i.

Ved ankomst av kanaltildelingen kopler den mobile stasjon om til den allokerte trafikk-kanal, mottar informasjon via denne (foroversignaler i kanalen, også angitt som signaler i forovertrafikk-kanalen) og starter sending i returretningen i samme trafikk-kanal (i returtrafikk-kanalen). Tenker man seg at trafikk-kanalen er delt i en foroverdel og en returdel vil foroverdelen (forovertrafikk-kanalen) være den kanal som informasjon sendes i, fra basestasjonen til mobilstasjonen, mens returtrafikk-kanalen vil overføre informasjon fra den mobile stasjon til basestasjonen.

Intervallet mellom tidspunktet når den mobile stasjon sender sin melding og tidspunktet når den mottar kanaltildelingen vil være avhengig av implementeringen hos den enkelte "infrastructure vendor", her kalt "infrastmkturforrnidler" i form av en instans som tilbyr nettsambandstjenestene. Tidsintervallet kan strekke seg fra mindre enn et halvt sekund opp til flere sekunder. Inntil tidspunktet når stasjonen mottar kanaltildelingen er den i systemaksessmodus.

Anropskanalen håndterer vanligvis ikke myk overlevering, og de signalsvek-kingsfenomener som er nevnt tidligere vil derfor kunne finne sted. Slike svekkinger motvirkes imidlertid ved å legge den utstrålte sendereffekt i anropskanalen over effekten i trafikk-kanalen. Siden en anropskanal kan håndtere etablering og avslutning av samband i mange trafikk-kanaler vil kapasitetsreduksjonen ved slik større sendereffekt være minimal. For imidlertid å kunne håndtere myk overlevering også i anropskanalen må sambandssystemet i praksis sende samme informasjon over denne kanal for samtlige dekningsområder i nettet, og dette vil dramatisk redusere anropskanalens totalkapasitet.

Når den mobile stasjon er i ventetilstand kan overlevering foregå, og typisk utføres en slik overlevering når signalnivået av det mottatte signal fra et dekningsområde i nettet blir tilstrekkelig mye høyere enn det tilsvarende for signaler fra et annet. Venteoverleveringen utføres typisk før stasjonen starter å overvåke tidsluken, men det kan forekomme tilfeller hvor stasjonen ikke automatisk velger riktig celle før tidsluken starter, og derfor må stasjonen fortsette å overvåke den foreliggende celle. I systemaksessmodus kan stasjonen ikke utføre venteoverlevering.

Når imidlertid stasjonen er i systemaksessmodus kan det forekomme tilfeller hvor endringen av signal/støyforholdet ( EJIq)\ endres så raskt at meldingsfeiltakten blir for stor til at stasjonen korrekt kan motta de signaleringsmeldinger som sendes via anropskanalen. Som et resultat av dette kan det forekomme at stasjonen ikke mottar den tiltenkte kanaltildeling som kommer inn i form av en melding. Dette betyr at etableringen av forbindelsen ikke lykkes. IS-95-A tillater at stasjonen kan gå ut av systemaksessmodus og i stedet vende tilbake til ventemodus dersom ikke noen anropskanalmeldinger er kommet inn i løpet av en tidsperiode på ett sekund. Dette betyr at stasjonen etter ett sekund gir opp å motta kanaltildelingen, og signaloverføringen var altså ikke vellykket.

Et tilsvarende problem foreligger når stasjonen første er tildelt trafikk-kanalen, menn IS-95-A tillater at bare en enkelt basestasjon er tilkoplet den mobile stasjon. Hvis et annet dekningsområde i nettet gir bedre forbindelse vil stasjonen ikke kunne motta forovertraifkk-kanalen vellykket, og som en følge av dette kan forbindelsen svikte. Problemet er at den mobile stasjon er tildelt trafikk-kanalen og med et enkelt aktivt "sett-medlem" og ikke kan gå inn i myk overlevering.

I henhold til IS-95-A må følgende skje før den mobile stasjon kan gå inn i slik overlevering: først registrerer stasjonen at pilotsignalet fra en annen basestasjon mottas sterkere enn en gitt terskelverdi (energiterskel). Deretter sender stasjonen en melding som angir den registrerte pilotsignalstyrke. Etter dette starter infrastrukturformidleren overlevering og sender en overleveringsmelding til stasjonen. I avhengighet av detaljene og implementeringen kan dette ta en viss tid, nemlig fra noen få hundre millisekunder og til betydelig over ett sekund.

Selv om altså myk overlevering generelt kan håndteres innenfor IS-95-A-systemer kan dette ikke skje når den mobile stasjon er i systemaksessmodus, og på denne bakgrunn er det et behov for system som også tillater myk overlevering selv om stasjonen er i en slik modus eller tilstand, hvorved det vil oppnås bedret pålitelighet i systemaksessprosessen samt andre fordeler.

Oppfinnelsen gjelder generelt forbedring av håndteringen av informa-sjonsoverføring i anrops- og aksesskanaler. I et første aspekt av oppfinnelsen gjelder den en fremgangsmåte som tillater overlevering også når en mobil stasjon (en mobiltelefon) er i systemaksessmodus, slik at stasjonen kan motta signaler fra en basestasjon og hvis signal/støyforhold er tilstrekkelig stort til at meldingsfeilhyppigheten vil være liten. Nærmere bestemt gjelder oppfinnelsen, slik det fremgår av patentkrav 1, en fremgangsmåte for bruk i et radiosambandssystem for mobile stasjoner som står i radioforbindelse med flere basestasjoner, og hvor fremgangsmåten tilveiebringer en kanaltildelingsmelding til enkelte av basestasjonene. Den er særlig kjennetegnet ved sending fra flere av basestasjonene til den mobile stasjon, idet denne er i systemaksessmodus, av en liste over basestasjoner som den mobile stasjon tillates å overleveres til, under en ventetilstand, sending av en kanaltildelingsmelding fra minst én av basestasjonene fra listen over slike, til den mobile stasjon, og utførelse av en overlevering under den mobile stasjons ventetilstand fra samband via en første basestasjon til samband via en andre basestasjon, hvilken overlevering finner sted under den mobile stasjons aksess til radiosambandssystemet.

I et andre aspekt kan listen over basestasjoner omfatte en liste over aktive basestasjoner, idet en aktiv basestasjon er en basestasjon som den mobile stasjon bare kan overleveres til etter anvisning. Brudd i forbindelser spares derved, ved at for dårlig mottaking via anropskanalen unngås. Ved å tillate overlevering må basestasjonen sende kanaltildelingen via anropskanalen via flere andre basestasjoner.

Ved bruk av oppfinnelsen tillates videre at den såkalte infrastrukturformidleren har informasjon om hvilken basestasjon som skal sende kanaltildelingen til den mobile stasjon, og dette sikrer i tillegg at stasjonen vil kunne overleveres til en annen basestasjon og få en trafikk-kanal allokert til seg via denne nye basestasjon og uten forsinkelse. Har infrastrukturformidleren videre informasjon om hvilke basestasjoner som skal høre til den mobile stasjons aktive sett eller liste over basestasjoner før stasjonen tildeles trafikk-kanal, idet det aktive sett er et sett med eller en liste over basestasjoner som gir de sterkeste signaler ved mottakingen i den mobile stasjon, ved et gitt tidspunkt, vil denne informasjon gi anledning til å få bestemt om det er tilstrekkelige ressurser til å overlevere den mobile stasjon til en annen sambandsrute ved myk eller overlappende overlevering, allerede før stasjonen tildeles trafikk-kanal. Man finner dette anvendelig siden en stasjon som er forflyttbar og i øyeblikket befinner seg nær grensen for et dekningsområde eller en celle direkte kan sende inn en anmodning om å få gå inn i myk overlevering etter at trafikk-kanal er tildelt. Videre reduserer dette forbindelsesbrudd som måtte skyldes hurtige endringer i signal/støyforholdet.

I tillegg kan man ved å innbefatte flere aktive "medlemmer" i settet eller listen i kanaltildelingsmeldingen, også tildele den mobile stasjon en trafikk-kanal i stasjonens mykoverleveirngsmodus.

Endelig gir de trekk som er presentert ovenfor spesiell anvendelighet ved såkalt PACA-drift, nemlig håndtering av prioritetsadgang og kanaltildeling, hvorved en bruker eller abonnent i et sambandsnett kan få adgang til begrensede sambandsressurser i samsvar med nærmere angitte prioriteter.

Selv om denne oppfinnelse her gjennomgås for et CDMA-system vil den også kunne brukes innenfor andre typer sambandsnett for mobile enheter (cellenett) eller . satellittsambandssystemer.

Oppfinnelsens enkelte trekk, mål og fordeler vil fremkomme bedre fra den detaljbeskrivelse som nå følger, og beskrivelsen støtter seg til tegningene, hvor samme henvisningstall kan gå igjen fra den ene tegning til den neste så sant det er samme element som går igjen, og hvor fig. 1 blokkskjematisk viser et sambandssystem med en mobil radiostasjon i kommunikasjon med en eller flere basestasjoner i nettet, fig. 2 viser skjematisk de enkelte celler eller dekningsområder i et slikt sambandsnett, idet hver celle er sentrert rundt en basestasjon, og fig. 3 viser et skjema over forholdet mellom nytteeffekt og støyeffekt for et pilotsignal som mottas i en mobil stasjon under dennes forflytting mellom to basestasjoner, idet forflyttingen er angitt langs en tidsskala.

Fig. 1 viser altså et sambandssystem med en mobil -radiostasjon, gjerne en mobiltelefon 2 (MS) med forbindelse med en bruker og med radioforbindelse til en rekke basestasjoner 26a-o (BS). I det følgende vil den mobile stasjon 2 for enkelhets skyld kalles mobiltelefon. Når mobiltelefonen 2 slås pa gar den mn i det som kan benevnes en subtilstand for systembestemmelse. En systembestemmelsesprosessor (ikke vist) velger et system for å utføre et henteforsøk og gir den nødvendige frekvensinformasjon til mobiltelefonens mottaker (RX) 8. Selv om det ikke er spesielt vist kan denne prosessor være lagt inn i mobiltelefonens sentrale prosessor 18. Denne sentrale prosessor kan være en mikroprosessor eller en mindre datamaskin som arbeider ifølge et program som ligger lagret.

I utførelseseksemplet går mobiltelefonen 2 etter å ha valgt et system for sys-tembestemmelsen inn i en subtilstand for pilotsignalinnhenting hvor den søker å demodulere et innkommende pilotsignal ut fra de innhentingsparametere som er kommet frem under subtilstanden for systembestemmelse.

I utførelsen søker således mobiltelefonen 2 å hente inn et CDMA-pilotsignal i samsvar med innhentingsparametrene. Signalene (hvis de ankommer) mottas i antennen 4 og føres til en duplekskrets 6 inn til mottakeren 8. I mottakeren skjer en nedtransponering, forsterkning, omvandling fra analog til digital signalkonfigurasjon og videreføring til en etterfølgende søker 10. Søkeren søker å hente inn et pilotsignal ved å utprøve "PN-offset"

(uttrykket kan oversettes med PN- eller "kvasistøyforskyvning" og er trinninndelt tidsfor-skyvning i forhold til et referansetidspunkt for en kvasistøykode som er tilordnet det pilotsignal basestasjonene sender ut, idet hver basestasjon i sambandsnettet sender ut ett og samme pilotsignal og tilhørende kvasistøykode, bare med den forskjell at koden er forskjøvet i tid et forskjellig antall trinn i forhold til referansetidspunktet, for hver basestasjon). PN-forskyvningen undersøkes ved å demodulere pilotsignalet som mottas i samsvar med en hypotese for forskyvningen og måling av det demodulerte signals energi. Utforming og anvendelse av søkerapparatur for CDMA-innhenting på denne måte er kjent innenfor teknikken og blant annet beskrevet i det tidligere nevnte patentskrift US 5 109 390.

Når søkeren 10 registrerer et pilotsignal med energinivå over en gitt terskelverdi går mobiltelefonen 2 inn i en subtilstand for synkron kanalinnhenting og søker å ta inn en syn-kroniseringskanal. Typisk kringkastes synkroniseirngskanalen av basestasjonene og omfatter grunnsysteminformasjon så som systemidentifikasjon (SID) og nettidentifikasjon (NID), men viktigst er tidsinformasjon til mobiltelefonen 2. Denne innretter sin tidsforståelse i samsvar med synkroniseringskanalinformasjonen og går deretter inn i sin ventetilstand.

Ved vellykket innhenting av synkroniseirngskanalen starter mobiltelefonen overvåking av anropskanalen i samsvar med forhåndsbestemt anropsformat. Den demodulerer et signal basert på en forhåndsbestemt Walsh-sekvens som er reservert for anropskanal-sendinger. Anta for eksempel at pilotsignalet som ble tatt inn ble sendt ut av basestasjonen 26a, og mobiltelefonen 2 overvåker i dette tilfelle anropskanalen i samsvar med tidsinformasjon som kommer inn via synkroniseirngskanalen og ved anvendelse av en gitt Walsh-sekvens. Basestasjonen 26a sender periodevis overordnet informasjon over anropskanalen.

I utførelseseksemplet omfatter denne informasjon en liste som kan kalles nabolisten og er satt opp i forskriftene i IS-95-A på bestemt måte. En spesiell melding

(NGHBR_LIST_BASE) overføres til mobiltelefonen 2 av basestasjonene 26a-26n, og i det følgende vil denne listemelding kalles nabolisten. Den inneholder samtlige basestasjoner i nærheten av basestasjonen 26a, nemlig de stasjoner som kan tas imot med brukbar feltstyrke i mobiltelefonen 2 og således er "kandidater" for overlevering fra "hovedbasestasjonen" 26a dersom forbindelsen med denne skulle bli dårlig. Slik overlevering kan foregå mens mobiltelefonen er i ventetilstanden og kalles som tidligere nevnt derfor venteoverlevering ("idle handoff<1>). I eksemplet ligger basestasjonene 26a-26k vist på fig. 1 i de dekningsområder eller celler som på fig. 2 er angitt med 36a-36k og slik at hovedbasestasjonen 26a sørger for sambandsdekning i cellen 36a.

I henhold til fig. 1 ligger altså basestasjonene 26b-26k i nabolisten som fra hovedbasestasjonen 26a overføres til mobiltelefonen 2. Oppfinnelsen gjelder naturligvis også hvor enkelte av basestasjonene i nabolisten ikke står i forbindelse med og ligger under kommando av den viste nettsentral 32 (BSC). Denne sentral er ansvarlig for å gi informasjon til samtlige basestasjoner 26a-26o, for selektivt å sørge for informasjon fra en telefonsentral (MTSO - ikke vist) for mobiltelefonnettet, til basestasjonene 26a-26o, og for å gi disse basestasjoner internt frembrakte meldinger.

Dersom det pilotsignal som ble innhentet ble sendt ut av hovedbasestasjonen kan mobiltelefonen 2 etter å ha mottatt den overordnede informasjon registrere seg inn overfor denne basestasjon ved å sende inn sitt telefonnummer (MIN) som gjelder som mobiltelefonens identifikasjonsnummer, til denne hovedbasestasjon 26a. Mobiltelefonen går deretter inn i sin ventetilstand og overvåker den tildelte anropskanal i tidslukemodus etter vellykket registrering med basestasjonen 26a. Dersom imidlertid registreringen ikke gjennomføres går likevel mobiltelefonen inn i sin ventetilstand og overvåker i tidslukemodus den tildelte anropskanal som brukes for sendingene fra basestasjonen 26a.

I tidslukemodus sender basestasjonen 26a alle typer anrops- eller signaleringsinfor-masjon som er rettet mot mobiltelefonen 2, nemlig ved gitte tidsintervaller som her er kalt tidsluker. I utførelseseksemplet bestemmes tidslukene og anropskanalen i samsvar med en nøkkeltransformerings- eller spredefunksjon ("hashing function") som er tilordnet mobiltelefonens telefonnummer MIN, og denne hjelpefunksjon er allerede kjent for både hovedbasestasjonen og mobiltelefonen selv.

Ifølge oppfinnelsen sender hovedbasestasjonen 26a en liste over basestasjoner til mobiltelefonen 2, og innholdet i denne liste forteller hvilke basestasjoner mobiltelefonen kan ha venteoverlevering til når den er i systemaksessmodus. Denne liste kalles her stasjonslisten og de basestasjoner som er oppført i denne hører typisk til et undersett av basestasjonene i nabolisten og vil typisk bruke samme sentral 32 (BSC). I oppsettet på fig. I kan for eksempel nabolisten bestå av basestasjonene 26b-26k, mens stasjonslisten kan bestå av undersettet med basestasjonene 26b, 26c (ikke vist, men antydet med prikker), 26g (heller ikke vist, men antydet) og 26h (heller ikke vist, men antydet).

Beskrivelsen nedenfor vil være konsentrert om "call ongination", det vil si forsøk på oppretting av et samband, særlig en telefonforbindelse, og beskrivelsen vil være sentrert rundt den informasjon som sendes ut fra opprinnelsesstedet, idet informasjonen kan anta formen av meldinger. Samme prosedyrer vil imidlertid gjelde ved avslutning av en informa-sjonsoverføring eller telefonforbindelse, men i dette tilfelle vil den melding som gjelder responsen på et anrop erstatte den opprinnelige utstedte melding.

Når det er mobiltelefonen 2 som skal etablere samband frembringer dennes mel-dingsgenerator 20 en utstedingsmelding og sender denne via aksesskanalen. Generatoren 20 kan være lagt inn i en mikroprosessor som er programmert for å utføre de beskrevne funksjoner. Selv om generatoren er vist som et separat element i blokkskjemaet på fig. 1 kan dens funksjoner også være lagt inn i den sentrale prosess 18. Den utstedte (genererte) melding fra generatoren 20 mottas og demoduleres i hovedbasestasjonen 26a når meldingen har gått ut fra mobiltelefonens 2 senderdel, idet denne basestasjon er hovedbasestasjonen som mobiltelefonen hele tiden "overvåker" eller "lytter til". I respons på mottaking av utstedelsesmeldingen sender hver av basestasjonene i stasjonslisten en kanaltildelingsmelding som indikerer en trafikk-kanal som sambandet kan formidles via. Det skal bemerkes at det typisk er slik at den Walsh-kanal som brukes for sambandet med den første basestasjon i listen ikke er den samme Walsh-kanal som brukes for sambandet med en andre stasjon i listen. Siden flere basestasjoner sender denne kanaltildelingsmelding vil mobiltelefonen 2 være fri til å utføre venteoverlevering i systemaksessmodusen, og etter sending av utstedelsesmeldingen til en vilkårlig basestasjon som er i listen, og fremdeles være i stand til å motta kanaltildelingsmeldingen.

I en alternativ utførelse sender mobiltelefonen 2 utstedelsesmeldingen til hovedbasestasjonen 26a og venter deretter på en kvittering. Før denne ankommer tillates ikke at mobiltelefonen utfører noen overlevering. Etter kvitteringen kan imidlertid venteoverlevering foregå til en hvilken som helst basestasjon i stasjonslisten.

I en annen alternativ utførelse sender mobiltelefonen 2 meldingen ved hjelp av de prosedyrer som er beskrevet i IS-95-A og dessuten er omtalt i patentskriftet USSN 08/412,648 med tittel "Random Access Channel". Dersom en kvittering ikke er mottatt fra hovedbasestasjonen innenfor et gitt tidsintervall ("time out") øker mobiltelefonen sendereffekten og forsøker å sende meldingen på ny. Dersom ingen kvittering likevel kommer inn etter flere forsøk, mens en annen basestasjon, for eksempel stasjonen 26b tas imot med større signalstyrke tillates at mobiltelefonen 2 utfører en venteoverlevering til denne sterkere stasjon, hvoretter utsendelsen av meldingen gjentas.

I en bestemt utførelse sender samtlige basestasjoner i stasjonslisten en kanaltildeling (i form av en melding) som bare angir en trafikk-kanal for samband med den bestemte basestasjon. I en alternativ utførelse sender samtlige basestasjoner 26a-26i i stasjonslisten en identisk kanaltildeling som indikerer ikke bare den trafikk-kanal som skal brukes for samband med den bestemte basestasjon, men også den som skal brukes for samband med samtlige stasjoner i listen. Dette ville innebære at basestasjonene 26a-26i i listen kommuniserer de tilgjengelige trafikk-kanaler via sentralen 32. Ved å sørge for kanaltildeling fra flere basestasjoner vil tildelingsprosessen ha langt større sjanse for å bli vellykket.

Prosessen omtalt ovenfor tillater at infrastrukturen kan sette opp mykoverføring eller -overlevering og innbefatte mer en ett medlem av det aktive sett i kanaltildelingen. I stedet for et første samband med en bestemt basestasjon og deretter overføring til mykoverlevering er det altså mulig for mobiltelefonen 2 å komme opp umiddelbart i en mykoverleveirngstilstand og deretter på kort varsel kunne motta trafikk fra to eller flere basestasjoner, og dette gjør prosessen raskere med å bringe mobiltelefonen til mykoverlevering, hvilket bedrer ytelsen av systemet og reduserer sambandsbrudd som måtte skyldes dårlig signal/støyforhold i forovertraifkk-kanalen.

I en bestemt utførelse av denne prosess setter basestasjonen opp mykoverlevering med samtlige stasjoner i listen. I en alternativ utførelse settes mykoverlevering opp innenfor et undersett av basestasjoner i listen, hvoretter informasjonen i kanaltildelingen som trengs for mobiltelefonen 2 overføres slik at denne kan gå inn i en mykoverlevering. Informasjonen omfatter hvilke basestasjoner det gjelder. I henhold til IS-95-A identifiserer pilotsignalets PN-forskyvning basestasjonen entydig. . De anropsmeldinger som sendes av basestasjonene mottas av mobiltelefonen 2 via dennes antenne 4. Deretter går meldingssignalene via en duplekskrets 6 og til mobiltelefonens mottaker 8 hvor signalet nedtransponeres og forsterkes. Flere sidestilte demodulatorer 12A-12J demodulerer signalene. En sentral prosessor 18 mottar informasjon fra den allerede nevnte søker 10 og velger den eller de anropskanaler som mobiltelefonen 2 skal være tilkoplet ved demoduleringen av de innkommende anropskanaldata. I en bestemt utførelse overvåker demodulatorene 12 bare en eneste basestasjon.

Søkeren 10 fastlegger sammen med prosessoren 18 om en annen basestasjon er bedre for mottakingen, og i dette tilfelle sørger prosessoren for at demodulatorene starter å demodulere det mottatte signal fra denne andre basestasjon. Siden mobiltelefonen 2 vil motta en tildelingsmelding fra mer enn én basestasjon er den fri til å utføre en venteoverlevering når den er i systemaksessmodus. I en annen utførelse overvåker (avlytter) mobiltelefonen samtlige basestasjoner i listen og demodulerer de signaler som der er fastlagt.

I en foretrukket utførelse settes stasjonslisten ikke bare opp fra nabolisten, men i stedet angis en indikasjon om hvilke poster på denne naboliste som også er poster i stasjonslisten. I utførelseseksemplet brukes en av de reserverte verdier i den overordnede melding for å indikere hvilket av systemene som er spesifisert i nabolisten som også er i stasjonslisten. I utførelseseksemplet for en IS-95-A-basestasjon er de reserverte verdier i den overordnede melding verdier benevnt NGHBR CONFIG i nabolisten.

I uttørelseseksemplet omlatter nabolisten i henhold til Ia-95-A de enkelte PN-forskyvninger for basestasjonene i nabolisten og en indikasjon over hvilke basestasjoner i denne liste som også er i stasjonslisten. Pilot-PN-sekvensen for den aktuelle basestasjon oversendes for å gi en referanse til mobiltelefonen 2, slik at denne kan bruke referansen for å identifisere de øvrige basestasjoners PN-forskyvning.

Som beskrevet ovenfor vil alle basestasjoner i stasjonslisten trenges for å sende kanaltildelinger til mobiltelefonen 2. Selv om dette tillater at mobiltelefonen kan utføre overlevering og således ha større sjanse for en vellykket kanaltildeling trengs en ytterligere anropskanalkapasitet for alle sambandsoppstartinger.

En modifikasjon av denne prosedyre og som vil redusere trafikken i en anropskanal vil være å la mobiltelefonen 2 sende en liste over pilotsignaler som er sterkere enn en gitt terskelverdi. Denne liste kalles her den første pilotsignalliste. I en utførelse demodulerer søkeren 10 pilotsignalene med preferanse til PN-forskyvningen for basestasjonene i stasjonslisten, etterfulgt av de tilsvarende PN-forskyvninger for basestasjonene i nabolisten og deretter i samsvar med de øvrige PN-forskyvninger. En fremgangsmåte for å tilveiebringe en optimalisert søkeprioritering er beskrevet i det allerede nevnte patentskrift US 5 267 261.

I eksemplet demodulerer søkeren 10 de mottatte signaler i samsvar med en bestemt pilotforskyvning og måler energien i det demodulerte pilotsignal. Energiverdiene videreføres til prosessoren 18 som sammenlikner energien med en terskelverdi og setter opp en liste over PN-forskyvninger som ligger over denne terskelverdi. Denne liste kalles her den andre pilotsignalliste. Når listen er satt opp overføres den via aksesskanalen og mottas av hovedbasestasjonen 26a som mobiltelefonen 2 har forbindelse med. I eksemplet er denne andre liste innbefattet i stamlisten for utsendelsesmeldingene.

I en annen utførelse mottas pilotsignallisten av mer enn en av basestasjonene 26a-26o, og listen går til sentralen 32.1 den foretrukne utførelse sendes grensenivået som brukes av mobiltelefonen 2 for å bestemme om en bestemt basestasjon er i pilotsignallisten, som en del av de overordnede meldinger fra basestasjonene 26a-26o. I den foretrukne utførelse kan denne terskel eller dette grensenivå være den T_ADD-verdi som sendes i henhold til sys-temparametermeldingsdelen i IS-95-A. Verdien T ADD brukes av mobiltelefoner som arbeider i henhold til IS-95-A for å bestemme om den foreskrevne pilotstyrkemelding skal sendes via trafikk-kanalen til basestasjonen for å indikere at mobiltelefonen har registrert et pilotsignal som er sterkere enn grensenivået.

Fig. 3 viser grafisk forholdet mellom Ec (energinivået av det demodulerte pilotsignal) og I0 (støynivået) for sendinger i pilotkanalen i henhold til IS-95-A, fra basestasjonene 26a og 26b når mobiltelefonen 2 beveger seg fra hovedbasestasjonen 26a og mot basestasjonen 26b. Når mobiltelefonen er helt innenfor dekningsområdet rundt hovedbasestasjonen, slik det er indikert i det første område 38 ligger pilotkanalens signaler for basestasjonen 26b under nivået T ADD. Tilsvarende gjelder at når mobiltelefonen 2 er helt innenfor dekningsområdet for basestasjonen 26b, indikert i det fjerde område 41, er signalene i pilotkanalen for basestasjonen 26b under dette nivå T_ADD. Når mobiltelefonen 2 er i det første område 38 "rapporteres" ikke basestasjonen 26b i utstedelsesmeldingen, det vil si at stasjonen ikke har noen forbindelse med basestasjonen 26b. Når mobiltelefonen 2 tilsvarende er i det fjerde område 41 er det hovedbasestasjonen 26a som ikke "rapporteres".

Når mobiltelefonen 2 er det andre område 39 er forholdet FVIo for basestasjonen 26b over nivået T_ADD, og denne basestasjon rapporteres da i utstedelsesmeldingen. Tilsvarende gjelder når mobiltelefonen 2 er i det tredje område 40 at forholdet FVIo for basestasjonen 26a er over terskelen, og mobiltelefonen rapporterer da denne basestasjon i utstedelsesmeldingen. Den foretrukne utførelse bruker forholdet FVIo som gitt i IS-95-A for disse målinger, men alternative målinger av signalstyrke eller signal/støyforhold, velkjent innenfor teknikken, vi likeledes kunne anvendes.

I den foretrukne utførelse får mobiltelefonen 2 utføre venteoverlevering overfor bare de basestasjoner som er i pilotsignallisten og stasjonslisten. De basestasjoner som figurerer på begge lister kan samles i en fellesliste, og dette gir to fordeler: For det første behøver infrastrukturen bare sende kanaltildelingsmeldingen til de basestasjoner som er identifisert av mobiltelefonen og eventuelle kandidater for en venteoverlevering og som mobiltelefonen kan tillates å omrute til. Dette blir settet med basestasjoner i felleslisten, og dette vil i vesentlig grad redusere den ytterligere meldingstjeneste som trengs. For det andre gir pilotsignallisten en liste over pilotsignaler som er sterkere enn T_ADD, til sentralen. 32, hvilket gir infrastrukturen mulighet å identifisere hvilke basestasjoner som bør figurere på mobiltelefonens liste over aktive stasjoner. Hvis således sentralen 32 søker å sette opp en mykoverlevering når mobiltelefonen er tildelt en trafikk-kanal, behøver sentralen bare å sette opp mykoverlevering overfor de basestasjoner som er i pilotsignallisten.

I en alternativ utførelse sender mobiltelefonen til basestasjonen i sin utstedelsesmelding listen over de basestasjoner som er i begge lister, det vil si basestasjonene i felleslisten, og dette reduserer mengden av informasjon som trengs sendes fra mobiltelefonen 2.

Videre tillates infrastrukturen på denne måte å sette opp mykoverlevering og innbefatte mer enn ett medlem i det aktive sett i kanaltildelingsmeldingen. Kanaltildelingen vil i så fall innbefatte pilotsignalenes PN-forskyvning for de basestasjoner som er i det aktive sett. Det er mulig for mobiltelefonen 2 å komme opp umiddelbart i en mykoverleveirngstilstand og deretter i løpet av kort varsel motta trafikksamband fra to eller flere basestasjoner, i stedet for første å måtte kommunisere med en basestasjon og deretter forflytte seg under mykoverlevering, hvilket ikke behøver være mulig på grunn av kapasitetsproblemer eller andre begrensninger.

Hvis for eksempel mobiltelefonen 2 befinner seg i området angitt med celle 36a nær grenseområdet mot celle 36b, nemlig i lokaliteten 37 som vist på fig. 2 vil pilotsignallisten angi hvilken PN-forskyvning hovedbasestasjonen 26b har. Kanaltildelingsmeldingen som sendes av begge basestasjoner 26a og 26b vil identifisere en trafikk-kanal for bruk av mobiltelefonen 2 for særlig samband mellom basestasjonene 26a og 26b og mobil-teleionen l, og minst en av aemoauiatorene vu være avstemt tor a kunne motta trafikk-kanalinformasjon fra basestasjonen 26a og en annen av demodulatorene 12 vil være avstemt for å motta trafikk-kanalinformasjon fra basestasjonen 26b. Flere demodulatorer 12A-12J vil starte demodulering av trafikk-kanalsignalene som sendes ut av basestasjonene 26a og 26b. De demodulerte signaler vil overføres til den viste krets 34 som er en kombinasjonskrets for flerveismottaking ("diversity combiner"), for kombinasjon av de mottatte signaler og tilveiebringelse av et forbedret estimat for de overførte data.

Det er flere andre situasjoner som er viktige for den foreliggende oppfinnelse. Den første er at mobiltelefonen 2 ikke behøver å fa utføre venteoverlevering før den mottar kvitteringen på en utsendt melding eller utløp av intervallet for å motta en slik kvittering. Dette er gjort for å tillate at mobiltelefonen 2 kan få kvitteringen på sine aksesskanalforsøk. Det muliggjør også at basestasjonen 26a, som mobiltelefonen sender disse forsøk til, kan frembringe kvitteringen i stedet for at kvitteringen genereres av sentralen 32, idet dette har fordelen av å redusere forsinkelse, slik at et samband kan etableres raskere. Hvis videre mobiltelefonen 2 er i sin systemaksessmodus og utfører en venteoverlevering etter at venteintervallet for kvitteringsmottak er utløpt må mobiltelefonen omstarte aksesskanalforsøket, og dette vil være det samme som hvis telefonen hadde sendt en ny utstedelsesmelding.

I en alternativ utførelse, kan mobiltelefonen 2 utføre venteoverlevering overfor basestasjoner i stasjonslisten før kvitteringen mottas, men dette betyr at samtlige stasjoner i listen vil måtte sende kvittering, og derfor vil sentralen 32 måtte involveres i generering av slike kvitteringer. I en modifikasjon av denne alternative utførelse kan mobiltelefonen 2 utføre venteoverlevering overfor basestasjoner i pilotsignallisten før kvitteringen mottas, og tilsvarende betyr dette at samtlige basestasjoner i denne pilotsignalliste måtte sende en bekreftelse, hvorved sentralen 32 også i dette tilfelle ville måtte involveres i generering av slike kvitteringer.

I en foretrukket utførelse sørges ifølge oppfinnelsen for den tilfeldige mulighet at kanaltildelingsmeldingen ble sendt av basestasjonen 26a, men ikke mottatt av mobiltelefonen 2. Denne basestasjon kunne nok ha mottatt den opprinnelige melding fra mobiltelefonen, men denne behøvde ikke ha mottatt kanaltildelingsmeldingen som kvitterer for mottaket av den opprinnelige melding fra basestasjonen 26a. Selv om fravær av en slik kvit-teringsmelding skulle forekomme kan mobiltelefonen utføre venteoverlevering til for eksempel basestasjonen 26b.

Basestasjonen 26b kan sende kanaltildelingen til mobiltelefonen 2 når denne er i ferd med å sende om igjen sin utstedelsesmelding. I eksemplet er det slik at når en kvitte-ringsmelding er sendt følges kvitteringen av en indikasjon om hvilken type melding kvitteringen gjelder for. Mobiltelefonen 2 <y>il ignorere denne kanaltildeling inntil indikatoren som tilsvarer den sist sendte utstedelsesmelding angir dette. Ifølge oppfinnelsen presenteres flere måter å korrigere dette problem på. En åpenbar måte er å la basestasjonen 26b bruke samme kvitteringsindikator som den som var i utstedelsesmeldingen som ble mottatt av hovedbasestasjonen 26a, og dette kan utføres ved å overføre kvitteringsindikatorverdiene fra hovedbasestasjonen til basestasjonen 26b via sentralen 32. I en alternativ utførelse kan mobiltelefonen 2 stanse sendingen av et aksessforsøk hvis den mottar kanaltildelingen, og deretter omstemme sin mottakerkanal til den kanal som er spesifisert i kanaltildelingsmeldingen.

I en forbedret utførelse er anropskanalkonfigurasjonen for samtlige basestasjoner som mobiltelefonen 2 er tillatt å ha overlevering med (basestasjoner i stasjonslisten) de samme. Basestasjoner som ikke tilfredsstiller dette ville heller ikke være i listen.

Skjemaet ovenfor kan også brukes for å håndtere prioritetsaksess og kanalallokering (PACA). PACA-konseptet er velkjent innenfor teknikken og er detaljbeskrevet i "TIA/EIA/IS-53-A Cellular Features Description". Når PACA brukes gis mobiltelefonen 2 prioritet over andre mobiltelefoner ved å oppnå en trafikk-kanal når en slik trafikk-kanal ellers ikke er tilgjengelig. Spesielt vil mobiltelefonen 2 sende en utstedelsesmelding som inneholder PACA-trekk-koden og det inntastede telefonnummer. Dersom en trafikk-kanal er umiddelbart tilgjengelig tildeles denne til mobiltelefonen, men hvis en trafikk-kanal ikke er umiddelbart tilgjengelig og mobiltelefonen 2 er autorisert til å bruke PACA vil basestasjonen som overvåker mobiltelefonen, for eksempel basestasjonen 26a, legge mobiltelefonens forespørsel inn i en PACA-kø. Alternativt kan denne PACA-kø håndteres av sentralen 32. Posisjonen i køen vil være avhengig av prioriteten for PACA-forespørselen og hvor gammel forespørselen er. Når en trafikk-kanal blir tilgjengelig blir forespørselen først i PACA-køen tildelt denne.

Når mobiltelefonens forespørsel ligger i en PACA-kø kan periodiske meldinger sendes til stasjonen for informasjon til mobiltelefonens bruker om hvor i køen forespørselen befinner seg. En utgave som gjelder denne bruk av PACA er at infrastrukturen bør vite hvilket dekningsområde mobiltelefonen 2 i øyeblikket er i for å kunne fastslå om kanalen er fri eller ikke. I de fleste kommunikasjonssystemer innebærer dette at mobiltelefonen 2 må registrere seg eller sende om utstedelsesmeldingen hver gang den utfører en venteoverlevering. Ved den abrupthet som overføringene mellom CDMA-basestasjoner er knyttet til kan mobiltelefonen 2 registrere seg inn eller sende om igjen utstedelsesmeldingen flere ganger under passeringen av grenselinjen eller -området mellom disse basestasjoners dekningsområde. En andre betraktning for CDMA er at mobiltelefonen 2 kan måtte gå inn i mykoverlevering like etter tildelingen av en trafikk-kanal. Dersom ressurser er tilgjengelige i flere basestasjoner for å kunne håndtere overføringen kan det vise seg at tildelingen ikke er vellykket.

Med den modifiserte utstedelsesmelding som er beskrevet ovenfor kan mobiltelefonen 2 indikere andre basestasjoner som bør være i stasjonens aktive sett, nemlig det sett av basestasjonen som stasjonen har registrert kraftige pilotsignaler fra. I en utførelse sender mobiltelefonen 2 pilotsignallisten, mens basestasjonen bestemmer felleslisten. 1 en annen utførelse sender mobiltelefonen felleslisten, og dette tillater at infrastrukturen kan bestemme hvilke ressurser som er frie i samtlige basestasjoner som trengs for PACA-forbindelsen. For å redusere omfanget av sending av utstedelsesmeldinger vil basestasjonene i felleslisten være de som mobiltelefonen kan forflytte seg til uten å måtte sende utstedelsesmeldingen om igjen. Når dette trekk er i virksomhet behøver infrastrukturen sende køtilstandsinformasjonen for samtlige basestasjoner i felleslisten. Dersom mobiltelefonen 2 forflytter seg ut av dekningsområdet for basestasjonene i felleslisten må derimot utstedelsesmeldingen sendes om igjen.

Beskrivelsen ovenfor av de foretrukne utførelser er tatt med for å muliggjøre for fagfolk innen teknikken å gjøre bruk av oppfinnelsen. De forskjellige modifikasjoner som kan være aktuelle for utførelsesformene vil måtte dekkes av den ramme som er gitt av de patentkrav som er satt opp nedenfor.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for bruk i et radiosambandssystem for mobile stasjoner (2) som står i radioforbindelse med flere basestasjoner (26), og hvor fremgangsmåten tilveiebringer en kanaltildelingsmelding til enkelte av basestasjonene (26), karakterisert ved: sending fra flere av basestasjonene (26) til den mobile stasjon (2), idet denne er i systemaksessmodus, av en liste over basestasjoner som den mobile stasjon tillates å overleveres til, under en ventetilstand, sending av en kanaltildelingsmelding fra minst én av basestasjonene (26) fra listen over slike, til den mobile stasjon (2), og utførelse av en overlevering under den mobile stasjons ventetilstand fra samband via en første basestasjon til samband via en andre basestasjon, hvilken overlevering finner sted under den mobile stasjons aksess til radiosambandssystemet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at listen over basestasjoner omfatter en liste over aktive basestasjoner, idet en aktiv basestasjon er en basestasjon som den mobile stasjon bare kan overleveres til etter anvisning.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at listen over basestasjoner overføres via en kanal som ikke er en trafikk-kanal.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at listen over basestasjoner sendes via en aksess- eller anropskanal.