NO324718B1 - Fremgangsmate og arrangement for et tradlost digitalt radiokommunikasjonssystem - Google Patents

Description

Område for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et arrangement i samsvar med innledningen til patentkrav 1, og respektivt patentkrav 6.

Område oa teknikkens stilling

I en offentliggjort patent nr. US 5, 070, 536, beskrives der en mobil radio data kommunikasjonssystem og en fremgangsmåte å anvende slik system. I en eksempel av systemet, et prøvesignal er transmittert fra en basstasjon ved et passende anledning i en kommunikasjonsprotokoll. I samsvar med en evaluering av transmisjonen av prøvesignalet, en relativ høy data hastighet eller en mer konservativ lavere hastighet velges av en mobilanordning i sammenheng med transmisjonen av en relativ stor dataanmelding. Prøvesignalet er assosiert med et opprop fra en mobilstasjon som har en anmelding å sende, ellers med en omstridt valganmelding fra basstasjonen. Slik prøvesignal kan transmitteres ved en lavere datahastighet når dets transmisjonskarakteristikker kan benyttes å forutsi muligheten for datatransmisjon ved en høyere datatransmisjonshastighet, men mest fortrinnsvis prøvesignalet er en del av en høy datahastighetsvalganmelding som kan omveksles med en lav datahastighetsvalganmelding.

For å støtte 14,4 kbps-tjenester i GSM, er det nødvendig med en annen

kanalkoding enn den som anvendes i dag, f. eks., 9,6 kbps-tjenesten. Den økte brukerhastighet vil ha som en konsekvens at den kodete informasjon inneholder mindre redundans, som vil resultere i en forverret feilkarakteristikk. I tilfelle med 14,4 kbps-tjenesten, som har lavere feiltoleranse, vil dekningsområdet bli mindre, noe som resulterer i problemer med radioplanlegging. For å kompensere for dette problem, har en automatisk forbindelsesadapsjon blitt foreslått, som, idet samtaler foregår, kan forandre kanalkodingen fra 14,4 kbps til f.eks, 9,6 kbps, som er mindre tolerant til

eksisterende feil. Nevnte tilpassing er tiltenkt å være basert på kvalitetsparameteren RXQUAL som er en gjennomsnittsverdi-estimering av bit-feilforholdet, som er gradert i 8 trinn, som beskrevet mer i detalj nedenfor.

Et problem med utnyttelse av RXQUAL er at gjennomsnittsverdien er et dårlig mål på kvaliteten av radiotransmisjonen og at visse viktige parametre for kvaliteten av datatransmisjonen kun har en indirekte forbindelse til RXQUAL.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er således å løse dette problem.

Formålet oppnås med en fremgangsmåte og et arrangement i samsvar med patentkrav 1, respektivt patentkrav 6.

Oppfinnelsen vedrører således at man tar hensyn til, ved endring av kanalkoding fra/til 14,4 kbps til en mer robust kanalkoding, i tillegg til RXQUAL, også parametre fra RLP, som også muliggjør anvendelse av informasjon som beskriver status for datatransmisjonslenken og indirekte reell datahastighet, benyttes.

Ved, i tillegg til å anvende RXQUAL, å benytte RLP vil mulighetene således økes for å utløse en endring av kanalkoding ved riktig tidspunkt idet en signalkommunikasjon føres mellom sender og mottakende utstyr.

Med parametre fra RXQUAL og RLP omdanner man både reell datahastighet og kvalitetsfeltet hvor forbindelsen begynner å oppleve alvorlige problemer.

Ytterligere egenskaper og utførelser er gitt i de uselvstendige kravene.

I den påfølgende og detaljerte beskrivelse gis en beskrivelse av utførelse, med henvisning til en figur.

Fig. 1 beskriver to forskjellige modeller for forandring til en mer robust kanalkoding i tilfelle dårlig kvalitet på radiotransmisjonen.

1 BSC bestemmer her at forandringen av kanalkoding skal utføres.

2 I dette område bestemmer MSC/RLP om forandring av kanalkoding skal utføres.

3 BSC bestemmer her at forandring av kanalkoding skal utføres.

I hovedsak vil forandring av kanalkoding ved hjelp av RXQUAL bli beskrevet. Deretter vil løsningen ifølge foreliggende oppfinnelse bli beskrevet, og denne er basert på RXQUAL og RPL.

Fig. 1 bør vurderes under lesingen. A i Fig. 1 vedrører en løsning hvor kun

RXQUAL-kriteriet benyttes. Det skal bemerkes at forandring av kanalkoding i A på basis av RXQUAL-kriteriet utføres ved en verdi på cirka 4 på RXQUAL-skalaen (RXQUAL = 0 til RXQUAL = 7). Bi Fig. 1 vedrører løsningen ifølge oppfinnelsen som støtter RXQUAL og RLP som kriterier. Det skal bemerkes at forandring av kanalkoding i B på basis av RXQUAL-kriteriet utføres ved en verdi på cirka 5,5 på RXQUAL-skalaen, dvs. med en betydelig dårligere verdi enn i A.

Det skal realiseres at disse verdier ikke skal tolkes bokstavelig men kun som eksempler. Egnede grenser for å bestemme når forandring av kanalkoding skal utføres, må videre studeres. Imidlertid er prinsippet med å benytte grenser for forandring av kanalkoding svært viktig.

For å forenkle lesingen vil følgende akronymer bli forklart.

HSCSD: High Speed Circuit Switched Data

RXQUAL: Received signal quality

RLP: Radio Link Protocol

MSC: Mobile Switching Centre

BTS: Base Transceiver System

BSC: Base Station Controller

BER: Bit Error Ratio

IWU: Inter Working Unit

For å støtte 14,4 kbps-tjenester I GSM, er det nødvendig med en annen kanalkoding enn den som nå anvendes for eksempel 9,6 kbps-tjenesten. Den økte brukerdatahastighet vil ha som en konsekvens at den kodete informasjon inneholder mindre redundans, noe som resulterer i verre feil-karakeristika. Den foreliggende datatjeneste 9,6 kbps har ytelseskarakteristika som omtrent korresponderer til den for taletjenesten, dvs. dersom man kan snakke kan man sannsynligvis også overføre data.

I tilfelle med 14,4 kbps som har lavere feiltoleranse, vil imidlertid dekningsområdet bli mindre noe som resulterer i problemer med planlegging av radionettverk. For å kompensere for dette problem har en automatisk forbindelsesadapsjon blitt foreslått, som idet en samtale foregår kan forandre kanalkodingen fra for eksempel 14,4 kbps, som har en svakere kanalkoding til kanalkodingen for, f. eks. til 9,6 kbps, som er mer feiltolerant. Den samme prosedyre planlegges for HSCSD.

Forbindelsesadapsjonen er basert på kvalitetsparameteren RXQUAL, som MS og BTS måler og framsender til BSC. RXQUAL er en gjennomsnittsverdiestimering av bit-feilhastigheten, BER, under cirka 14 sekund, og er gradert i 8 trinn, med 0 som det beste, og 7 som det verste.

De to store problemer med RXQUAL er på den ene side den grove inndeling, omfattende 8 trinn, og på den andre side at RXQUAL og kvalitet ikke følger hverandre for forskjellige radiokanaler.

Kun 8 trinn gir et svært grovt bilde av kvaliteten for radiokanalen. Datatransmisjon i en typisk mobiltelekommunikasjonskanal, ved en hastighet på cirka 50 km per time, medfører f. eks. at datahastigheten er praktisk talt uforandret ved RXQUAL

-verdier fra 0 til 4. Problemer vil oppstå kun ved RXQUAL-verdier så som 5, 6 og 7.

En hysterese må plasseres for å hindre ping-pong-effekter fra å oppstå, og for å sikre at kvaliteten virkelig er tilstrekkelig god idet man går fra en mer robust (lavere datahastighet) til en mindre robust (høyere datahastighet) kanalkoding. Når kvalitetsverdien RXQUAL overstiger et nivå (dvs. kvaliteten blir dårligere) forandres kanalkodingen således til en mer robust en. For senere å kunne forandre til "hurtigere" kanalkoding, 14,4 kbps, er igjen en annen, og lavere RXQUAL unødvendig. Den grove klassifiseringen resulterer i at hysteresen må innstilles ganske høyt. Siden det er nødvendig med marginer vil dette resultere i at en mobil unødvendig lenge forblir på en langsommere kanalkoding dersom den temporært har kommet inn i f. eks. et radio "black-out" område hvor kanalkoding er "forandret nedover".

RXQUAL som en gjennomsnittsverdi er et dårlig mål på radiokommunikasjon. Idet kjøretøyet øker farten, f. eks. 50 og 3 km/time, vil "fading dips" være av forskjellige lengder. Ved høyere hastighet på kjøretøyet, vil de være korte, noe som resulterer i at interleaving i kodingen kan spre feilene tilstrekkelig til å gjøre det mulig å korrigere den. Ved den lavere hastighet, forekommer imidlertid "fading dips" mer sjeldent, men de er så lange at interleaving ikke vil klare å spre feilene tilstrekkelig. Til tross for det faktum at datatransmisjonskvaliteten vil være svært forskjellig, kan BER og RXQUAL imidlertid, i gjennomsnitt, være den samme for begge to tilfeller. Når hyppige hopp anvendes, vil disse forskjellene bli noe redusert.

Viktige parametre for status for datakommunikasjon, så som reell datahastighet, buffere og retransmisjoner for RLP-rammer (radiolenkeprotokoll, HDLC-liknende, bit-orientert protokoll mellom samvirkende funksjoner i MS og MSC) har kun indirekte forbindelse til RXQUAL.

Ved klassifiseringen av RXQUAL som er temporært svak, er det tenkelig at RLP-forbindelsen fremdeles er i en dårlig forfatning. Det er med andre ord en risiko for at en forandrer kanalkodingen tidligere enn det som er begrunnet i transmisjonsgrunner, noe som kan medføre at en unødvendig forandrer kanalkoding og introduserer unødvendige forsinkelser i transmisjonen og belastningen av nettverket.

RXQUAL-verdiene, eller nivåene, som beskrives senere, består av en filtret verdi som består av en midling av et antall RXQUAL-verdier, som er målt ved BTS og MS omtrent 2 ganger per sekund.

Ved forandring av kanalkoding fra 14,4 kbps til en mer robust kanalkoding bør også parametre fra RLP, i tillegg til RXQUAL, anvendes. Anvendelsen av informasjon beskriver status for datatransmisjonsforbindelsen, og indirekte reell datahastighet, kan forbedre mulighetene til, ved riktig tidspunkt, å utløse en forandring av kanalkoding.

BSC, som gir målerapporter fra MS og BTS, kontrollerer via RXQUAL radiokvaliteten og initierer forandring av kanalkoding ved svak kvalitet ved å signalisere en anmodning for forandring av kanalkoding til MSC. Som tidligere beskrevet, det mål på kvaliteten som er oppnådd fra RXQUAL er ganske usikkert med hensyn til det å vurdere kvaliteten av dataforbindelsen. For å unngå "ping-pong-forandring av kanalkoding", introduseres en hysterese. For videre å sikre at ingen kanalkoding unødvendig "forandres ned", kan informasjonen fra RLP anvendes.

Den første RLP-parameter som undersøkes er transmisjonsforsøk" (eller en korresponderende timer som løper fra den forventede tid å ankomme en ramme inntil rammen faktisk mottar rett). Parameteren beskriver det maksimale antall ganger en RLP-ramme kan sendes på nytt (eller f. eks. tidsforsinkelsen for en fremdeles ikke ankommet, forventet ramme i dette skjema) uten at spesial-målinger foretas. Det skal f. eks. nevnes at default-innstillingen av RLP-parameteren N2 av GSM-spesifikasjonen er 6. Dette betyr at dersom en ramme ikke kan overføres eller mottas i løpet av 6 forsøk, innstilles RLP-bufferene til 0 eller forbindelsen avbrytes. For å finne egnete parameter- innstillinger for å optimalisere datahastigheten, er det nødvendig med simuleringer, og et nivå på mindre enn 6 rammer kan anses som rimelig.

En annen parameter som, i kombinasjon med den ovenfor, bør anvendes er det totale antall av retransmisjoner under en bestemt tidsperiode. Denne parameter er sterkt forbundet med reell datahastighet. På mottakersiden, kan en korresponderende verdi beregnes ved å kontrollere hvor mange rammer som er mottatt korrekt, og sammenligne dette med det forventede antall.

Med disse to parametre dekker man således både reell datahastighet og det kvalitetsdomene hvor forbindelsen starter med å få alvorlige problemer.

For det første så anvendes RLP-parameteren for å "forandre ned", men RXQUAL-

kriteriet kan fremdeles anvendes som den standardiserte hovedløsning. Forskjellen, i sammenligning med standardløsningen hvor BSC avgjør forandringer av kanalkoder, er at MSC/IWU nå også kan initiere forandring av kanalkoding.

Ved anvendelse av RXQUAL/RLP-kriterier, vil det følgende gjelde:

RXQUAL-kriteriet innstilles til et nivå for lavere kvalitet enn RXQUAL-nivået i en løsning uten RLP-støtte. Dette betyr at dersom kvaliteten blir svært dårlig, vil BSC

forsøke å forandre kanalkodingen (se B i Fig. 1).

RLP-kriteriet opererer mellom disse to RXQUAL-nivåer (se A, B i Fig. 1). MSC bestemmer forandringen av kanal-koding.

Informasjonen om situasjonen for RLP vil nå finnes i MS og MSC, men informasjonen i MSC er tilstrekkelig på grunn av at MSC er det tilfelle som i det normale tilfelle initierer og bestemmer forandring av kanalkoding. Det skal imidlertid realiseres at også MS skal være i stand til å foreta avgjørelser med hensyn til oppgradering og nedgradering av datahastigheten.

Informasjon om status for RLP skal finnes i IWU og MSC. Dette betyr at

informasjon om RLP-status må overførers fra IWU til MSC. Dette grensesnitt er beskyttet, så det må ikke standardiseres.

I det siste tilfelle, hvor man finner mer IWU-funksjonalitet som står alene, f. eks. stasjonært i en GPR-node, kan konseptet muligens være nødvendig for å standardisere,

og dette er ikke umulig på grunn av at grensesnitt mellom MSC og en slik GPRS/IWU-løsning fremdeles er langt fra å bli definert. Det diskuteres i dag at SWIF (Shared Inter

Working Function) kan være lokalisert til en GPRS SN (General Packet Radio Service Node).

Dersom forandringen av kanalkoding har blitt utført til en mer robust kanalkoding på grunn av svak radiokanal, men hvor kanalen igjen vil forbedres, må RXQUAL for det første anvendes for å utløse reinstillingen til den høyere datahastighet av kanalkodingen. En tilsvarende prosedyre som ovenfor kan selvfølgelig også anvendes her, men på grunn av at det ikke er sikkert at kanalkodingen av den høyere datahastighet vil fungere godt når den mer robuste kanalkoding gjør det, vil kriteriet i dette tilfelle være noe svakere. Det er imidlertid sannsynlig at noe vinning kan oppnås, på grunn av at hysteresen mellom "opp- og ned-forandringer" av kanalkodingen sannsynligvis kan være mulig for å kutte ned en del. Jo mindre hysterese, jo mer optimalisert datahastighet.

En fordel med løsningen ifølge oppfinnelsen er at standardiseringen med største sikkerhet ikke er nødvendig å implementeres. Dette skyldes det faktum at den eneste nye signalisering som er nødvendig er mellom IWU og MSC, hvilket grensesnitt ikke er standardisert.

Det ovenfor angitte skal kun anses som en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen, og beskyttelsesomfanget av oppfinnelsen skal defineres av de medfølgende krav.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte ved et trådløst digitalt radiokommunikasjonssystem, som utfører, idet kommunikasjon foregår mellom en sendeenhet og en mottakingsenhet, en automatisk forbindelsestilpasning som endrer kanalkodingen av kommunikasjonen til en annen kanalkoding for å opprettholde god signalkvalitet og høy transmisjonshastighet,karakterisert ved at nevnte endring av kanalkoding (B) benytter på den ene side et RXQUAL-kriterie, og på den andre side et RLP-kriterie, at en første RLP-parameter har som formål å undersøke transmisjonsforsøk, hvor nevnte parameter beskriver det maksimale antall ganger en RLP-ramme tillates å retransmitteres uten at målinger foretas, at en andre RLP-parameter, i kombinasjon med nevnte første RLP-parameter anvendes for å bestemme det totale antall retransmitteringer under en viss tidsperiode, hvorved nevnte andre RLP-parameter er assosiert til den reelle data-hastighet, dersom kanalkoding er blitt endret til en lavere hastighet, f. eks. 9,6 kbps, på grunn av en dårlig radiokanal, men idet kanalen igjen blir bedre, benyttes RXQUAL-kriteriet for å innstille på nytt til den høyere datahastighet av kanalkodingen, f. eks. 14,4 kbps.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat RXQUAL-kriteriet benyttes for å bestemme radiokvaliteten i nevnte kommunikasjon, idet nevnte kriterie er basis for endringen av kanalkodingen (B) ved dårlig radiokvalitet, hvor radiokvaliteten defineres på en skala fra god kvalitet med RXQUAL = 0 til dårlig kvalitet med RXQUAL = 7, og at RLP-kriteriet relateres til status i nevnte kommunikasjon og datahastighet i nevnte kommunikasjon.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 2,karakterisert vedat dersom en RLP-ramme ikke kan overføres eller mottas under ethvert forutbestemt antall forsøk, kan endring av kanalkoding utføres.

4. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-3,karakterisert vedat nevnte RLP-parametre anvendes for å veksle ned fra høy til lav hastighet.

5. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-4,karakterisert vedat nevnte RLP-parametre anvendes for å veksle opp fra lav til høy hastighet.

6. Arrangement inkluderende en BSC, MS, BTS og MSC/IWU ved et trådløs, digital radiokommunikasjonssystem, idet en kommunikasjon foregår mellom en sendeenhet og en mottakingsenhet, for å endre kanalkodingen av kommunikasjon til en annen kanalkoding ved automatisk forbindelsestilpasning for å opprettholde god signalkvalitet og høy kommunikasjonshastighet, karakterisert ved at nevnte endring av kanalkoding effektueres ved nevnte BSC på basis av et RXQUAL-kriterie eller ved nevnte MSC/MS på basis av et RLP-kriterium, idet nevnte MSC/MS bestemmer endringen av kanalkoding på basis av RLP-parametre såsom a) transmisjonsforsøk, og b) totalt antall retransmisjoner under en bestemt tidsperiode, og at nevnte BSC, på basis av nevnte RXQUAL, arrangeres for å reinnstille kanalkodingen til den kanalkoding med høyere datahastighet dersom kanalkvaliteten forbedres.

7. Arrangement i samsvar med krav 6,karakterisert vedat nevnte BSC som utfører målerapporter fra MS og BT kontrollerer, via RXQUAL, radio-kvaliteten av nevnte kommunikasjon, og initierer forandring av kanalkoding ved dårlig kvalitet idet radiokvaliteten defineres på en skala fra RXQUAL = 0 til RXQUAL = 7.

8. Arrangement i samsvar med krav 7,karakterisert vedat nevnte MSC/MS på basis av nevnte RLP-parametre fører endring av kanalkoding fra høy til lav hastighet.