NO326186B1

NO326186B1 - Reduksjon av soketid for soking etter pilotsignaler i et kommunikasjonsnett

Info

Publication number: NO326186B1
Application number: NO20020965A
Authority: NO
Inventors: Samir S Soliman
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2008-10-13
Also published as: BR0013632A; CN100420161C; NO20020965L; DE60015572T2; US6542743B1; KR100777947B1; IL179313A0; EP1208655A1; KR20070059218A; CN1421071A; NO20020965D0; JP4541622B2; EP1501205A1; WO2001017125A1; JP2008061257A; DE60015572D1; RU2257008C2; MXPA02001887A; IL147795A; AU770480B2

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

I. Oppfinnelsens tekniske område

Denne oppfinnelse gjelder kommunikasjon, nærmere bestemt en fremgangsmåte og et apparat for å redusere den søketid som er knyttet til omrutingen av en forbindelse fra en basestasjon i et kommunikasjonsnett, til en annen basestasjon.

II. Gjennomgåelse av bakgrunnsteknikken

Kommunikasjonsnett som baserer kommunikasjonen på trådløs overføring omfatter generelt, blant andre elementer, en radiostasjon som ofte kalles en trådløs enhet og gjerne kan være en mobiltelefon, generelt en mobil stasjon og som står i kommunikasjon med en eller flere stasjonære radiostasjoner benevnt basestasjoner i nettet når en forbindelse oppsettes. Den mobile stasjon kommuniserer altså med en eller flere basestasjoner via en eller flere kanaler som er lagt i bestemte frekvensbånd. Disse frekvensbånd er tildelt den mobile stasjon fra en basestasjonssentral. Overføringen av informasjon fra den mobile stasjon til en basestasjon utføres via det som gjerne kalles returkanalen, mens informasjon den motsatte vei går via en eller flere foroverkanaler. Under oppsetting og gjennomføring av en forbindelse, som kan være en telefonsamtale eller generell overføring av informasjon, søker den mobile stasjon hele tiden etter andre basestasjoner som eventuelt kan komme inn i bildet for å fortsette overføringen dersom den basestasjon overføringen går via skulle formidle overføringen dårlig, for eksempel ved at den mobile stasjon forflytter seg i forhold til den.

Et viktig element for en mobil stasjon som brukes i et slikt kommunikasjonsnett er det som gjerne kalles søkeren, idet dette er en enhet som er programmert til å søke etter pilotsignaler (piloter) som sendes ut fra forskjellige basestasjoner i minst tre tilfeller: 1) Når en mobil stasjon prøver å etablere kontakt med en basestasjon for kommunikasjon, 2) i en hviletilstand når den mobile stasjon er koplet til en anrops- eller aksesskanal, og 3) i en trafikksituasjon hvor stasjonen er i aktiv bruk via en trafikkanal. Søkehastigheten etter piloter i det frekvensbånd som er tildelt den mobile stasjon og andre frekvenser, bestemmer stasjonens søkerytelse. I såkalt "slotted mode" hvor informasjonen overføres i bestemte tidsintervaller, ofte benevnt tidsluker, er hensikten å søke etter samtlige piloter i et sett basestasjoner som kan kalles et nabosett, før utløpet av den aktuelle tidsluke. Lukemodusen skissert ovenfor gjelder således en driftsmodus for den mobile stasjon hvor den bare overvåker under bestemte tidsluker. Også under søking etter piloter ved en "kandidatfrekvens" trenger den mobile stasjon å avslutte søkingen etter samtlige piloter i et sett basestasjoner som kan kalles kandidatsettet fordi basestasjonene i dette sett er mulig for å opprette en forbindelse, så raskt som mulig, slik at stasjonen vil avstemmes tilbake til tjenesterfekvensen og redusere den eventuelle taledegradering som måtte bli under søkingen etter en kandidatfrekvens. Som gjennomgått nedenfor er kandidatfrekvensen en mulig omrutingsfrekvens, og disse søketeknikker brukes til å koordinere omrutinger for kommunikasjonen i et slikt kommunikasjonsnett for radiooverføring.

A. Omrutinger

En mobil stasjon som brukes i et kommunikasjonsnett som bygger overføringen på CDMA (kodedelt multippelaksess) kan håndtere tre typer omrutingsprosedyrer når stasjonen er "i kontroll" i trafikkanalen. Bruken av CDMA-teknikk i et slikt nett er allerede beskrevet i vårt US patent 4 901 307 med tittel "Spread spectrum multiple access communication system using satellite or terrestrial repeaters". Disse tre typer omrutinger er: 1. Myk omruting - en omruting hvor den mobile stasjon starter kommunikasjon med en ny basestasjon uten å bryte forbindelsen med en basestasjon det allerede er etablert en forbindelse via. Slik myk omruting kan bare brukes mellom CDMA-kanaler som har identisk frekvenstildeling. 2. CDMA/CDMA hard omruting - en omruting hvor stasjonen går over innenfor ikke sammenfallende sett med basestasjoner, forskjellige frekvensbåndklasser, forskjellige frekvenstildelinger eller forskjellige rammetidsforskyvninger. 3. Omruting CDMA til analog trafikk - en omruting hvor den mobile stasjon ledes fra en forovertrafikkanal for CDMA til en talekanal for analogsignaloverføring.

For å utføre myk omruting søker den mobile stasjon hele tiden etter tildelte pilotsett. Uttrykket "pilot" betyr her en pilotkanal som er identifisert ved en pilot-sekvensforskyvning og en frekvenstildeling. En pilot knyttes til trafikkanalene i foroverret-ningen i samme CDMA-foroverkanal eller samtidig med returkanalen i systemer som bruker returkanalpiloter. Samtlige piloter i et pilotsett har samme CDMA-frekvenstildeling. For å gjøre det oversiktlig skal pilotene bare illustreres for foroverkanalen.

Den mobile stasjon søker etter piloter i den aktuelle CDMA-frekvenstildeling for å registrere tilstedeværelsen av CDMA-kanaler og måle signalstyrken av de mottatte signalene. Når den mobile stasjon registrerer en pilot med tilstrekkelig styrke, en pilot som ikke er koplet til en av forovertrafikkanalene som allerede er tildelt den, sender den en melding som inneholder måleresultatet av pilotstyrkemålingen, til basestasjonen som denne mobile stasjon er i kommunikasjon med i øyeblikket. Denne basestasjon kan da tildele en foroverkanal for trafikk og som er koplet til den pilot som overføres til den mobile stasjon, og deretter dirigerer basestasjonen den mobile stasjon til å utføre en omruting.

Pilotsøkeparametrene og reglene for pilotstyrkemålingsmeldinger ved overføring kan uttrykkes ut fra de følgende sett piloter:

Aktivt sett: Pilotene i foroverkanaltrafikkanalene tilordnet den mobile stasjon.

• Kandidatsett: Pilotene som ikke i øyeblikket er i det aktive sett, men er mottatt av den mobile stasjon med tilstrekkelig signalstyrke til å indikere at de tilordnede forovertrafikkanaler kan demoduleres tilfredsstil-lende. • Nabosett: Pilotene som ikke i øyeblikket ikke er i det aktive sett eller kandidatsettet og er mulig kandidater for omruting. • Restsett: Settet som rommer alle mulige piloter i det aktuelle system for den aktuelle CDMA-frekvenstildeling, med unntak av pilotene i nabosettet, kandidatsettet og det aktive sett. Restsettet med mulige piloter består av piloter hvis pilot-PN-sekvensforskyvning i form av en indikasjon tilsier et heltallig multiplum av et eller annet pilotinkrement, idet PN står for "kvasistøy".

Basestasjonen kan gi kommando til den mobile stasjon om å søke etter piloter ved en forskjellig CDMA-frekvens for å registrere tilstedeværelsen av CDMA-kanaler og måle signalstyrkene. Stasjonen rapporterer tilbake resultatet av søket, til basestasjonen. I avhengighet av resultatet av pilotstyrkemålingene kan basestasjonen dirigere den mobile stasjon til å utføre en interfrekvent hard omruting.

Pilotsøkeparametrene uttrykkes i samsvar med følgende pilotsett: •Kandidatfrekvensnabosett: En liste over piloter ved CDMA-kandidatfrekvensen. •Kandidatfrekvenssøkesett: Et undersett av settet ovenfor og som basestasjonen kan dirigere den mobile stasjon til å søke etter.

B. Pilotsøk

I aktuelle systemer er det basestasjonen som bestemmer søkevinduet, det vil si omfanget av PN-forskyvninger hvor den mobile stasjon må søke etter anvendelige flerveiskomponenter. Disse komponenter brukes av stasjonen for demodulasjon av en tilordnet forovertrafikkanal. Søkeytelseskriterier og kriterier for et generelt trådløst over-føringssystem er allerede gitt i standardene TLA/EIA-95x og -98-B, fra Telekommunika-sjonsindustriens sammenslutning TIA, og fra ANSI J-STD-018, utgitt av Det amerikanske nasjonale standardinstitutt.

Søkene styres generelt av følgende:

•Det aktive sett og kandidatsettet: Søkeprosedyrene for å finne piloter i disse sett vil være de samme. Søkevindusstørrelsen for hver pilot i settene vil være antallet PN-chips som er spesifisert i tabell 1 nedenfor og som tilsvarer SRCH_WIN_A. Når dette uttrykk SRCH_WIN_AS=6 tilsvarer et søkevindu på 28 PN-chips eller ±14 PN-chips rundt søkevinduets midte, og den mobile stasjon sentrerer da søkevinduet for hver pilot i det aktive sett og kandidatsettet rundt den tidligst ankomne brukbare flerveiskomponent i piloten, idet "chip" her betyr en sekvens med binærsifre.

•Nabosettet: Dersom et flagg for et annet nabosøkevindu blir satt opp vil søkevindusstørrelsen for hver pilot i nabosettet være antallet PN-chips spesifisert i tabell 1 og tilsvarende en søkevindusstørrelsesparameter som er tilordnet den pilot som søkes. Er ikke flagget satt blir størrelsen av søkevinduet for hver pilot i nabosettet den samme og lik antallet PN-chips som er bestemt ut fra tabell 1 og tilsvarer SRCH_WIN_NS. Den mobile stasjon sentrerer søkevinduet for hver pilot i nabosettet, rundt denne pilots PN-sekvensforskyvning og ved hjelp av en taktbestemmelse som fastlegges av den mobile stasjons egen tidsreferanse. •Restsett: Søkevindusstørrelse for hver pilot i restsettet er antallet PN-chips spesifisert i tabell 1 og tilsvarende SRCH WIN Rs. Den mobile stasjon sentrerer søkevinduet for hver pilot i restsettet rundt pilotens PN-sekvensforskyvning, ved hjelp av en taktbestemmelse som også her blir bestemt av den mobile stasjons egen tidsreferanse. Stasjonen søker etter piloter i restsettet og hvis pilot-PN-sekvensforskyvningsindeks er den samme for heltallige multipla av pilotinkrementet.

•Kandidatfrekvenssøkesettet: Dersom flagget for kandidatfrekvenssettet er satt skal søkevindusstørrelsen for hver pilot i kandidatfrekvenssøket være antallet PN-chips som er spesifisert i tabell 1 og tilsvarer SRCH_WTN_NGHBR tilordnet den pilot som søkes. Er ikke flagget sett skal størrelsen være antallet PN-chips i samme tabell og tilsvarende CF_SRCH_WTN_N. Den mobile stasjon sentrerer søkevinduet for hver pilot i kandidatfrekvenssøkesettet rundt pilotens PN-sekvensforskyvning ved å bruke en tidsbestemmelse som er fastlagt ut fra den mobile stasjons egen tidsreferanse.

C. Tiden for et søk

Hver telefonfabrikant har sin egen måte å legge opp en søkestrategi på. I alle slike strategier vil den tid det tar å søke etter en bestemt pilot være avhengig av søkerens vindusstørrelse og komponenter. Når det er gitt hvilke komponenter som er brukt og kretsene i søkeren vil tiden det tar å søke etter en pilot være lineært proporsjonal med søkevindusstørrelsen, slik at man ved å redusere denne størrelse får en betydelig reduksjon i søketiden. Ved å bruke dagens søkeprosedyrer vil vindusstørrelsen stort sett være bestemt av størrelsen av et gitt dekningsområdes areal. Et dekningsområde er her det geografiske areal som dekkes av en basestasjon for kommunikasjon med en mobilstasjon i nettet. Fire slike dekningsområder er illustrert med sirkler på fig. 1. Uansett hvor den mobile stasjon er i det aktuelle dekningsområde vil søkevinduene være dimensjonert for å tilsvare det verst tenkelige tilfelle, dvs. at de tilsvarer en mobil stasjon som har størst avstand fra basestasjonen, men fortsatt inne i dennes dekningsområde.

Ved "paging" som en søketjeneste eller via trafikkanalene sentrerer den mobile stasjon søkevinduet for hver pilot i nabosettet rundt pilotens PN-sekvensforskyvning ved å bruke en taktreferanse som blir styrt av stasjonens egen tidsreferanse. Denne tidsreferanse gjelder for den tidligst ankomne og brukbare signaloverføring via en bestemt over-føringsvei. Det verst tenkelige tilfelle for overføringen vil bestemme søkevindusstørrelsen, for eksempel viser fig. 1 fire tilstøtende dekningsområder 102-108 i et trådløst kommunikasjonsnett 100, hvert med en pilot (PN1-PN4). Søkevindusstørrelsen for den første av disse, piloten PN1 bestemmes ut fra en mobil stasjon som i øyeblikket befinner seg i punkt A på tegningen, men samme søkevindu brukes også dersom denne stasjon er i punkt B. Dette fører til en sløsing av verdifull søkerressurs siden det ikke blir tatt hensyn til hvor i dekningsområdet 104 stasjonen befinner seg. Er den i punkt B burde søkevinduet reduseres i størrelse i forhold til hva det skulle vært for en stasjon i punkt A.

D. Lokaliseringsmåter

Mange teknikker er foreslått for å forsøke å få til automatisk lokalisering etter mobile stasjoner i nettet. En av disse teknikker går ut på å måle tidsforskjellen for ankomsten av signaler ifra flere basestasjoner. Disse signaler "trianguleres" for å trekke ut informasjon om den mobile stasjons posisjon, det vil si lokalisering av den. Teknikken krever ganske god konsentrasjon av basestasjoner og tilhørende dekningsområder, og/eller en økning i sendereffekten fra basestasjonene vil først da være effektiv siden typiske CDMA-systemer krever at hver mobil stasjon bare sender med tilstrekkelig signalstyrke til å nå den nærmeste basestasjon. En slik triangulering krever kommunikasjon med minst tre basestasjoner, hvilket fører til en økning i konsentrasjonen av dekningsområder eller signaleffekten fra hver mobil stasjon. En annen tilnærmelse involverer tilføyelsen av et globalt posisjoneringssystem (GPS) til en mobil stasjon, og denne løsning krever direkte frisikt til i alt fire satellitter, er relativt langsom, men har vist seg å være den mest nøyaktige løsning for å lokalisere en mobil stasjon.

En tredje tilnærmelse gjelder sending av hjelpeinformasjon til den mobile stasjon for å indikere hvilket frekvensområde den skal lete etter en GPS-bærebølge i. De fleste GPS-mottakere bruker det som kjennes som en GPS-satellittalmanakk for å redusere det søk som utføres av mottakeren i frekvensdomenet for et signal fra en synlig satellitt. Denne almanakk har en kapasitet på 15.000 bit og gir grove bane- og tidsmodelldata for hele satellittkonstellasjonen. Informasjonen i almanakken gjelder satellittens posisjon og den aktuelle tid i døgnet, rent tilnærmet. Uten slik almanakk må imidlertid GPS-mottakeren utføre et bredest mulig frekvenssøk for å hente inn et satellittsignal. Ytterligere prosessering trengs for å komme frem til tilleggsinformasjon som vil hjelpe ved innhentingen av signaler fra andre satellitter. Signalinnhentingsprosessen vil kunne ta flere minutter på grunn av et stort antall frekvensområder som skal gjennomsøkes, og hvert slikt område har naturligvis en midtfrekvens og en gitt frekvensbredde. Tilgjengeligheten av almanakken reduserer usikkerheten i satellittdopplerarbeidet og således antallet frekvensområder som må gjennomsøkes. Almanakken kan trekkes ut fra GPS-navigasjonsmeldingen eller sendes i den nedoverrettede foroverkanal fra satellitten til den mobile stasjon, som en data- eller signaleringsmelding. Ved mottakingen av denne informasjon utfører den mobile stasjon GPS-signalprosessering for å bestemme posisjonen.

Det som trengs nå er, ut fra denne bakgrunn som gjelder den kjente teknikk, en fremgangsmåte og et apparat som kan bruke denne posisjonsinformasjon for en mobil radiostasjon i et kommunikasjonsnett, sammen med den kjente pilotsøketeknikk for derved å bedre den hastighet en mobil stasjon kan søke gjennom samtlige piloter ved en tildelt frekvens på, mens denne stasjon er i kommando i trafikkanalen. Oppfinnelsen må kunne bruke informasjon vedrørende den fysiske posisjon av den mobile stasjon til å bestemme søkevindusstørrelsen for hver eneste pilot i nabo- og kandidatsettet.

Kort gjennomgåelse av oppfinnelsen

Bredt omfattet gjelder oppfinnelsen et kommunikasjonsnett, som allerede forklart, og nærmere bestemt gjelder den et apparat og en fremgangsmåte som bruker posisjonen av en mobil radiostasjon til å bestemme størrelsen av et søkevindu for en pilot, det vil si et pilotsignal, i nabo- og aktivkandidatsettet.

Ifølge oppfinnelsen løses de overnevnte problemer ved en fremgangsmåte angitt i krav 1 og som har de karakteristiske trekk som er angitt i den kjennetegnende del av kravet; og et system angitt i krav 11 og som har de karakteristiske trekk som er angitt i den kjennetegnende del av kravet.

I en særlig utførelse av oppfinnelsen er det skaffet til veie en fremgangsmåte for å utføre et pilotsignalsøk i et trådløst kommunikasjonsnett, og først bestemmes posisjonen av en mobil stasjon i nettet, for så å brukes i bestemmelsen av et søkevindus størrelse og av søkeparameterinformasjon som brukes til å søke etter samtlige piloter som er fastlagt i et pilotsett. Søkevindusstørrelsen bestemmes også ut fra posisjonen av den mobile stasjon og en annen komponent som er relatert til flerveisoverføringsvirkningene for et utsendt pilotsignal som kan følge flere signalveier.

I en annen utførelse sørger oppfinnelsen for en fabrikkfremstilt artikkel som inneholder digital informasjon som kan utøves av en prosessenhet for digitalsignaler og som brukes til å utføre et pilotsignalsøk i et trådløst kommunikasjonsnett. I nok en utførelse gjelder oppfinnelsen et apparat som brukes for å utføre pilotsignalsøket. I en annen utførelse omfatter apparatet minst én basestasjon, idet hver slik basestasjon dersom det er flere, over-fører et pilotsignal, og denne ene eller hver basestasjon brukes til å bestemme posisjonen av en mobil radiostasjon i kommunikasjonsnettet. Apparatet kan også innbefatte minst én mobil radiostasjon, idet denne kommunikasjonsmessig er koplet til minst én basestasjon. Den mobile stasjon bruker de enkelte søkevindusstørrelser og andre søkeparametre som informasjon som overføres til den, til å redusere søketiden som trengs for å søke etter samtlige pilotsignaler som hører til et valgt pilotsett.

I og med oppfinnelsen får brukerne av kommunikasjonsnettet en rekke fordeler. En slik er at den tid som trengs til å søke etter et sett pilotsignaler reduseres i forhold til kjente teknikker. En annen fordel er at verdifulle søkerressurser ikke sløses siden man kan utføre en mer effektiv søking. Oppfinnelsen har også en rekke andre fordeler som vil fremgå i gjennomgåelsen av detaljbeskrivelsen nedenfor, idet denne støtter seg til tilhørende tegninger.

Kort gjennomgåelse av tegningene

Oppfinnelsens natur, mål og fordeler vil således bli mer åpenbare for fagfolk og lesere ved gjennomgangen av beskrivelsen, og samtidig vises til tegningene, hvor fig. 1 viser fire tilstøtende dekningsområder i et kommunikasjonssystem for trådløs overføring, i samsvar med oppfinnelsen, fig. 2A viser et apparat for kommunikasjonsnettet, hvor det brukes et satellittposisjoneringssystem, også i samsvar med oppfinnelsen, fig. 2B viser et tilsvarende kommunikasjonsnett i henhold til oppfinnelsen, fig. 3 viser et blokkskjema over en mobil radiostasjon i samsvar med oppfinnelsen, og fig. 4 viser et typisk fabrikkfremstilt objekt i samsvar med oppfinnelsen, i dette tilfelle en diskett.

Detaljbeskrivelse av typiske utførelser

Fig. 2A-4 viser eksempler på forskjellige fremgangsmåter og apparater i samsvar med oppfinnelsen. For enkelthets skyld, men uten at dette innebærer noen begrensninger gjennomgås disse eksempler når det gjelder et prosessapparat for digitalsignaler. Et slikt apparat brukes da til å utføre en rekke maskinlesbare instruksjoner, og apparatet kan være utført på forskjellig måte, med komponenter, kretser og sammenkoplinger. Forskjellige arrangementer for slike apparater vil imidlertid være utenfor oppfinnelsens ramme, idet dette tør være relativt kjent teknikk for leseren.

Drift

Patentskriftene og publikasjonene nevnt innledningsvis beskriver pilotsignaler for innhenting av data. Bruk av et pilotsignal muliggjør at en mobil radiostasjon kan hente inn signalene fra en lokal basestasjon på tidsrasjonell måte. Den mobile stasjon mottar da sykroniseringsinformasjon, innbefattet en PN-kodefaseforskyvning og informasjon om den relative signaleffekt for mottatte pilotsignaler som overføres via en pilotkanal. Når en slik pilotkanal er fanget opp kan stasjonen også ta inn en synkroniseringskanal som er koplet til pilotkanalen og brukes til å motta finavstemning av tids/taktinstruksjoner og slik at stasjonen midlertidig kan synkronisere sine indre kretser i forhold til den nærmere bestemte systemtid. I lys av det som er skissert ovenfor innses at det er viktig at den mobile stasjons indre tidsreferanse er synkronisert med systemtidsreferansen, for bare da kan stasjonen få kjennskap til hvor i PN-kodesekvensen basestasjonen ligger og etablere kommunikasjon mellom seg og den. Følgelig vil basestasjonen kunne sende systemtid når den mobile stasjon har samband med den, slik at stasjonen får synkronisering på en enkel måte.

I et spektralfordelt kommunikasjonssystem brukes et pilotsignal til å synkronisere en mobil stasjon både i fase og frekvens i forhold til sendingene fra en basestasjon, og i eksemplet er dette system et system for direktesekvensspredning over spekteret. Eksempler på slike systemer er allerede gjennomgått i vårt US 5 056 109 med tittel "Method and apparatus for controlling transmission power in a CDMA mobile telephone system" og US 5 103 459 med tittel "System and method for generating signal waveforms in a CDMA cellular telephone system". I et system av denne type spres de overførte signaler over et frekvensbånd som er større enn den minste båndbredde som trengs for å overføre informasjonen ved modulasjon av en bærebølge ved hjelp av det aktuelle signal som kan kalles et datasignal, og deretter moduleres det resulterende signal på ny med et bredbåndsspredesignal. I et pilotsignal ifølge en bestemt utførelse kan disse data betraktes som sekvenser med bare enere. Et lineært tilbakekoplet skiftregister som bruken av er beskrevet i detalj i patentene nevnt ovenfor vil typisk generere et slikt spredesignal, og dette signal kan betraktes som en roterende fasevektor med formen:

For å kunne hente inn signalene fra en basestasjon må en mobil radiostasjon synkroniseres med de mottatte signaler fra denne basestasjon, både når det gjelder fasen q> og frekvensen to (vinkelfrekvensen). En søker finner fasen av det mottatte signal, og deretter finnes frekvensen ved bruk av et demodulasjonselement som har komponenter og kretser for både fase- og frekvensfølging. Fremgangsmåten som brukes når den mobile stasjon finner fasen av det mottatte signal går ut på å prøve et sett fasehypoteser, gjennomgått når det gjelder søkevinduet ovenfor, og bestemme om en av disse hypoteser, også angitt som forskyvningshypoteser, stemmer. Et eksempel på en søker som arbeider ved hjelp av såkalte vindussøk er allerede gitt i vårt US 5 805 648 med tittel "Method and apparatus for performing search acquisition in a CDMA communication system".

For å kunne håndtere en omruting av en oppsatt forbindelse, dvs. overføring av informasjon, bruker det trådløse kommunikasjonssystem såkalt lukesøking, og med andre ord betyr dette at den mobile stasjon utfører lukesøking ved å gå ut fra tildelte periodiske vinduer (her kalt luker) for søkingen etter andre basestasjoner som den mobile stasjon kan tenkes å opprette kommunikasjon med, slik at en omruting blir fornuftig. Følgelig vil stasjonen søke etter pilotkanalsignaler som sendes ut fra de omgivende basestasjoner, i et forhåndsbestemt vindu (en luke) som er sentrert rundt posisjonen av PN-kodesekvensen som den mobile stasjon forventer å finne i pilotkanalen, i samsvar med de standarder som er angitt ovenfor.

Basestasjonen som den mobile stasjon i øyeblikket kommuniserer med kan sende søkevindusstørrelsen og andre parametere så som systemtiden til den mobile stasjon. Som den kløktige artisan lett vil innse må dette ominnhentingssøkevindu være så lite som mulig for å unngå forlenget søking, men likevel tilstrekkelig stort til å kunne håndtere typiske interne klokkefeil, og videre bør søkeparametrene være så partikularisert som mulig.

I et typisk utførelseseksempel kan man ifølge oppfinnelsen redusere søkevindusstørrelsen for PN1 vist på fig. 1 med så mye som en tredjedel over aktuelle kjente standardmetoder, og hvis for eksempel den mobile stasjon befinner seg i punkt B i dekningsområdet 104 kan søkevinduet for PN1 reduseres med en faktor på 3. Er imidlertid den mobile stasjon i punkt C kan søkevinduet reduseres tilsvarende. I en bestemt utførelse sørger oppfinnelsen for dette ved å bruke den fysiske posisjon av den mobile stasjon til å partikularisere søkevindusstørrelsen, og i en annen utførelse brukes posisjonen til det samme for samtlige søkeparametre.

For å utføre fremgangsmåten må den tilnærmede posisjon av den mobile stasjon være kjent, og denne posisjon kan bestemmes på forskjellig måte som allerede erkjent innenfor teknikken og nevnt ovenfor. En gjennomgåelse av en typisk bestemmelsesteknikk for posisjonen er tatt med i den samtidig innleverte patentsøknad USSN (vår egen) 09/040,501 med tittel "System and method for determining the position of a wireless CDMA transceiver". Når det gjelder den foreliggende oppfinnelse er det ikke nødvendig med noen nøyaktig posisjonsbestemmelse, og det er tilstrekkelig med en grov teknikk for å fastlegge hvor stasjonen i øyeblikket er.

Når så den mobile stasjon er i kontroll for en trafikkanal kan basestasjonen som i øyeblikket håndterer kommunikasjonen sende en melding som indikerer overfor stasjonen hvor store søkevinduer som må brukes for søkingen etter de pilotsignaler som ligger i nabosettet. Størrelsene bestemmes ut fra posisjonen av den mobile stasjon i det dekningsområde den bruker. Det vises til tabell 1 og fig. 1, og søkevinduet for PN1 kan for eksempel reduseres fra 12 til 4 slik at vindusstørrelsen reduseres fra 160 til 14 chips, for en mobil stasjon som befinner seg i posisjon B. Siden søkevindusstørrelsen er redusert blir også ressursene som brukes til demodulasjon mindre, og søkingen utføres raskere.

Søkevindusstørrelsen har minst to komponenter, en er relatert til den geometriske avstand mellom den mobile stasjon og den pilot det siktes mot, mens en annen komponent er relatert til flerveisoverføringsvirkningene for et sendt pilotsignal. Følgelig kan kombinasjon av virkningene av disse to komponenter redusere det valgte søkevindus stør-relse. I CDMA-systemer oppnås rom- eller signalveidiversitet ved å etablere flere signalveier via samtidige overføringsveier fra en mobil stasjon via to eller flere basestasjoner, og veidiversitet kan også oppnås ved å utnytte flerveisomgivelsene ved prosessering over en spektralfordeling ved å la et signal som ankommer med en annen utbredelsestid likevel mottas og prosesseres separat i forhold til andre signaler. Eksempler på slik signalveidiversitet er allerede gjennomgått i vårt US 5 101 101 med tittel "Soft handoff in a CDMA cellular telephone system" og US 5 109 390 med tittel "Diversity receiver in a CDMA cellular telephone system".

I en annen utførelse kan også søkeparametrene velges basert på posisjonen av den mobile stasjon. Når denne stasjon er i kontroll av trafikkanalen vil en basestasjon overføre søkeparametre til den, og disse utnytter kjennskapen til posisjonen av stasjonen for å partikularisere eller "skreddersy" søkeparametrene. Dette prinsipp brukes for å optimalisere søkeprosedyrene, og optimalisering av søkevindusstørrelsene og prosedyrene som brukes av søkeren for utføre søkeresultatene fører til reduserte søketider.

I nok en utførelse og når søkevindusstørrelsen først er bestemt ut fra de geografiske områder i et dekningsområde lagres disse vindusstørrelser i en lagringsenhet. Søkerprosedyreparametrene kan også lagres. Antar man at dekningsområdene i det trådløse kommunikasjonssystem holdes seg i alt vesentlig uendret vil disse vindusstørrelser kunne kommuniseres til og brukes av enhver mobil stasjon som befinner seg innenfor det aktuelle geografiske område. Basestasjonens sentral hvor kunnskap om posisjonen av en mobil stasjon ligger vil så kunne bruke vindusstørrelsen og/eller søkerprosedyreparametrene og overføre disse til denne mobile stasjon. I en annen utførelse kan stasjonen selv lagre informasjonen.

Apparatkomponenter og sammenkoplinger

Forskjellige apparatutførelser gjennomgås nedenfor når det gjelder bestemte mobile posisjonsbestemmelsessystemer og støtte som mottas fra maskinvareutførelser, herunder komponenter, kretser og sammenkoplinger. Fagfolk vil imidlertid innse at vidt forskjellige slike systemer kan komme til anvendelse. Fig. 2(A) viser et skjema over hvordan en basestasjon 202 og en mobil stasjon 204 står i kommunikasjonsforbindelse med hverandre i et synkront CDMA-kommunikasjonsnett. Nettet er omsluttet av bygninger 206 og jordstasjonære hindringer 208. Basestasjonen 202 og den mobile stasjon 204 er begge i en GPS-omgivelse med flere GPS-satellitter, av hvilke fire satellitter er vist: 210, 212, 214 og 216. Slike GPS-omgivelser er allerede velkjente, se for eksempel Hofmann-Wellenhof, B. et al.: GPS Theory and Practice, andre utgave, New York, NY: Springer Verlag, Wien, 1993.1 en typisk tidligere kjent GPS-anvendelse brukes minst fire satellitter for å få bestemt posisjonen av en GPS-mottaker. I motsetning til dette kan posisjonen av en fjerntliggende stasjon 204 som i dette tilfelle er den mobile stasjon bestemmes ved å bruke signaler fra så få som bare én GPS-satellitt og i det enkleste tilfelle to andre jordbaserte signaler. Fig. 2(B) viser et blokkskjema over et CDMA-nett 220 som omfatter en omkoplingssentral (MSC) 222 med en tilhørende basestasjonssentral BSC 224. Et offentlig svitsjet telenett (PSTN) 226 ruter forbindelser fra konvensjonelle jordbaserte telefonlinjer og andre nett (ikke vist) til og fra sentralen 222 som på sin side ruter forbindelser fra det offentlige nett 226 til og fra en basestasjon 228 som kan kalles kildebasestasjonen og som er tilordnet et første dekningsområde 230, og en basestasjon 232 som kan kalles en målbasestasjon, tilhørende et andre dekningsområde 234.1 tillegg ruter sentralen 222 forbindelsene mellom disse to basestasjoner 228 og 232. Den første av dem dirigerer forbindelser til den første mobile stasjon 236 i det første dekningsområde 230 via en første kommunikasjonsvei 238, idet denne er en toveisforbindelse med sin foroverkanal 240 og returkanal 242. Når basestasjonen 228 typisk har etablert samband med denne mobile stasjon 236 omfatter foroverkanalen 240 en trafikksubkanal.

En funksjonskrets (WPF) 242 for posisjonering i det trådløse kommunikasjonsnett er vist koplet radiomessig til sentralen 224, men den kan være koplet direkte eller indirekte også til andre elementer så som sentralen 222 og omfatter generelt en innretning for digital prosessering, lagring og andre elementer (alle er ikke vist) som vanligvis finnes i slike innretninger. Kretsen 242 kan brukes til forskjellige ting, så som å anslå enveis-tidsforsinkelsen for et signal som sendes mellom basestasjonen 228 og den mobile stasjon 236, eller overvåking og regnskap for tidsforskyvningene mellom en referansetid og ankomsttiden for signaler.

Selv om hver basestasjon 228 og 232 bare er tilordnet sitt respektive dekningsområde kan en basestasjonssentral ofte styre eller være tilkoplet basestasjoner i flere slike områder. Når den mobile stasjon 236 forflytter seg fra en første dekningsområde 230 til et andre 234 starter den sin kommunikasjon med den basestasjon som hører til dette andre område, og dette kalles gjerne overføring eller omruting, nemlig til en målbasestasjon 232. Som allerede nevnt innledningsvis betyr myk omruting at det etableres en andre kommunikasjonsvei med målbasestasjonen før kommunikasjonen med den første basestasjon brytes, og etter at stasjonen 236 forflytter seg inn i det andre dekningsområde 234 og kanalene med dette område er etablert, kan den slippe forbindelsen med den første basestasjon.

Ved hard omruting vil driften av basestasjonene 228 og 232 typisk være forskjellige nok til at kommunikasjonskanalen 244 mellom den første av dem og den mobile stasjon må brytes før det etableres en ny forbindelse med målbasestasjonen. Når for eksempel en første basestasjon er i et CDMA-system hvor det brukes et første frekvensbånd, mens målbasestasjonen er i et andre tilsvarende system som bruker et andre frekvensbånd vil den mobile stasjon som forflytter seg ikke kunne etablere forbindelse med begge stasjoner samtidig, siden de fleste slike mobile stasjoner (mobiltelefoner) ikke har mulighet til samtidig å avstemmes til to forskjellige frekvensbånd. Når en slik første mobil stasjon 236 altså forflytter seg fra det første dekningsområde 230 til det andre 234 brytes forbindelsen 238 med den første basestasjon 228, og deretter etableres en ny forbindelse med målbasestasjonen 232.

Fig. 3 viser en mobil stasjon 300 i trådløs kommunikasjon med en basestasjon 302 som hører til et trådløst kommunikasjonssystem 304. Det skal her forstås at selv om det bare er vist en enkelt basestasjon 302 og en enkelt mobilstasjon 300 for å gjøre tegningen enkel kan systemet 304 naturligvis innbefatte flere mobile stasjoner og basestasjoner (ikke vist). I et typisk eksempel bruker systemet 304 CDMA for diskriminering mellom de enkelte mobile stasjoners signaler. Detaljer i så måte kan finnes i vårt US patent 4 901 307 med tittel "Spread Spectrum multiple access communication system using satellite or terrestrial repeaters". Som vist på tegningen omfatter den mobile stasjon 300 en sender/mottaker 306 som kan kommunisere med basestasjonen 302 via en trådløs forbindelsesvei 308 i form av en kanal. Stasjonen 300 har videre styrekretser for å styre mottakingen og sendingen av data via sender/mottakeren 306. På fig. 3 er disse styrekretser for enkelhets skyld angitt som en prosessor 310 for digitalsignaler. Det vises også at denne prosessor kan komme til et datalager 312, men noe som ikke er vist er at basestasjonen 302 også kan romme tilsvarende prosesseringsutstyr og utstyr for lagring. Nedenfor gjennomgås nærmere hvordan lageret 312 kan ta opp instruksjoner som kan utføres av prosessoren 310. Med unntak av den logiske oppbygging av lageret 312 vil den mobile stasjon 300 fortrinnsvis være en konvensjonell CDMA-mobiltelefon, og en slik tør være kjent for leseren.

Den mobile stasjon 300 omfatter dessuten en intern klokke 314, og i en spesiell ut-førelse er denne klokke basert på en såkalt VCTCXO, nemlig en krystalloscillator som både er spenningsstyrt og temperaturregulert. Det skal imidlertid bemerkes at andre klokke- eller oscillatortyper enten de er krystallbaserte eller ikke også kan brukes sammen med oppfinnelsen. Utgangssignalet fra klokken 314 vil være en rekke klokkepulser som overføres til en teller 316, og overføringshastigheten av pulsene styres ved å styre spenningen av et inngangssignal til klokken fra en klokkekraftforsyning 318, det hele innenfor kjent teknikk. Klokken 314 kan synkroniseres med systemtiden ved mottaking av en tids/taktmelding fra basestasjonen 302, slik det er skissert ovenfor.

Fabrikkfremstilt artikkel

De fremgangsmåter som er gjennomgått ovenfor kan for eksempel implementeres ved å la en prosessor som er egnet for prosessering av digitalsignaler arbeide slik at den utfører en rekke maskinlesbare instruksjoner, instruksjoner som kan ligge lagret på forskjellige typer signalbærermedia. I dette henseende vil man i en særlig utførelse av oppfinnelsen ha en fabrikkfremstilt artikkel som nettopp er et slikt medium og kan lagre programmer med maskinlesbare instruksjoner, instruksjoner som kan utføres av en slik prosessor slik at man får utført en fremgangsmåte for å redusere den tid som trengs for å utføre et pilotsøk.

Dette medium for digitalsignaler kan for eksempel omfatte et arbeidslager av typen RAM eller være en spesialkrets av typen ASIC (ingen av den er vist) lagt inn i et kommunikasjonsnett, eller alternativt kan instruksjonene være lagt inn i et annet signalbærermedium så som et lagringsmedium basert på magnetisme, direkte eller indirekte tilgjengelig overfor prosessenheten for digitalsignalet. I et illustrert eksempel kan instruksjonene omfatte linjer av kompilerte maskinkoder så som C, C++ eller Java eller andre egnede kodespråk som vanligvis brukes av programmeringsfolk.

Andre utførelser

Selv om det her er vist det som for tiden antas å være de typiske og foretrukne ut-førelser av oppfinnelsen, er det klart at fagfolk vil kunne tenke seg forskjellige endringer og modifikasjoner, men dette skal altså ikke strekke seg utover oppfinnelsens ramme, slik denne er gitt av patentkravene nedenfor.

Claims

1. Fremgangsmåte for å utføre et pilotsignalsøk i et kommunikasjonsnett for trådløs kommunikasjon, karakterisert ved: bestemmelse av posisjonen av en mobil stasjon (204,236) i nettet (101,304), og bestemmelse av flere søkevindusstørrelser til bruk for søk gjennom samtlige av de pilotsignaler som hører til et pilotsignalsett basert på denne bestemte posisjon i nettet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved ytterligere å omfatte: kommunisere søkevindusstørrelsene til de mobile stasjoner (204,236), og utføre i den mobile stasjon (204, 236), pilotsignalsøket for pilotsignalene basert på de bestemte søkevindusstørrelser.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at forhåndsbestemte søkeparametere også kommuniseres til den mobile stasjon (204,236).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved ytterligere å omfatte trinnet: bruk av signalflerveisvirkninger i sammenheng med posisjonen av den mobile stasjon til å bestemme søkevindusstørrelser.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved ytterligere å omfatte trinnet: lagre søkevindusstørrelser relativ til den respektive posisjon for den mobile stasjon (204,236), innenfor en celle (102,104,106,108,230,234).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at de lagrede søkevindusstørrelser blir kommunisert til og benyttet av enhver annen mobil stasjon innenfor det geografiske område til den mobile stasjon (204,236).

7. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved ytterligere å omfatte trinnet: lagre søkeparametere for posisjonen til den mobile stasjon (204,236).

8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 5-7, karakterisert ved at søkevindusstørrelsene og søkeparametrene blir lagret i den mobile stasjon (204,236).

9. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav karakterisert ved at posisjonen til den mobile stasjon (204,236) blir lagret i en tredimensjonal tabell.

10. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav karakterisert ved at posisjonen til den mobile stasjon (204,236) blir sporet i nettet.

11. System for bruk i et kommunikasjonsnett for trådløs overføring, karakterisert ved: midler for å bestemme posisjonen av en mobil stasjon i nettet, og midler for å bestemme flere søkevindusstørrelser til bruk for søk gjennom samtlige av de pilotsignaler som hører til et pilotsignalsett basert på denne bestemte posisjon i nettet.

12. System ifølge krav 11, karakterisert ved ytterligere å omfatte: midler for å kommunisere søkevindusstørrelsene til de mobile stasjoner (204, 236), og midler for å utføre i den mobile stasjon (204, 236), pilotsignalsøket for pilotsignalene basert på de bestemte søkevindusstørrelser.

13. System ifølge krav 12, karakterisert ved ytterligere å omfatte: midler for å kommunisere forhåndsbestemte søkeparametere til den mobile stasjon (204,236).

14. System ifølge krav 13, karakterisert ved at den minst ene basestasjon (203, 228, 302) kommuniserer søkevindusstørrelsene og de forhåndsbestemte søkeparametere til de mobile stasjoner (204,236), ved bruk av en trafikkanal.

15. System ifølge ett av kravene 11 - 14, karakterisert ved ytterligere å omfatte midler for bruk av signalflerveisvirkninger i sammenheng med posisjonen av den mobile stasjon til å bestemme søkevindusstørrelser.

16. System ifølge kravene 11-15, karakterisert ved ytterligere å omfatte trinnet: lagre søkevindusstørrelser relativ til den respektive posisjon for den mobile stasjon (204,236), innenfor en celle (102,104,106,108,230,234).

17. System ifølge krav 16, karakterisert ved ytterligere å omfatte: midler for å kommunisere de lagrede søkevindusstørrelser til en andre mobil stasjon innenfor det geografiske område til den første mobile stasjon (204,236).

18. System ifølge ett av kravene 11-17, karakterisert ved ytterligere å omfatte: midler for å lagre søkeparametere for posisjonen til den mobile stasjon (204,236).

19. System ifølge ett av kravene 16 - 18, karakterisert ved at søkevindusstørrelsene og søkeparametrene blir lagret i den mobile stasjon (204,236).

20. System ifølge ett av kravene 11-19, karakterisert ved ytterligere å omfatte: midler for lagre posisjonen til den mobile stasjon (204, 236) i en tredimensjonal tabell.

21. System ifølge ett av kravene 11-20, karakterisert ved ytterligere å omfatte: midler for å spore posisjonen til den mobile stasjon (204,236) i nettet.