SE460941B - Foerfarande i ett cellindelat mobiltelefonsystem att reducera spaerr vid oeverflyttning av samtal - Google Patents

Description

460 10 15 20 25 v41* 2 Vid adaptiv kanalval används inte fast frekvenstilldelning för basstationerna utan frekvenstilldelningen kan variera beroende pa uppmätta signal-storför- hàllanden, se nedan.

Vid det adaptiva kanalvalet tas ej hänsyn till hur stort interferensavstandet är, utan det viktiga är att samtalen inte stör varandra. Mobilerna kan teoretiskt, om ej praktiskt, vara placerade bredvid varandra och sända pa samma frekvens.

Grunden för adaptionen är de i bas- och mobilstationerna uppmätta signal- stör- förhållandena (C/l). Signalvägarna mellan en mobil och dess bas MS-BS och ett störande mobil-bas-par MSs-BSs, visas i figur 2. Sl-S¿ utgör müttflgen Signal- styrka vid respektive förbindelse. De är lika i bada riktningarna, bortsett från Rayleighfadingen.

Uppkoppling sker alltid till den bästa basstationen enligt nagot kriterium, exempelvis den med den starkaste signalen. Om basen saknar lediga kanaler kan MS beordras göra nytt val (näst bästa).

Efter uppmätning av alla signal-stör-förhållandenq sker val av kanal med största C/l-värdet. För varje kanal används det lägsta av de fyra C/I-värdena.

Man kan ocksa tänka sig ett enklare alternativ där endast C/l-värdena för BS och -MS beaktas. Ingen hänsyn tages då till om befintliga förbindelser kommer att störas. Detta alternativ används i utföringsformerna enligt nedan Handover förekommer vid tva tillfällen: l. Då kvaliteten sjunker under den minirnigräns som är satt, maste byte till en bättre kanal ske. Det utförs som ett vanligt kanalval, men om ingen tillräckligt bra kanal finns, byter samtalet basstation och gör nytt kanalval. 2. Da använd basatation inte längre är bäst eller då ingen acceptabel kanal finns, sker ett byte av bas. Begäran om byte kan skickas från MS via gamla BS till den nya över telenätet, eller direkt mellan MS och nya BS över anropa- kenalen. ° 10 15 20 _ * 3 460 941 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN inom det cellindelade omrâdet enligt figur l kan mobilerna vara stationära eller rörliga. För de rörliga mobilerna kan rörligheten vara stor och man kan fa ett stort antal begäran om handover. Förutom sadan begäran finns anropsbegäran fran nya stationära eller rörliga mobiler inom omradet. Prioritering maste emellertid ges till redan uppkopplade samtal som begäran handover framför anropssökande mobiler. Undantag är alarmanrop och dylikt som utnyttjar speciellt tilldelade kanaler. Men en kraftig ökning av antalet begäran om handover ger även betydligt större risk för avbrutna samtal trots att andelen lyckade handover är mycket stor. Nedanstående tabeller gjorda efter simule- ringar illustrerar detta.

Handovertröskel: 10 dB. Uppkopplingströskel: 13 dB. Erbjuden trafik avser tva fall: 10 Erlang och lll Erlang. Antalet tillgängliga kanaler är 90.

ANROPSSPÄRR 10 E 14 E Stationära 1,8 Z 7,1 Z Rörliga 1,2 Z 4,6 Z 'Tabell 1: Anropsspärr för rörliga och stationära mobiler vid olika erbjuden trafik Andelen avbrutna samtal ökar kraftigt: AVBROTTSRISK 10 E 14 E Stationära 0,025 Z 0,101 Z Rörliga 1,808 Z 9,360 Z Tabell 2: Avbrottsrisk för rörliga och stationära mobiler vid olika erbjuden trafik. 460 9431 4 Att risken blir sa stor beror pa det stora antal handover varje samtal behöver göra, i vissa fall ända upp till 50 stycken. Det syns tydligt i siffrorna för samtal som klarat sig helt utan handover: SAMTAL UTAN 5 HANDOVER 10 E 14 E Stationära 99,8 Z 99,6 Z Rörliga 41,4 Z 36,8 Z Tabell 3: Samtal utan handover för rörliga och stationära mobiler vid olika erbjuden trafik. 10 Möjligheten att lyckas med sin handover är ända stor: LYCKÅDE HANDOVER 10 E 11» E Stationära 86,7 Z 81,2 Z Rörliga 99,3 °/. 97,0 Z 15 Tabell 4: Lyckade handover för rörliga och stationära mobiler vid olika erbjuden trafik.

Sammantaget kan sägas att den kraftiga ökningen av antalet begäran om handover ger en betydligt större risk för avbrutna samtal, trots att andelen lyckade handover är mycket stor. 20 Enligt det föreslagna förfarandet kan denna risk reduceras betydligt genom att reservera ett mindre antal kanaler ur de för systemet tilldelade kanalerna för dessa samtal. Ändamålet med föreliggande uppfinning är således att reducera spärr vid s k handover i ett mobiltelefonsystem genom att höja kanaltillgängligheten pa 25 bekostnad av tillgängliga kanaler vid anrop. 10 15 20 25 - ~- 460 941 5 F örfarandet enligt uppfinningen är kännetecknat sa som det framgår av patentkravets 1 kânnetecknande del.

FIGURFÖR TECKNING Förfarandet enligt uppfinningen skall närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar där . figur 1 visar schematiskt en del av ett cellmönster för ett cellindelat mobiltelefonsystem beskrivet i "teknikens ståndpunkt", figur 2 visar signalvägarna mellan tva mobil-bas-par beskrivet i "teknikens standpunkt"; figur 3 visar schematiskt en kanaltilldelning enligt det föreslagna förfarandet vid fast kanaltilldelnihg inom cellmönstret enligt figur l; figur 4 visar schematiskt en annan tillämpning av det föreslagna förfarandet vid s k adaptiv kanaltilldelning i cellmönstret enligt figur 1.

UTFÖRINGSFORMER Figur 3 visar allmänt en s k fast kanaltilldelning för basstationerna Bl, 82,... i cellmönstret enligt figur 1. Kanalerna är markerade med ringar, där en kryssmarkerad ring anger en upptagen kanal och en tom ring anger en ledig kanal. Varje rad av ringar inom omradet A antas vara tillgängliga för en viss basstation, således första raden är tillgänglig för basstation Bl, andra raden för basstationen B2 osvrSamtliga kanaler är fast tilldelade dvs. rad 1 kan endast utnyttjas av basstation 81, rad 2 kan endast utnyttjas av basstation B2 osv.

Enligt det föreslagna förfarandet reserveras ett mindre antal kanaler inom omradet B ur A som s k räddningskanaler för att utnyttjas vid överflyttning ("handover") av samtal samt vid nödanrop. Härigenom kan rnan minska risken för samtalsavbrott. De kanaler inom omradet B som skall användas antingen för handover eller nödanrop kan vara fast eller dynamiskt tilldelade, dvs antingen kan ett fixt antal vara reserverade enbart för handover och resterande för nödanrop, eller kan samtliga kanaler för en viss basstation inom omradet B vara tillgängliga bade för handover och nödanrop. 46Û 'lÛ 15 20 25 9211 6 Figur 4 visar s k dynamisk kanaltilldelning för basstationerna Bl, B2,... i cellmönstret enligt figur 1. Här anger omrâdet A de kanaler som liksom omradet A i figur 3 är fast tilldelade varje basstation (en rad motsvarar en viss basstation). Kanalerna i omradet B är de s k dynamiska kanalerna och kan vara tilldelade vilken som helst basstation inom cellmönstret. Det totala antalet kanaler inom omradena A och B är samma som antalet kanaler inom omradet A i figur 3. Gränserna för de fast och de dynamiskt tilldelade kanalerna är betecknade med Gl för de ordinarie kanalerna (A och B) och med G2 för de reserverade kanalerna (C och D).

Vid en handoverbegäran fran en mobil inom en cell Cl som skall förflytta sig till nästa cell C14 görs uppkopplingsförsök i följande ordning: 1. Starkaste bas, sökning pa ordlnare kanaler (omrade A i figur 3, omrade A eller B i figur 3 eller 4) 2. Näst starkaste bas, sökning pa ordinarie kanaler.

Om ej handover har lyckats efter dessa tva försök sker försök pa 3. Starkaste bas, reserverade kanaler (omrâde B, figur 3; C och D, figur (i) 4. Näst starkaste bas, reserverade kanaler. 5. Om ej dessa steg ger lyckat handover sker spärr.

Ovanstående steg med tva försök pa ordinarie kanaler och tva försök pa räddningskanalerna används vid ovannämnda simulering. Det är givetvis möjligt att man maste utöka Lppkopplingsförsöket med tre försök pa ordinarie kana- lerna om tva försök misslyckats pa dessa och därefter om ocksa dessa tre försök har misslyckats, utföra ett, tva, tre eller eventuellt flera försök pa räddnings- kanalerna.

Handoverförsök görs inte bara vid för svag signalstyrka exempelvis vid en cellgräns utan kan även göras vid närvaro av störande mobil-bas par. 10 15 20 25 30 - ”i 460 941 7 F öreträdesvis görs uppkoppling till fasta kanaler i den man de ej är upptagna och i andra hand görs adaptivt kanalval medelst de dynamiska kanalerna visade i figur h.

De reserverade kanalerna gör att sannolikheten för en lyckad handover ökar.

Ett sätt att ytterligare säkerställa handover-funktionen är att använda cell- mönster (reuse pattern) för de reserverade kanalerna som medför lägre grad av samkanalstörning (co-channel interference). Sådana cellmönster för radiokana- lerna i ett allmänt celluppdelat radlokommunikationssystem är visat i artikeln "Calculation of Capacity and (In-Channel lnterference in a Cellular System" ur konferensrapporten "Nordic Seminar on Digital Land Mobile Radiocommunica- tion" 5-7 februari 1985, Espoo Finland, sid 209-217.

Om exempelvis de ordinarie kanalerna är tilldelade ett B-cellmönster kan de reserverade kanalerna vara tilldelade ett 9-cellmönster enligt figur ha resp figur Lib i nämnda rapport sid 211. Det längre avståndet mellan återanvända kanaler i ett 9-cellmönster jämfört med avstanden i ett 3-cellmönster gör att graden av samkanalstörningar är mindre i ett 9-cellmönster än i ß-cellmönstret (se diagram figur 6 i rapporten).

Om signalkvalitén blir så làg att en handover önskas medför ett byte till de reserverade kanalerna i ett 9-eellmönster att signalkvalitén i genomsnitt blir högre pa grund av lägre grad av störningar än om kanalerna hade befunnit sig i ett J-cellsmönster. Reserverandet av kanaler ökar möjligheten att det över- huvudtaget finns lediga kanaler tillgängliga vid handoverbegärari. Uppdelningen av de reserverade kanalerna i ett (i detta exempel) 9-cellmönster ökar sannolikheten för att kommunikationskvalitén ökar efter en handover.

Simuleringar har utförts pa ett cellindelat mobiltelefonsystem med ett cell- mönster enligt figur 1 och i vilket förfarandet enligt uppfinningen utnyttjats.

Nedan visas i tabellform erhallna resultat.

Uppdelningen av kanaler är den parameter som kan varieras. Da "räddnings- kanalerna" endast ska användas da ordinarie kanaler ej är tillgängliga bör dessa endast vara en liten del av antalet tillgängliga kanaler. Detta är inte minst viktigt da det leder till ökad trängsel bland ordinarie kanaler och ökad 460 94% 8 anropaspärr. I simuleringarna har använts 90 kanaler. Av dessa har 10% (9st) använts som "räddningskanaler" och övriga 81 som ordinarie kanaler.

Resultaten av simuleringarna gav som väntat en ökad anropsspärr: Aunopsspxnn 1o E 14 E S 90/o 1,2 z 4,6 z 81/9 2,4 z 7,6 z Tabell 1: Anropsspärr för system med och utan räddningskanaler vid olika erbjuden trafik.

En förlust av en kanal/cell leder alltsa till ökad trängsel bland de ordinarie 10 kanalerna. Detta leder också till en minskad andel samtal utan handover: SÅMTÅL UTÅN HANDOVER 10 E 14 E 90/o a1,a 2 36,8 z 81/9 38,4 1 33,0 z 15 Tabell 2: Samtal utan handover för system med och utan räddningskanaler vid olika erbjuden trafik.

Andelen lyckade handover, som redan tidigare var mycket hög, har nu ökat till nästan 100%: LYCKADE 20 HANDOVER 10 E 14 E 90/0 99,30 Z 96,99 Z 81/9 99,98 Z 99,18 Z Tabell 3: Lyckade handover för system med och utan räddningakanaler vid olika erbjuden trafik. , . vmfimwl... ...mm- 460 941 9 AVBROTTSRISK 10 E 14 E 90/0 1,808 Z 9,360 Z 81/9 0,053 Z 3,029 Z Tabell 4: Avbrottsrisk för system med och utan räddningskanaler vid olika erbjuden trafik.

Tabell 4 visar att avbrottsrisken sjunkit då râddningskanaler enligt förfarandet används. Sammanfattningsvis kan sägas att räddningskanalerna fungerar mycket bra sa länge som lag trafik (10 Erlang) erbjuds. Då används dessa sparsamt och kan därför upprätthålla de flesta uppkopplade samtalen.

Claims (3)

1. 460 10 10 15 941 m PATB~ITKRAV l. Förfarande i ett cellindelat mobiitelefonsystem för att reducera den spärr som kan uppkomma vid överflyttning av samtal mellan en radiokanal och en annan radiokanal av ett visst antal radiokanaler som fast eller dynamiskt är tilldelade varje basstation (Bl,B2,...) i systemet för samtal mellan mobiler inom en basstations täckningsomrâde (C1,C2,...), varvid ett antal kanaler (B, fig 3, C och D, fig 4) av det totala antalet tilldelade kanaler (A, fig 3, A och B, fig 4) för basstationerna (B1,B2,...) reserverats för att finnas tillgängliga vid begäran av nämnda överflyttning av samtal mellan tva kanaler, k ä n n e t e c k n a t av att ett bestämt antal kanaler (C,D, fig 4) har reserverats oberoende av systemets trafikbelastning och att åtminstone en del (D, fig 4) av dessa reserverade kanaler är dynamiskt tilldelade basstationerna (Bl,B2,...).
2. 2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att de icke reserverade kanalerna (A,B, fig li) är tilldelade ett m-cellsmönster och de ur dessa kanaler reserverade kanalerna ((2,0, fig 4) är tilldelade ett n-cellsmöns- ter, där n>m.
3. 3. F örfarande att överflytta samtal från en radiokanal till en annan radioka- nal i ett cellindelat mobiltalefonsystem med ett antal tillgängliga radiokanaler av vilka vissa utgör ordinarie kanaler och vissa utgör reserverade kanaler medelst förfarandet enligt patentkrav l, och där uppkopplingsförsök över de ordinarie kanalema (A, fig 3; A och B, fig lt) utförts i n försök (nål) genom uppmätning av signalstyrkan från ett antal basstationer och val av den bassta- tion som uppvisar den starkaste signalstyrkan över nämnda ordinarie kanaler samt begäran om uppkoppling över denna kanal, varvid för n>l den basstation som uppvisar den näst starkaste signalstyrkan väljas och uppkoppling över tillhörande kanal begärs, k ä n n e t e c k n a t av att om överflyttning ej lyckas i ovannämnda steg, uppkopplingsförsök utförs i ytterligare m försök (mål) genom uppmätning av signalstyrkan fran ett antal basstationer och val av den basstation som uppvisar den starkaste signalstyrkan över en av nämnda reserverade kanaler (C och D, fig 4) och begäran om uppkoppling över denna kanal utförs, samt i fall att m>l 'varvid uppkoppling sålunda misslyckats, uppmätning av signalstyrkan och val av den basstation som uppvisar den näst starkaste signalstyrkan över en av nämnda reserverade kanaler utförs och uppkoppling till denna kanal begärs till dess att en överflyttning skett.