SE464845B

SE464845B - Roaming procedure for a mobile radio system divided into cells

Info

Publication number: SE464845B
Application number: SE8902846A
Authority: SE
Inventors: P Gimskog
Original assignee: Eritel Ab
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1991-06-17
Also published as: SE8902846D0; SE8902846L

Abstract

The invention concerns a roaming procedure for a mobile radio system divided into cells, where all the base stations frequently send roaming parameter messages containing information about estimated time to the next roaming parameter message, the channels on which possible base-station candidates transmit their roaming parameter messages, a first low signal level threshold for base-station signals, a second high signal level threshold for base-station signals, a first good base threshold value for roaming values and a second poor base threshold value for roaming values, whereby all roaming mobile stations are frequently tuned in to serving base stations and possible base-station candidates and calculate roaming values, and each roaming mobile station decides to remain with the base station serving it at the time or to choose a new base station dependent upon the calculated roaming values in relation to the values good base, poor base and select base. <IMAGE>

Description

15 25 LO 464 845 En aspekt av roamingföranden att beakta är fördelningen av arbetet med roamingproceduren mellan mobilstationer, basstationer och resten av systemet, till exempel mobilradioväxlar. Vissa kända roamingförfaranden kräver jämförelsevis mycket arbete av basstationer och jämförelsevis lite arbete av mobilstationer. I andra kända roamingförfaranden är arbetsbelastningen på bas- stationerna jämförelsevis liten medan arbetsbelastningen på mobilstationerna är jämförelsevis stor. LO 254 845 One aspect of roaming practices to consider is the distribution of work on the roaming procedure between mobile stations, base stations and the rest of the system, for example mobile radio exchanges. Some known roaming procedures require comparatively much work of base stations and comparatively little work of mobile stations. In other known roaming procedures, the workload at the base stations is comparatively small, while the workload at the mobile stations is comparatively large.

Ytterligare en aspekt hos roamingförfaranden att beakta är mängden av signalering som erfordras på radiokanalerna mellan bas- och mobilstationer och mängden signalering som erfordras i resten av systemet, exempelvis mellan basstationer och mobil- radioväxlar, för att genomföra roaming. Vissa cellindelade mobilradiokommunikationssystem kan ha förmåga att ta hand om en jämförelsevis stor mängd roamingsignalering på ett bekvämt sätt medan en stor mängd roamingsignalering skulle vara skadlig för den totala funktionen hos andra cellindelade mobilradiosystem.Another aspect of roaming procedures to consider is the amount of signaling required on the radio channels between base and mobile stations and the amount of signaling required in the rest of the system, for example between base stations and mobile radio exchanges, to perform roaming. Some cellular mobile radio communication systems may be capable of handling a comparatively large amount of roaming signaling in a convenient manner while a large amount of roaming signaling would be detrimental to the overall operation of other cellular mobile radio systems.

I ett mobilradiokommunikationssystem av en typ som ibland betecknas "Slotted ALOHA" får mobilstationer utnyttja en gemensam radiokanal efter att ha mottagit ett tillåtande meddelande med sändingsinbjudan från en betjänande basstation. Inbjudande- meddelandet följs av en transmissionscykel med tídsluckor vars antal och längd anges i inbjudandemeddelandet. Inbjudandemed- delandet tilldelar inte enskilda tídsluckor i sändningscykeln till enskilda mobilstationer utan alla tillåtna mobilstationer delar gemensamt tidluckorna. Således kan vilken som helst mobilstation välja vilken som helst av tidsluckorna för sändning oberoende av vilka tídsluckor som andra mobilstationer väljer.In a mobile radio communication system of a type sometimes referred to as "Slotted ALOHA", mobile stations may use a common radio channel after receiving a permissible message with a transmission invitation from a serving base station. The invitation message is followed by a transmission cycle with time slots whose number and length are stated in the invitation message. The invitation message does not assign individual time slots in the transmission cycle to individual mobile stations, but all permitted mobile stations share the time slots together. Thus, any mobile station can select any of the time slots for transmission regardless of which time slots other mobile stations select.

Val av tidslucka vid en mobilstation kan ske slumpmässigt eller så kan mobilstationen välja den första tidsluckan som börjar efter att ett meddelande är klart för sändning. Det så kallade MOBITEX-systemet kan betraktas som en typ av vidareutvecklat slotted ALOHA system. MOBITEX-systemet innefattar ett roaming- förfarande som är speciellt utformat för denna typ av system. 10 15 20 25 30 464 845 nnnosönnLsr: rön UPPFINNNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod och medel för roaming i ett cellindelat mobilradiosystem där mobilradiostationer har åtkomst till en gemensam radiokanal efter att ha mottagit ett tillåtande meddelande med sändnings- inbjudan från den basstation som betjänar dem.Selection of time slot at a mobile station can be done randomly or the mobile station can select the first time slot that begins after a message is ready for transmission. The so-called MOBITEX system can be considered as a type of further developed slotted ALOHA system. The MOBITEX system includes a roaming procedure that is specifically designed for this type of system. BACKGROUND OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and means for roaming in a cellular mobile radio system where mobile radio stations have access to a common radio channel after receiving a permissible message with a broadcast invitation from it. base station serving them.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att till- handahålla ett roamingförfarande som kräver jämförelsevis lite signalering på radiokanalen mellan bas- och mobilstationer för roamingen men ändå tillhandahåller goda möjligheter för styrd delning av trafikbelastningen mellan närbelägna basstationer.Another object of the present invention is to provide a roaming method which requires comparatively little signaling on the radio channel between base and mobile stations for roaming but still provides good possibilities for controlled division of the traffic load between nearby base stations.

Ytterligare ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett roamingförfarande som kräver jämförelsevis lite roamingsignalering mellan basstationer och resten av den fasta delen av mobilradiosystemet, exempelvis en mobilradioväxel.A further object of the present invention is to provide a roaming method which requires comparatively little roaming signaling between base stations and the rest of the fixed part of the mobile radio system, for example a mobile radio exchange.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhanda ett roamingförfarande där huvuddelen av arbetet med roaming delas av roamande mobilstationer och en mindre del av roamingarbetet delas av betjänande basstationer. Ännu ett ändåmål med föreliggande uppfinning är att tillhanda- hålla ett roamingförfarande med förmåga till snabb anpassning till olika förhållanden genom att arbeta i olika arbetssätt och använda olika parametervärden från tid till annan.A further object of the present invention is to provide a roaming method where the main part of the roaming work is shared by roaming mobile stations and a smaller part of the roaming work is shared by serving base stations. Yet another object of the present invention is to provide a roaming method capable of rapidly adapting to different conditions by working in different modes of operation and using different parameter values from time to time.

Starkt förenklad skulle uppfinningen kunna anses vara baserad på tanken att ofta sända en speciell roamingsignal från varje basstation, vilken roamingsignal innefattar information om flera styrbara parametrar och gör det möjligt för en roamande mobil- station att genomföra roamingförfarandet nästan utan ytterligare medverkan från den betjänande basstationen.Greatly simplified, the invention could be considered to be based on the idea of often transmitting a special roaming signal from each base station, which roaming signal includes information on several controllable parameters and enables a roaming mobile station to carry out the roaming process almost without further involvement of the serving base station.

Enligt en föredragen utföringsform av ett roamingförfarande enligt uppfinningen finns det två roamingarbetssätt. Ett normalt 1.0 L5 ZO 464 845 arbetssätt används av roamande mobilstationer i en omgivning med goda radioutbredningsförhållanden och en snabbarbetssätt används av roamande mobiler i speciella andra situationer, exempelvis efter avbrott i radiotrafiken eller i ett område med dåliga radiosignaler.According to a preferred embodiment of a roaming method according to the invention, there are two roaming methods. A normal 1.0 L5 ZO 464 845 mode is used by roaming mobile stations in an environment with good radio propagation conditions and a fast mode is used by roaming mobiles in special other situations, for example after interruptions in radio traffic or in an area with poor radio signals.

Ett roamingförfarande enligt uppfinningen erbjuder flera fördelar. Signaleringsbehovet mellan bas- och mobilstationer och resten av systemet är jämförelsevis liten. Arbetsbelastningen på basstationerna är jämförelsevis liten och ökar inte väsentligt med ökande antal betjänade mobilstationer. Roamingen passar bra för olika förhållanden beroende två arbetssätt och möjligheterna till styrd lastdelning genom att dirigera mobilstationer till närbelägna basstationer. Den ofta förekommande utsändningen av roamingsignaler kan utformas så att den stör en slotted ALOHA kanal mycket lite vilket gör det möjligt att använda samma radiokanal smidigt både för roamingsignaler och för meddelan- designaler med sändningsinbjudan.A roaming method according to the invention offers several advantages. The signaling need between base and mobile stations and the rest of the system is comparatively small. The workload at the base stations is comparatively small and does not increase significantly with increasing number of serviced mobile stations. Roaming is well suited for different conditions depending on two working methods and the possibilities for controlled load sharing by directing mobile stations to nearby base stations. The frequent transmission of roaming signals can be designed so that it disturbs a slotted ALOHA channel very little, which makes it possible to use the same radio channel smoothly both for roaming signals and for message signals with transmission invitation.

Andra ändamål med uppfinningen liksom fördelar som erbjudes med ett roamingförfarande enligt uppfinningen torde inses av fackmannen efter att ha studerat den utförliga beskrivningen av föredragna utföringsformer och de åtföljande ritningarna. nimnrnssrönmzcxnrns Figur 1 illustrerar ett cellindelat mobilradiosystem.Other objects of the invention as well as advantages offered by a roaming method according to the invention will be appreciated by those skilled in the art after studying the detailed description of preferred embodiments and the accompanying drawings. nimnrnssrönmzcxnrns Figure 1 illustrates a cellular mobile radio system.

Figur 2 illustrerar sändning av inbjudandemeddelanden från en basstation och andra meddelanden från betjänade mobilstationer i ett cellindelat mobilradiosystem enligt figur 1.Figure 2 illustrates the transmission of invitation messages from a base station and other messages from served mobile stations in a cellular mobile radio system of Figure 1.

Figur 3 illustrerar sändning av roamingsignaler från en bas- station.Figure 3 illustrates the transmission of roaming signals from a base station.

Figur 4 illustrerar avsökning vid roamande mobilstationer av betjänande och möjliga basstationskanditaters radiokanaler. rönnnnnsnn uwröninesronunn Utföringsformer av uppfinningen kommer att beskrivas implemen- terade i ett speciellt mobilkommunikationssystem av en typ som 10 15 20 25 464 845 i relevant litteratur kallas "Slotted ALOHA". Detta speciella system har förmåga att hantera både paketdata och talkommunika- tion och innefattar vissa egenheter som inte är väsentliga för uppfinningen. Uppfinningen är följdaktligen inte begränsad till detta speciella system utan kan implementeras i något annorlunda system.Figure 4 illustrates scanning at roaming mobile stations of serving and possible base station candidates' radio channels. Embodiments of the invention will be described implemented in a particular mobile communication system of a type referred to in the relevant literature as "Slotted ALOHA". This particular system is capable of handling both packet data and voice communication and includes certain features which are not essential to the invention. Accordingly, the invention is not limited to this particular system but can be implemented in any other system.

Figur 1 illustrerar tio celler C1 till C10 i ett cellindelat mobilradiosystem. För varje cell Cl till C10 finns en basstation med samma nummer som cellen. Figur 1 illustrerar också 10 mobilstationer M1 till M10 som är rörliga inom en cell och från den ena cellen till den andra. Uppfinningen kan implementeras i ett cellindelat mobilradiosystem som innefattar fler än tio basstationer och mobilstationer. Speciellt brukar mobilstatio- nerna normalt vara många gånger fler än som basstationerna.Figure 1 illustrates ten cells C1 to C10 in a cellular mobile radio system. For each cell C1 to C10 there is a base station with the same number as the cell. Figure 1 also illustrates 10 mobile stations M1 to M10 moving within a cell and from one cell to another. The invention can be implemented in a cellular mobile radio system comprising more than ten base stations and mobile stations. In particular, the mobile stations are usually many times more numerous than the base stations.

I figur 1 illustreras också en mobilradioväxel MSC kopplad till alla tio illustrerade basstationer med kablar. Mobilradioväxeln kan också vara ansluten med kablar till ett fast publikt tele- kommunikationsnät eller liknande stationära privata nät. Alla kablar från mobilradioväxeln är inte illustrerade.Figure 1 also illustrates a mobile radio switching MSC connected to all ten illustrated base stations with cables. The mobile radio exchange can also be connected with cables to a fixed public telecommunication network or similar stationary private networks. Not all cables from the mobile radio exchange are illustrated.

Mobilsystemet som illustreras i figur 1 innefattar åtminstone en duplexradiokanal och företrädesvis ett flertal.duplexradiokanaler för kommunikation. Även om vissa fördelar kan uppnås när två eller flera basstationer delar en radiokanal i. enlighet med rådande trafikbelastning kommer det först att antas, för att underlätta förståelsen av systemet och uppfinningen, att varje basstation har sin egen duplexradiokanal (par av simplex radiokanaler) eller sin egen tilldelade tid på en duplex radio för kommunikation med kanal (par av simplex radiokanaler) mobilstationer som betjänas av den basstationen. Även om två eller flera basstationer kan samverka i vissa procedurer, till exempel handoff eller roaming, är det i syfte att förklara det allmäna sättet för kommunikation mellan bas och mobilkommunikation enligt slotted ALOHA tillräckligt att beakta bara kommunikationen mellan en basstation, exempelvis B1, och 10 L5 20 464 84 5 . . mobllstatloner som betjänas av denna basstation, exempel M3,M4,M6 och M7.The mobile system illustrated in Figure 1 comprises at least one duplex radio channel and preferably a plurality of duplex radio channels for communication. Although some advantages can be achieved when two or more base stations share a radio channel in accordance with the prevailing traffic load, it will first be assumed, to facilitate understanding of the system and the invention, that each base station has its own duplex radio channel (pair of simplex radio channels) or its own allocated time on a duplex radio for communication with channel (pair of simplex radio channels) mobile stations served by that base station. Although two or more base stations may cooperate in certain procedures, for example handoff or roaming, in order to explain the general mode of communication between base and mobile communication according to slotted ALOHA, it is sufficient to consider only the communication between a base station, for example B1, and L5 20 464 84 5. . mobile state services served by this base station, for example M3, M4, M6 and M7.

Olika exempel på kommunikation illustreras i figur 2.Different examples of communication are illustrated in Figure 2.

Basstationen sänder ett meddelande med sändningsinbjudan INV när den är klar att ta hand om trafik från betjänade basstationer.The base station sends a message with the transmission invitation INV when it is ready to handle traffic from serviced base stations.

Ett inbjudandemeddelande föregår en kommunikationscykel och ger tillstånd till alla eller åtminstone några av mobilstationerna att sända åtminstone några slags meddelanden på radiokanalen under'kommunikationscykeln. Tiden som är tillgänglig för sändning från mobilstationerna är uppdelad i tidsluckor. Vissa av tids- luckorna betecknas slumpluckor.An invitation message precedes a communication cycle and allows all or at least some of the mobile stations to transmit at least some kind of message on the radio channel during the communication cycle. The time available for transmission from the mobile stations is divided into time slots. Some of the time slots are called random slots.

Inbjudandemeddelandet innefattar information om följande system- parametrar: totalt antal sändtidsluckor som följer på inbjudan- demeddelandet, antalet luckor som är slumpluckor, lucklängden för varje enskild lucka, den maximalt tillåtna längden för meddelan- den som skall sändas av' mobilstation i tidsluckorna, vilka mobiler som har tillstånd att sända och vilka slags meddelanden som får sändas av mobilstation. I figur 2 är den första av två siffror som anges under ett INV-meddelande och som skiljs åt av tecknet det totala antalet luckor. Den andra av de två siffrorna är antalet slumpluckor. Informationen i meddelandet med sänd- ningsinbjudan är kodad med en felskyddande kod. Felskyddande kodning används också för information i alla andra meddelanden från bas-och mobilstation.The invitation message includes information on the following system parameters: total number of transmission time slots following the invitation message, number of slots that are random slots, slot length for each individual slot, maximum allowed length of messages to be sent by mobile station in the time slots, which mobiles who is authorized to send and what kind of messages may be sent by mobile station. In Figure 2, the first of two digits indicated during an INV message and separated by the character is the total number of gaps. The second of the two digits is the number of random slots. The information in the message with the transmission invitation is coded with an error-protecting code. Defective encoding is also used for information in all other messages from base and mobile station.

En mobilstation som har önskemål att kommunicera med basstationen med en speciell typ av trafik och har tillstånd att sända kan agera på olika sätt efter att ha mottagit meddelandet med sändningsinbjudan beroende på det speciella slaget av trafik i relation till vilken slags trafik som tillåts av inbjudandemed- delandet. normalt inte tillåtet att sända. En mobilstation som önskar Tal som normalt kräver en hel duplexkanal är det talkommunikation och tillåtits att sända av ett inbjudandemed- delande kan istället sända en accessbegäran för tal, ARS. ll 10 15 20 25 30 464 845 Beroende på rådande trafikbelastning i förhållande till trafik- avverkningskapacitet kan en mobilstation med tillstånd enligt ett inbjudandemeddelande inte tillåtas omedelbart sända datamed- delanden som är längre än ett fåtal sändtidsluckor. En mobil- station som önskar sända ett datameddelande MRM som är längre än den maximala längden för mobilstationsmeddelanden som tillåts av inbjudandemeddelanden kan istället sända en accessbegäran för data, ARD.A mobile station which wishes to communicate with the base station with a particular type of traffic and is authorized to transmit may act differently after receiving the message with the transmission invitation depending on the particular type of traffic in relation to the type of traffic allowed by the invitation the country. normally not allowed to send. A mobile station that wants Voice that normally requires an entire duplex channel is voice communication, and being allowed to send an invitation message can instead send an access request for speech, ARS. ll 10 15 20 25 30 464 845 Depending on the prevailing traffic load in relation to traffic felling capacity, a mobile station with a permit according to an invitation message may not be allowed to send data messages that are longer than a few transmission time slots immediately. A mobile station wishing to send a data message MRM that is longer than the maximum length of mobile station messages allowed by invitation messages may instead send an access request for data, ARD.

Vilken som helst tillåten mobilstation får normalt sända status- meddelanden och data och andra meddelanden MRM som inte över- stiger en sändtidslucka. Ett sådant meddelande är ett meddelande om mobilstationsnärvaro i roamingproceduren.Any permitted mobile station may normally send status messages and data and other MRM messages that do not exceed a transmission time slot. One such message is a mobile station presence message in the roaming procedure.

En tillåten mobilstation som önskar kommunicera med basstationen väljer en av sändluckorna enligt det mottagna inbjudandemedde- landet. Valet av tidlucka beror på tidpunkten när behovet för kommunikation uppkommer i förhållande till tidpunkten för mot- tagning av meddelandet med sändningsinbjudan. När mobilstationen önskar sända accessbegäranden eller andra meddelanden som är tillräckligt korta för att vara tillåtna och som uppkommit innan mobilstationen mottog meddelandet med sändningsinbjudan väljer mobilstationen slumpmässigt en av slumpluckorna och börjar sändningen i början av den valda slumpluckan. Beroende på meddelandelängden i förhållande till lucklängden kan sändningen fortsätta i del av eller ett eller flera hela efterföljande tidsluckor. Normalt erfordras inte mer än en tidlucka för accessbegäran och vissa statusmeddelanden.A permitted mobile station wishing to communicate with the base station selects one of the transmission hatches according to the invitation message received. The choice of time slot depends on the time when the need for communication arises in relation to the time of receipt of the message with the transmission invitation. When the mobile station wishes to send access requests or other messages which are short enough to be allowed and which arose before the mobile station received the message with the transmission invitation, the mobile station randomly selects one of the random slots and begins transmission at the beginning of the selected random slot. Depending on the message length in relation to the slot length, the transmission may continue in part of or one or more entire subsequent time slots. Normally, no more than one time slot is required for access requests and certain status messages.

När mobilstationen önskar sända accessbegäranden eller andra meddelanden som är tillräckligt korta för att vara tillåtna och som uppkommit efter att mobilen har mottagit meddelandet med sändningsinbjudan men tillräckligt långt före slutet av kom- munikationscykeln väljer mobilstationen nästa tidslucka och påbörjar sändningen vid början av den valda tidsluckan.When the mobile station wishes to send access requests or other messages that are short enough to be allowed and that have arisen after the mobile has received the message with the transmission invitation but long enough before the end of the communication cycle, the mobile station selects the next time slot and begins transmission at the beginning of the selected time slot.

Efter att korrekt ha mottagit ett meddelande från en mobilstation i en sändtidslucka i överensstämmelse med ett inbjudandemed- LO 464 845 delande sänder basstationen ett bekräftelsemeddelande till den mobilstationen innan den sänder ett nytt meddelande med sänd- ningsinbjudan avseende den gemensamma radiokanalen. Om basstatio- nen korrekt har mottagit meddelanden från två eller flera basstationer i separata tidsluckor sänder basstationen ett bekräftelsemeddelande till var och en av mobilstationerna.After correctly receiving a message from a mobile station in a transmission time slot in accordance with an invitation message, the base station sends a confirmation message to that mobile station before sending a new message with a transmission invitation regarding the common radio channel. If the base station has correctly received messages from two or more base stations in separate time slots, the base station sends a confirmation message to each of the mobile stations.

Företrädesvis sänds ett bekräftelsemeddelande så snart som möjligt efter slutet av den tidslucka som innefattar slutet av meddelandet som skall bekräftas. Ibland sänds inte något bekräftelsemeddelande från basstationen förrän efter ett annat meddelande eller efter den sista av tidluckorna som hör till ett inbjudandemeddelande.Preferably, a confirmation message is sent as soon as possible after the end of the time slot that includes the end of the message to be confirmed. Sometimes a confirmation message is not sent from the base station until after another message or after the last of the time slots associated with an invitation message.

Beroende på det mobilstationsmeddelande som skall bekräftas och trafikförhållandena kan basstationen sända ett av flera olika Ett slags bekräftelsemeddelande, ACK, sänds bara för att bekräfta ett korrekt mottaget meddelande från mobilstation. I figur 2 anges den avsedda mottagande mobil- stationen under bekräftelsemeddelandet. bekräftelsemeddelanden.Depending on the mobile station message to be confirmed and the traffic conditions, the base station may send one of several different One kind of confirmation message, ACK, is sent only to confirm a correctly received message from mobile station. Figure 2 indicates the intended receiving mobile station during the confirmation message. confirmation messages.

Accesstillstånd för data, ARD, sänds för att bekräfta ett korrekt mottaget meddelande med accessbegäran för data, ARD, och för att bevilja tillstånd att sända data. När sådant tillstånd beviljas förväntas mobilstationen sända ett meddelande, HRM, som inne- fattar ett datapaket.Data Access Permit, ARD, is sent to confirm a correctly received message with data access request, ARD, and to grant permission to send data. When such a permit is granted, the mobile station is expected to send a message, HRM, which includes a data packet.

Accesstillstånd för tal, APS, sänds för att bekräfta ett korrekt mottaget meddelande med accessbegäran för tal, ARS, och för att bevilja tillstånd att sända ett längre meddelande med begäran.Voice Access Permit, APS, is sent to confirm a correctly received message with voice access request, ARS, and to grant permission to send a longer request message.

När sådant tillstånd beviljas förväntas mobilstationen sända ett meddelande, HRM, innefattande en begäran om en talkanal och inne- hållande den anropade abonnentens identitet.When such permission is granted, the mobile station is expected to send a message, HRM, including a request for a voice channel and containing the identity of the called subscriber.

Inget accesstillstånd för tal, NAS, sänds för att bedräfta ett korrekt mottaget meddelande med accessbegäran för tal, ARS, när av något skäl ingen talförbindelse kan kopplas upp , exempelvis när det inte finns någon radiokanal för tal tillgänglig. 10 15 20 25 30 464 845 Byt kanal data, CCD, sänds av basstation för att få mobilstation att ställa in sig på en annan radiokanal för att sända eller mottaga ett datameddelande, MRM. Mobilstationen återvänder vanligen till den ursprungliga kanalen när datameddelandet har sänts eller mottagits.No voice access permission, NAS, is sent to confirm a correctly received message with access request for speech, ARS, when for some reason no voice connection can be connected, for example when there is no radio channel for speech available. Change channel data, CCD, transmitted by base station to cause mobile station to tune to another radio channel to transmit or receive a data message, MRM. The mobile station usually returns to the original channel when the data message has been sent or received.

Byt kanal tal, CCS, sänds av basstation för att förmå mobil- station att byta till en annan radiokanal för att sända eller mottaga ett meddelande, MM, linjeförbindelse för tal. Normalt återvänder mobilstaticæen till den ursprungliga kanalen när talet är avslutat. innefattande en begäran om en När en mobilstation har sänt en accessbegäran eller ett annat meddelande av en typ som skall bekräftas av bassstationen men mobilstationen inte mottager något bekräftelsemeddelande från basstationen innan den mottager ytterligare ett meddelande med sändningsinbjudan, så upprepar mobilstationen normalt sitt meddelande som inte bekräftats. Upprepningen av meddelandet betraktas som initierat inte senare än tidpunkten för sändning av det ursprungliga meddelandet. Upprepningsmeddelandet anses därför initierat före mottagningen av meddelandet med sändnings- inbjudan. Följaktligen väljer mobilstationen slumpmässigt en av slumptidsluckorna som hör till de senast mottagna meddelandet med sändningsinbjudan och börjar sändning av upprepningsmed- delandet vid början av den valda slumptidsluckan.Switch channel speech, CCS, is transmitted by base station to cause mobile station to switch to another radio channel to send or receive a message, MM, line connection for speech. Normally, the mobile static returns to the original channel when the speech is completed. When a mobile station has sent an access request or other message of a type to be confirmed by the base station but the mobile station does not receive a confirmation message from the base station before receiving another message with transmission invitation, the mobile station normally repeats its unconfirmed message . The repetition of the message is considered initiated no later than the time of sending the original message. The repeat message is therefore considered initiated before the receipt of the message with the transmission invitation. Consequently, the mobile station randomly selects one of the random time slots associated with the most recently received message with the transmission invitation and starts transmitting the repeat message at the beginning of the selected random time slot.

För roaming' utsänder varje basstation vid ofta förekommande tillfällen radiosignaler som utgör roamingparametermeddelanden och ett flertal basroamingmeddelanden fördelade mellan varje två på varandra följande roamingparametermeddelanden. Basroaming- meddelandena kan grupperas så att tiden mellan två närbelägna meddelanden i samma grupp är mindre än tiden mellan två när- belägna meddelanden i olika grupper.For roaming, each base station frequently transmits radio signals which constitute roaming parameter messages and a plurality of base roaming messages distributed between each two consecutive roaming parameter messages. The base roaming messages can be grouped so that the time between two nearby messages in the same group is less than the time between two nearby messages in different groups.

Figur 3 illustrerar hur basstation Bl i figur 1 sänder sitt roamingparametermeddelande,, och sitt basroamingmeddelande, R1, på en radiokanal, CH1. Basstation Bl använder samma radio- kanal CHl för sändning av meddelande med sändningsinbjudan, INV, LO L5 464 845 och vissa andra meddelanden, ACK, enligt figur 2 men de illu- streras inte i figur 3 av utrymmesskäl.Figure 3 illustrates how base station B1 in Figure 1 transmits its roaming parameter message ,, and its base roaming message, R1, on a radio channel, CH1. Base station B1 uses the same radio channel CH1 for transmission of message with transmission invitation, INV, LO L5 464 845 and certain other messages, ACK, according to figure 2, but they are not illustrated in figure 3 for space reasons.

Andra basstationer än B1, exempelvis B2, sänder sina roaming- parametermeddelanden,, och deras basroamingmeddelanden, R2, på andra kanaler, CH2, på liknande sätt. I områden med lätt trafik kan två basstationer dela en gemensam kanal i tids- multiplex och sända sina meddelanden vid inte överlappande tillfällen.Base stations other than B1, for example B2, transmit their roaming parameter messages ,, and their base roaming messages, R2, on other channels, CH2, in a similar manner. In areas with light traffic, two base stations can share a common channel in time multiplexes and send their messages on non-overlapping occasions.

Basroamingmeddelandena är korta meddelanden som enbart anger identiteten hos sändande basstation och att de är basroaming- meddelanden. Roamingparametermeddelanden är längre meddelanden som innehåller information om följande styrbara parametrar: identiteten hos sändande basstation, en lägre och en högre signalnivåtröskel, ett roamingvärde för bra bas, ett roaming- värde för dålig bas, ett roamingvärde för byt bas, tid till nästa roamingparametermeddelande, avsökningstid och frekvenser hos möjliga kandidatbasstationer.The base roaming messages are short messages that only indicate the identity of the transmitting base station and that they are base roaming messages. Roaming parameter messages are longer messages that contain information about the following controllable parameters: the identity of the transmitting base station, a lower and a higher signal level threshold, a roaming value for good base, a roaming value for bad base, a roaming value for change base, time to next roaming parameter message, scan time and frequencies at possible candidate base stations.

Basstationerna B2 to B7 i figur 1 är närliggande till basstatio- nen Bl och är möjliga basstationskandidater för mobilstationer som betjänas av basstationen Bl. Följdaktligen är kanalerna CH2 till CH7 hos basstationerna B1 till B7 angivna i roamingparame- termeddelandet utsänt av basstation Bl.The base stations B2 to B7 in Figure 1 are adjacent to the base station B1 and are possible base station candidates for mobile stations served by the base station B1. Accordingly, the channels CH2 to CH7 of the base stations B1 to B7 are indicated in the roaming parameter message transmitted by base station B1.

Roamande mobiler som betjänas av en basstation avstäms vid ofta förekommande tillfällen till kanalerna hos möjliga basstations- kandidater i enlighet med roamingparametermeddelanden som erhålls från betjänande basstation. Figur 4 illustrerar hur mobil- stationerna M3,M4,M6 och M7 avstäms till kanalerna hos bas- stationerna B2 till B7, en i taget, under en del, avsökningsti- den, av tiden mellan två på varandra följande roamingparameter- meddelanden, < > hos betjänande basstation Bl. Avsökningstiderna hos mobilerna är förskjutna. En första grupp av mobilstationer M3, coh M7, har ömsesidigt sammanfallande avsökningstider. En andra grupp av mobilstationer, M4 och M6, har ömsesidigt samman- n? 10 ' 15 20 25 30 11 845 fallande avsökningstider vilka inte överlappar avsšíningstiderna hos den första gruppen.Roaming mobiles served by a base station are frequently tuned to the channels of potential base station candidates in accordance with roaming parameter messages received from the serving base station. Figure 4 illustrates how the mobile stations M3, M4, M6 and M7 are tuned to the channels of the base stations B2 to B7, one at a time, for a part, the scan time, of the time between two consecutive roaming parameter messages, <> at serving base station Bl. The scan times of the mobile phones are shifted. A first group of mobile stations M3, teh M7, have mutually coincident scan times. A second group of mobile stations, M4 and M6, have a mutual? 10 '15 20 25 30 11 845 falling scan times which do not overlap the scan times of the first group.

Avstämning av en mobilstation till en möjlig basstationskandidats kanal under en avsökningstid görs i syfte att om möjligt mottaga basstationskandidaters basroamingmeddelanden. Signalstyrkan hos mottagna signaler som utgör ett basroamingmeddelande jämförs med den lägre signalnivåtröskeln och den högre signalnivåtröskeln.Tuning of a mobile station to a possible base station candidate's channel during a scan time is done in order to receive base station candidates' base roaming messages if possible. The signal strength of received signals that constitute a base roaming message is compared with the lower signal level threshold and the higher signal level threshold.

För varje basroamingmeddelande som mottas under en avsökningstid bestäms en siffra i motsvarighet till resultatet av jämförelserna med signaltröskelvärdena. När signalstyrkan är lägre än den undre tröskeln är siffran 0. När signalstyrkan är mellan trösklarna är siffran 1. När signalstyrkan överskrider den högre signal- nivåtröskeln är siffran 2. Siffrorna hos alla basroamingmed- delande under en avsökningstid adderas och utgör ett roaming- värde för den sändande basstationen.For each base roaming message received during a scan time, a number is determined corresponding to the result of the comparisons with the signal thresholds. When the signal strength is lower than the lower threshold, the number is 0. When the signal strength is between the thresholds, the number is 1. When the signal strength exceeds the higher signal level threshold, the number is 2. The numbers of all base roaming messages during a scan time are added and form a roaming value for the transmitting base station.

Varje roamande mobilstation mottager också basroamingmeddelanden från sin betjänande basstation under en avsökningstid och jämför signalerna som utgör meddelandena med signalnivåtrösklarna för att erhålla ett roamingvärde för den betjänande basstationen.Each roaming mobile station also receives base roaming messages from its serving base station during a scan time and compares the signals constituting the messages with the signal level thresholds to obtain a roaming value for the serving base station.

Varje roamande mobilstation lagrar roamingvärden separat för betjänande basstation och varje möjlig basstationskandidat.Each roaming mobile station stores roaming values separately for serving base station and each possible base station candidate.

Avsökningen av basstationskanaler under avsökningstider upprepas i cyklisk ordning och basstationernas roamingvärden uppdateras.The scan of base station channels during scan times is repeated in cyclic order and the roaming values of the base stations are updated.

För varje betjänande och basstationskandidat lagras roaming- värdena som erhållits från de tre senast avsökningstiderna.For each service and base station candidate, the roaming values obtained from the last three scan times are stored.

Den roamande mobilstationen jämför de senast roamingvärdet för betjänande basstation med roamingvärdet för dålig bas. Om den betjänande basstationens roamingvärde är lägre än värdet för dålig bas så söker den, roamande 'mobilstationen efter en ny basstation som kan ersätta betjänande bas. Basstationen söker också efter en ny betjänande basstation för att ersätta betjä- nande basstation efter misslyckade försök att upprätta kommuni- kation med betjänande basstation. Mobilstationen kan också leta efter en ny betjänande basstation efter att ha mottagit ett LO L5 v| meddelande som innehåller en order att byta betjänande bas- station.The roaming mobile station compares the most recent roaming value for serving base station with the roaming value for bad base. If the roaming value of the serving base station is lower than the value of bad base, the roaming mobile station searches for a new base station that can replace the serving base. The base station is also looking for a new serving base station to replace the serving base station after unsuccessful attempts to establish communication with the serving base station. The mobile station can also look for a new serving base station after receiving a LO L5 v | message containing an order to change the serving base station.

När den letar efter en. ny' betjänande basstation så adderar mobilstation värdena från den tre senaste avsökningstiderna för den basstation som har den högsta roamingvärdet. Om denna summa är störrre än roamingvärdet för god bas så väljs denna basstation som ny betjänande bas. Den roamande basstationen avstämms då till den nya betjänande basstationens kanal och sänder ett roaming- meddelande mobilstationsnärvaro till denna station i en passande tidlucka enligt ett mottaget meddelande med sändningsinbjudan sänt av den nya betjänande basstationen. Den nya betjänande basstationen vidarebefordrar information om den roamande mobilens närvaro inom resten av den fasta delen av mobilsystemet, till exempel till mobilradioväxeln. Mobilradioväxeln kan lagra information om mobilens närvaro i ett mobilnärvarominne och/eller vidarebefordra information om närvaron till lämpliga organ i mobilsystemet, exempelvis ett centralt mobilstationslägesminne.When it's looking for one. new 'serving base station, the mobile station adds the values from the last three scan times for the base station that has the highest roaming value. If this sum is greater than the roaming value for good base, this base station is selected as the new serving base. The roaming base station is then tuned to the channel of the new serving base station and sends a roaming message mobile station presence to this station in a suitable time slot according to a received message with transmission invitation sent by the new serving base station. The new serving base station forwards information about the presence of the roaming mobile within the rest of the fixed part of the mobile system, for example to the mobile radio exchange. The mobile radio exchange can store information about the mobile presence in a mobile presence memory and / or pass on information about the presence to suitable means in the mobile system, for example a central mobile station location memory.

Om summan av tre roamingvärden för den basstation som har det högsta roamingvärdet är mindre än värdet för bra bas så övergår den roamande mobilstationen i ett snabbroamingarbetssätt.If the sum of three roaming values for the base station that has the highest roaming value is less than the value for good base, the roaming mobile station switches to a fast roaming mode.

I snabbroamingarbetssättet avsöker den roamande mobilstationen kontinuerligt basstationskanaler med början med kanalen hos den basstation som har det högsta roamingvärdet. Hobilstationen mottager först signaler och jämför dem och bestämmer ett roamingvärde för den sändande basstationen under ett förutbestämt första tidsintervall. Om roamingvärdet är störrre än 1 förblir mobilstationen avstämd till samma radiokanal under en förut- bestämd andra tidsintervall för att mottaga ytterligare signaler som utgör roamingmeddelanden, jämföra dem och bestämma ett ackumulerat roamingvärde för det första och andra tidsintervallet på samma kanal. Om det ackumulerade roamingvärdet är större än roamingvärdet välj bas så väljs den sändande basstationen som ny betjänande basstation. Mobilstationens sänder då ett roaming- meddelande mobilnärvaro till den nya betjänande basstationen i en lämplig tidslucka hos en kommunikationscykel efter att ha 10 15 20 25 30 464 845 mottagit ett tillåtande meddelande med sändningsinbjudan från den nya Basstationen vidarebefordrar mobil- stationens närvaroinformation inom resten av den fasta delen av basstationen. systemet, exempelvis till mobilradioväxeln.In the fast roaming mode, the roaming mobile station continuously scans base station channels starting with the channel of the base station having the highest roaming value. The mobile station first receives signals and compares them and determines a roaming value for the transmitting base station during a predetermined first time interval. If the roaming value is greater than 1, the mobile station remains tuned to the same radio channel during a predetermined second time interval to receive additional signals that constitute roaming messages, compare them and determine an accumulated roaming value for the first and second time intervals on the same channel. If the accumulated roaming value is greater than the roaming value select base, the transmitting base station is selected as the new serving base station. The mobile station then sends a roaming message mobile presence to the new serving base station in a suitable time slot of a communication cycle after receiving a permission message with transmission invitation from the new base station forwards the mobile station's presence information within the rest of the fixed station. part of the base station. system, for example to the mobile radio exchange.

Om roamingvärdet för en basstation under det första tidsinter- vallet är mindre än 1 eller det ackumulerade roamingvärdet för en basstation under de första och ldra tidsintervallen är mindre än roamingvärdet välj bas så avstäms mobilstationen till nästa kanal. Om ingen basstation med roamingvärde överstigande roamingvärdet välj has hittas när alla av betjänande basstation och möljiga basstaionskandidater har avsökts så fortsätter avsökningsproceduren enligt en reservlista med kanaler.If the roaming value of a base station during the first time interval is less than 1 or the accumulated roaming value of a base station during the first and older time intervals is less than the roaming value, select base, the mobile station is tuned to the next channel. If no base station with a roaming value exceeding the roaming value select has been found when all of the serving base station and possible base station candidates have been scanned, the scanning procedure continues according to a reserve list of channels.

Så snart som en roamande mobilstation i snabbroamingarbetssättet hittar och väljer en ny betjänande basstation lämnar mobil- stationen snabbroamingarbetssättet och övergår till det roaming- arbetssättet.As soon as a roaming mobile station in the fast roaming mode finds and selects a new serving base station, the mobile station leaves the fast roaming mode and switches to that roaming mode.

Parametervärdena hos roamingförfarandet kan väljas i enlighet med systemparametervärden. Vidare kan parametervärdena för mobil- stationer som betjänas av en speciell basstation förändras från tid till annan genom att sända roamingparametermeddelanden med ändrade parametervärden. Följande förmodas vara exempel på användbara parametrar för ett system i frekvensbandet 80-900 MHz och en kanalbandbredd av ungefär 12,5 KHz: roamingvärde för bra bas = 5 ll UI roamingvärde för dålig bas roamingvärde för byt bas = 4 tid mellan roamingparametermeddelanden = 10 sekunder antal basroamingmeddelanden mellan två på varandra följande roamingparametermeddelanden = 10 avsökníngstid = 2 sekunder första tidsintervall = 3 sekunder andra tidsintervall = 5 sekunder 14 464 845 1Uppfinningen är varken begränsad till beskrivna utföringsformer eller till det beskrivna system i vilket utföringsformen införts.The parameter values of the roaming procedure can be selected according to system parameter values. Furthermore, the parameter values for mobile stations served by a particular base station can be changed from time to time by sending roaming parameter messages with changed parameter values. The following are assumed to be examples of useful parameters for a system in the frequency band 80-900 MHz and a channel bandwidth of approximately 12.5 KHz: roaming value for good base = 5 ll UI roaming value for bad base roaming value for change base = 4 time between roaming parameter messages = 10 seconds number of base roaming messages between two consecutive roaming parameter messages = 10 scan time = 2 seconds first time interval = 3 seconds second time interval = 5 seconds 14 464 845 1The invention is not limited to described embodiments or to the described system in which the embodiment is introduced.

Däremot är det troligt att fördelarna med ett roamingförfarande enligt uppfinningen blir väsentligt mindre och om det tillämpas i ett väsentligt annorlunda cellindelat mobilradiosystem.On the other hand, it is likely that the benefits of a roaming method according to the invention will be significantly less and if it is applied in a substantially different cellular mobile radio system.

Claims

10 15 20 25 30 35/5 464 845 PATENT CLAIMS

A roaming method in a cellular mobile radio system containing several base stations and mobile stations characterized by: transmitting roaming parameter messages via radio signals from each of a plurality of base stations, which roaming parameter messages include information about estimated time to the next roaming parameter message, the channels on which possible base roaming parameter messages, station candidates transmit their signal level thresholds for base station signals and roaming value thresholds for comparing roaming values for base stations; transmitting base roaming messages via radio signals from each of a plurality of base stations, each base station transmitting its base roaming messages divided in time between its two consecutive roaming parameter messages, each base roaming message containing information on transmitting base station identity; frequently tuning each mobile station to the channel of the serving base station for receiving roaming parameter messages via radio signals; storing at each roaming mobile station roaming parameters in accordance with roaming parameter messages received at that mobile station; frequently tuning each mobile station to scan channels of base station candidates possible in accordance with received roaming parameter messages to receive base roaming messages via radio signals from the possible base station candidates; comparing at each roaming mobile station the signal strength of received radio signals from base stations with signal level thresholds in accordance with received roaming parameter messages and calculating roaming values for each of serving base station and possible base station candidates in the light of the results of the comparisons; storing at each roaming mobile station roaming values for base stations calculated at that mobile station; of 10 15 20 25 30 35 464 845 lb if the roaming value for serving base station is less than a bad base threshold at roaming mobile station Selection at the roaming mobile station of the one of the possible base station candidates for new serving base station having the highest roaming value if it exceeds a threshold for good bass; and after selecting a new base station at the mobile station, sending from the mobile station a mobile presence roaming message to the newly selected base station.

Method according to claim 1, characterized in that: transmitting information about a third roaming threshold value for selecting the base with the roaming parameter messages; if at a roaming mobile station the roaming value for serving base station is less than the bad base threshold and the roaming values for all. possible base station candidates are less than the threshold good base, the roaming mobile station is continuously tuned to the channels of the possible base station candidates one at a time; comparing at roaming mobile station the signal strength of received roaming parameter messages and base roaming messages during continuous tuning with prevailing signal level thresholds and calculating at roaming mobile station roaming values for transmitting base station during a first time interval; comparing at roaming mobile station the calculated roaming value of transmitting base station during the first time interval with a predetermined threshold value for stop base; continued tuning of the roaming mobile station to the same channel for another second time interval following the first time interval if the roaming value for transmitting base station during the first time interval exceeds the stop base threshold but tuning the roaming base station to the next possible base station candidate channel for roaming base station during the first time interval is less than the stop base threshold; comparing at the roaming mobile station the signal strength of roaming parameter messages and base roaming messages received at the roaming mobile station during the second time interval qp (1 15/7 464 845 with the signal level thresholds and calculating at the roaming mobile station a total roaming value for the second time interval and the first time interval for the same channel; comparison at the roaming mobile station of the total roaming value with the select base threshold; selection at the roaming mobile station of the base station candidate to which it is tuned as a new serving base station if the total roaming value of that base station exceeds the base but tuning the mobile station to the channel of the next possible base station candidate if the total roaming value of the base station to which it is tuned is less than the threshold for selecting base.

A method according to claim 1, characterized by: transmitting information about a scan time interval with the roaming device messages; and scanning the channels of the serving base station and possibly a time interval that base station candidates during each correspond to the scan time interval specified in the received roaming device message.