SE466426B - Foerfarande vid handoff i ett mobilradiosystem - Google Patents

Description

'ö4se 426 W 2 10 15 20 25 Uppfinningen baseras pà iakttagelsen att mobilstationen ej nämnvärt ändrar sitt geografiska läge från en tidpunkt strax före ett.handoff-beslut till en tidpunkt strax efter handoff-beslutet.

Detta innebär att de mätningar som redan genomförts före handoff- ögonblicket är relevanta även efter handoff till den nya basstationen. Denna information skulle därför kunna utnyttjas under den tid det tar den nya basstationen att bygga upp tillräckligt med egen information för handoff-beslut.

Det kännetecknande för'uppfinningen är därför att mätinformation, som år av betydelse för handoff-beslut och som före mobilstatio- nens handoff från en första trafikkanal till en andra trafik- kanal uppmätts, lagrats och associerats med den första trafik- kanalen, i samband med handoff associeras med den andra trafik- kanalen. rxsunrönwncxnlnc Uppfinningen, ytterligare syften samt med uppfinningen uppnådda fördelar förstås bäst genom hänvisning till nedanstående beskrivning och de bifogade ritningarna, i vilka: Fig. 1 visar ett cellulärt mobiltelefonsystem: Fig. 2 visar en del av mobiltelefonsystemet enligt fig. 1 i samband med handoff; Fig. 3 visar en första fas i samband med överföringen av mätinformation i enlighet med föreliggande uppfinning; Fig. 4 visar en andra fas i samband med överföringen av mätinformation i enlighet med föreliggande uppfinning; Fig. 5 visar en tredje fas i samband med överföringen av mätinformation i enlighet med föreliggande uppfinning; 10 15 20 25 ab 8 465 42e" Fig, 6 visar ett exempel pá en datastruktur för överföring av mätinformation i enlighet med föreliggande uppfinning; och Fig. 7 visar ett exempel på uppbyggnaden av ett mobiltelefonsys- tem för genoförande av förfarandet enligt föreliggande uppfinning. rönnnnacsn umrönrnesronn En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer att beskrivas nedan under hänvisning till ett cellulärt mobiltelefonsystem som utnyttjar mobilassisterad handoff, MAHO. Det inses dock att förfarandet enligt uppfinningen ej är begränsat till sådana system utan är användbart även i andra mobilradiosystem, både analoga och digitala.

Figur 1 visar uppbyggnaden av en utföringsform av ett cellulärt mobiltelefonsystem. Ett sådant system innefattar ett antal celler, varvid varje cell i denna utföringsform innehåller en basstation BS. För enkelhets skull visas endast ett antal sådana basstationer' BS i figuren. Basstationerna, BS befinner sig i radiokontakt med ett antal mobilstationer MS, av vilka endast en visas i figuren. Mobilstationen MS kommunicerar i allmänhet med basstationen BS i den cell i vilken den för tillfället befinner sig. Då mobilstationen MS förflyttar sig från cell till cell överlämnas kommunikationen från basstationen BS i en cell till basstationen BS i en intilliggande cell. Denna procedur kallas för handoff. Under handoff instruerar den gamla basstationen mobilstationen MS att byta till en annan trafikkanal hörande till den nya basstationen.

Figur 2 visar en del av mobiltelefonsystemet i figur 1. I figur 2 har celler 1-7 markerats explicit. För enkelhets skull har motsvarande basstationer BSl-BS7 ej inritats. Dock underförstås i denna beskrivning att exempelvis cell nr. 3 svarar mot basstation BS3. 'i 466 426 _ q 10 15 20 25 30 I figur 2 är en mobilstation MS; som kommunicerar med basstatio- nen BS1, pà väg till cell 5 för att efter handoff kommunicera med basstationen BS5.

Vid mobilassisterad handoff, MAHO, mäter mobilstationen MS signalstyrkan SS på mobiltelefonsystemets kontrollkanal CC för de kring cellen 1 belägna basstationerna BS2-BS7. Denna parameter betecknas därför i denna beskrivning SS(CC). Pâ samma sätt mäter mobilstationen signalstyrkan SS på den "egna" basstationen BS1, men i detta fall sker mätningarna på trafik- eller talkanalen TC.

Denna parameter betecknas SS(TC). Vidare mäter mobilstationen MS även signalkvaliten pá den egna basstationen BS1. Detta sker genom mätning av bitfelsfrekvensen BER på den egna basstationens trafikkanal TC. Denna parameter betecknas BER(TC).

Eftersom mätvärdena ofta fluktuerar är det ej lämpligt att basera ett handoff-beslut på enbart de senast uppmätta mâtvärdena. I exempelvis GSM-systemet bildas därför medelvärdet av ett lämpligt antal mätvärden under ca 0.5 sekunder. Mobilstationen MS är där- för försedd med logik som knntinuerligt lagrar exempelvis de senaste 5-10 mätvärdena, bildar'medelvärdet av dessa samt rappor- terar detta medelvärde till basstationen BS1. Därefter utnyttjas exempelvis de 25 senaste av dessa rapporterade medelvärden under ca 12.5 sekunder för viktad medelvärdesbildning i basstationen för bildande av ett underlag för handoff-beslut. Denna procedur innebär dock att det åtgår viss tid, nämligen den tid det tar för basstationen BS5 att samla in det nödvändiga antalet rapporterade mätvärden som erfordras för den viktade medelvärdesbildningen, 12,5 sekunder i exemplet, innan basstationen BS5 efter handoff bildat ett nytt underlag för ett eventuellt nytt handoff-beslut.

Vid kända mobiltelefonsystem förloras nämligen all tidigare information i handoff-ögonblicket. Det är just denna nackdel som elimineras med förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer nu att beskrivas under hänvisning till figurerna 3-7. 15 20 25 G0 _ 5 466 426 Figurerna 3-5 visar en handoff-sekvens svarande mot den situation som råder i figur 2, men under utnyttjande av förfarandet enligt uppfinningen.

Figur 3 illustrerar situationen strax före handoff. Mobilstatio- nen MS mäter de ovan angivna parametrarna för basstationerna i cellerna 1-7, dvs SS(CC) för de streckade cellerna 2-7 samt SS(TC) och BER(TC) för den egna cellen 1.

I figur 4 har handoff just skett till basstationen BS5 i cell 5.

Samtidigt. med handoff har den mätinformation som lagrats i basstationen BS1 för de närmast mobilen liggande cellerna 1, 4, 5 och 6 överförts från basstationen BS1 till basstationen B55.

Dessa celler har markerats med streckade linjer. Före handoff uppmätt mätinformation för cellerna 2, 3 och 7 överförs dock ej mellan den gamla och nya basstationen. Om ett nytt handoff måste ske strax efter ett första handoff är det i denna situation nämligen ej sannolikt att någon av dessa stationer är aktuell att övertaga radioförbindelsen med mobilstationen, eftersom denna är på väg bort från dessa stationer.

För de med sicksack-linjer markerade cellerna 8, 9 och 10 finns ingen tidigare mätinformation tillgänglig, varför mâtproceduren för dessa påbörjas på samma sätt såsom vid den kända tekniken.

Eftersom ingen tillförlitlig mätinformation finns tillgänglig för dessa celler är det önskvärt att till en början undvika handoff till någon av dessa, exempelvis under de tre första sekunderna efter ett första handoff. Detta kan t. ex. ske genom att en tidsövervakning förhindrar handoff till dessa grannceller under viss tid eller genom att gränsen för acceptabel signalstyrka för handoff till dessa celler sätts högre under tidsövervaknings- perioden.

Sâ småningom, exempelvis efter 12.5 sekunder enligt ovan, kommer mobilstationen MS att ha hunnit uppdatera mätinformationen för samtliga kringliggande celler scmubefinner sig på mobilstationens nu aktuella mätlista, nämligen cellerna 5, 1, 4, 8, 9, 10 och 6.

Denna situation visas i figur 5. Systemet befinner sig då i samma 'i 466 426 _ ß mätfas som i figur 3, med den skillnaden att den "egna" bassta- tionen nu utgöres av basstation BS5.

Av ovanstående framgår att uppfinningen under den kritiska fasen, som representeras av figur 4, medger utnyttjande av mätinfor- mation för cellerna 1, 4, 5 och 6 från tidpunkten strax före handoff till basstationen BS5. Om ett nytt handoff erfordras 6-f:“1omedelbart efter detta första handoff kommer denna information ' I :väl till pass, eftersom just basstationerna i cellerna 1, 4 och 10- 15 20 25 30 35 6 är de troligaste kandidaterna för ett nytt handoff i denna esituation. Chansen att ett riktigt handoff-beslut fattas ökar därför väsentligt om mätinformationen följer med från basstation till basstation pà det beskrivna sättet.

I figur 6 visas ett exempel på en datastruktur som kan användas för informationsöverföringen.

Basstationens BS1 mikrodator innehåller en minnesarea i vilken den mätinformation som skall överföras lagras. Denna minnesarea är uppdelad i fyra segment S1, S4, S5 och S6, dvs. ett segment för varje cell vars mätinformation skall överföras. Vid tid- punkten före handoff lagras parametrarna SS(TC) och BER(TC) i minnessegmentet S1. I minnessegmenten S4, S5 och S6 lagras endast parametern SS(CC). Dock innehåller även segmenten S4, S5 och S6 lagringsutrymme för parametern BER, men dessa lagringsutrymmen är outnyttjade i. den beskrivna situationen. Vid motsvarande förhållanden som i exemplet ovan lagras exempelvis de 25 senast inrapporterade mätvärdena för varje parameter.

I samband med handoff till basstationen BS5 överförs den före handoff uppmätta mätinformationen till en motsvarande minnesarea i basstationens BS5 mikrodator. Sålunda kommer minnessegmentet S1 i basstationen BS5 strax efter handoff att innehålla mätvärde- na SS(TC) och BER(TC) från tidpunkten strax före handoff. Dessa parametrar har markerats med klamrar för att markera att de härstammar från tidpunkten före handoff. På samma sätt kommer basstationens BS5 minnessegment S5 att innehålla. mätvärdena [SS(CC)] från tidpunkten före handoff. När mobilstationen MS börjar rapportera nya mätvärden till den nya basstationen BS5 10 15 20 25 30 35 > 466 42ei kommer de inom klamrar markerade mätvärdena successivt att ersättas med de nyuppmätta mätvärdena. I minnessegmentet S1 kommer därför mätvärdena [SS(TC)] så småningom att ersättas med de nya mätvärdena SS(CC). Pâ samma sätt kommer SS(TC) att så småningom ersätta [SS(CC)] i minnessegmentet S5. Vad gäller de gamla värdena [BER(TC)] i minnessegmentet S1, så kommer dessa efter denna period att vara inaktuella och kan därför sättas till exempelvis 0 eller något annat förutbestämt värde som indikerar att informationen ej är relevant. Eftersom basstationen BS5 numera är den "egna" basstationen kommer även minnessegmentets S5 dataarea för BER(TC) att fyllas med värden.

Vad gäller överföringen av information mellan basstationernas BS1 och BS5 minnessegment S4 och S6, så överförs informationen SS(CC) vid handoff, och efter handoff fortsätter mobilstationen MS att mäta samma parametrar för motsvarande celler 4 och 6. Den överförda mätinformationen i segmenten S4 och S6 kommer därför att uppdateras med nya mätresultat för samma parametrar.

I figur 6 har endast de segment medtagits som är relevanta vid handoff mellan basstationen BS1 och basstationen BS2. Eftersom man i förväg ej kan veta i vilken riktning mobilstationen MS kommer att lämna cell l inses att basstationen BS1 även måste innehålla motsvarande minnessegment för cellerna 2, 3 och 7. Pâ samma sätt inses att basstationen BS5 innehåller minnessegment för de nytillkomna cellerna 8, 9 och 10. Med andra ord innehåller varje basstation för varje trafikkanal minnessegment för den egna cellen samt för samtliga till denna gränsande celler.

Av ovanstående beskrivning inses att den blockering efter handoff som finns vid kända system har eliminerats genom att nya inrap- porterade mätvärden omedelbart efter handoff kan kombineras med överförda gamla mätvärden, varigenom den viktade medelvärdes- bildningen direkt kan pábörjas för bildande av underlag för ett nytt handoff-beslut.

I ovanstående beskrivning förutsattes att samma antal mätvärden som används för den viktade medelvärdesbildningen i basstationen, 25 :i exemplet, även överförs vid handoff. Detta är dock ej 10 15 20 25 '30 466 426 V f absolut nödvändigt eller ibland ej ens önskvärt, eftersom denna' metod kräver överföring och lagring av stora datamängder. Ett alternativ är att överföra endast exempelvis de 5-10 senaste mätvärdena. I ett sådant fall måste dock algoritmen för den viktade medelvärdesbildningen ta hänsyn till detta efter ett handoff, eftersom det till att börja med "fattas" mätvärden för den ordinarie algoritmen. Exempelvis kan algoritmen. i denna transienta fas ur en tabell slå upp nya viktsfaktorer efter varje nytt inrapporterat mâtvärde ända tills totalt 25 mätvärden finns tillgängliga, varefter algoritmen kan övergå till en stationär fas med 25 konstanta viktsfaktorer.

Figur 7 visar ett exempel på uppbyggnaden av ett mobiltelefonsys- tem för genomförande av förfarandet enligt föreliggande upp- finning för tre olika fall A, B och C.

I fall A är den gamla basstationen BS1 och den nya basstationen BS5 anslutna till samma basstationkontroller BSC1. Dataöverför- ingen kan därför ske fràn basstationens BS1 minnesarea M via basstationkontrollern BSC1 till basstationens BS5 minnesarea M, såsom indikeras av pilen A.

I fall B är basstationen BS5 ej ansluten till samma bassta- tionkontroller BSC1 som basstationen BS1, utan till en annan basstationkontroller BSC2. Däremot är både BSC1 och BSC2 anslutna till samma mobiltelefonväxel MSC1. Dataöverföringen i samband med handoff kan därför ske via BSC1, MSC1 och BSC2, såsom indikeras av pilen B i figur 7.

I fall C är basstationen BS5 via sin kontroller BSC3 ansluten till en annan mobiltelefonväxel MSC2. I detta fall är mobiltele- fonväxlarna MSC1 och MSC2 förbundna med varandra, så att mätinformationen kan överföras via BSC1, MSC1, MSC2 och BSC3, såsom indikeras av pilen C i figur 7.

Ytterligare ett fall av handoff kan förekomma, nämligen handoff mellan två trafikkanaler som är associerade med samma basstation BS1. I detta fall behöver" mätinformationen ej flyttas från 10 15 20 '25 30 ,_ j q basstationen BSl utan endast inom, denna, vilket ytterligare beskrivs nedan.

Av ovanstående exempel framgår att mätinformationen i samtliga fall efter handoff associeras med den nya trafikkanalen.

Som mätinformation av betydelse för handoff-beslut och avsedd att överföras mellan basstationer i samband med handoff har nämnts: - signalstyrka SS uppmätt på annan cells kontrollkanal; - signalstyrkan SS och.bitfelsfrekvensen BER.på den egna trafik- kanalen.

Annan mätinformation av betydelse vid handoff är: - tidsdispersionen'TD, kanalkvaliten C/I (Carrier/Interference) på den egna trafikkanalen. cÅven dessa parametrar kan vara lämpliga att mäta i mobilstationen och överföra från basstation till basstation i samband med handoff.

I utföringsformen enligt figur 6 och 7 lagras mätinformationen i varje basstation. Detta är dock endast en möjlighet. Det är även möjligt att i stället lagra mätinformation för flera basstationer i exempelvis en basstationkontroller eller till och med i en mobiltelefonväxel. Även i dessa fall kan samma princip utnyttjas, nämligen att mätinformationen efter handoff associeras med mobilstationens nya trafikkanal.

Ovanstående beskrivning har för enkelhets skull koncentrerats på det fall att handoff sker mellan trafikkanaler hörande till olika basstationer. Eftersom varje basstation normalt innehåller flera trafikkanaler med olika frekvenser är det, såsom nämnts ovan, i vissa fall möjligt att handoff sker mellan två trafikkanaler hö- rande till samma basstation. I sådana fall är det ej nödvändigt att mätinformationen flyttas från denna basstation. Informationen kan då i stället flyttas mellan olika minnessegment inom bas- 4e6 42el 'h 466 426 t /o 10 stationens minnesarea, som förutom den tidigare nämnda uppsätt- ningen minnessegment även innehåller motsvarande uppsättningar minnessegment för varje tillkommande trafikkanal. I stället för att fysiskt flytta mätinformationen kan pekare användas för att utpeka relevanta minnessegment, varvid dessa pekare uppdateras i samband med handoff. Det inses dock att uppfinningstanken, nämligen att associera tidigare uppmätt mätinformation med den nya trafikkanalen, är tillämplig även i detta fall.

Fackmannen inser att olika förändringar och modifieringar av uppfinningen är' möjliga utan att dessa faller utanför upp- finningens ram, vilken definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (5)

10 15 20 30 n 466 426 Pnfrnnrxnnv

1. Förfarande vid handoff i ett mobilradiosystem innefattande åtminstone en mobilstation (MS) och en uppsättning av kring denna liggande basstationer (BS1-BS7), vilka var och en innehåller åtminstone en trafikkanal, k ä n n e t e c k n a t av att måtinformation (SS, BER, TD, C/I), som är av betydelse för handoff-beslut och som före mobilstationens (MS) handoff från en första trafikkanal till en andra trafikkanal uppmätts, lagrats och associerats med den första trafikkanalen, i samband med handoff associeras med den andra trafikkanalen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den första trafikkanalen hör till en första basstation (BS1) och den andra trafikkanalen hör till en andra basstation (BS5) i uppsätt- ningen, och att mätinformationen i samband med handoff överförs från den första till den andra basstationen.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att mätinformationen innefattar signalstyrkan (SS) och bitfelsfrek- vensen (BER) på den första trafikkanalen för signaler utsända från den första basstationen (BS1) och signalstyrkan (SS) på mobilradiosystemets kontrollkanal för signaler utsända från övriga basstationer (BS2-BS7) i uppsättningen.

4. Förfarande enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att mätinformationen innefattar tidsdispersionen (TD) på den första trafikkanalen för signaler utsända från den första bas- stationen (BS1). k ä n n e - t e c k n a t av att mätinformationen innefattar kanalkvaliten (C/I) på den första trafikkanalen för signaler utsända från den första basstationen (BS1).

5. Förfarande enligt något av föregående krav,