SE469542B - Foerfarande i ett mobilradiosystem foer att aastadkomma access - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 469 542 gemensamt system för mänga europeiska länder är GSM-systemet. I europeiska länder som redan har ett analogt cellindelat mobil- system, är det nya digitala GSM-systemet avsett att introduceras som ett nytt system, som är oberoende av eventuellt existerande analogsystem. GSM-systemets bas- och mobilstationer har ej utformats att vara kompatibla med existerande system, utan de har utformats att ge optimala egenskaper ur olika synpunkter med avseende på systemet som sådant. Det har sålunda i tekniskt avseende förelegat en relativt stor valfrihet vid.utformningen av GSM-systemet.

I stället för att införa ett nytt oberoende digitalt cellindelat mobilradiosystem, såsom GSM-systemet, i ett område där det redan finnes ett analogt cellindelat system, har det föreslagits att införa ett digitalt cellindelat mobilradiosystem, som.är utformat att samverka med det existerande analoga cellindelade mobil- radiosystemet. För att erhålla digitala kanaler inom det fre- kvensband som är tilldelat cellindelade mobilradiosystem, har det föreslagit att ta undan ett antal av de radiokanaler som är tilldelade det förefintliga analoga mobilradiosystemet och använda dem i det digitala cellindelade mobilradiosystemet. På grund av den föreslagna utformningen av det digitala mobilradio- systemet kan tre eller eventuellt sex digitala kanaler upptaga samma frekvensband som en tidigare analog radiokanal genom användning av tidsmultiplexning. Sålunda kan det totala antalet kanaler ökas genom att nâgra analoga kanaler ersättes av digitala kanaler i tidsmultiplex.

Avsikten är att gradvis införa det digitala systemet och att öka antalet digitala trafikkanaler, medan antalet analoga trafik- kanaler i de samtidigt förefintliga cellindelade systemen minskas. Analoga mobilstationer som redan är i bruk kommer därvid att kunna fortsätta att använda de kvarstående analoga trafik- kanalerna. Samtidigt kommer nya digitala mobilstationer att kunna använda de nya digitala trafikkanalerna. Mobilstationer' med dubbelt återstående funktionssätt kommer att kunna använda både de analoga trafikkanalerna och de nya digitala trafikkanalerna. 10 15 20 25 30 35 3 4e9l542 Med tillfogandet av de nya digitala trafikkanalerna uppstår ett motsvarande behov av nya digitala styrkanaler. De konventionella duomodsystemen utnyttjar i de flesta fall existerande analoga kanaler, såsom speciellt tilldelade frekvenser, som styrkanal.

De nya helt digitala systemen kommer emellertid att använda digitala styrkanaler, som upptar TDMA-tidsluckor av samma typ som användes för digitala trafikkanaler.

Sådana digitala styrkanaler har tidigare använts i det europeiska GSM-systemet. I GSM åstadkommes en access alltid medelst en enda signalsekvens i en tidlucka för att minimera beläggningen av den för accesser avsatta kanalen. Eventuella efterföljande åtgärder såsom bestyrkning och chiffrering genomföres på en annan typ av styrkanal, som tilldelas efter själva accessen. Denna användning av flera typer av styrkanaler i GSM innebär en betydande komplexitet. Av detta skäl och för att åstadkomma en bättre kompatibilitet med det nordamerikanska duomodsystemet, föredrages det att använda endast en typ av upplänksstyrkanal för det helt digitala systemet i USA. En följd av detta beslut år att den för access använda styrkanalen i USA såsom existerande måste kunna hantera även andra funktioner än access, bestyrkning eller chiffrering, som kräver fler än en signalsekvens i ett meddelande.

I patentlitteraturen kan svenska hänvisas till den patentansökningen 9100579-3 accessförfarande. I den europeiska patentansökningen A2 0 370 826 vid vilket en mobil nummer SE som beskriver ett beskrives också ett accessförfarande, tilldelas ett avgränsat tidsintervall för att genomföra sin access.

Enligt en japansk mobilradiostandard för tidsdelade system översändes ett accessmeddelande i flera delar från en mobil till en basstation såsom signalsekvenser i ett flertal tidluckor.

Basstationen bekräftar'mottagna delar av accessmeddelandet mellan dessa tidluckor och återsânder härvid för varje tidlucka information som identifierar mobilen. Ett problem är härvid att det kan uppstå störningar i den identifierande informationen, varvid det.pågående accessförfarandet avbrytes. Sådana störningar 10 '15 20 25 kan härröra från angränsande basstationer. Särskilt om flera mobiler samtidigt söker access är det väsenligt att den mobil som inlett ett accessförfarande kan fullborda detta. Härigenom kan plats beredas på styrkanalen för andra mobiler att göra access.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning har till ändamål att lösa de nämnda problemen med störda accessförfaranden. Identifierande information, en unik kontrollsumma, översändes från basstationen till mobilen vid bekräftelse av ett accessmeddelande. Enligt uppfinningen avläser mobilen kontrollsumman endast vid bekräftelse av en första del av accessmeddelandet. Vid bekräftele av de följande delarna av accessmeddelandet avstår mobilen fràn att avläsa den identifierande informationen. Den mobil som en gång inlett accessförfarandet kan också fullfölja detta trots störningar.

Uppfinningen har de kännetecken som framgår av bifogade patentkrav.

FIGURBESKRIVNING Figurförteckning Uppfinningen skall närmare beskrivas nedan i anslutning till figurer av vilka Figur 1 schematiskt visar ett cellindelat mobiltelefonsystem, Figur 2 visar ett diagram med tidluckor i realtid, Figurer 3a och 3b visar ramar med tidluckor i en styrkanal, Figur 3c visar en tidlucka i ramarna enligt figurerna 3a och 3b, Figur 4 visar ett flödesscema över det uppfinningsenliga förfarandet och Figur 5 visar diagram med simulerade övrföringsresultat. 10 15 20 25 30 469 542 FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Celler i ett cellindelat mobiltelefonsystem visas i figur l.

Cellerna, betecknade Cl - C10 har varsin basstation med motsvarande beteckningar Bl - B10, vilka är anslutna till en mobilkopplingscentral. MSC. Denna del av' mobiltelefonsystemet benämnes ofta landsystemet. Mobilkopplings-centralen är i sin tur ansluten till ett icke visat publikt telenät. Mobila radiostationer Ml - M10 kan kommunicera med varandra och andra abonnenter via basstationerna.

Mobiltelefonsystemet har tillgång till ett antal frekvenspar som är tidsuppdelade till dubbelriktade kanaler. Större delen av frekvensparen utnyttjas såsom tidsuppdelade samtalskanaler SC, så som visas mellan mobilstationen M1 och basstationen B8 i cellen C8. Vissa av frekvensparen är utsedda att innehålla tidsuppdelade styrkanaler CC, varvid enligt föreliggande basstation Bl - B10 har tilldelats sitt eget frekvenspar. Med hjälp styrkanalerna CC upprättas förbindelse mellan:mobilerna och exempel varje basstationen, såsom schematiskt visas för mobilerna M3, M4, M6 och M7 och basstationen Bl i cellen Cl.

En närmare beskrivning av ett mobiltelefonsystem enligt ovan typ återfinnes i den nämnda patentansökningen SE 9100579-3.

Föreliggande uppfinning avser ett förfarande vid vilket en av mobilstationerna, enligt exemplet M4 i cellen Cl med, hjälp av styrkanalen CC får tillträde, access, till mobiltelefonsystemet.

Härigenom kan en samtalskanal SC tilldelas mobilstationen.

Varje frekvens i mobilradiosystemet är på känt sätt indelad i så kallade ramar med ett antal tidluckor för skilda kanaler. I figur 2 visas en typ av sådana ramar TDMA i realtid T. Ramarna innehåller vardera tre tidluckor betecknade med TS. Såsom framgår av figuren 2 har första tidluckan TS i varje ram åsatts ett nummer 1, 2, 3 .... i stigande ordning. Dessa nummer återfinnes på tidluckorna TS som visas i figurerna 3a och 3b. 10 15 20 25 30 35 469 542 I figur 3a visas en ram FD hos styrkanalen CC. Ramen FD avser förbindelsen i riktning från basstationen B1 till mobilerna, vilken vanligen benämnes nedlänk ( Downlink). Ramen omfattar en summatid FRT som omspänner 720 millisekunder och är indelad i tidluckorna TS numrerade från 1 till 36. Tidluckorna är indelade i grupper benämnda BRC, SCCH och PAG, vars funktioner skall förklaras nedan. Det bör observeras att tidluckorna i figurerna 3a och 3b inte är visade i realtid. Såsom visas i figur 2 ligger det två tidluckor mellan tvâ på varandra följande av de numrerade tidluckorna. Tidluckorna 1-36 betraktas trots detta som en gemensam ram, vilken erhållit en benämning Superframe.

I figur 3b visas en motsvarande ram FU hos styrkanalen CC för förbindelse i riktning från mobilerna M1 - H10 till basstationen, (Up1ink). Ãven i ramen FU har tidluckorna numrerats från 1 till 36 för att understryka att två vanligen benämnd upplänk tidluckor med samma nummer är synkrona. Tidluckorna TS är emellertid något tidsförskjutna i förhållande 'till varandra, vilket inte visas i figuren. Ramarna FD och FU ligger på skilda frekvenser och i ramen FU tillhör alla tidluckorna TS gruppen SCCH.

Tidluckorna i nedlänken, ramen FD, har följande funktioner.

Första tidluckan 1 innehåller synkroniseringsinformation som utvisar början på ramen FD. De tre första tidluckorna 1,2 och 3, gruppen BRC, innehåller bland annnat uppgifter om hur grupperna SCCH och PAG är fördelade, så kallad broadcast-information.

Gruppen SCCH är avsedd att sända meddelanden frán basstationen Bl till de av mobilerna som söker access. Gruppen PAG är avsedd att sända information till de av mobilerna som endast lyssnar men är beredda att söka access. Tidluckorna TS i ramen FU, gruppen SCCH, kan alla utnyttjas för information från en av mobilstationerna till basstationen.

Sammansättningen av en tidlucka hos nedlänken FD visas i figur 3c. Tidluckan tillhör gruppen SCCH och omfattar tre fält av R/N och CRC. I fältet B/I kan basstationen ge information till mobilstationerna om tidluckan intresse betecknade B/I, 'c 10 15 20 25 30 35 469 542 hos nedlänken FD är upptagen (Busy) eller ledig (Idle). I fältet R/N ges upplysning till mobilerna om korrekt mottagna signaler, R, respektive ej mottagna signaler, N. I fältet CRC sändes en unik kontrollsumma (Cyclic Redundancy Check sum) som grundar sig på datainnehàllet i tidluckorna frân mobilen, exempelvis mobilstationens eget abonnentnummer och en sökt abonnents nummer .

Figur 4 visar ett blockschema över hur mobilstationen M4 söker access till mobiltelefonsystemet via basstationen Bl enligt det uppfinningsenliga förfarandet. Detta förfarande skall beskrivas i anslutning till systemet i figur 1 med styrkanalen CC enligt figurerna 3a, 3b, och 3c.

Utgàngsläget,som inte visas i figur 4, är att mobilen M4 befinner sig i cellen Cl med avstängd mobiltelefon. När mobiltelefonen aktiveras inleder den en avsökning av mobilsystemets samtliga frekvenser för styrkanaler. Den starkaste av dessa utpekas och i föreliggande exempel förutsättes att detta är styrkanalen CC från basstationen Bl. Mobilstationen M4 lyssnar till nedlänken FD och inleder ett synkroniseringsförfarande med hjälp av synkroniseringsinformationen på en definierad tidlucka i ramen TDMA enligt figur 3. Broadcast-informationen i tidluckorna 1,2 och 3, BRC-gruppen, avlyssnas i en följd och ger mobilen M4 information om bland annat formatet hos ramen FD. Mobilen söker ännu inte kontakt med någon annan abonnent och sökes inte heller av någon annan. Mobilen M4 övergår till ett lyssningsläge pà tidluckor i gruppen PAG på nedlänken, enligt exemplet tidluckorna 11 och 12. Detta läge motsvarar ett block 41 i figur 4 med en etikett "Data att sända?". Mobilen får härvid information om exempelvis förändrat format hos ramen FD eller får order att lyssna på en alternativ styrkanal. Detta motsvarar ett alternativ No hos blocket 41.

När mobilen skall söka en abonnent, B-abonnenten, slås denna abonnents nummer, svarande mot ett alternativ Yes hos blocket 41.

Mobilstationen övergår härvid till att lyssna på alla tidluckorna i ramen FD hos nedlänken, svarande mot ett block 42 med en 10 15 20 25 30 35 469 542 etikett "Mottar B/I". Så som visas i figur 3c innehåller dessa tidluckor fältet B/I med upplysning huruvida tidluckorna i upplänken FU är upptagna eller lediga. Flera andra mobiler, i exemplet mobilerna M3, M6 och M7 kan samtidigt med mobilen M4 söka access. Det inträder härvid en slumpmässig situation rörande vilka av mobilerna som inleder sitt accessförfarande, så kallad Random Access.

Om en ledig tidlucka indikeras på nedlänken FD, svarande mot ett alternativ I i blocket 42, översändes en första del av accessmeddelandet till basstationen Bl från mobilerna. Enligt exemplet är tidluckan 16 pâ upplänken FU ledig och utpekas av basstationen Bl. Alla mobilerna sänder på denna tidlucka och basstationen uppfattar det signalstarkaste meddelandet. Enligt exemplet härrör detta starkaste meddelande från mobilstationen M4, som sänder den första delen av sitt accessmeddelande. Denna sändning svarar mot ett block 43 med etikett "Sänd första accessdel" och utföres på den utpekade tidluckan 16 i upplänken FU.

Med hjälp av innehållet i denna första del av accessmeddelandet kontrollerar basstationen Bl om accessdelen är korrekt mottagen.

Kontrollen benämnes Cyclic Redundancy Check. Basstationen beräknar också den ovannämnda unika kontrollsumman. Resultatet återsändes så som ett kontrollmeddelande i tidluckan 17 på nedlänken FD, det vill säga den âtersänds i den första tidluckan efter den utpekade tidluckan 16 pá upplänken FU. Resultatet återsändes i fälten R/N respektive CRC. Basen Bl markerar denna tidlucka 17 upptagen genom att markera B (Busy) i fältet B/I.

Resultatet uppfângas av mobilerna i cellen Cl, det vill säga mobilerna M3, M4, M6 och M7. Dessa kan kontrollera om den översända delen av accessmeddelandet mottogs korrekt av basstationen Bl, svarande mot ett alternativ R i ett block 44 med en etikett "Mottag R/N".

Mobilerna i cellen Cl kontrollerar därefter om den unika kontrollsumman i fältet CRC motsvarar dess egna översända ett block 45 med en etikett acces sdel , svarande mot 'a 10 15 20 25 30 35 469 542 "Överensstämmer?“. Enligt exemplet är det mobilen M4 som lyckades översända den första delen av sitt accessmeddelande. Mobilen M4 avläser den unika kontrollsumman i fältet CRC och finner överensstämmelse med sin egna sända accessdel, svarande mot ett alternativ Yes vid blocket 45. Mobilen M4 erhåller härigendm förbindelsen till basstationen B1 genom markeringen B i fältet B/I Mobilen fortsätter att sända flera delar av dess accessmeddelande, svarande mot ett block 46 med en etikett "Fler accessdelar att sända?". Vid ett alternativ Yes i detta block överföres ytterligare delar av accessmeddelandet på tidluckan 17 i upplänken FU, svarande mot ett block 47 med etikett "Sänd nästa accessdel". Basstationen Bl utför på nytt kontroll av korrekt mottaget meddelande, den nämnda Cyclic Redundancy Check, och återsänder konrollmeddelandet till mobilen M4 på tidluckan 18 i nedlänken FD. Enligt uppfinningen översändes härvid fälten B/I och R/N men inte fältet CRC, det vill säga att den unika kontrollsumman inte översändes efter denna andra del av accessmeddelandet. Enligt ett alternativ översändes den unika kontrollsumman men analyseras inte av mobilen M4 med avsikt att kontrollera att mobilen får fullfölja sitt accessförfarande.

Mobilen M4 får uppgift om korrekt mottagning genom fältet R/N, svarande mot ett alternativ R i ett block 48 med etikett "Mottar R/N" i figur 3. Mobilen M4 sänder fler delar av accessmeddelandet om det finns sådana delar att översända. Vid alternativet Yes i blocket 46 översändes en accessdel på tidluckan 18 på upplänken FU och basstationen Bl kvitterar med kontrollmeddelandet. Liksom vid föregående kontrollmeddelande saknas den unika kontrollsumman. Accessförfarandet fortsätter på detta sätt tills hela accessmeddelandet översänts. Mobilstationen noterar härvid ett alternativ No i blocket 46 och det lyckade accessförfarandet avslutas. Mobilen har från början uppgift om hur långt accessmeddelandet är och kan med hjälp av denna uppgift avsluta accessförfarandet. Mobilen M4 meddelar dessutom succesivt till basstationen Bl hur mycket som är kvar av accessmeddelandet.

Basstationen kan härigenom sätta fältet B/I till värdet I, det 10 15 20 25 30 35 469 542 10 vill säga ledig, i. den följande tidluckan. Samtidigt såttes fältet R/N till värdet R varigenom basstationen Bl bekräftar att sista delen av accessmeddelandet mottagits.

I figur 4 visas med block 49, 50, och 51 alternativa händelser vid det ovan beskrivna accessförfarandet. Vid ett alternativ B i blocket 42 ställes i blocket 49 med en etikett "Tid ute?“ en fråga om ett tidsintervall för accessen överskridits. Vid ett alternativ Yes i blocket 49 avslutas accessen och vid ett alternativ No ges order om att motta nästa tidlucka i blocket 50, vilket etiketterats "Mottag nästa tidlucka". Accessförfarandet startar härvid på nytt. Vid ett alternativ N, icke mottagen, i blocket 44 ställes blocket 51, med etikett "överskrider Nl?", om antalet accessförsök överskrider ett förutbestämt antal. Om så är fallet, ett alternativ Yes i blocket en fråga i 51, avslutas accessförsöken med misslyckande. Vid ett alternativ No göres ett nytt försök. På samma sätt avslutas eller göres nytt försök vid ett alternativ No i blocket 45, kontrollsumman igenkännes inte. Detta alternativ utnyttjas av det vill säga mobilerna M3, M6 och M7 i ovanstående exempel. Vid ett alternativ N, icke mottagen, i blocket 48 avslutas accessförfarandet för mobilen M4 med ett misslyckande.

I utföringsexemplet har utnyttjats tidluckorna 16, 17 och 18, Enligt ett alternativ kan tidluckorna ligga mera spridda i förhållande till vilka följer pá varandra i ramarna FD och FU. varandra för att skapa ökade tídsutrymmen för beräkningar hos basstationen Bl och mobilstationen M4.

Enligt kända förfaranden, exempelvis enligt specifikationen RCR STD -27, version April 1991, mobiltelefonstandarden, återsändes och analyseras den unika fältet CRC för accessmeddelandet. Det har genom simuleringar visats att det till det ovannämnda japanska kontrollsumman i varje mottagen del av kända förfarandet ger en lägre andel lyckade, färdiga accesser än det uppfinningsenliga förfarandet. Detta kan synas förvånande och motsägelsefullt då man ju enligt de kända förfarandena bekräftar den unika kontrollsumman för varje del av accessmeddelandet, H 'n 10 15 20 25 469 542. ll medan enligt uppfinningen kontrollsumman bara bekräftas en gäng.

Förklaringen till detta förhållande ligger i att störningar från exempelvis de angränsande basstationerna B2-B10 kan förvränga informationen på tidluckorna på nedlänken FD, så att den korrekta kontrollsumman missuppfattas av mobilstationen M4. Om detta inträffar vid bekräftandet av den andra eller senare delar av accessmeddelandet kommer mobilen att finna att den unika kontrollsumman härvid inte mobilens kontrollsumma. Accessförfarandet kommer härvid att onödigtvis avbrytas och mobilen M4 inleder ett nytt accessförfarande.

Andelen onödigtvis avbrutna accesser ökar ju lägre C/I- värden som råder. I beteckningen C/I anges med C nivån hos bärfrekvensen och med I nivån hos störande interferenser. överensstämmer med Figur 5 visar ett diagram över andelen lyckade accessförfaranden vid en störningsgrad C/I = 15 dB. På diagrammets abskissa anges med beteckningen NU antalet delar i accessmeddelandet och på dess ordinata anges med S1 en. procentuell andel Överförd information, det vill säga utnyttjandegraden av styrkanalen CC. En kurva A1 anger resultatet för det kända accessförfarandet när den unika efter varje del i anger resultatet för det kontrollsumman CRC analyseras accessmeddelandet. En kurva Bl uppfinningsenliga förfarandet. Det framgår att det uppfinningsenliga förfarandet ger fler lyckade accesser ju fler delar NU accessmeddelandet har, medan andelen lyckade accesser sjunker enligt det kända förfarandet.

Claims (2)

10 15 20 25 30 35 469 542 12 PATENTKRAV

1. Förfarande i ett mobilradiosystem för att åstadkomma access för en av ett flertal mobilstatíoner vilka kommunicerar med en landbunden del av systemet via tidsdelade kanaler med ramvis ordnade tidluckor, varvid mobilstationerna kan erhålla access till en basstation i systemet medelst ett accessmeddelande över en digital styrkanal, vilket förfarande omfattar följande förfarandesteg - en betraktad av mobilstationerna, som lyssnar på styrkanalen, erhåller en ledig tidlucka på styrkanalens upplänk, - mobilen sänder accessmeddelandet på upplänken, - basstationen kontrollerar korrekt överföring och genererar med hjälp av accessmeddelandet en unik kontrollsumma, - basstationen bildar ett kontrollmeddelande och återsänder detta till alla av mobilradiostationerna som samtidigt söker access, k ä n n e t e c k n a t därav att - basstationen (Bl) mottar i en tidlucka på upplänken (FU) en första del av den betraktade mobilens (M4) accessmeddelande och återsänder kontrollmeddelandet, - mobilradiostationerna (M3, M4, M6, M7) kontrollmeddelandet, - den betraktade mobilen (M4) avlâser och igenkänner den unika (CRC) och tidlucka (17) på styrkanalens (CC) upplänk (FU), avlâser kontrollsumman erhåller en - basstationen (Bl) mottar på upplänken (FU) åtminstone jytterligare en del av accessmeddelandet. från den betraktade mobilen (M4), - basstationen (Bl) återsänder kontrollmeddelandet på nedlänken, - den betraktade mobilen (M4) avstår härvid från att utnyttja den unika kontrollsumman (CRC) för ändamålet att igenkänna den tilldelade förbindelsen på styrkanalens (CC) upplänk (FU).

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav att kontrollmeddelandet som återsändes från basstationen (Bl) efter den nämda ytterligare delen av accessmeddelandet saknar den unika kontrollsumman (CRC).