SE513974C2 - Hastighetsbestämning av mobila enheter i telekommunikationssystem - Google Patents

Description

513 974 ett område som täcks av flera sammanlänkade DECT-celler kommer därför att orsaka många handovers (överflyttning av pågående samtal från en cell till en annan; det finns både intercell handover och intra- cell handover, det är de förra som åsyftas här). Om antalet intercell handovers blir mycket stort kommer detta att lasta ner det bakom- liggande nätet och förorsaka ökad signalering (till den centralenhet som finns bakomliggande, och/ eller till VLR, osv). Även om hög handover-frekvens accepteras kvarstår problem med att bibehålla hög transmissionskvalitet vid högre hastigheter. Problemet orsakas av att vinsten med antenndiversitet minskar vid högre hastig- heter för DECT, eftersom diversitetsalgoritmer där endast den ena enheten har antenndiversitet, måste göra någon form av prediktering med hastighetsberoende giltighet - vid högre hastigheter hinner mobilen färdas så pass långt under en tidsram så att nivån på Rayleigh fädningen hinner ändras åtskilliga dB. Detta innebär att man för högre hastigheter antingen måste öka fädningsmarginalen, vilket innebär en rninskad cellstorlek, eller tillgripa kodning och/ eller interleaving som för t ex GSM.

Av detta skäl har alla publika operatörer av DECT intresse av att sortera ut de DECT portabler som rör sig "för fort" för att det skall vara möjligt/ lönsamt att hantera samtalen.

För en operatör som opererar både mobilnät och DECT -nät är det än mer intressant att kunna urskilja de portabler som rör sig "för fort".

Om dual-mode handenheter (DECT + GSM tex) används har operatören ett mycket stort intresse av att snabba portabler använder mobiltelefonisystemet, så att bilbuma mobiler som rör sig snabbt inte "flyter över" till DECT. Operatören vill naturligtvis tillse så att varje nät används optimalt, och likaså att kombinationen av dessa blir optimal.

I sammanhanget kan det vara värt att klargöra vad som avses med ”snabb rörelse". Prov har visat att DECT-system klarar av att hantera 0513 974 portabler som rör sig med hastigheter upp till 70 km/h ( i dessa prov hann man förmodligen inte erhålla högre fordonshastigheter inom ett område med DECT-täckning!). Det är riinligt att anta att proven genomfördes så att portabeln passerade i stort sett diametralt genom cellerna, för att orsaka så få handovers som möjligt. Med antagandet att cellpassagerna i genomsnitt är betydligt mer perifera, så är det rimligt att använda hastighetsgränser i området 20-40 km/h (dvs ca 10 m/s; 5-10 ggr gångtakt). Operatören skall naturligtvis ha möjlighet att avgöra vilken gräns som bör användas.

Sammanfattat utgörs det tekniska problemet av att DECT-portabler som rör sig "för fort" orsakar en alltför hög handover-frekvens med en "alltför stor" bakgrundssignalering samt riskerar sämre transmissions- kvalitet alternativt fördyrad cellstruktur. Dual-mode handenheter bör också kunna dirigeras in i det nät som bäst kan hantera deras trafik.

LösNINGEN Det som huvudsakligen kan anses vara kännetecknande för en anordning enligt uppfinningen framgår av de kännetecknande delarna i de efterföljande patentkraven.

FÖRDELAR Genom det i ovan föreslagna kan en praktisk tillämpbar anordning utföras. Så t ex har mätningar utförts med 2000 sampel/ sekund, vilket motsvarar 1 DECT-tidslucka per sampel i olika miljöer för olika hastig- heter. De preliminära värderingarna av mätningarna verifierar upp- finningens användbarhet i hithörande sammanhang. Uppfinningen kan utnyttjas för att sortera ut DECT-portabler som rör sig med för hög hastighet för att det ska vara intressant eller lönsamt för operatören att upprätta förbindelser med portablema. Uppfinningen torde ha störst intresse för publika operatörer, men även operatörer av privata nät 513 974 torde ha samma intresse. Utöver angivet applikationsområde kan uppfinningen användas i alla typer av små celler, ochockså i mobil- telefonisystem för tex en grovsortering.

FIGURFÖRIEQNINC; En för närvarande föreslagen utföringsform av en anordning som uppvisar de för uppfinningen signifikativa kännetecknen skall be- skrivas i nedanstående under samtidig hänvisning till bifogad ritning, där figuren anger en beskrivning av uppfinningen i form av ett flödes- schema.

Dl-:TALJERAT UrFömNGsmæMPEL Uppfinningen baseras på att mobilens hastighet bestäms med hjälp av fädningsmätningar. Fädriing utgörs av variationer av signalstyrkan i tiden eller rummet på grund av interferens mellan olika utbrednings- vägar samt (varierande) skuggning. En mottagare erfar alltid en viss fädning på grund av att omgivningen rör sig, tex bilar, människor, vajande träd, etc. Objekten kan verka som reflektorer. De behöver alltså inte skugga direktstrålen för att ha en inverkan. Denna typ av bakgmndsfädrüng uppvisar en stor variation beträffande periodicitet och amplitud. Normalt i suburban och urban miljö har bakgrunds- fädning en snabb komponent med liten amplitud samt en mycket långsam med varierande amplitud.

Då mottagaren rör sig erfar den dessutom ytterligare två typer av fädning: »li 513 974 5 1) Snabb fädning som är Rayleigh-fördelad. Detta innebär bland annat att medelavstândet mellan två signalstyrkeminima är en halv våg- längd. Rayleigh-fädning har en mycket stor amplitud-variation. 2) Långsam fädning som är lognormal-fördelad.

Fädningsmätningarna kan ske enligt nedan: - Mobil- eller basenhet utför signalstyrkemätningar. Dessa mätningar utförs med en bestämd mättakt (sampelfrekvens).

- Signalstyrkevärdena medelvärdebildas över en "kort" tid. För DECT är ca 100 ms lämpligt. Korttidsmedelvärdet (KMED) betecknar detta medelvärde.

- Signalstyrkevärdena medelvärdebildas över en "lång" tid. För DECT är ca ls lämpligt. Långtidsmedelvärdet (LMED) betecknar detta medelvärde.

Fädníngsbestämningen kan enligt uppfinningen även ske enligt nedan: - Fädningen (FH) som utgör grunden för hastighetsbestämningen utgörs av differensen mellan korttidsmedelvärde och långtids- medelvärdet: FH=KMED-LMED.

Hastighetsbestäznrtingen enligt uppfinningen sker enligt följande: Avståndet mellan två konsekutiva passager för fädningen av ett visst gränsvärde (GV) skall beräknas. Passagerna skall ha samma tecken. Avståndet betecknas SGV.

GV är en konstant som väljs optimalt med avseende på våglängd och hastighetsintervall. GV kan för DECT tex väljas till -2 dB. 513 974 6 GVP är en konstant som väljs optimalt med avseende på GV. GVP kan sägas uttrycka ett referensavstånd för SGV.

Hastigheten beräknas enligt: Hastigheten = Sampeltakt * GVP/SGV.

Det finns flera anledningar till att utnyttja korttidsmedelvärdet i stället för momentant signalstyrkevärde: - Man elirninerar på så sätt fel på grund av gles sampling relativt fädningens struktur vid måttliga och högre hastigheter. Exempel: För en DECT-portabel erhålles ett mätvärde per ram, dvs 100 mät- värden/ sekund. Vid 10 m/s motsvarar detta ett avstånd om 10 cm mellan varje mätvärde. Detta kan jämföras med medelavståndet mellan två minima vid Rayleigh-fädning som är en halv våglängd, dvs ca 8cm. Man får således svårt att karaktärisera Rayleigh- fädningen. - inverkan av frekvenshopp minskas. Med korttidsmedelvärdet kom- mer en relativt frekvensoberoende fädning att utnyttjas för hastig- hetsbestämningen.

- Inverkan av tidsluckehopp minskas, liksom inverkan av eventuell antenn-mikrodiversitet. Man i stort sett eliminerar inverkan av bakgrundsfädning.

Uppfinníngen är inte begränsad till den i ovan så som exempel visade utföringsformen utan kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav och uppfinníngstanke.

Claims (9)

513 974 PATENTKRAV :fl

1. Anordning vid telekommunikationssystem innefattande ett småcellnät, tex DECT och ett mobilnät, tex GSM, som innefattar mobila enheter som rör sig inom och emellan systemets celler, och den är anordnad att identifiera mobila enheter som rör sig med en förutbestämd hastighet, om åtminstone en del av de mobila enheterna är anordnade för dual-mode (DECT + GSM tex), k ä n n e te c k n a d av, att de mobila enheterna som är fastställda att röra sig med en hastighet som ej överstiger den förutbestämda hastigheten är tilldelade access till småcellnätet, och att övriga enheter är förvägrade access efter givna access till mobilnätet, varvid näten är givna ett optimalt utnyttjande.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e te c k n a d av, att respektive mobils hastighet är bestämbar med hjälp av fädningsmätningar.

3. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av, att signalstyrkemätningar är utförda av mobil- eller basenhet, vilka mätningar företrädesvis är utförda med en bestämd mättakt/sampelfrekvens.

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av, att signalstyrkevärdena är medelvärdebildade över en kort tid, tex en tid som i DECT är vald till ca 100 ms, och ett korttidsmedelvärde som betecknar medelvärdet är erhållet.

5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av, att signalstyrkevärderna är medelvärdebildade över lång tid, tex ca en sekund i fallet med DECT, vilket medelvärde benämnes långtidsmedelvärde.

6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av, att fädningen, som utgör grunden för hastighetsbestämningen är utgjord av differensen mellan korttidsmedelvärdet och långtidsmedelvärdet.

7. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av, att hastighetsbestämningen sker genom att avståndet mellan två konsekutiva passager för fädningen av ett visst gränsvärde är beräknat, varvid samma tecken är erhållna passagerna, att gränsvärdet består av en konstant som är vald optimalt med avseende på våglängd och hastighetsintervall, gränsvärdet för DECT är således valbart till minus 2 dB, ett referensavstånd för nämnda avstånd utgör en konstant som är vald optimalt med avseende på gränsvärdet, 513 974 b och att hastigheten = sampeltakt * referensavståndet/ avståndet mellan två konsekutiva passager.

8. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä' n n e t e c k n a d av, att hastigheten är vald inom området 20-40 km/ h eller högre.

9. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av, att mätningen blir utförd med ca 2000 sampel per sekund.