SE516781C2 - Förfarande för estimering av en kanals belastning - Google Patents

Description

:zu-s 10 15 20 25 30 516 781 2 nämnda kanalstruktur återfinns även kanaler som används för paketdata.

Det är tidigare känt, genom exempelvis PCT-ansökan WO9833344, att räkna antalet upptagna tidluckor för att därigenom mäta belastningen på en kanal i en cell.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Ett problem i mobiltelekommunikationssystem av typen GSM är att sk cell traffic recordings som görs för att mäta belastningen i en cell, görs på nätverkssidan och måste initieras manuellt. Det kan heller inte göras hela tiden eftersom det genererar en stor mängd data som stör trafiken och belastar nätverkssidan. med datatrafik (GPRS) (EDGE) Problemet gäller även för GSM samt höghastighetsmodulation för GSM Ett ändamål med föreliggande är att kunna mäta belastningen i en cell med hjälp av en mobil terminal var som helst i cellen, utan att behöva göra inställningar på nätverkssidan.

Ett annat ändamål är att kunna uppskatta belastningen i de celler som täcker den punkt där mätutrustningen befinner sig.

Enligt uppfinningen räknas antalet lediga tidluckor genom att på en kontrollkanal söka efter kända bitmönster för skenskurar (dummyburst) som skickas i lediga tidluckor, samt på en trafikkanal mäta metrikvärdet för träningssekvensen och jämföra det mot ett tröskelvärde.

Fördelar med uppfinningen är att det blir enklare att mäta belastningen på en kanal i ett cellindelat mobiltelekommunikationssystem, eftersom man slipper generera testdata i nätverket. uran; 10 15 20 25 516 781 3 En annan fördel är att man kan göra mätningen ute pà flera celler, dvs de celler som täcker in aktuell punkt där mätutrustningen befinner sig, istället för på nätverkssidan.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av föredragna utföringsformer och med hänvisning till bifogad ritning där Figur 1 visar en del av ett cellindelat mobiltelekommunikationssystem med mobiler och radionoder; Figur 2 visar kanalstrukturen över luftgränssnittet för ett GSM-system med pakettillägg; Figur 3 visar en typisk cellkonfigurering med fyra bärvågor och icke-kombinerad SDCCH; Figur 4 visar hur en normal skur ser ut; Figur 5 visar en schematisk bild över en utjämnare; 6 visar ett flödesschema för en Figur utföringsform av uppfinningen; FÖREDRAGNA UTFöRINGsFommR avsett för ett mobiltelekommunikationssystem av typen GSM, eller GSM med datatrafik (GPRS) och/eller höghastighetsmodulation för GSM Förfarandet enligt uppfinningen är (EDGE). GPRS är' en datatjänst sonl byter fràn kretskopplat till paketförmedling, vilket ökar hastigheten för dataöverföring genom att en användare får använda fler tidluckor i en ram samt att man ändrar kanalkodning gentemot aktuell interferensnivá. EDGE är en modulationsteknik som ger högre hastighet och som använder sig av samma TDMA- ramstruktur, logiska kanaler och 200kHz bärvåg som GSM. »nßnn 10 15 20 25 30 516 781 4 Ett system som uppfinningen är avsedd för innefattar en eller flera radionoder och en eller flera mobiler, vilka kommunicerar med varandra över en given radiokanal.

Figur 1 visar delar av ett sådant system vilket innehåller radionoden BTSl som täcker cellen Cl, i vilken mobilerna MSI och MS2 befinner sig. Överföring mellan radionoder och mobiler sker med hjälp av tidluckor. I ett system av typen GSM tilldelas varje bärvåg (carrier) en ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number), och varje ARFCN delas in i åtta stycken tidluckor, dvs. åtta tidluckor används för varje bärvàg, vilket innebär att upp till åtta mobiler kan använda samma bärvåg genom att använda olika tidluckor. En tidlucka på en ARFCN kallas en fysikalisk kanal, och informationen som skickas i en tidlucka kallas skur (burst).

En anordning enligt uppfinningen kan således befinna sig i mobilen MS2.

Figur 2 visar strukturen för logiska kanaler över luftgränssnittet för GSM-systemet. I kanalstrukturen finns kontrollkanaler över vilka kontrollsignaler mellan radionoder och mobiler överförs. Det finns även en trafikkanal TCH över vilken nyttosignaler (tal och/eller data) överförs. Såsom framgår av Figur 2 innefattar kontrollkanalen CCH ett antal speciella kontrollkanaler, exempelvis broadcastkanalen BCH, som i sin tur består av frekvenskorrigeringskanalen FCCH, synkroniseringskanalen SCH samt broadcastkontrollkanalen BCCH. Kontrollkanalen CCH består även av DCCH, en dedicerad kontrollkanal, som i sin tur innefattar SDCCH, Stand alone Dedicated Control Channel. kanaler för Kanalstrukturen innefattar även exempelvis PDCCH, PCCCH, DCCH och PDTCH. paketdata, Vid estimering av belastning på en kanal enligt uppfinningen är det speciellt själva trafikkanalen TCH samt ovan nämnda kontrollkanal CCH som kontrollkanal, exempelvis BCH, SDCCH, DCCH, PDCCH och PCCCH kommer ifråga. Varje speciell x-ßan 10 15 20 25 30 516 781 5 kan även också komma i fråga i olika utföringsformer av uppfinningen, samt även paketdatakanalen PDTCH.

I Figur 3 visas en typisk variant av en cellkonfigurering som varje operatör sätter upp, här med fyra bärvågor Cl-C4 och icke-kombinerad SDCCH. Att den är icke-kombinerad innebär här att enbart SDCCH finns i tidlucka Tl på bärvåg Cl, jämfört mot kombinerad då kontrollkanalen SDCCH kan vara kontrollkanaler, tidlucka. I andra exempelvis BCCH CCCH, i broadcastkanalen BCH den första tidluckan TO i. den första kombinerad med och/eller samma exemplet upptar bärvågen CO, och den dedicerade kontrollkanalen SDCCH upptar den andra tidluckan Tl. Resten av tidluckorna är upptagna av trafikkanalen TCH.

Informationen som skickas i en tidlucka kallas som tidigare nämnts för en skur. Figur 4 visar hur en typ av skur ser ut, i det här fallet en sk. normal skur som används för vanlig nyttodataöverföring. De två trafikdatafälten TD1, TD2 består av 57 bitar vardera av krypterad data eller tal samt en bit som indikerar om skuren lånades för FACCH signalering.

Träningssekvensen TS är ett känt bitmönster som används för att skapa en kanalmodell. Anledningen till att man placerar träningssekvensen TS i mitten av skuren är att man antar att kanalen är konstant under hela skurtiden, och därigenom får samma påverkan för hela skuren. Genom att använda den placeringen får man större möjlighet att radioöverföringen över kanalen inte är annorlunda när den påverkar träningssekvensen TS än när den påverkar informationsbitarna TDl och TD2. En annan placering, t.ex. i början av skuren, skulle kunna resultera i att kanalmodellen som skapas inte är korrekt för bitarna i slutet av skuren. Ändbitarna (tailbits) TB är alltid 000, och används för utjämnaren som behöver ett känt start- och stoppmönster.

För att ta reda på vad som verkligen skickats ut i luftinterfacet tar man in mottagen skur i en utjämnare och n-fns 10 15 20 25 30 516 781 6 skapar en matematisk modell för att beräkna mest troliga skickade data. I Figur 5 visas en modell över en utjämnare, i detta exempel en Viterbi. Även andra utjämnare kan komma i fråga, exempelvis en MLSE (Maximum Likelyhood Sequence Estimator). I mitten av varje skur skickas enligt ovan beskrivet en förbestämd träningssekvens TS. Genom att jämföra denna träningssekvens TS mot det mottagna bitmönstret TS', skapar utjämnaren en kanalmodell. En troligt överförd bitsekvens matas sedan genom kanalmodellen och resultatet jämförs mot nmttagen bitsekvens. Utjämnaren undersöker sedan skillnaden mellan dessa två skurar och väljer en mer troligt överförd bitsekvens. Enligt en på förhand given matematisk modell som ställer vissa krav pà detta tills resultatet är tillfredsställande och utjämnaren uppfyller utjämnaren och dess resultat, upprepas kraven.

Figur 6 visar ett flödesschema över en utföringsform av föreliggande uppfinning. Enligt denna utnyttjas skenskurar, dvs. skurar som ej innehåller information, för att upptäcka och beräkna antalet lediga tidluckor.

Första steget 01 innefattar undersökning om vilken typ av skenskurar som skickas i lediga tidluckor inom ovan nämnda specifika område, samt om DTX (Discontinuous Transmission) används inom nämnda område. Om det blir tyst i en viss tid under ett samtal kopplas DTX in, vilket innebär att brus (comfort noise) läggs på för att det inte skall låta konstigt i luren. När detta sker, skickas endast ett fåtal skurar som innehåller en beskrivning av brusets karakteristik i källsignalen istället för det antal skurar som skickas normalt. I exempelvis GSM reducerar DTX antalet sända skurar till 12 istället för 104 som normalt skulle skickats.

Skenskurar enligt ovan beskrivet behövs eftersom uteffekten från en radionod måste vara konstant på den första bärvàgen »wsnp 10 15 20 25 30 516 781 7 så att mobiler i viloläge (idle mode) kan hitta dem, samt för att kunna mäta in de grannceller som också täcker in punkten man befinner sig i, detta för att eventuellt hitta en cell som ger bättre kvalitet på radioöverföringen. Enligt GSM specifikationen 05.02 kan fyra olika skurar användas för att skickas på lediga tidluckor; Den första är en skenskur med samma träningssekvens som en vanlig skur; Den andra är en skenskur med en speciell träningssekvens; Den tredje är en skenskur med samma träningssekvens som en vanlig skur, fast mappad annorlunda, dvs om exempelvis träningssekvens nummer 1 normalt skall användas så används nummer 5 istället; Den fjärde är delar av SID~informationen som ges av talkodaren, och denna fjärde variant används tillsammans med DTX och detekteras därigenom.

Andra steget 02 innefattar inläsning av cellkonfigurationen som finns i en första tidlucka TO i en första bärvåg CO.

Detta innebär att man tar reda på antalet tidluckor som används för trafikkanalen TCH på CO och det totala antalet bärvágor som används i nämnda område. Antalet tidluckor som trafikkanalen TCH använder får man reda på genom att titta på kanalkonfigurationen, kombinerad eller icke~kombinerad SDCCH. Om kombinerad SDCCH kanalkonfiguration används är det en stark indikation på att alla övriga tidluckor används till trafikkanalen TCH. Antalet bärvágor som används fås av allokeringslistan för cellen.

Tredje steget 10 innefattar att man för alla bärvágor på en första logiska kanal, exempelvis CCH, samplar den utsända skuren från radionoden. Sampling innebär att man mäter den analoga signalen som har en viss frekvens och som motsvarar en viss kanal, vid vissa tidpunkter. Varje värde kallas ett :annu 10 15 20 25 30 516 781 8 sampel och mätningar upprepas vid definierade tidsintervall, sk samplingstid Ts. Hur väl den analoga signalen kan beskrivas digitalt beror på, bland annat, hur ofta signalen samplas. Detta beskrivs som samplingsfrekvensen l/Ts. I en utföringsform av föreliggande uppfinning sker sampling exempelvis med frekvensen 270,83kHz.

Därefter följer fjärde steget ll som innefattar avkodning av samplad skur i en utjämnare, vilket innebär att den samplade skuren från föregående steg' 10 bearbetas i. utjämnaren för att få fram det mest troligt överförda bitmönstret.

Femte steget 12 jämför avkodad skur mot den typ av skenskur som används i det aktuella specifika området för att upptäcka en oanvänd tidlucka. Här jämför man då mot ett av de ovan nämnda alternativen för att fylla en ledig tidlucka.

I en utföringsfonn av uppfinningen jämförs ett första TDl och ett andra datafält TD2 (se Fig.4) i den avkodade skuren från en mot bitmönstret för den fördefinierade skenskuren beskriven i standarden GSM 05.02, för att på så vis upptäcka en oanvänd tidlucka.

I en annan utföringsform av uppfinningen använder man sig av en skenskur med en speciell träningssekvens eller en skenskur med samma träningssekvens som för en normal skur men mappad annorlunda för att fylla upp lediga tidluckor.

Mappningen är som tidigare nämnts annorlunda på så sätt att om exempelvis träningssekvens nummer 1, av 8 möjliga, normalt skall användas så används här nummer 5 istället.

Därefter bearbetas den samplade skuren i utjämnaren med hjälp av samma träningssekvens som för en vanlig skur, vilket leder till att en oanvänd tidlucka upptäcks genom att metrikvärdet för träningssekvensen (TS) från utjämnaren blir högsta möjliga. Metrikvärdet är ett värde som fås från utjämnaren och härrör fràn träningssekvensen. Metrikvärdet större kända blir större ju skillnad det är på den träningssekvensen och den mottagna träningssekvensen. När 10 15 20 25 516 781 9 träningssekvensen från en skenskur bearbetas i utjämnaren fås inte ett väntat lågt värde, vilket beror på att utjämnaren försöker avkoda skenskuren som om den var en vanlig skur. Detta leder till att metrikvärdet för en skenskur kommer bli högsta möjliga.

En tredje utföringsform är när DTX används. När detta sker, skickas endast ett fåtal skurar, exempelvis 12 stycken som i GSM, istället för det antal skurar som normalt skickas under ett samtal, exempelvis 104 som för GSM. Detta gör att man då enbart kan titta på de få skurar som skickas för att upptäcka en upptagen tidlucka.

Det sjätte steget 20 i Figur 6 innefattar att man för alla bärvàgor pà en andra logiska kanal, exempelvis TCH, samplar den utsända skuren från radionoden.

Nästa steg 21 innefattar avkodning av samplad skur i en utjämnare, vilket innebär att den samplade skuren från föregående steg 20 bearbetas i utjämnaren för att få fram det mest troliga överförda bitmönstret. Åttonde steget 22 innefattar en jämförelse av avkodad skurs metrikvärde för träningssekvensen mot ett tröskelvärde för en oanvänd tidlucka. En oanvänd att på så vis tidlucka upptäcka metrikvärdet är större än blir upptäcks genom att tröskelvärdet, eftersom metrikvärdet större då differensen ökar mellan mottagen träningssekvens och den kända träningssekvensen.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till de ovan beskrivna och på ritningen visade utföringsformerna, utan kan modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (14)

10 15 20 25 516 781 10 PAEENTKRÄV

1. l. Förfarande för estimering av en kanals belastning inom ett specifikt område (Cl) i ett mobiltelekommunikationssystem innefattande minst en radionod (BTSl) varvid nämnda estimering görs i en radioenhet (MS2) som anordnad att kommunicera med mobiler (MSl, MS2), befinner sig inonx nämnda specifika område (Cl) och genom beräkning av antalet upptagna tidluckor i varje bärvåg (CO, Clm) som då kan representera belastningen på kanalen, omfattande stegen: - undersökning (01) om vilken typ av skenskurar som skickas i lediga tidluckor inom ovan nämnda specifika område; - inläsning (02) av cellkonfigurationen från en första tidlucka (TO) i en första bärvåg (CO) k ä n n e t e c k n a t av följande ytterligare steg: att för alla bärvågor pà en första logiska kanal - sampla (10) en utsänd skur från en radionod (BTSl); - avkoda (ll) samplad skur; - jämföra (12) avkodad skur mot den typ av skenskur som används i det aktuella specifika omrâdet (Cl) för att upptäcka en oanvänd tidlucka; samt för alla bärvågor på en andra logiska kanal: - sampla (20) en utsänd skur från en radionod (BTS1); - avkoda (21) samplad skur i en utjämnare; avkodad metrikvärde för träningssekvensen rmït ett 'tröskelvärde för' att upptäcka en - jämföra (22) skurs oanvänd tidlucka. 10 15 20 25 30 516 781 ll

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att ovan nämnda första logiska kanal utgörs av en kontrollkanal (CCH).

3. Förfarande enligt något av patentkraven 1-2, k ä n n e t e c k n a t av att ovan nämnda andra logiska kanal utgörs av en trafikkanal (TCH).

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att ovan nämnda mobiltelekommunikationssystem är av typen GSM, GSM med GPRS, GSM med EDGE eller GSM med EDGE och GPRS.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e t e c 1< n a 1: av att när man j. det specifika området (Cl) använder sig av en skenskur med samma träningssekvens (TS) som för en normal skur för att fylla upp lediga tidluckor, jämförs ett första (TD1) och ett andra datafält (TD2) i den avkodade skuren från en första logiska kanal (CCH) mot bitmönstret för den fördefinierade skenskuren beskriven i standardbeskrivningen GSM 05.02, för att på så vis upptäcka en oanvänd tidlucka.

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k r1 a t av att när man i det specifika området (Cl) använder sig av en skenskur med en speciell träningssekvens eller en skenskur med samma träningssekvens som för en normal skur men mappad annorlunda för att fylla upp lediga tidluckor, bearbetas ovan nämnda samplade skur från en första logiska kanal (CCH) i utjämnaren med hjälp av samma träningssekvens som för en vanlig skur, och en oanvänd tidlucka metrikvärdet för upptäcks därigenom att träningssekvensen (TS) från utjämnaren blir högsta möjliga.

7. Förfarande enligt något av patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t av att första steget (01) även innefattar undersökning om extra brus vid avbruten sändning (DTX) används inom ovan nämnda specifika område; 10 15 20 25 30 516 781 12

8. Förfarande enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t av att när skurar som innehåller en beskrivning av brusets karakteristik i. källsignalen används vid avbruten sändning (DTX) i det aktuella specifika området (Cl), undersöker man enbart de skurar med en beskrivning av brusets karakteristik som skickas för att upptäcka en upptagen tidlucka.

9. Förfarande enligt något av patentkraven 1-8, k ä n n e t e c k n a t av att ovan nämnda avkodning sker i en utjämnare av typen Viterbi.

10. Förfarande enligt något av patentkraven 1-8, k ä n n e t e c k n a t av att ovan nämnda avkodning sker i en utjämnare av typen MLSE (Maximum Likelyhood Sequence Estimator).

11. Radioenhet för estimering av en kanals belastning inom ett specifikt område (Cl)i ett mobiltelekommunikationssystem innefattande minst en radionod (BTSl) anordnad att kommunicera med mobiler (MS1, MS2), varvid nämnda estimering sker genom beräkning av antalet upptagna tidluckor i varje bärvåg (CO, Clm) som då kan representera belastningen på kanalen, innefattande medel för undersökning av vilken typ av skenskurar som används samt medel för inläsning av cellkonfiguration för det aktuella specifika området k ä n n e t e c k n a t av att den ytterligare innefattar medel för sampling av en utsänd skur på en första logiska kanal, medel för avkodning av nämnda samplad skur, medel för jämförelse av avkodad skur mot en tidigare känd skenskur samt medel för sampling av en utsänd skur pà en andra logiska kanal, medel för avkodning av densamma skur och medel för jämförelse av avkodad skurs metrikvärde för träningssekvensen (TS) mot ett tröskelvärde.

12. Radioenhet enligt patentkrav 11, k ä n n e t e c k n a t av att radioenheten även innefattar medel för undersökning om brus vid avbruten sändning (DTX) används under ett samtal i det specifika området (Cl). 516 781 13

13. Radioenhet enligt något av patentkraven 11-12, k ä n n e t e c k n a t av att medel för avkodning av skur utgörs av en utjämnare av typen Viterbi.

14. Radioenhet enligt något av patentkraven 11-12, k ä n n e t e c k n a t av att medel för avkodning av skur utgörs av en utjämnare av typen MLSE (Maximum Likelyhood Sequence Estimator).