SE516828C2 - Förfarande och anordning för att hantera handover i ett cellulärt radiosystem - Google Patents

Description

lO l5 20 25 30 516 828 2 från varandra i mottagarna på grundval av spridningskoden för varje användare.

Datasignalen återställs i mottagaren till originalbandet genom att multiplicera den igen med samma spridningskod som användes under överföringen. För att undvika att signalerna stör varandra, är koderna som används för nedlänkama (radiolänkar från basstation till mobilterminal) från varje basstation typiskt ömsesidigt ortogona- la.

Antalet ortogonala koder är emellertid begränsat och antalet beror på datahastighe- ten. När den i medeltal använda datahastigheten ökar i en cell, minskar antalet till- gängliga ortogonala koder.

Därmed har en basstation begränsade resurser vad gäller koder som kan användas i nedlänksriktriingen. Basstationen kan också ha begränsade resurser avseende den totala mängden Överförd effekt och avseende signalbehandlingsresursema som be- hövs för att överföra och mottaga.

När en användare kommer in i en ny cell i ett CDMA-system kan handovem från den första basstationen till basstationen i den nya cellen utföras på i princip två sätt.

Det vanliga sättet i CDMA-system är en mjuk handover, där mobilstationen stannar på den ursprungliga frekvensen och lägger mot den nya basstationen till ytterligare en länk som använder samma frekvens som den ursprungliga länken. Under mjuk handover behåller mobilstationen den ”gamla” länken/länkarna så att den har åtrnin- stone två länkar till olika basstationer. Ett annat sätt att gå in i en ny cell är via hård handover. Detta betyder att länken som används före handovem släpps när en ny länk till en ny basstation läggs till. Den nya länken kan ha en annan frekvens än den först använda länken, men frekvensema kan också vara desamma. Därmed är ett frekvensskifte möjligt i hård handover.

I US-ansökan under behandling med ansökningsnummer US-09/461 .030 beskrivs mjuk och hård handover i ett CDMA-system. 10 15 20 25 30 516 828 Ett problem med den hårda handovern är att under skiftet till en ny länk och kanske till en ny frekvens kan kvaliteten på anslutningen försämras eller så kan anslutning- en t.o.m. brytas.

Sammanfattning Syftet med. uppfinningen är att öka pålitligheten hos anslutningar i ett cellulärt ra- diosystem.

Detta uppnås genom ett förfarande av det inledningsvis beskrivna slaget, innefattan- de stegen beskrivna härefter. Det första steget är att sända information om vilken typ av kund den åtminstone en berörda abonnenten är från ett hemlägesregister, HLR.

Denna information mottas i en nod ansluten till hemlägesregistret och basstationer- na. Nästa steg är att använda denna information för att fastställa ett prioritetsvärde som indikerar en prioritet tilldelad anslutningen mellan mobilterminalen och den åtminstone en första basstationen. Därefter följer att från prioritetsvärdet bestämma vilken typ av handover mobilterminalen skall utsättas för, varefter den valda typen av handover utförs.

Det uppnås också genom en anordning av det inledningsvis beskrivna slaget, kän- netecknad av att den är avsedd att vara placerad i noden. Anordningen innefattar mottagningsmedel anpassat att, från ett hemlägesregister, HLR, i nätet, motta infor- mation om vilken typ av kund den åtminstone en berörda abonnenten är. Vidare in- nefattar anordningen fastställningsmedel för att fastställa ett prioritetsvärde som in- dikerar en prioritet tilldelad den åtminstone en anslutningen mellan mobiltenninalen och den åtminstone en första basstationen, varvid fastställningsmedlet är anslutet till mottagningsmedlet och är anpassat att använda informationen från HLR för fast- ställandet av prioritetsvärdet. Anordningen innefattar också styrmedel anslutet till fastställningsmedlet, anpassat att i enlighet med det fastställda prioritetsvärdet be- 10 15 20 25 516 828 4 sluta vilken typ av handover denna anslutning skall utsättas för och att utföra han- dovem.

Vidare uppnås det genom en nod av det inledningsvis beskrivna slaget, känneteck- nad av att den innefattar en sådan anordning.

Det uppnås också genom ett mobilt kommunikationsnät av det inledningsvis be- skrivna slaget, kännetecknat av att basstationerna är anslutna till nätet genom en så- dan nod.

Detta forfarande, denna anordning, denna nod och detta mobilkommunikationsnät tillförsäkrar att det inte kommer att bli några onödiga kvalitetssänkningar för anslut ningarna och att högprioriterade anslutningar inte kommer att utsättas för hård han- dover, om anslutningar med lägre prioritet i stället kan utsättas för hård handover.

Företrädesvis innefattar förfarandet att med övervakningsmedel övervaka frekven- serna som används för anslutningama mellan mobilterminalerna och basstationerna för att fastställa när det är eller är på gång att bli en överbelastning i en använd fre- kvens. Lämpligen innefattar det också att i det till övervakningsmedlet anslutna styrmedlet med hjälp av informationen om statusen hos frekvenserna samt informa- tionen om prioritetsvärdet hos anslutningen bestämma vilken typ av handover mo- bilterminalen skall utsättas för. Härigenom beaktas statusen hos de olika frekven- serna när beslut tas om typ av handover.

Lämpligtvis utförs fastställningssteget i en nod ansluten till basstationerna. Övervakningen av frekvenserna, beslutandet om vilken typ av handover och utfö- randet av handovern styrs företrädesvis från noden. 10 15 20 25 516 828 5 Företrädesvis innefattar förfarandet användning av information om vilken typ av tjänst abonnenten använder vid fastställandet av ett värde som indikerar prioriteten tilldelad till den åtminstone en anslutningen.

Steget att bestämma kan innefatta att i styrmedlet bestämma om handovem skall vara en hård eller mjuk handover.

Företrädesvis är noden en Radio Network Controller (RNC).

“Nätet är lämpligen anpassat att operera enligt CDMA-tekniken.

Kort beskrivning av ritningarna F ig. 1 visar schematiskt en mobilterminal som är i kontakt med tre basstationer.

Fig. 2 visar schematiskt mobilterminalen i fig. 1.

Fig. 3 visar en mobilterminal som är ansluten till tre basstationer som är anslutnatill ett nät.

Detaljerad beskrivning av utföringsforrner I ett CDMA-system mottar och kombinerar mobilterminaler länkar från många bas- stationer samtidigt. Detta är möjligt eftersom olika basstationer använder samma frekvens för sina länkar till en och samma mobilterminal. I följande beskrivning motsvarar varje basstation en cell.

F ig. 1 visar schematiskt en mobilterminal 1, som har upprättat radiolänkar till en första, en andra och en tredje basstation 3, 5 resp. 7. Där visas också en fjärde, en 10 15 20 25 516 828 6 femte och en sjätte basstation 9, 11 resp. 13, som är belägna relativt nära mobilter- minalen men som inte har upprättat radiolänkar till mobiltenninalen 1.

Mobilterminalen 1 har alltså ett aktivt set 15 av basstationer 3, 5, 7, från vilka mo- biltenninalen 1 mottar radiosignaler, och ett bevakat set 17 av basstationer 9,11, 13, från vilka mobilterminalen 1 ska vara redo att motta radiosignaler. Mobiltenninalen 1 mottar en pilotsignal från alla basstationeri ett område runt mobilterrninalen, var- vid detta ornråde omfattar både det aktiva setet 15 och det bevakade setet 17.

Pilotsignaler används i CDMA-systemet för att uppskatta kvaliteten hos nedlänkarna från basstationerna. En pilotsignal är en icke-modulerad spridningskodad datasignal, som kontinuerligt överförs av varje basstation till dess täckningsorriråde. En rake- mottagare (ej visad) i en mobilterminal indikerar när den har mottagit effekt på en specifik kod motsvarande en pilotsignal från en specifik basstation. Mobiltenninalen mottar dessa pilotsignaler från basstationema och rapporterar mätvärden till en nod, RNC (Radio Network Controller), i nätet ansluten till basstationerna. Noden använ- der pilotsignalsmätningama för att instruera mobilterminalen att motta eller inte motta nedlänkar från de olika basstationema. Pilotsignalerna som ger de starkaste mätvärdena bildar det aktiva setet 15 av basstationema 3, 5, 7 i mobilterminalen.

Från basstationema 9, 1 1, 13 innefattade i det bevakade setet 17 mottar mobilterrni- nalen 'l ingenting förutom dessa pilotsignaler.

Rake-mottagaren i varj e mobilterminal mäter kontinuerligt pilotsignaler. Varje rake- mottagare upprätthåller en mätlista på basstationema och de motsvarande sprid- ningskodema hos pilotsignalerna som är belägna nära mobilterniinalen och som är möjliga kandidater för handover eller upprättande av anslutning. Basstationema på mätlistan bildar en grupp av kandidater som kan bli medlemmar i den aktiva upp- sättningen. 10 15 20 25 30 516 828 i 7 När en mobiltenninal förflyttas, uppdateras mätlistan. Rake-mottagaren mottar ra- diosignaler från en ny basstation när RNC instruerar mobilterminalen att göra så. instruktionerna från RNC baseras på styrkan hos de i mobilterminalen mottagna pi- lotsignalerna.

Mobilterminalen sänder upprepade gånger information till basstationerna om t.ex. hur starka de olika mottagna pilotsignalerna är. Denna information kan sändas peri- odiskt eller endast när en förändring i signalen har registrerats. Informationen skick- as vidare från basstationerna till RN C (Radio Network Controller). RN C känner också till sändeffekten hos pilotsignalerna och därmed känner den till dämpningen mellan basstationen och mobiltenninalen för varje nedlänk (radiolänkar från bassta- tionerna till mobilterminalema). Den kan därmed från denna information derivera vilka nedlänkar som år viktigast i de olika anslutningarna.

Således är basstationerna 3, 5, 7 i den aktiva uppsättningen 15 i fig. 1 belägna ”nära” mobilterminalen 1 och basstationerna 9, ll, 13 i den bevakade uppsättningen - 17 belägna ”näst intill” basstationema i den aktiva uppsättningen. Detta ”nära” och ”näst intill” motsvarar snarare den erforderliga effekten för en bra anslutning än ett - geografiskt avstånd. När mobilterminalen förflyttas, flyttas vissa av basstationema 9, 11, 13 i den bevakade uppsättningen från den bevakade uppsättningen 17 till den aktiva uppsättningen 15, och vice versa. Båda uppsättningama 15, 17 uppdateras sålunda hela tiden när mobilen 1 förflyttas mellan cellerna i basstationerna.

Fig. 2 visar schematiskt mobilterminalen 1 i fig. 1. Mobilterminalen 1 omfattar en rake-mottagare 20. En liknande anordning är placerad i alla mobiltenninaler och också i varje basstation. Rake-mottagaren 20 mottar radiosignaler 22, 24 resp. 26 från basstationerna 3, 5 resp. 7 (se fig. l)\ som innefattas i den ovan nämnda aktiva I uppsättningen 15. Dessa signaler 22, 24, 26 har var och en olika koder. Rake- mottagaren 20 avkodar signalerna 22, 24, 26 och kombinerar dem till en signal 28.

Det faktum att slutsignalen 28 är kombinerad av många signaler 22, 24, 26 ger en 10 15 20 25 516 828 s ökad signalkvalitet tack vare diversitet. Signalen från en basstation delas också upp på många radiolänkar under överföringen mellan basstationen och rake-mottagaren på grund av reflexioner. De olika radiolänkarna kommer att utbreda sig längs olika vägar och därmed kommer de att anlända till rake-mottagaren 20 vid olika tidpunk- ter. Rake-mottagaren 20 kombinerar också dessa radiolänkar och kvaliteten i anslut- ningen höjs en gång till på grund av diversitet.

Såsom nänmts ovan finns det i princip två typer av handover i ett CDMA-system.

Den vanliga typen i CDMA är mjuk handover. Under en mjuk handover ansluter mobilterminalen till en ny basstation utan att släppa de tidigare anslutningarna. Mo- bilterminalen är därrned ansluten till mer än en basstation samtidigt. Den andra ty- pen är hård handover, där den första länken släpps när en ny läggs till till den nya basstationen. En hård handover innebär normalt ett frekvensskifte. Mjuk och hård handover kan också kombineras på olika sätt. Exempelvis kan en handover utföras som en mjuk handover men nästan direkt efter den mjuka handovern tas den första länken bort och den nya länken flyttas till en annan frekvens. Dessa kombinerade metoder kommer hädanefter att inkluderas i uttrycket hård handover.

En hård handover behövs ibland när den först använda frekvensen är eller är på gång att bli överbelastad i cellen som mobilterminalen är på gång att lämna. En hård handover med frekvensskifte behövs när den först använda frekvensen är eller är på gång att bli överbelastad i cellen som mobiltenninalen är på väg till.

Besluten om när en mobilterrninal skall göra en handover och om mobilterminalen skall göra en hård eller mjuk handover tas av RNC:n ansluten till basstationerna.

Faktorema som beaktas för dessa beslut är tex. hur många basstationer de olika mobilterminalerna är anslutna till, rapporterad brusnivå från mobilterrninalerna och kanske resurssituationen i de olika basstationerna. 10 15 20 25 516 828 9 Enligt uppfinningen skall olika typer av anslutningar behandlas olika. De olika an- slutningarna skall delas upp i olika prioritetsgrupper. De högprioriterade anslutning- arna skall inte utsättas för hård handover om en lågprioriterad anslutning i stället kan göra en hård handover, eftersom det finns en risk för sänkt kvalitet under hård handover.

Uppdelningen i olika prioritetsgrupper kan baseras på olika fakta. En möjlighet är att dela upp abonnenterna i olika prioritetsgrupper, beroende på hur bra kunder de är ellerhur mycket de betalar, dvs. vilken kategori av kunder de hör till. Prioritets- uppdelningen kan också baseras på hur de olika anslutningarna, beroende på vilken typ av tjänst de använder, påverkas av en hård handover, eller också tvärtom, hur systemet påverkas av en hård handover för en viss tjänst. Detta betyder att olika ty- per av tjänster placeras i olika prioritetsgrupper. Paketanvändare skall t.ex. placeras i en lågprioriterad grupp, eftersom de inte kommer att uppleva någon extra stöming p. g.a. hård handover. Det är också möjligt att bestämma att alla anslutningar som använder en viss tjänst, dvs. paketanvändare, skall göra hård handover även om mjuk handover är det vanliga sättet för handover i CDMA. Statistik över hur ofta abonnenterna använder olika tjänster kan också användas för uppdelningen i priorif tetsgrupper. Uppdelningen kan också baserad på alla dessa nämnda alternativ eller kanske på några av dem.

F ig. 3 visar en mobilterminal 40 i kontakt med en första basstation 42. En andra och en tredje basstation 41 resp. 43 visas i närheten av mobilterminalen. Basstationerna 41, 42, 43 är alla anslutna till en nod 45, kallad RNC, i nätet. Ett hemlägesregister (Home Location Register = HLR) 47, beläget högre upp i nätet, visas också. RN C 45 innefattar enligt uppfinningen en anordning 57, här kallad en prioritetsanordning.

I HLR 47 lagras information om varje abonnent. Denna information innefattar enligt, uppfinningen vilken kategori av kund varje abonnent tillhör. Det kan t.ex. vara fyra 10 15 20 25 30 516 828 10 kategorier av kunder där de olika kategorierna motsvarar hur abonnentema priorite- TaS.

När en mobilterminal för första gången kommer in i en cell som betjänas av en av basstationema 41, 42, 43 anslutna till RNC 45, sänds information om till vilken kundkategori denna abonnent hör av sändningsmedel 48 i HLR 47 till RNC 45. Ett mottagningsmedel 49 i prioritetsanordningen 57 i RN C 45 mottar denna inforrna- tion. I ett fastställningsmedel 50, anslutet till mottagningsmedlet 49, kombineras denna information om kundkategori och/eller information om vilken typ av tjänst abonnenten använder till ett resulterande värde som indikerar prioriteten tilldelad anslutningen. Detta värde kan antingen vara ett specifikt värde för vaije anslutning eller ett av ett förutbestämt antal värden motsvarande olika prioritetsgrupper. I en första utföringsform av uppfinningen baseras detta resulterande värde på en kombi- nation av vilken typ av tjänst abonnenten använder och vilken typ av kund det är.

I en andra utföringsform används endast informationen från HLR 47 om vilken typ av kund det är och i en tredje utföringsform av uppfinningen endast informationen om vilken typ av tjänst abonnenten använder. Även annan sorts information kan an- vändas för att göra prioritet-ingen. Exempelvis kan lagrad statistik över abonnenter- na användas, t.ex. hur ofta de använder tjänsten.

RN C 45 övervakar, kontinuerligt eller vid upprepade tillfällen, med hjälp av över- vakningsmedel 51 frekvenserna som används av basstationerna 41, 42, 43 anslutna till denna RN C 45, för att kunna upptäcka när överbelastning uppstår eller är på gång att uppstå i en frekvens. När mobiltenninalen 40 skall upprätta en ny anslut- ning till exempelvis den andra basstationen 41 och en handover skall göras, används information från övervakningsmedlet 51 om statusen hos frekvenserna tillsammans med infonnation från fastställningsmedlet 50 om prioriteten hos anslutningen i ett styrmedel 53, anslutet till övervakningsmedlet 51 och fastställningsmedlet 50, för att bestämma om denna mobilterminal 40 skall göra en hård eller mjuk handover till den andra basstationen 41. En hård handover skall göras om prioriteten hos anslut- 516 828 11 ningen är låg och/eller om den f.n. använda frekvensen för anslutningen är eller är på gång att bli överbelastad i den första och/eller andra basstationen. Stynnedlet 53 utför sedan handovern enligt beslutet.

Mottagningsmedlet 49, fastställningsmedlet 50, övervakningsmedlet 51 och styr- medlet är alla innefattade i prioritetsanordningen 57 i RNC 45.

Claims (16)

10 15 20 25 516 828 f 12

1. Patentkrav

2. . Ett förfarande för att hantera handover i ett cellulärt radiosystem, där en mobil- terminal (40), som har en anslutning till åtminstone en första basstation (42), är på gång att upprätta en ny anslutning till en andra basstation (41), kännetecknat av stegen att: sända från ett hemlägesregister, HLR, (47), information om vilken typ av kund den åtminstone en berörda abonnenten är; motta denna information i en nod (45) ansluten till hemlägesregistret (47) och basstationema (41 ,42,43); använda denna information för att fastställa ett prioiitetsvärde som indikerar en prioritet tilldelad anslutningen mellan mobilterminalen (40) och den åt- minstone en första basstationen (42); bestämma utifrån prioritetsvärdet vilken typ av handover mobiltenninalen (40) skall utsättas för; utföra den valda handovem. _ Ett förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att: övervaka frekvenserna som används för anslutningarna mellan mobilterrni- nalerna (40) och basstationema (41, 42, 43) för att bestämma när det är eller är på gång att bli en överbelastning i en använd frekvens; besluta utifrån informationen om statusen hos frekvensema tillsammans med informationen om prioritetsvärdet för anslutningen vilken typ av handover mobilterminalen skall utsättas för.

3. . Ett förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att fastställningssteget ut- förs i noden (45). 10 15 20 25 30 516 828 13

4. . Ett förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att övervakningen av frekvenser- na, beslutet om typ av handover och utförandet av handover styrs från noden (45).

5. . Ett förfarande enligt krav 1 och 2, kännetecknat av att fastställningssteget, övervakningssteget, beslutssteget och utföringssteget genomförs eller styrs från en nod kallad RNC (Radio Network Controller) (45) i nätet ansluten till bassta- tionema (41, 42, 43).

6. . Ett förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att använda in- fonnation om vilken typ av tjänst abonnenten använder vid fastställandet av ett värde som indikerar prioriteten tilldelad den åtminstone en anslutningen.

7. . Ett förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att beslutsste- get innefattar att besluta om handovem skall vara en hård eller mjuk handover.

8. . Ett förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det utförs enligt CDMA-tekniken.

9. . En anordning för att hantera handover i ett cellulärt radiosystem, där en mobil- terrninal (40), som har en anslutning till åtminstone en första basstation (42), är på gång att upprätta en ny anslutning till en andra basstation (41), varvid de åt- minstone två basstationema (41, 42, 43) är anslutna till nätet via åtminstone en nod (45), kännetecknad av att anordningen år anordnad att vara placerad i no- den (45) och innefattar: - mottagningsmedel (49) anpassat att, från ett hemlägesregister, HLR, (47) i nätet, motta information om vilken typ av kund den åtminstone en berörda abonnenten är; i - fastställningsmedel (50) för fastställande av ett prioritetsvärde som indikerar en prioritet tilldelad den åtminstone en anslutningen mellan mobilterrninalen 10 15 20 25 516 828 14 (40) och den åtminstone en första basstationcn (42), varvid fastställnings- medlet (50) är anslutet till mottagningsmedlet (49) och är anpassat att använ- da informationen från HLR (47) för fastställandet av prioritetsvärdet; - styrmedel (53), anslutet till fastställningsmedlet (50), anpassat att besluta i enlighet med det fastställda prioritetsvärdet vilken typ av handover denna an- slutning skall utsättas för och att utföra handovem.

10. En anordning enligt krav 9, kännetecknad av att den innefattar övervaknings-

11. ll. medel (51) anpassat att övervaka frekvenserna som används för anslutningama mellan mobilterrninalerna (40) och basstationema (41, 42, 43) anslutna till noden (45) för att fastställa när det är eller är på gång att bli en överbelastning i en an- vänd frekvens, och av att styrrnedlet (53) är anslutet till övervakningsmedlet (51) och är anpassat att använda informationen från övervakningsmedlet (51) om statusen hos frekvensema tillsammans med informationen om prioritetsvärdet, för att besluta vilken typ av handover anslutningen skall utsättas för. En anordning enligt krav 9 eller 10, kännetecknad av att fastställningsmedlet (50) är anpassat att använda information om vilken typ av tjänst abonnenten an- vänder vid fastställandet av ett värde som indikerar prioriteten tilldelad den åt- minstone en anslutningen.

12. En anordning enligt något av kraven 9-11, kännetecknad av att stynnedlet (53) i är anpassat att besluta om handovern skall vara mjuk eller hård.

13. En nod (45) i ett nät i ett cellulärt radiosystem, varvid noden (45) är anslutnings- bar till åtminstone en basstation (41 , 42, 43), som kan ansluta till och motta län- kar av signaler från åtminstone en mobilterrninal (40), kännetecknad av att den innefattar en anordning enligt kraven 9-12. 516 828 15

14. En nod enligt krav 13, kännetecknad av att den är en Radio Network Controller (RNC).

15. Ett mobilt komrnunikationsnät, innefattande basstationer (41, 42, 43), känne- 5 tecknat av att basstationerna (41, 42, 43) är anslutna till nätet genom en nod (45) enligt krav 13 eller 14.

16. Ett mobilt kornmunikationsnät enligt krav 15, kännetecknat av att nätet är an- passad att fungera enligt CDMA-tekniken. 10