SE519294C2 - Överlämningshanteringssystem och metod för ett hierarkiskt cellulärt nät - Google Patents

Description

25 30 35 « 519 294 2 skrivna i publikationen med titeln ”European digital cel- (Phase 2): Radio subsystem link control,” GSM 05.08 version 4.9.0, 15 april 1994, European Telecommunications Standards Institute (ETSI). lular communications system En cells kapacitet är bestämd av antalet kanaler, dvs frekvenser, som finns tillgängliga för tjänstens ägare. Eftersom detta antal är begränsat kan cellområden minskas för att öka kapaciteten då detta tillåter återan- vändning av tillgängliga frekvenser utan att oacceptabla störningar införs i nätet. Därför tenderar cellerna att bli stora i landsbygdsområden där trafiktätheten är låg, medan trafiktätheten tenderar att vara högre i tätortsom- råden vilket kräver att man använder mindre celler.

För sådana högtäthetstrafikomràden har det föresla- gits att en flerlagerscellstruktur inrättas, vilken be- står av ett övre lager av konventionella celler, definie- rade som makroceller, med ett undre lager av mindre cel- ler, definierade som mikroceller, som betjänar små områ- den såsom kvarter inom ett distrikt. Ytterligare ett la- ger av ännu mindre celler, definierade som picoceller, kan dessutom inrättas för att betjäna enskilda byggnader eller våningar inuti en byggnad.

I ett sådant nät, vilket räknas som ett hierarkiskt nät, gör ett antal faktorer, såsom en mobil stations rö- relse inom cellen, att överlämningsprocessen enligt den ovannämnda ställande. sådan fart att den stannar inom ett lägre lagers cell un- konventionella tekniken fungerar otillfreds- Särskilt om en mobil station rör sig med en der en mycket kort tid, kommer det antal överlämningar som krävs att bli ohanterligt stort. För mobila stationer under snabb förflyttning kan ytterligare problem med identifieringen av en passande överlämningskandidat upp- stå, eftersom uppdateringen av kandidatstationsidentifi- kationskoder ej kan utföras tillräckligt snabbt. Följakt- ligen uppkommer ett behov av ett förbättrat överlämnings- hanteringssystem i hierarkiska system. lO 15 20 25 30 35 519 294%* 3 Uppfinningen utnyttjar det faktum att cellulära nät typiskt tillhandahåller data, vanligtvis insamlade av den mobila stationen, vilka identifierar grannstationer som har den största potentiella förmågan att upprätthålla en tillförlitlig länk till en given mobil station. Dessa data uppdateras regelbundet. I ett GSM-nätverk förser ex- empelvis en basstation en mobil station, som för tillfäl- let betjänas, med en lista över andra grannbasstationer (BA-listan), övervaka och förse basstationen med periodiska rapporter vilka den mobila stationen instrueras att om signalkvalitet.

Sammanfattning av uppfinningen Enligt uppfinningen anvisas ett överlämningshante- ringssystem för ett hierarkiskt cellulärt radionät med ett flertal basstationer, som var och en har förmåga att insamla data från mobila stationer inom sitt betjänings- område, vilka data identifierar basstationer som är po- tentiella kandidater för överlämning utifrån aktuell po- tentiell signalkvalitet, vilket överlämningssystem inne- fattar frekvensmätningsorgan för mätning av ändringsfre- kvensen av så identifierade stationer som är potentiella kandidater, jämförelseorgan för att jämföra denna fre- kvens med ett förutbestämt tröskelvärde, och överläm- ningsstyrorgan för att i beroende av jämförelseorganen upprätthålla förbindelse mellan en mobil station och en i hierarkin högre nivås basstation eller medge överlämning till ett lägre lager utifrån jämförelsen.

I ett nät som arbetar enligt GSM-protokollet krävs det att varje mobil station rapporterar de sex bäst läm- pade överlämningskandidaternas identiteter och sänder en (BSIC) för var och en av dessa kandidater. basstationsidentifikationskod till basstationen I ett sådant system kan de rapporterade identiteterna lämpligen övervakas kontinuerligt vid basstationen och om antalet ändringar i cellidentitet, för celler klassade som mikroceller, sjun- ker under ett förutbestämt tröskelvärde kan överlämnings- 10 15 20 25 30 35 519 294V 4 styrorganet överlämna den mobila stationen till en lägre nivå i hierarkin.

Ett uppfinningen innefattande överlämningshante- ringssystem kommer typiskt att vara införlivat i en bas- station som utgör del av nätet.

Vidare anvisas en metod för hantering av överlämning i ett hierarkiskt cellulärt radionät med ett flertal bas- stationer, som var och en har förmåga att insamla data från mobila stationer inom sitt betjäningsområde, vilka data identifierar basstationer som är potentiella kandi- dater för överlämning utifrån aktuell potentiell signal- kvalitet, vilken metod innefattar mätning av ändringsfre- kvensen av så identifierade stationer som är potentiella kandidater, jämförelse av denna frekvens med ett förutbe- stämt tröskelvärde, och upprätthållande av förbindelse mellan en mobil station och en i hierarkin högre nivås basstation eller medgivande av överlämning till ett lägre lager utifrån jämförelsen.

För att uppfinningen skall förstås ordentligt be- skrivs nu en föredragen utföringsform av uppfinningen un- der hänvisning till bilagda ritningar.

Kort beskrivning av ritningarna Fig 1 visar ett hierarkiskt cellulärt nät i förenk- lad form.

Fig 2 är ett flödesschema som visar implementeringen av föreliggande uppfinning i ett cellulärt GSM-nät.

Beskrivning av en föredragen utföringsform Först hänvisas till fig 1, där två konventionella celler i ett cellulärt nät, makrocell l och makrocell 2, visas. Inuti makrocell 1 finns ett undre lager av mikro- celler, vilka typiskt representerar lågeffektsbasstatio- ner med antenner, som till exempel är belägna under me- delhustakshöjd. Talen inuti mikrocellerna representerar de frekvenser respektive basstation använder; i det vi- sade exemplet delar sexton mikroceller på fyra frekven- i 9 7 -12 ° O ll 1.3 : 3 'EE 2 \ PFÄII: JSR\ š-“xšhšï ä? »'31 få _ 10 15 20 25 30 35 519 294 5 ser. Eftersom dessa mikroceller typiskt kommer att ha en utsträckning på två- till femhundra meter, kan den an- vända effekten hållas på en väldigt låg nivå under förut- sättning att en viss grad av inträngning i byggnader upp- nås. Om trafiktätheten är särskilt hög kan en lägre nivå kallade pi- coceller, som betjänar enskilda byggnader eller till och av ännu mindre celler med ännu lägre effekt, med våningsplan i en byggnad inrättas. Eftersom radiout- bredning effektivt begränsas av byggnader som flankerar en gata eller av väggar och delar av enskilda byggnader, inses det att avståndet mellan potentiellt störande sta- tioner ofta kan reduceras i denna situation. Effekten av en mobil stations rörelse inom en cell kommer emellertid att öka dramatiskt när cellstorleken minskar.

Eftersom celltäckningen överlappar i mycket större utsträckning i ett hierarkiskt system än i ett icke hie- rarktiskt, cells- eller en pikocellsgrannar som använder samma fre- kan den situation där en makrocell har mikro- kvenser ofta uppkomma. I denna situation kan grannarna endast skiljas åt genom kodad identifikation, såsom BSIC- koden som används i ovannämnda GSM-systemet.

Fig 2 visar en utföringsform av uppfinningen i en basstation i ett hierarkiskt system vilket realiserar GSM-protokollet. En sådan basstation innehåller en pro- cessor som arbetar under styrning av programmoduler för att utföra signalbehandling och överlämningsstyroperatio- ner, som krävs av GSM-specifikationen. Fastän dedicerade behandlingsorgan kan vara inrättade för att utföra de operationer som beskrivs nedan i samband med uppfin- ningen, kommer tillräcklig kapacitet normalt att vara tillgänglig i den existerande processorn. I den före- dragna utföringsformen är ytterligare programmoduler in- rättade vilka styr den existerande processorn att utföra stegen enligt fig 2.

I ett GSM-system krävs det att varje mobil enhet övervakar ett antal bärvågsfrekvenser som bestäms av in- formation som utsändes från den basstation som för till- 10 15 20 25 30 35 519 294: 6 fället betjänar den enheten. Denna information innehåller en lista med frekvenser (BA-listan) men, vilket framgår av det ovan med hänvisning till fig l beskrivna hierar- kiska systemet, enbart en lista med frekvenser kan inte unikt bestämma vilken cell den mobila enheten för till- fället övervakar. Den mobila enheten instrueras följakt- ligen att avkoda cellidentifikationskoden (BSIC) för varje övervakad signal och att kontrollera att den över- ensstämmer med informationen i den grannlista som utsän- des av den basstation som för tillfället betjänar enhe- ten. Efter den inledande avkodningen måste den mobila en- heten, med uppdaterngsintervall som ej får överskrida tio sekunder under GSM-protokollet, avkoda den övervakade cellens cellidentitetskoder för att verifiera att dessa celler fortfarande finns i den utsända grannlistan. Ut- över detta måste den mobila enheten under GSM-protokollet rapportera de sex starkaste av de övervakade frekvenserna tillsammans med deras identifikationskoder när den perio- diska uppdateringen äger rum.

Med hänvisning till fig 2 äger den ovan beskrivna övervakningsprocessen rum vid steg 1. I steg 2 bestäms i överensstämmelse med uppfinningen antalet ändringar i BSIC-identifikationerna över ett förutbestämt mätinter- vall T. I den nuvarande utföringsformen associeras vikter med BSIC-samplen med avseende på tidpunkterna för samp- len, och en successivt medelvärdesbildande process an- vänds pà samplen med hänsyn tagen till vikterna enligt den så kallade ”läckandehink”-principen. Denna process ger ett medelvärde över intervallet T vilket uppdateras när nya sampel tas och gamla sampel viktas ut ur proces- sen.

Vid steg 3 utförs en jämförelse mellan medelvärdet som erhölls i steg 2 och ett förutbestämt tröskelvärde.

Om medelvärdet ligger över det förutbestämda tröskelvär- det fortsätter övervakningsprocessen ännu ett intervall T. Om däremot medelvärdet ligger under det förutbestämda tröskelvärdet initieras överlämningen vid steg 4. I detta 199?-12-0% 1323? G:\& ÄT\J§R\ÄïS\P29?lë@3.ÜOC 10 15 20 25 519 294* 7 läge görs en bedömning, vid steg 5, av de tillgängliga mikrocellsöverlämningskanditdaternas potentiella pres- tanda utifràn signalstyrka, såsom exempelvis angiven av För att tillhandahålla ett tillför- litligt beslut tas detta värde över ett förutbestämt an- GSM-parametern Rxlev. tal n mätningar och ett val av överlämningskandidaten ut- förs. Under antagandet att denna kandidat är tillgänglig för överlämning slutförs processen vid steg 6.

Tröskelvärdet och mätintervallen kan ställas in för att rikta sig till varierande trafikförutsättningar.

Emellertid kommer de normalt att ställas in för att bibe- hålla en acceptabel nivå av överlämningsaktivitet för an- vändarstationer som rör sig i nätet enligt regler som fastställts av nätoperatören._ För att fastställa överlämningskandidaterna med större precision kan register inrättas för att registrera under hur lång tid varje potentiell kandidatcell har tillhandahållit fullgod prestanda, mätt exempelvis genom antalet n uppdateringsintervall T, över vilka sådana prestanda har uppmätts.

Fastän det i samband med steg 5 i fig 2 har beskri- vits en bevakningsprocess baserad pà signalstyrka, inses det att andra parametrar, kan tas med i beräkningen såsom genom antalet bitfel i överföringen (i ett GSM-system pa- rametern rxqual) indikerad signalkvalitet.

IÉQT-'lÉÉ-fiflfl 13 : 39 G: R??«.'l“\{šš'PR\?xšÉ¿ï\P297làëš

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 519 294* 8 PATENTKRAV

1. Överlämningshanteringssystem för ett hierarkiskt cellulärt radionät med ett flertal basstationer, som var och en har förmåga att insamla data från mobila stationer inom sitt betjäningsomràde, vilka data identifierar bas- stationer som är potentiella kandidater för överlämning utifrån aktuell potentiell signalkvalitet, innefattande frekvensmätningsorgan (2) för mätning av ändringsfrekven- sen av så identifierade stationer som är potentiella kan- didater, jämförelseorgan (3) för att jämföra denna fre- kvens med ett förutbestämt tröskelvärde, och överläm- (4,5) ganen upprätthålla förbindelse mellan en mobil station ningsstyrorgan för att i beroende av jämförelseor- och en i hierarkin högre nivås basstation eller medge överlämning till ett lägre lager utifrån jämförelsen.

2. System enligt krav l, för ett cellulärt radionät, som arbetar under GSM-protokollet, varvid frekvensmät- ningsorganen är anordnade att mäta ändringsfrekvensen hos (BSIC) gjorda rapporter till en betjänande basstation. basstationsidentitetskoder i av en mobil station

3. System enligt krav 2, varvid frekvensmätningsor- ganen är en successivt medelvärdesbildande processor, som är anordnad att arbeta efter ”läckandehink”-principen.

4. System enligt krav 3, varvid frekvensmätningsor- ganen är anordnade att identifiera den basstation som har blivit kvar som kandidat under en längre tidsperiod än de andra kandidaterna, och överlämningsstyrorganen (5) är anordnade att välja överlämningskandidat i beroende av frekvensmätningsorganen.

5. Basstation för ett hierarkiskt cellulärt radio- nät, innefattande ett överlämningshanteringssystem såsom beskrivits i något av föregående krav.

6. Metod för hantering av överlämning i ett hierar- kiskt cellulärt radionät med ett flertal basstationer, som var och en har förmåga att insamla data från mobila stationer inom sitt betjäningsomràde, vilka data identi- xP297låë3.ÜOC l§97-12-Od i3:3§ G:\PÄT\JPR\ñE5* 10 15 | n u ø en = 519 294 n ua n u c e | u u a n o u n 9 fierar basstationer som är potentiella kandidater för överlämning utifrån aktuell potentiell signalkvalitet, innefattande mätning av ändringsfrekvensen av så identi- fierade stationer som är potentiella kandidater, jämfö- relse av denna frekvens med ett förutbestämt tröskel- värde, och upprätthållande av förbindelse mellan en mobil station och en i hierarkin högre nivàs basstation eller medgivande av överlämning till ett lägre lager utifrån jämförelsen.

7. Metod enligt krav 6, vilket arbetar under GSM-protokollet, mobil station till en basstation enligt nämnda protokoll för ett cellulärt radionät, varvid den av en rapporterade ändringsfrekvensen hos basstationsidenti- tetskoderna (BSIC) medelvärdesbildas över en förutbestämd tidsperiod för att ge ett frekvensvärde för jämförelse med det förutbestämda tröskelvärdet.

8. Metod enligt krav 7, varvid frekvensvärdet erhål- les genom användning av ”läckandehink”-principen_ 1291-12-04 iszaø s=avif\:n: =ws\v?ß *flflfi wow