WO2002005571A2 - Verfahren zur automatischen frequenzumschaltung im mobilfunk - Google Patents

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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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    • H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning

Definitions

  • the invention relates to a method for automatic frequency switching in mobile radio of the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • EP-A1-1 050 979 discloses a satellite-based cellular mobile radio system in which, in addition to the cell selection based on received field strength values and / or bit error rates, a cell selection is carried out based on the geographical position of the mobile station. Here, an area is defined in which the mobile station must be located in order to select a specific cell.
  • the invention has for its object to provide a method for automatic frequency switching of the type mentioned, which can be carried out faster and with less effort.
  • the mobile station determines its own position by means of a satellite-based positioning system, and the working frequency and / or the central station is then determined from a look-up table the communication link between the mobile station and one of the central stations is to be established.
  • the communication link is always established at an optimal frequency, and there is no need to laboriously determine and compare organizational channels, such as in cellular radio.
  • the position of the mobile station can be determined in WGS84 format (longitude and latitude, altitude, speed) and corresponding values can be stored in the look-up table.
  • a service area is divided into grid squares, which are stored in the look-up table and compared with the actual position of the mobile station.
  • a numerical position value is stored in the lookup tables in the lookup tables and compared with the actual position of the mobile station.
  • the mobile station can therefore autonomously select the cheapest working frequency based on the look-up table.
  • a method initiated in the central station can be used.
  • the location coordinate of the mobile station is transmitted to the central station or the central stations as a grid square or as a numerical position value.
  • the received position is then evaluated in the central station using a look-up table.
  • this lookup table can be updated dynamically, provided that in addition to the transmitted location coordinate of the mobile station, the reception field strength value of the central station is also transmitted in the mobile station.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a number of central stations and associated service areas
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a look-up table in which individual grid squares are shown
  • Figure 3 is a schematic representation of an embodiment of a mobile station.
  • FIG. 1 shows a number of central stations 21, 22, 23 and service areas 1, 2, 3 assigned to them, a mobile station 11, 12 and 13 being located as an example in each of these service areas.
  • a message transmission connection is established on the respective central station between the respective central station and a mobile station.
  • the size and shape of the individual supply areas 1, 2, 3 depend on the geographical conditions and the expected traffic density.
  • the service area assigned to a central station can be subdivided into several sectors, each with assigned working frequencies, the processes described below when switching from one service area to another applying in the same way to changing from one sector of a service area to another sector of the same service area ,
  • the working frequency of the central station assigned to the new service area must be changed.
  • This change or the so-called "hand over” is usually carried out as a function of the reception field strength as measured for the mobile station at the currently assigned central station.
  • this handover or the change to the working frequency of another central station requires a considerable amount of computing and administration work within the individual central stations.
  • the mobile station according to FIG. 3 has, in addition to the usual transmitting and receiving devices, a receiver for a satellite-based location system, such as GPS, Glonass and Galileo, on.
  • This receiver 14 for the satellite-based positioning system is connected to a corresponding antenna 15 and supplies the mobile station 11 according to FIG. 3 with data representing the position of the mobile station 11.
  • This position information can be in WGS84 format, for example, and this data includes information about the longitude and latitude, the altitude and the speed.
  • the handover of the mobile station from one central station to the other or the change of the working frequency takes place on the basis of this position data of the mobile station.
  • the position information is transmitted to the respective central station for further processing, or it is alternatively or additionally evaluated directly in the mobile station and used for autonomous switching to another central station or working frequency on the basis of a look-up table in which central stations or working frequencies assigned to these positions are listed for respective positions.
  • This lookup table can be updated dynamically over a communication link with one or more central stations.
  • look-up tables which can of course also be carried out and evaluated exclusively at the central stations, allow the working frequency to be changed quickly and dynamically as a function of the position of the mobile station, without having to laboriously determine and compare organizational channels.
  • the aforementioned WGS84 coordinate is converted into a grid square in the mobile station.
  • An example of the conversion of position values into grid squares is shown in FIG. 2, in which case a simple numerical division of the longitude and latitude into letter and number sequences is provided.
  • these grid squares are transmitted to one or more central stations for further processing, or in the second embodiment they are compared directly in the mobile station with grid squares stored therein. In both cases there is a tabular assignment of frequencies to grid squares in the look-up table. In order to avoid too fast and frequent switching of frequencies at the border areas between the grid squares which are assigned to different central stations, an overlap area is defined at the respective boundaries of the grid squares of the different central stations.
  • the look-up table can be updated dynamically both in the mobile stations and in the central stations, provided that in addition to the location coordinate transmitted by the mobile station, the reception field strength value of the central station is transmitted in the mobile station.
  • lookup table can be updated when the mobile station changes from one grid square to another.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung im Mobilfunk, bei dem jede einer Anzahl von Mobilstationen mit einer einer Anzahl von Zentralstationen auf einer vorgegebenen Arbeitsfrequenz in Nachrichtenübertragungsverbindung steht und bei einer Bewegung einer Mobilstation aus dem der einen Zentralstation zugeordneten Versorgungsgebiet in ein einer anderen Zentralstation zugeordnetes Versorgungsgebiet ein Wechsel auf eine der anderen Zentralstation zugeordnete Arbeitsfrequenz durchgeführt wird, wird die Position der Mobilstation mittels eines satellitengestützten Ortungssystems bestimmt und die Arbeitsfrequenz und/oder die Zentralstation, mit der die Nachrichtenübertragungsverbindung herzustellen und aufrechtzuerhalten ist, aus einer Nachschlagetabelle ermittelt, die in der Mobilstation und/oder den Zentralstationen gespeichert ist und jeweilige Einträge enthält, die eine Zuordnung der Position zu der Arbeitsfrequenz bzw. der Zentralstation enthalten.

Description

Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung im Mobilfunk
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung im Mobilfunk der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Es sind Verfahren zur Frequenzumschaltung im Mobilfunk bekannt, bei denen in Abhängigkeit von den in der Mobilstation und/oder den Zentralstationen ermittelten Empfangsfeldstärkewerten und/oder Bitfehlerraten diejenige Zentralstation bzw. Arbeitsfrequenz ausgewählt wird, auf der die Nachrichtenübertragungsverbindung zwischen einer Mobilstation und einer der Zentralstationen hergestellt wird. Da sich die Empfangsfeldstärke zwischen einer sich bewegenden Mobilstation und den Zentralstationen laufend ändert, ist hierzu die Übertragung einer erheblichen Datenmenge erforderlich, und der Wechsel der Arbeitsfrequenz bei einer Bewegung der Mobilstation in einen anderen Sektor einer Zentralstation oder in das Versorgungsgebiet einer anderen Zentralstation bedingt einen erheblichen Aufwand.
Aus der EP-A1 -1 050 979 ist ein satellitengestütztes zellulares Mobilfunksystem bekannt, bei dem zusätzlich zur Zellenauswahl auf der Grundlage von Empfangsfeldstärkewerten und/oder Bitfehlerraten eine Zellenauswahl auf der Grundlage der geographischen Position der Mobilstation durchgeführt wird. Hierbei wird ein Gebiet definiert, in dem sich die Mobilstation befinden muß, um eine bestimmte Zelle auszuwählen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, das schneller und mit geringerem Aufwand ausgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren stellt die Mobilstation mittels eines satellitengestützten Ortungssystems seine eigene Position fest, und es wird dann aus einer Nachschlagetabelle die Arbeitsfrequenz und/oder die Zentralstation ermittelt, mit der die Nachrichtenübertragungsverbindung zwischen der Mobilstation und einer der Zentralstationen herzustellen ist.
Hierbei ergibt sich ein besonders geringer Bandbreitenbedarf, wenn die Nachschlagetabelle in der Mobilstation gespeichert wird und gegebenenfalls periodisch über eine Nachrichtenübertragungsverbindung mit einer oder mehreren Zentralstationen aktualisiert wird.
Damit wird die Nachrichtenübertragungsverbindung immer auf einer optimalen Frequenz hergestellt, und es kann ein umständliches Ermitteln und Vergleichen von Organisationskanälen, wie beim Zellularfunk, entfallen.
Die Position der Mobilstation kann im WGS84-Format (Längen- und Breitengrad, Höhe, Geschwindigkeit) ermittelt werden, und es können entsprechende Werte in der Nachschlagetabelle gespeichert werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Versorgungsgebiet in Planquadrate unterteilt, die in der Nachschlagetabelle gespeichert und mit der tatsächlichen Position der Mobilstation verglichen werden.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird in den Nachschlagetabellen ein numerischer Positionswert in den Nachschlagetabellen gespeichert und mit der tatsächlichen Position der Mobilstation verglichen.
Die Mobilstation kann somit autonom anhand der Nachschlagetabelle die günstigste Arbeitsfrequenz auswählen.
Alternativ zu diesem in der Mobilstation initiierten Umschaltverfahren kann ein in der Zentralstation initiiertes Verfahren verwendet werden. Hierbei wird die Ortskoordinate der Mobilstation als Planquadrat oder als numerischer Positionswert in die Zentralstation oder die Zentralstationen übertragen. In der Zentralstation erfolgt dann eine Auswertung der empfangenen Position mit Hilfe einer Nachschlagetabelle. Diese Nachschlagetabelle kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dynamisch aktualisiert werden, sofern zusätzlich zur übertragenen Ortskoordinate der Mobilstation der Empfangsfeldstärkewert der Zentralstation in der Mobilstation mit übertragen wird. Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Anzahl von Zentralstationen und diesen zugeordneten Versorgungsgebieten,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Nachschlagetabelle, in der einzelne Planquadrate dargestellt sind,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Mobilstation.
In Figur 1 ist eine Anzahl von Zentralstationen 21 , 22, 23 und diesen zugeordneten Versorgungsgebieten 1, 2, 3 gezeigt, wobei sich als Beispiel in jedem dieser Versorgungsgebiete eine Mobilstation 11 , 12 bzw. 13 befindet.
Zwischen der jeweiligen Zentralstation und einer Mobilstation wird eine Nachrichtenübertragungsverbindung auf der jeweils der Zentralstation hergestellt.
Die Größe und Form der einzelnen Versorgungsgebiete 1 , 2, 3 richtet sich nach den geografischen Gegebenheiten und der zu erwartenden Verkehrsdichte.
Weiterhin kann das einer Zentralstation zugeordnete Versorgungsgebiet in mehrere Sektoren mit jeweils zugeordneten Arbeitsfrequenzen unterteilt sein, wobei die nachfolgend beschreibenen Vorgänge beim Wechsel von einem Versorgungsgebiet in ein anderes in der gleichen Weise für den Wechsel von einem Sektor eines Versorgungsgebietes in einen anderen Sektor des gleichen Versorgungsgebietes gelten.
Beim Wechsel einer Mobilstation, beispielsweise der Mobilstation 11 aus dem Versorgungsgebiet 1 in eines der Versorgungsgebiete 2 oder 3 muß ein Wechsel auf die Arbeitsfrequenz der dem neuen Versorgungsgebiet zugeordneten Zentralstation erfolgen. Dieser Wechsel oder das sogenannte "hand over" wird zumeist in Abhängigkeit von der Empfangsfeldstärke durchgeführt, wie sie für die Mobilstation an der derzeit zugeordneten Zentralstation gemessen wird. Um eine unterbrechungsfreie Nachrichtenverbindung zu der Mobilstation während des Wechsels zu einer anderen Zentralstation aufrechtzuerhalten, bedingt diese Übergabe oder der Wechsel auf die Arbeitsfrequenz einer- anderen Zentralstation einen erheblichen Rechen- und Verwaltungsaufwand innerhalb der einzelnen Zentralstationen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weist die Mobilstation gemäß Figur 3 zusätzlich zu den üblichen Sende- und Empfangseinrichtungen einen Empfänger für ein sateilitengestütztes Ortungssystem, wie z.B. GPS, Glonass und Galileo, auf. Dieser Empfänger 14 für das satellitengestützte Ortungssystem ist mit einer entsprechenden Antenne 15 verbunden und liefert an die Mobilstation 11 gemäß Figur 3 Daten, die die Position der Mobilstation 11 darstellen.
Diese Positionsinformation kann beispielsweise im WGS84-Format vorliegen, wobei diese Daten Informationen über den Längen- und Breitengrad, die Höhe und die Geschwindigkeit umfassen.
Erfindungsgemäß erfolgt die Übergabe der Mobilstation von einer Zentralstation zu der anderen bzw. der Wechsel der Arbeitsfrequenz auf der Grundlage dieser Positionsdaten der Mobilstation.
Zu diesem Zweck wird die Positionsinformation gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens an die jeweilige Zentralstation zur weiteren Verarbeitung übertragen, oder sie wird alternativ oder zusätzlich direkt in der Mobilstation ausgewertet und zur autonomen Umschaltung auf eine andere Zentralstation oder Arbeitsfrequenz auf der Grundlage einer Nachschlagetabelle verwendet, in der für jeweilige Positionen diesen Positionen zugeordnete Zentralstationen bzw. Arbeitsfrequenzen aufgeführt sind.
Diese Nachschlagetabelle kann dynamisch über eine Nachrichtenübertragungsverbindung mit einer oder mehreren Zentralstationen aktualisiert werden.
Durch diese Nachschlagetabellen, die selbstverständlich auch ausschließlich an den Zentralstationen geführt und ausgewertet werden können, kann ein schnelles dynamisches Wechseln der Arbeitsfrequenz in Abhängigkeit von der Position der Mobilstation erfolgen, ohne daß ein umständliches Ermitteln und Vergleichen von Organisationskanälen erforderlich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die vorstehend genannte WGS84- Koordinate in der Mobilstation in ein Planquadrat umgewandelt. Ein Beispiel für die Umwandlung von Positionswerten in Planquadrate ist in Figur 2 gezeigt, wobei hierbei eine einfache numerische Unterteilung von Längen- und Breitengrad in Buchstaben- und Ziffernfolgen vorgesehen ist.
Selbstverständlich können jedoch in den Nachschlagetabellen auch andere Formate der Positionsinformation gespeichert werden.
Diese Planquadrate werden bei der ersten Ausführungsform an eine oder mehrere Zentralstationen zur weiteren Verarbeitung übertragen oder bei der zweiten Ausführungsform direkt in der Mobilstation mit darin abgespeicherten Planquadraten verglichen. In beiden Fällen ist in der Nachschlagetabelle eine tabellarische Zuordnung von Frequenzen zu Planquadraten vorhanden. Um ein zu schnelles und häufiges Umschalten von Frequenzen an den Grenzbereichen zwischen den Planquadraten, die verschiedenen Zentralstationen zugeordnet sind, zu vermeiden, wird ein Überlappungsbereich an den jeweiligen Grenzen der Planquadrate der verschiedenen Zentralstationen definiert.
Die Nachschlagetabelle kann sowohl in den Mobilstationen als auch in den Zentralstationen dynamisch aktualisiert werden, sofern zusätzlich zu der von der Mobilstation übertragenen Ortskoordinate der Empfangsfeldstärkewert der Zentralstation in der Mobilstation übertragen wird.
Weiterhin kann eine Aktualisierung der Nachschlagetabelle durchgeführt werden, wenn die Mobilstation von einem Planquadrat zu einem anderen wechselt.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung im Mobilfunk, bei dem jede einer Anzahl von Mobilstationen mit einer einer Anzahl von Zentralstationen auf einer vorgegebenen Arbeitsfrequenz in Nachrichtenübertragungsverbindung steht und bei einer Bewegung einer Mobilstation aus dem der einen Zentralstation zugeordneten Versorgungsgebiet in ein einer anderen Zentralstation zugeordnetes Versorgungsgebiet ein Wechsel auf eine der anderen Zentralstation zugeordnete Arbeitsfrequenz durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Mobilstation mittels eines satellitengestützten Ortungssystems bestimmt und die Arbeitsfrequenz und/oder die Zentralstation, mit der die Nachrichtenübertragungsverbindung herzustellen und aufrechtzuerhalten ist, aus einer Nachschlagetabelle ermittelt wird, die in der Mobilstation und/oder den Zentralstationen gespeichert ist und jeweilige Einträge enthält, die eine Zuordnung der Position zu der Arbeitsfrequenz bzw. der Zentralstation enthalten.
2. Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung im Mobilfunk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschlagetabelle in der Mobilstation gespeichert ist und über eine Nachrichtenübertagungsverbindung mit einer oder mehreren Zentralstationen aktualisierbar ist.
3. Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung im Mobilfunk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Mobilstation über eine Nachrichtenübertragungsverbindung zu einer oder mehreren Zentralstationen übertragen wird.
4. Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung im Mobilfunk nach Anspruch
3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Empfangsfeldstärkewert der Zentralstation oder der Zentralstationen an der Mobilstation zu den Zentralstationen übertragen wird.
5. Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung im Mobilfunk nach Anspruch
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschlagetabelle in Abhängigkeit von den Empfangsfeldstärkewerten dynamisch aktualisiert werden.
6. Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung im Mobilfunk nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschlagetabellen die Werte für die Position in Form von Planquadraten enthalten, die einen Überlappungsbereich aufweisen.
7. Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung im Mobilfunk nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschlagetabellen die Werte für die Position in Form von numerischen Positionswerten enthalten.
8. Verfahren zur automatischen Frequenzumschaltung im Mobilfunk nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachschlagetabelle bei einem Wechsel der Mobilstation von einem Planquadrat in ein anderes aktualisiert werden.
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