SE515151C2 - Förfarande och anordning för estimering av initial tidsinriktning i ett cellulärt kommunikationsnät - Google Patents

Description

515151 2 sannolikheten för signalöverlappning. Om mobilstationen.mottager ett tidsinriktningsmeddelande inställer den sitt sändningstids- läge och sänder under nästa tillgängliga lucka en tidsinriktad skur med full längd.

Sålunda àterställs tidsinriktningsparametern initialt till noll och justeras den därefter till ett optimalt värde inom i typfallet omkring en till fyra sekunder. Vid den tidpunkt då inriktningsparametern är justerad kan ett antal bitfel redan ha inträffat på grund av skuröverlappning.

Vid handoff av en mobilstation till en ny basstation ändras avståndet mellan mobilstationen och den (för tillfället aktiva) basstationen som koordinerar kommunikationen med denna mobilsta- tion abrupt, vilket erfordrar en ändring av den absoluta tidsinriktningsoffset-parametern i mobilstationen. Vid handoff återställs tidsinriktningsoffset-parametern till noll, vilket är värdet som associeras med mobilstationen då denna är nära basstationen, eller lämnas den gamla tidsinriktningsoffset- parametern oförändrad. Sedan justeras tidsinriktningsparametern genom mätning av tidpunkten när en skur mottages vid den nya basstationen, på basis av skurens synkroniseringsmönster, och beordras en ändring av tidsinriktningsoffset-parametern såsom gensvar på denna mätning. Denna ändring tar i typfallet omkring en till fyra sekunder. Under denna fördröjning föreligger ökad sannolikhet för störning av andra tidsluckor på grund av skuröverlappning.

SUMMERING AV UPPFINNINGEN I syfte att övervinna nackdelarna som noterats i samband med konventionella. procedurer är' en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning inriktad på ett förfarande i ett mobilradiosystem för att initialt inställa en tidsinriktnings- parameter i en mobilstation, vilket förfarande innefattar stegen estimering av en optimal tidsinriktningsparameter för användning under kommunikation på en ny trafikkanal tillhörande en önskad .515151 3 basstation pá basis av information tillgänglig före kommunikatio- nens upprättande, och sändning av den estimerade tidsinriktnings- parametern till mobilstationen. Enligt en utföringsform utföres estimeringen efter'mottagande av en handoff-begäran och sänds den estimerade tidsinriktningsparametern med handoff-ordern. Enligt en annan utföringsform utförs estimeringen efter mottagande av en access-begäran eller ett sökningssvar och sänds den estimerade tidsinriktningsparametern med ett kontrollmeddelande på det fysiska skiktet omedelbart pá den nya trafikkanalen.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning är den tillgängliga informationen som används för estimering av den optimala tidsinriktningsparametern åtminstone ett av följande värden: ett handoffgränsvinkelvärde, ett handoffavstándsvärde, ett totalt avstàndsvärde eller ett aktuellt tidsinriktningsvärde.

Dessutom kan utbredningsdämpningen användas i tidsinriktnings- estimeringen.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning erbjuds en anordning i ett mobilradiosystem innehållande ett flertal celler för initial inställning av en tidsinriktnings- parameter i en mobílstation. Anordningen innefattar organ för estimering av en optimal tidsinriktningsparameter för användning under kommunikation pá en önskad trafikkanal i en önskad cell pà basis av information tillgänglig före kommunikationens upp- rättande samt organ för sändning av den estimerade tidsin- riktningsparametern till mobilstationen .

Ytterligare syftemàl, särdrag och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå för fackmannen genom läsning av nedanstående detaljerade beskrivning av de utföringsformer som konstruerats i enlighet därmed och under hänvisning till de bifogade ritningarna.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA 515.151 4 Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mera i detalj under hänvisning till föredragna utföringsformer av anordningen, vilken endast är exemplifierande, samt under hänvisning till de bifogade ritningarna, Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig.

Fig. 8A och 8B Fig. 1 9 i vilka: illustrerar en situation i vilken en mobilstation under handoff eller en mobilstation som nyligen begärt access når en ny cell, varvid mobilstationens radiella avstånd från en basstation är approximativt känt och cellgeometrierna är kända; illustrerar en situation i vilken en mobilstation under handoff eller en mobilstation som nyligen begärt access när in i en ny cell, varvid ej mycket är känt om mobilstationens läge eller cellgeometrierna är okända; ett handoff illustrerar mellan två överlappande celler; illustrerar ett handoff av en mobilstation från en mikrocell till en paraplycell; illustrerar en underliggande cell och en överliggande cell, varvid áteranvändningspartitionering används; .illustrerar handoff av en mobilstation från en sektor till en annan sektor inom en basstation; illustrerar en tidslucka på en digital kontrollkanal; är flödesdiagram som illustrerar metoderna enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning; är en signalbeskrivning illustrerande systemet och luftinterfacesignaleringen som.utföres med avseende pà intial tidsinriktning under handoff; 515 1,51 5 Fig. 10A och 1OB är flödesdiagram som illustrerar metoderna enligt andra utföringsformer av föreliggande upp- finning; Fig. ll är~ en. signalbeskrivning illustrerande signaler~ som sänts under upprättande av samtal vid analoga och digitala kontrollkanaler; Fig. 12 illustrerar en vy uppifrån visande cellgeometrier och avstånd mellan två intilliggande celler; Fig. 13 illustrerar ett intracell-handoff, varvid avstànden kan uppskattas genom användande av kända avstånd mellan intilliggande celler; Fig. 14 är ett blockschema illustrerande en mobilstation i ett cellulärt mobilradiosystem; Fig. 15A och l5B är blockdiagram illustrerande en basstation i ett cellulärt mobilradiosystem; och Fig. 16 är ett blockdiagram illustrerande en mobiltelefonväxel i ett cellulärt mobilradiosystem.

DETALJERAD BESKRIVNING AV DE FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMERNA När en mobilstation börjar kommunicera med en viss basstation bildas enligt föreliggande uppfinning ett estimat på en optimal initial tidsinriktningsparameter av landsystemet, antingen av basstationen eller av mobiltelefonväxeln, och sänds motsvarande korrektion till mobilstationen. I en föredragen utföringsform bildas estimatet av basstationen. Enligt föredragna utförings- former av föreliggande uppfinning kan estimatet bildas pá flera sätt genom användande av information som är tillgänglig i landsystemet innan upplänkskurar pá en ny talkanal, dvs. skurar fràn mobilstationen till basstationen, sänds.

.S15 151 6 Två metoder kan användas under upprättande av samtal eller i en intercellhandoffsituation (om ej den nya och gamla basstationen är belägna på samma ställe). I en situation såsom den som visas i fig. 1 möjliggör kännedom av cellgeometrierna definition av en initial tidsinriktningsparameter iTA, vilket minimerar sannolik- heten för skuröverlappning mellan mobilstationer. I en föredragen utföringsform kan det antagas att en ny mobilstation eller en mobilstation under handoff befinner sig på ett avstånd på halva cellradien från den nya basstationen BS och som i fig. 1 representeras av den streckade linjen A. Det resulterande estimatet av en optimal tidsinriktningsparameter är en cellkon- Staflt .

I en situation såsom visas i fig. 2 mäter basstationen signal- styrkan för den första upplänkskuren eller -skurarna och är den optimala tidsinriktningsparametern en funktion av den uppmätta signalstyrkan. Om exempelvis signalstyrkan mäts för en ny mobilstationsaccess på en kontrollkanal, eller också kan signalstyrkemätningar av den nya basstationen före handoff till en digital trafikkanal användas. Detta medger beräkning av utbredningsdämpningen, vilken kan användas för estimering av avståndet till basstationen. Ekvationer för relatering av utbredningsdämpningen till ett avstånd är kända, varvid dessa ekvationer kan beakta information avseende typen av topografi, karaktäristika för använda frekvenser samt antennhöjder' och utgångseffekt. Ett sådant propageringsverktyg som kan användas i en föredragen utföringsforunav föreliggande uppfinning beskrivs av Masaharu Hata i IEEE Transactions on Vehicular Technolggy, vol. VT-29, nr. 3, augusti 1980, vilken härmed införlivas i denna beskrivning genom hänvisning. Det resulterande estimatet av den optimala tidsinriktningsparametern är en funktion av mobilstatio- nens läge eller utbredningsdämpning.

I en intercellhandoffsituation, där den nya och gamla bassta- tionen ej är belägna på samma plats, kan en annan metod användas.

Denna metod är ej att föredraga vid upprättande av nya samtal.

I den situation som visas i fig. 3 känner landsystemet till den 5.15 151 7 gamla tidsinriktningsparametern och använder denna för estimering av avståndet från mobilstationen till den gamla basstationen.

Landsystemet känner även till cellgeometrierna och den mest sannolika vägen för mobilstationen i riktning mot den nya cellen på basis av trafikmätningar (t.ex. allmänna landsvägar genom cellen). Estimatet av den nya optimala tidsinriktningsparametern är då en funktion av mobilstationens position eller utbrednings- dämpning. I den speciella situation som illustreras i fig. 4, där handoff sker från en mikrocell till en stor paraplycell, kan mobilstationens position i paraplycellen uppskattas med en hög grad av säkerhet (eftersom en mikrocell är relativt liten i förhållande till en paraplycell). Det resulterande estimatet av en optimal tidsinriktningsparameter är sålunda en funktion av mikrocellens position relativt paraplycellens basstation och denna är känd och kan definieras såsom en cellkonstant.

I situationer som erfordrar handoff och där den nya och gamla basstationen är belägna på samma plats kan den gamla tidsin- riktningsparametern. bibehållas, eftersom avståndet till bas- stationen ej ändras då samma basstation används. Denna metod kan t.ex. användas för handoff mellan underliggande/överliggande celler (underlay/overlay cells) vid användande av återanvänd- ningspartitionering, såsom visas i fig. 5 (där återanvändningsav- ståndet dn skiljer sig från återanvändningsavståndet dn, i och för handoff mellan sektorceller i enlighet med fig. 6 eller för intracell-handoff (handoff mellan tal/trafikkanaler i samma cell).

För upprättande av nya samtal, antingen utgående eller inkommande samtal, mäter basstationen tidsläget av upplänkaccess-skuren som utsänts av~rmflülstationen utan tidsinriktningskorrektion (en access-skur på en digital kontrollkanal), såsom illustreras i fig. 7. I detta fall antages att tidsinriktningsstyrningen ej kommer att vara en del av den digitala kontrollkanalstrukturen.

När den faktiska synkordspositionen detekteras för att skiftas från referenssynkpositionen kan graden av denna skiftning på känt sätt direkt översättas i propageringsfördröjning eller avstånd. 515151 8 Detta avstánd kan användas på den nya talkanalen för den initiala tidsinriktningsparametern iTA.

Det är även möjligt att utföra en kombination av metoderna som beskrivits ovan för intercell-handoff i det fall att den nya och gamla basstationen ej är belägna på samma plats och metoden som beskrivits för nya samtal för bestämning av en ny tidsinrikt- ningsparameter. En mera detaljerad diskussion av dessa metoder enligt uppfinningen följer nedan.

Följande definitioner och förkortningar används genomgående i denna beskrivning. Ingàngsavståndet är en term som användes för det faktiska rätlinjiga avståndet i kilometer*mellanimobilstatio- nen under handoff och den nya basstationen som skall mottaga mobilstationens kommunikation. Variabeln iTA är en temporär variabel associerad med det initiala tidsinriktningsvärdet. Dess värde beräknas ur ingángsavstàndet och införs sedan såsom tidsinriktningsfältet i handoff- och kanalinitialiseringsmedde- landena. l-IOBANG är handoffgränsvinkeln relativt en rätlinj ig bana mellan två intilliggande celler. Om de två intilliggande cellerna är rundstràlande kan en gränsvinkel på 90° antagas. Detta behöver ej vara sant för tvá sektorceller som skär varandra i vinkel. Se fig. 12. HODIST är en parameter som definierar handoff-avståndet i kilometer in i en specifik cell från en av dess grannar. Det definierade avståndet kan representera antingen den direkta vägen, den högst trafikerade vägen eller medeltrafikvägen in i cellen. ICDIST är en parameter som definierar det totala avståndet i kilometer mellan två grannbasstationer. Detta kan bestämmas direkt ur dessa koordinater. PhLC är en förkortning för "physical layer control" som är en av de meddelandetyper som definieras av IS-54 för den digitala trafikkanalen.

Fig. 8A och 8B är flödesdiagram som beskriver en första utför- ingsform av föreliggande uppfinning. Flödesdiagrammen i fig. 8A och 8B börjar vid den punkt där en handoff-begäran genereras frán antingen en analog eller digital tal/trafikkanal och slutar vid 515. 151 9 den punkt då en mobil använder det tidsinriktningsvärde som sänts tillsammans med handoff-ordern.

Såsom det första steget i denna metod sänder basstationen, sedan det fastställts att handoff är nödvändigt, en handoffbegäran (steg 200) till mobiltelefonväxeln. En processor i mobiltelefon- växeln MSC mottager eller bestämmer möjliga kandidatceller för mottagning av handoff (steg 202). MSC-processorn kan.då.verifiera och välja en av kandidaterna för handoff (steg 204). I steg 206 väljs en kanal i kandidatcellen för transmission. I de efter- följande stegen bestäms typen av' kanal och cell. Om det i synnerhet i steg 208 konstateras att den valda kanalen är en analog kanal avslutas rutinen och bestäms ingen estimerad tidsinriktningsparameter. Om den valda kanalen i steg 208 är digital fastställs i steg 210 huruvida den valda cellen är den aktuella cellen. Om så är fallet övergår styrningen till steg 232. Om den valda cellen ej är den aktuella cellen i steget 210 fastställs i steg 212 huruvida den valda cellen är en overlay- cell. Om så är fallet övergår styrningen till steg 232. Om den valda cellen ej är en overlay-cell i steget 212 fastställs i steg 214 huruvida den valda cellen är en underlay-cell. Om så är fallet övergår styrningen till steg 232. Om den valda cellen ej är en underlay-cell fastställs i steg 216 huruvida den valda cellen är en intilliggande sektor. Om så är fallet övergår styrningen till steg 232. Om den valda cellen ej är en intill- iggande sektor i steget 216 fastställs i steg 218 huruvida den aktuella kanalen är en digital kanal.

Om den aktuella kanalen är en digital kanal i steget 218 hämtas parametrarna HODIST, ICDIST och HOBANG definierade mellan den aktuella cellen och kandidatcellen från ett minne i steg 220.

Detta minne kan vara placerat antingen i mobiltelefonväxeln eller i basstationen. I steg 222 estimeras ingángsavståndet genom användande av parametrarna HODIST, ICDIST och HOBANG tillsammans med. det aktuella tidsinriktningsvärdet. I steg 228 inställs variabeln iTA genom konvertering av det estimerade ingångsav- ståndet till absoluta tidsinriktningsenheter och i steg 230 sänds 515151 10 handoff-ordern, varvid tidsinriktningsfältet är satt lika med iTA. Tidsinriktningsvärdet i mobilen skiftas eller sätts sedan lika med tidsinriktningsfältet i handoff-ordern, dvs. till iTA i steg 242.

I steg 228 konverteras ingàngsavstándet i enlighet med en föredragen utföringsform till tidsinriktningsenheter (eller halvsymboler) enligt följande ekvation: iTA = 2 + (1000 x ingàngsavstànd) / (C x bittid) där: faktorn 2 uttrycker tur och retur avståndet; 1000 används för omvandling av ingångsavstàndet till meter; C är ljushas- tigheten i m/sek; och bittiden är 1/48600 sekunder definierad enligt IS-54.

Om det konstateras att den aktuella kanalen ej är digital i steget 218, dvs. den aktuella kanalen är analog, hämtas para- metern HODIST definierad mellan den aktuella cellen och kandi- datcellen i steg 226 frán minnet och estimeras ingàngsavstàndet genom användande av HODIST-parametern. Variabeln iTA inställs i steg 228 genom omvandling av det estimerade ingángsavstàndet i absoluta tidsinriktningsenheter i enlighet med den ovan beskrivna metoden. Handoff-ordern sänds sedan steg 230 med ett tidsin- riktningsfält lika med iTA. I steg 242 inställs eller skiftas tidsinriktningen för mobilen i enlighet med värdet för iTA som mottagits av mobilen i handoff-ordern.

Om något av stegen 210 till 216 besvarats jakande bestäms huruvida den aktuella kanalen är digital i steg 232. Om den aktuella kanalen är digital sätts variabeln iTA för bibehållande av den aktuella tidsförskjutningen i steg 240 och sänds handoff- ordern i steg 230 med tidsinriktningsfältet lika med iTA. I steg 242 sätts tidsinriktningen i mobilen enligt iTA.

Om den digitala kanalen ej är digital i steget 232 beräknar steg 234 utbredningsdämpningen för mobilstationen ur signalstyrkan och effektniván. I steg 236 hämtas alla.HODIST-parametrar'definierade mellan den aktuella cellen och dess kandidatceller från minnet 515.151 11 och estimeras ingångsavstàndet i steg 238 genom användande av HODIST-parametrarna tillsammans med handoff-typen och mobilsta- tionens utbredningsdämpning. I steget 228 inställs variabeln iTA genom omvandling av ingàngsavstàndet till absoluta tidsin- riktningsenheter, och i steg 230 sänds handoff-ordern med tidsinriktningsfältet lika med iTA. Mobilen inställer sin tidsinriktningen lika med iTA i steg 242.

Fig. 9 är en signalbeskrivning som visar system- och inter- facesignaleringen som utförs med avseende pà den initiala tidsinriktningen under handoff. Vid 250 sänder basstationen, sedan det konstaterats att handoff erfordras, en handoff-begäran med handoff-kandidater. Mobiltelefonväxeln evaluerar kandidat- listan, vilket leder till valet av en cell och talkanal. För enkelhets skull används talkanal och trafikkanal utbytbart i denna beskrivning. Mobiltelefonväxeln använder den aktuella och den valda cellen och talkanalen för bestämning av hur iTA skall beräknas. Vid 252 sänder mobiltelefonväxeln mobilen en handoff- order med tidsinriktningsfältet lika med iTA, och vid 254 börjar mobilstationen sända pà den nya talkanalen under användning av tidsinriktningen iTA.

Fig. 10A och l0B är flödesdiagram av en procedur i enlighet med en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning som företrädesvis utförs för initial tidsinriktningsbestämning under upprättande av samtal. Dessa flödesdiagram börjar vid den punkt där antingen ett access- eller ett sökningssvar mottages och beskriver de processer som leder till den första tidsinriktnings- justeringen pà den nya trafikkanalen. Fig. 10A används före- trädesvis för analoga kontrollkanaler och fig. l0B används för digitala kontrollkanaler.

Fig. 10A börjar i steg 300, där mobilstationen utför en ur- sprunglig accessbegäran eller ett sökningssvar, och basstationen mäter i steg 302 signalstyrkan för accessbegäran eller söknings- svarsignalen. Om ingen talkanal är tillgänglig i steg 304 avslutas rutinen. Om en talkanal är tillgänglig väljs kanalen och 515 151 12 sänds en talkanaldesignering till mobilstationen i steg 306.

Mobilstationens utbredningsdämpning beräknas i steg 308 ur den av basstationen uppmätta signalstyrkan, mobilstationens givna effektnivà och den av basstationen uppmätta effektniván. I steg 310 erhálls alla HODIST-parametrar som definierats mellan den aktuella cellen och dess intilliggande celler ur minnet. I steg 312 estimeras ingàngsavstàndet genom användande av HODIST- parametrarna tillsammans med en beräknad utbredningsdämpning.

Variabeln iTA inställs i steg 314 genom omvandling av' det estimerade ingàngsavstàndet till tidsinriktningsenheter i enlighet med den ovan beskrivna metoden. I steg 316 sänds PhLC- meddelandet omedelbart till mobilstationen med tidsinriktnings- fältet lika med iTA pá den nya kanalen. I steg 317 inställer eller skiftar mobilstationen sitt tidsinriktningsvärde i enlighet med tidsinriktningsfältet som mottagits i PhLC-meddelandet.

Såsom illustreras i förfarandet enligt fig. lOB, som före- trädesvis används för transmission pà digitala kontrollkanaler, utför mobilstationen i steg 318 en ursprunglig accessbegäran eller ett sökningssvar, och mäter basstationen tidssynkronise- ringsfelet under accessbegäran eller sökningssvarssignalen i steg 320. Om ingen talkanal är tillgänglig steg 322 avslutas rutinen.

I annat fall väljs en kanal och sänds en talkanaldesignering till mobilstationen i steg 324. Variabeln iTA estimeras i steg 326 genom användande av det uppmätta tidssynkroniseringsfelet, och ett stort PhLC-meddelande med tidsinriktningsfältet lika med iTA sänds till mobilstationen pà den nya kanalen i steg 328. I steg 329 inställer eller skiftar mobilen sitt tidsinriktningsvärde i enlighet med tidsinriktningsfältet som mottagits i PhLC-med- delandet.

Fig. ll illustrerar en signalbeskrivning som generaliserats för att visa den signal som utsänds under upprättande av samtal för både analoga och digital kontrollkanaler. Vid 330 mäts signal- styrkan eller tidssynkroniseringsfelet av basstationen. Vid 332 väljs och tas talkanalen i besittning av mobiltelefonväxeln.

Mobiltelefonväxeln sänder sedan vid 334 mätningarna av signal- 515 151 13 styrkan eller tidssynkroniseringsfelet till den valda talkanalen med startordern. Vid 336 estimerar den nya talkanalen iTA ur cellparametrarna och kontrollkanalmätningarna, och vid 338 börjar mobilstationen reguljära sändningar genom användande av en tidsinriktning lika med iTA.

Beräkningarna som utförs i enlighet med föreliggande uppfinning enligt ovan kommer nu att diskuteras.

I fig. 8B, steg 222, estimeras ingàngsavstándet i enlighet med en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning på följande sätt. Den aktuella (gamla kanalens) tidsinriktningen är känd och används tillsammans med cellparametrarna HODIST, ICDIST och HOBANG för beräkning av ingángsavstándet. Fig. 12 illustrerar ett förenklat tillvägagångssätt: att beräkna. ingángsavstándet genom att handoffgränsvinkeln (HOBANG) är lika med 90°. Även om gränsvinkeln karaktäriseras av ett annat HOBANG-värde kan dock ingàngsavstàndet fortfarande estimeras genom användande av lagen för sinus och cosinus för beräkning av den okända sidlängden i termer av kända kvantiteter i triangeln som visas i fig. 12.

Följande ekvation kan användas: X=\J s2+ (vw) 2-zs(v+m cos (y-sin-l lïíi-låïll) där X är ingàngsavstàndet, S är den gamla tidsinriktningen TA, U är HODIST-parametern, V är ICDIST minus HODIST och y är HOBANG.

Denna metod kan användas t.ex. i handoff-fallet som visats i fig. 3, då det gamla tidsinriktningsvärdet är tillgängligt.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning estimeras ingàngsavstàndet i steg 226 i fig. 88 pà följande sätt.

När det aktuella eller gamla tidsinriktningsvärdet är okänt i fig. 12, pá grund av att mobilen befinner sig pà en analog kanal, kan ett estimat av ingángsavstàndet ej göras med hjälp av metoden 515151 14 enligt steg 222. I stället görs ett estimat genom att det antages att det aktuella ingàngsavstándet kan approximeras med cellpara- metern HODIST. Detta resulterar i ett tolererbart fel som kan reduceras ytterligare genom justering av HODIST (eller genom att definiera eller använda en annan parameter) så att denna reflekterar' vägen. med den högsta trafiken. Denna metod kan användas t.ex. för de handoff-fall som visas i fig. 1 och 3 i det fall att det gamla tidsinriktningsvärdet ej är tillgängligt.

Denna metod är även en föredragen metod enligt föreliggande uppfinning för handoff-fallet som visas i fig. 4, då handoffav- ståndet mellan mikrocellen och paraplycellens basstationer är en känd konstant.

I steg 238 i fig. 8B estimeras ingångsavstàndet i enlighet med en föredragen utföringsform pá följande sätt. Detta metod används när mycket litet är känt om mobilstationens position. Detta kan vara fallet t.ex. när den gamla kanalen är analog och vissa typer av handoff utföres. I synnerhet kan denna metod vara lämplig i de handoff-situationer som förekommer mellan en overlay- och en underlay-cell, mellan tvâ sektorer eller vid intracell-handoff.

I fallet med handoff mellan en underlay- och en overlay-cell eller handoff från en sektor till en annan kan mobilstationen nà in i cellen fràn i stort sett vilken position som helst utmed cellgränsen. Eftersom den faktiska gränsen och sålunda mobilsta- tionens position starkt kommer att påverkas av den uppmätta utbredningsdämpningen kan denna betraktas som ett komplement till ett standardhandoff-avstånd definierat mellan de två cellerna eller sektorerna. Med andra ord, ett estimat pá ingángsavstándet beräknas i enlighet med en föredragen utföringsform av före- liggande uppfinning enligt följande: INGÅNGSAVSTÅND = HODIST + kl x utbredningsdämpning där: HODIST är definierad mellan overlay- och underlay-cellerna eller mellan de tvà sektorerna; kl är en konstant som reglerar utbredningsdämpningens betydelse; och utbredningsdämpningen är skillnaden mellan en känd utsänd effektnivá och dess motsvarande mottagna effektnivà. Konstanten kl bestäms genom utförande av faktiska mätningar eller propageringsförutsägelser för korrele- 5.15 151 15 ring av radiellt avstånd till utbredningsdämpning. Sålunda kan kl härledas ur korrelationsfaktorn mellan avståndet och ut- bredningsdämpningen.

För fallet med intracell-handoff är ingenting känt om mobil- stationens position inuti cellen. I detta fall kan ett estimat erhållas genom att taga en del av medelcellstorleken, vilken markeras av handoff-ingångsavstànden (HODISTs) in i cellen. Detta framgår genom hänvisning till fig. 13, där BSl är den aktuella basstationen och BS2 till BS5 representerar intracellgrannar. I fig. 13 kan cellstorleken estimeras såsom medelvärdet av HODIST2 till HODIST5. Eftersom mobilstationen kan vara var som helst i området som definieras av cellgränsen bör en bråkdel av medel- cellstorleken användas i enlighet med den uppmätta utbrednings- dämpningen. Detta kan representeras av följande ekvation: INGÅNGsAvsTAND = (kz x utbredningsdämpning) x AvEHoDIs-r där: AVEHODIST är' cellstorleksestimatet som beräknats genom medelvärdesbildning av HODIST1 till HODIST5; och k2 en konstant som skalar ned cellstorleken på basis av utbredningsdämpningen.

Konstanten k2 bestäms på samma sätt som kl.

När det är känt att den nya cellen eller kanalen i steg 240 i fig. 8B delar samma fysiska position som den gamla cellen eller kanalen är ingångsavståndet redan.känt från den aktuella kanalens tidsinriktningsvärde och är ingen beräkning nödvändig. Mobilsta- tionen bör i detta fall instrueras att fortsätta bibehålla den aktuella tidslägesförskjutningen efter handoff. Denna metod bör användas för handoff-fallet enligt fig. 5 och 6 när det gamla tidsinriktningsvärdet är tillgängligt och intracell-handoff sker från en digital till en digital tal/trafikkanal.

I fig. 10A, vid steg 312, kan ingångsavståndet estimeras genom användande av följande metod i enlighet med en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning. När en mobilstation använder analoga kontrollkanaler för att upprätta ett samtal är lite känt om mobilstationens position inom den cell i vilken åtkomst sökes. Dock kan mobilstationens utbredningsdämpning som 515151 16 uppmätts under en accessbegäran eller ett sökningssvar användas tillsammans med medelvärdet av HODIST in i cellen på ett sätt som liknar metoden som beskrivits i samband med fig. 13, i och för estimering av ingångsavstàndet. Denna metod kan användas t.ex. i situationer som visas i fig. 2.

I fig. 108, steg 326, kan tidsinriktningsparametern iTA.estimeras enligt följande. Eftersom det kan vara möjligt att direkt mäta tidsynkroniseringsfelet i mobilstationens accessbegäran pá en digital kontrollkanal (se fig. 7) kan variabeln iTA beräknas direkt utan referens till ingàngsavstàndet eller samtalsupprätt- ningsavstándet.

Fig. 14 är ett blockschema av de funktionella elementen i en typisk mobilstation. Den operativa delen 62 styrs av en mik- roprocessor och ingår ofta luren 61. Den operativa delen 62 innehåller ett tangentbord och en display av digitala siffror (ej visad). Avkänningen av de nedtryckta tangenterna och funktionen av displayen hanteras av ovan nämnda mikroprocessor.

Styrdelen 64, vilken också baseras pà en mikroprocessor, hanterar följande uppgifter. Styrdelen 64 styr datasignaleringen pá radiovägen enligt konventionella protokoll. Styrdelen 64 styr även radiodelen 65 att utföra sådana operationer som val av kanal, start av sändning, öppning av en kanalväg, etc. Slutligen styr styrdelen kommunikationen med den operativa delen 62, t.ex. under mottagning av det inslagna telefonnumret som skall sändas på radiovägen. Styrdelen 64 styr även avsökningen av de kontroll- kanaler som utsänds av de närmaste basstationerna, i och för bestämning av'utmed vilken.kontrollkanal kommunikation skall ske.

Radiodelen 64 består av en sändare, mottagare och effektför- stärkare (ej visade) och fungerar~ pà nästan. samma sätt som motsvarande delar som beskrivs i basstationen. Duplexfiltret 66 används för samtidig sändning och mottagning via samma antenn på 515151 17 radiovägen. Dessutom kan en högtalare 68 och mikrofon 70 installeras för "hands-free"-drift.

Fig. 15A och l5B är blockdiagram som illustrerar ett exempel på en basstation i ett cellulärt mobilradiosystem. Basstationen är avsedd för sändning och mottagning på ett flertal radiokanaler som används för digitala kommunikationskanaler, analoga kommuni- kationskanaler och kontrollkanaler. Den utrustningskonfiguration som visas i fig. 1SB, dvs. en kontrollkanal, ett antal talkanaler och en signalstyrkemottagare, är en typisk konfiguration av en radiokanalgrupp som erfordras för att betjäna en cell. En typisk basstation visas i fig. 15A och innehåller tre huvudfunktionsen- heter: en radiokanalgrupp 32, radio-växel-interface 30 och effektkällan (ej visad). Radio-växel-interfacet 30 fungerar som ett medium för signalering mellan mobiltelefonväxeln och basstationen. Sålunda mottager utrustningen data från kanalen- heterna och sänder dessa data till mobiltelefonväxeln pà en dedicerad datalänk mellan mobiltelefonväxeln och basstationen.

I den omvända riktningen mottager utrustningen data från mobiltelefonväxeln på en datalänk mellan mobiltelefonväxeln och stationen och sänder dessa data till den avsedda kanalenheten.

En spänning på 26,4 volt tillhandahålls normalt såsom den distribuerade matningsspänningen till basstationen från elnätet via analoga AC/DC-omvandlare. En batteridriven backup-effektkälla tillhandahålls normalt för fortsatt drift vid strömavbrott.

Radiokanalgruppen 32 innehåller all den utrustning som normalt krävs för att hantera radiokommunikationen med mobilstationerna.

En typisk radiokanalgrupp visas i fig. l5B och består av följande utrustning: kanalenheter 42, 44, en sändare/combiner 46, mottagarmultikopplare 48, en signalstyrkemottagare 50, en kontrollkanalredundansomkopplare S2, en kanaltestare 54, en effektövervakningsenhet 56 och ett antennsystem 58.

Kanalenheterna för kontrollkanalerna 42 och för kanalerna 44 är identiska. Varje kanalenhet består av en sändare 440 och mottagare 442 och en kontrollenhet 444 samt en effektförstärkare 515151 18 (ej visad) ansluten till sändarutgången. Utgángseffekten bestäms av storleken av täckningsomràdet för kanalen ifråga. Effektför- stärkaren som används väljs för erhållande av den erforderliga täckningen för varje cell. Dessutom kan noggranna inställningar av utgàngseffekten utföras manuellt.

Radiokanalgruppen kan bestå av ett antal kanalenheter, t.ex. 96 kanalenheter. En radiobasstation kan bestå av en eller flera kanalgrupper.

I typiska konfigurationer möjliggör mottagarmultikopplare 48 att ett antal kanalmottagare och signalstyrkemottagare kan anslutas till samma.mottagarantenn. Exempelvis kan upp till 48 kanalmotta- gare och tva signalstyrkemottagare anslutas till samma mottaga- rantenn.

Signalstyrkemottagaren 50 är implementerad i en kanalenhetsram.

Den består av en mottagare 442 och en kontrollenhet 444.

Signalstyrkemottagaren 50 mäter styrkan av den mottagna signalen (frán mobilstationerna) på kanaler som tilldelats de intill- iggande cellerna. De relevanta kanalnumren specificeras av mobiltelefonväxeln och kanalerna avsöks kontinuerligt en efter en och sampel från mätningarna lagras i kontrollenheten 444.

Sändarcombinern 46 tillåter ett antal sändare att anslutas till en gemensam antenn, t.ex. upp till 16 sändare kan anslutas till en antenn. Kanaltestaren 54 utför tester av utrustningen styrda av mobiltelefonväxeloperatören. Effektövervakningsenheten 56 är ansluten vid combinerutgángen. Den övervakar den framàtgàende och reflekterade effekten och aktiverar ett larm när den reflekterade effekten t.ex. är alltför hög. Antennsystemet innefattar flera alternativa antennkonfigurationer i beroende av erforderlig cellform.

Styrenheten 444 som används i de olika kanalenheterna baseras på en mikroprocessor med programminne implementerat i läs/skriv- minnen. I en föredragen utföringsform implementeras de delar av 515 151 19 metoden enligt föreliggande uppfinning som förekommer i bassta- tionen i denna mikroprocessor. Mikroprocessorn kan vara någon lämplig kommersiellt tillgänglig mikroprocessor. Styrenheten utför ett stort antal funktioner, av vilka ett antal är relevanta vid denna uppfinning och beskrivs här. De återstående funktioner- na som ej diskuteras här betraktas ej relevanta för föreliggande uppfinning.

Styrenheten 444 styr utbytet av datameddelanden mellan mobiltele- fonväxeln och mobilstationerna. Data till mobilstationen formateras med synkroniseringsbitar och ett felkorrektionsmönster och införs i sändaren. Data från mobilstationen via mottagaren 442 detekteras och avkodas och möjliga fel korrigeras innan dessa data sänds till mobiltelefonväxeln. Styrenheten 444 evaluerar också signalstyrkan som uppmätts av mottagare 442.

Fig. 16 är ett blockschema av ett exempel pà en mobiltelefonväxel som kan användas för implementering av metoden enligt före- liggande uppfinning. Mobiltelefonväxeln som visas i fig. 16 är ett förenklat blockschema av vissa av funktionsenheterna i en mobiltelefonväxel. Fig. 16 visar endast ett exempel pà en mobiltelefonväxel. Andra system kan också användas.

Mobiltelefonväxeln 70 är ett i hög grad modulärt system som inkluderar en central processor 72 och ett mobiltelefonsubsystem 74. För det cellulära systemet som är integrerat med de andra subsystemen. Ett gruppswitch-subsystem 76, ett gemensamt kanalsignaleringssystem 78 och ett trunk- och signaleringssub- system 8O är anslutna till den centrala processorn 72. Mobiltele- fonsubsystemet 74 inkluderar en regional processor 82, en mobiltelefonbasstationlinjeterminal 84 och en signaleringstermi- nal 86. De återstående subsystemen inkluderar också vardera en regional processor 82.

Mobiltelefonsubsystemet 74 hanterar alla specifika mobilabonnent- funktioner, cellulära nätverksfunktioner samt signalering med mobilstationerna. Subsystemet 74 förser även det gemensamma 515151 20 kanalsignaleringssubsystemet 78 med nödvändiga data frán mobiltelefonväxelns signalering. Drifts- och underhàllsfunktioner specifika för det cellulära systemet är också implementerade i mobiltelefonsubsystemet 74. Mobiltelefonsubsystemet 74 inkluderar mobiltelefonbasstationslinjeterminalerna 84, vilka förbinder mobiltelefonsubsystemet 74 med de olika basstationerna i systemet och med det allmänna telefonnätet. Signaleringsterminalen 86 i mobiltelefonsubsystemet 74 hanterar datakommunikation mellan mobiltelefonväxeln och basstationerna. Den regionala processorn 82 i vart och ett av subsystemen lagrar och utför den regionala mjukvaran för omkopplingssystemet, hanterar enkla, rutinmässiga och uppgifter av hög kapacitet.

Gruppswitch-subsystemet 76 styrs av ett trafikstyrsystem (ej visat). Gruppswitch-subsystemet 76 upprättar, övervakar och rensar förbindelser genom gruppswitchen (ej visad). Det gemensam- ma kanalsignaleringssubsystemet 78 innehåller funktioner för signalering, vidareledning, övervakning och korrektion av meddelanden sända i enlighet med en förutbestämd standard. Trunk- och signaleringssubsystemet 80 övervakar tillståndet för trunkledningarna till det allmänna telefonnätet och till andra mobiltelefonväxlar.

Den centrala processorn 72 lagrar och utför den centrala processorns mjukvara för omkopplingssystemet, som hanterar de mer komplexa funktionerna. Dessa funktioner inkluderar men är ej begränsade till jobbadministration, lagringshantering, laddning och ändring av program, etc. Den regionala processorn 82 i mobiltelefonsubsystemet 74 implementerar i en föredragen utföringsform de delar av metoden enligt föreliggande uppfinning som förekommer i mobiltelefonväxeln. Alternativt kan de implemen- teras i den centrala processorn 72. Ovanstående beskrivning av de specifika utföringsformerna beskriver så fullständigt uppfinningens generella natur att, genom tillämpning av aktuell kunskap, dessa specifika utföringsformer lätt kan modifieras och/eller anpassas för olika tillämpningar utan avvikelse från uppfinningens generiska koncept, och därför bör och är sådana 515151 21 anpassningar och modifieringar avsedda att innefattas inom ramen för de beskrivna utföringsformerna och dessas ekvivalensomràde.

Det inses att de använda fraserna och terminologin här endast använts i beskrivande syfte och ej i begränsande.

Claims (16)

515 151 PATENTKRAV

1. Förfarande i ett cellulärt mobilradiosystem för ini- tial inställning av en tidsinriktningsparameter i en mobil- station, kännetecknat av stegen: skattning, innan kommunikation på en ny trafikkanal hörande till en önskad basstation upprättas, av en optimal tidsinriktningsparameter avsedd att användas under kommunika- tion pà den nya trafikkanalen på basis av information som är relaterad till mobilstationens position och som är tillgänglig innan kommunikationen pà den nya kanalen upprättas; sändning av den skattade tidsinriktningsparametern till mobilstationen; inställning av tidsinriktningsparametern i mobil- stationen i enlighet med den skattade tidsinriktningsparame- tern.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att skatt- ningssteget utförs efter mottagande av en handoff-begäran och att den skattade tidsinriktningsparametern sänds tillsammans med handoff-ordern.

3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att skatt- ningssteget utförs efter mottagande av en access-begäran eller ett sökningssvar, och att den skattade tidsinriktningsparame- tern sänds pä den nya trafikkanalen tillsammans med ett kon- trollmeddelande pà det fysiska skiktet.

4. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att den tillgängliga informationen som används för skattning av den optimala tidsinriktningsparametern är ett handoff- s1s"i$n i; gränsvinkelvärde, ett handoff-avstàndsvärde, ett totalt av- , . o u n n nu a stàndsvärde och ett aktuellt tidsinriktningsvärde.

5. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att den tillgängliga informationen som används för skattning av den optimala tidsinriktningsparametern är ett handoff- avstàndsvärde.

6. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att den tillgängliga informationen som används för skattning av den optimala tidsinriktningsparametern är ett utbredningsdämpnings- värde och åtminstone ett handoff-avstàndsvärde.

7. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att den tillgängliga informationen som används för skattning av den optimala tidsinriktningsparametern är ett aktuellt tidsinrikt- ningsvärde.

8. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att den tillgängliga informationen som används för estimering av det optimala tidsinriktningsvärdet är ett utbredningsdämpningsvärde och åtminstone ett handoff-avstàndsvärde.

9. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att den tillgängliga informationen som används för skattning av den optimala tidsinriktningsparametern är ett uppmätt tidssynkroni- seringsfelvärde.

10. Förfarande i ett cellulärt mobilradiosystem för sänd- ning av ett tidsinriktningsvârde till en mobilstation i en han- doff-order eller i ett kontrollmeddelande på det fysiska skik- tet, vilket förfarande kännetecknas av stegen: - “ii 51 s 151 oil-l skattning, innan kommunikationen pà en ny trafikkanal hörande till en önskad basstation upprättas, av en optimal tidsinriktningsparameter avsedd att användas under kommunika- tion pà den nya trafikkanalen pä basis av information som är relaterad till mobilstationens position och som är tillgänglig innan kommunikationen upprättas; sändning av den skattade tidsinriktningsparametern till mobilstationen i handoff-ordern eller kontrollmeddelandet pà det fysiska skiktet.

11. ll. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av att den tillgängliga informationen som används för skattning av den optimala tidsinriktningsparametern är ett handoff- gränsvinkelvärde, ett handoff-avstàndsvärde, ett totalt av- stàndsvärde och ett aktuellt tidsinriktningsvärde.

12. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av att den tillgängliga informationen som används för skattning av det optimala tidsinriktningsvärdet är ett handoff-avstándsvärde.

13. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av att den tillgängliga informationen som används för skattning av den optimala tidsinriktningsparametern är ett utbredningsdämpnings- värde och åtminstone ett handoff-avstàndsvärde.

14. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av att den tillgängliga informationen som används för skattning av den optimala tidsinriktningsparametern är ett aktuellt tidsinrikt- ningsvärde. .515 (151 QS

15. Anordning i ett cellulärt mobilradiosystem med ett flertal celler, för initial inställning av en tidsinriktnings- parameter i en mobilstation, kännetecknad av: organ för skattning, innan kommunikationen pà en ny trafikkanal hörande till en önskad cell upprättas, av en opti- mal tidsinriktningsparameter avsedd att användas under kommuni- kation pà den nya trafikkanalen pà basis av information som är relaterade till mobilstationens position och som är tillgänglig innan kommunikationen upprättas; organ för sändning av den skattade tidsinriktningspa- rametern till mobilstationen; och organ för inställning av tidsinriktningsparametern i mobilstationen i enlighet med den skattade tidsinriktningspara- metern.

16. Anordning i ett cellulärt mobilradiosystem, för sänd- ning av ett tidsinriktningsvärde till en mobilstation i en han- doff-order eller ett kontrollmeddelande pà det fysiska skiktet, kännetecknad av: organ för skattning, innan kommunikationen pà en ny trafikkanal hörande till en önskad basstation upprättas, av en optimal tidsinriktningsparameter avsedd att användas under kom- munikation pà den nya trafikkanalen pà basis av information som är relaterad till mobilstationens position och som är tillgäng- lig innan kommunikationen upprättas; organ för sändning av den skattade tidsinriktningspa- rametern till mobilstationen i handoff-ordern eller kontroll- meddelandet pà det fysiska skiktet.