FI110051B - Menetelmä kanavanvaihdon suorittamiseksi solukkojärjestelmässä - Google Patents

Description

1 110051

Menetelmä kanavanvaihdon suorittamiseksi solukkojärjestelmässä

Esillä oleva keksintö liittyy yleisesti radiotaajuusvies-5 tintään ja erityisesti menetelmään kanavanvaihdon suorittamiseksi solukkojärjestelmässä.

Solukkojärjestelmässä matkaviestimen eli tilaajan ja läh-detukiaseman (source base station) välille muodostetaan 10 viestiyhteys. Matkaviestimen siirtyessä pois lähdetukiase-man alueelta signaalin laatu huononee, ja lopulta viestiyhteys katkeaisi ja puhelu "häipyisi". Tässä vaiheessa viestiyhteys siirretään lähdetukiasemalta kohdetukiasemal-le (target base station). Tämän siirron suorittavaa menet-15 telyä kutsutaan solukkoviestinnän alalla yleisesti kana-vanvaihtomenettelyksi (handoff process).

Nykyisin kanavanvaihdot suoritetaan yleisesti kahdella eri tavalla. Analogista tyyppiä olevissa järjestelmissä, kuten . 20 analogisessa matkapuhelinjärjestelmässä (AMPS, analog ; / mobile phone system), järjestelmä suorittaa kanavanvaihdon ilman matkaviestimen apua. Lähdetukiaseman vastaanottaman * : : signaalin huononnuttua tietyn kohdan ohi, lähdetukiasema *·”· lähettää matkapuhelinkeskukselle (MSC, mobile switching ||25 center) tukiasemaohjaimen (BSC, base station controller) i : : kautta sanoman pyytäen kanavanvaihdon suorittamista. Vas taanotettuaan tämän pyynnön MSC lähettää sanoman tukiase- | maehdokkaille pyytäen, että kukin mittaisi matkaviestimen ,··.·, lähettämän signaalin tietyn parametrin, yleensä signaalin- •30 voimakkuuden. Tukiasemaehdokkaat suorittavat mittauksen ja ··.: palauttavat tulokset MSC:lie. Sen jälkeen MSC tekee rat- kaisun siitä, mistä tukiasemaehdokas valitaan kanavanvaih-to- eli kohdetukiasemaksi. Sitten MSC määrää tarpeelliset • « .···. yhteydet kanavanvaihtotukiasemaan ja käskee kohdetukiase-35 man muuttumaan lähdetukiasemaksi. Samanaikaisesti lähde- 2 110051 tukiasema käsketään keskeyttämään matkaviestimen palveleminen .

Edellä kuvattu on tyypillinen perinteinen kanavanvaihto. 5 Uudemmissa järjestelmissä — kuten aikajakokanavointijär-jestelmissä (TDMA, time division multiple access) ja koodi j akokanavointi järjestelmissä (CDMA, code division multiple access) — käytetään hyväksi matkaviestimen avustamaa kanavanvaihtomenettelyä (MAHO, mobile assisted handoff). 10 MAHO-järjestelmässä matkaviestin varustetaan tukiasemaeh-dokkaiden listalla. Jaksottaisina aikoina matkaviestin mittaa luetelluilta ehdokkaana olevilta tukiasemilta tulevien lähetteiden signaalinlaatuparametrin. Laatuparametri voi olla signaalinvoimakkuus tai muu tarkoituksenmukainen 15 parametri, kuten energia tietoalkiota kohti per kokonais- kohina (E /1 ), bittivirhesuhde BER (bit error rate), ke-c o hyksen poispyyhkimissuhde (FER, frame erasure rate) tai värikoodi. Nämä mittaukset kerätään parhaana pidetyn koh-detukiasemien listan määrittämiseksi ja käskettäessä tämä 20 parhaana pidetty lista ilmoitetaan MSC:lle tukiaseman ja *· '· BSC:n kautta. Sen jälkeen MSC suorittaa saman toiminnan kuin aikaisemmin valiten kanavanvaihtotukiaseman ja käskee • i i kanavanvaihdon.

i :25 Edellä kuvatut menettelyt ovat kanavanvaihdon kaksi pää- tyyppiä. Näistä perustyypeistä on useita muunnelmia. On esimerkiksi olemassa "pehmeä" kanavanvaihto. Tämä tapah-: tuu, kun kanavanvaihtotukiasema aloittaa matkaviestimen · palvelemisen, ennenkuin lähdetukiasema on keskeyttänyt ‘.30 palvelemisen. On olemassa myös pehmeämpi kanavanvaihto, joka on pehmeä kanavanvaihto kahden samassa solussa olevan sektorin välillä. Mainittakoon lisäksi, että tietyillä maantieteellisillä alueilla kuten Euroopassa kanavanvaih-dosta käytettävä englanninkielinen ammattisana "handover" '35 korvaa usein termin "handoff".

3 110051 Näiden kahden kanavanvaihtomenetelmän erojen vuoksi AMPS-tukiasemaa ja BSC:tä ei voida liittää TDMA-MSC:hen tai kääntäen. Tämä on huono puoli, jos palveluntarjoaja haluaa parantaa järjestelmää eri radioliityntäteknologiaa käyttä-5 en, koska uusi teknologia vaatisi lisäksi myös MSC:n. Siksi alan teollisuudessa on tarve saada aikaan sellainen standardiliitäntä BSC:n ja MSC:n välille, joka sallisi yhden MSC:n toimia joko yhdessä AMPS- tai TDMA/CDMA-järjestelmän kanssa edellyttämättä toimintamuutosta kummassa-10 kaan näistä järjestelmistä.

Menetelmä matkaviestimen kanavanvaihdon suorittamiseksi solukkojärjestelmässä alkaa lähdetukiaseman ohjaimen vastaanottaessa kanavanvaihtopyynnön lähdetukiasemalta. Läh-15 detukiaseman ohjain (BSC) analysoi kanavanvaihtopyynnön ja määrittää, onko parhaan pidetty tukiasemalista olemassa. Muissa kuin MAHO-järjestelmissä parhaana pidettyä ehdokaslistaa ei ole olemassa. MAHO-järjestelmässä parhaana pidetty ehdokaslista on olemassa. Jos kanavanvaihtopyyntö 20 sisältää parhaana pidetyn tukiasemalistan, niin pyyntö . lähetetään edelleen matkapuhelinkeskukselle. Jos kanavan-

! vaihtopyyntö ei sisällä parhaana pidettyä listaa, niin BSC

.* ; laatii ehdokaslistan ja lähettää mittaussanomat kullekin *·· · tukiasemaehdokkaalle. Tukiasemaehdokas suorittaa mittauk- * ’ 25 sen (kuten signaalin voimakkuus, värikoodi jne.) ja vastaa • * i.i : BSC:lle. BSC käyttää palautteita laatiakseen parhaana pi- t * · : detyn tukiasemalistan, joka lähetetään edelleen MSC:lle.

Kun MSC on vastaanottanut parhaana pidetyn tukiasemalis-tan, se valitsee kanavanvaihtotukiaseman ja suorittaa • * 30 kanavanvaihdon. Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on sanottu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

: Kuvio 1 on sellaisen solukon peittokaavio, jossa esillä 35 olevaa keksintöä käytetään; 4 110051 kuvio 2 on esillä olevan keksinnön toimintaa edustava vuokaavio; ja kuvio 3 on toisen sellaisen solukon peittokaavio, jossa 5 esillä olevaa keksintöä käytetään.

Tarkastellaan aluksi kuviota 1, jossa on esitetty yleisesti viitenumerolla 10 osoitettu solukon peittokaavio. Kaavio 10 on jaettu kahteen solukkojärjestelmään 12 ja 14. 10 Vaikka järjestelmät 12 ja 14 on esitetty yhtäläisin kuvioin, niin huomattakoon, että tämä ei ole tyypillinen tapaus ja että nämä kaksi järjestelmää voivat olla limittäin. Järjestelmissä 12 ja 14 on kummassakin esitetty seitsemän solun jälleenkäyttökaava Aj-A7 (16), B^B, (18) ja 15 X1-X7 (20). Kussakin solussa on siihen liittyvä tukiasema, joka on liitetty tukiasemaohjaimeen BSCÄ (22), BSCb (24) ja BSCc (26). On ymmärrettävää, että tukiasema ja sen BSC voivat sijaita fysikaalisesti samassa yksikössä. Näiden toimintapiirteet ovat kuitenkin kaksi eri asiaa.

20

Esillä olevan esimerkin tarkoituksissa tukiasema A käyttää V.: CDMA-protokollaa, ja tukiasema B käyttää AMPS-protokollaa.

• · Esillä oleva keksintö sallii tukiasemaohjaimien 22 ja 24 yhdistämisen samaan matkapuhelinkeskukseen MSCÄ (28). Koska i 25 tukiasemaohjain 26 on erillinen järjestelmä, se on yhdis-tetty eri MSCx:ään (30). MSC:t on liitetty yleiseen kytken-täiseen puhelinverkkoon (PSTN, public switching telephone ; network) 32. MSC:t on liitetty myös toisiinsa IS-41:tä • t · *.\V (Interim Standard - 41) käyttäen. Tämä Telecommunications *30 Industry Associationin (TIA) määrittelemä väliaikainen standardi määrittelee MSCtiden välisen protokollan.

! : ..*·. Tunnetussa tekniikassa olisi myös välttämätöntä käyttää kolmatta MSC:tä, MSC„ (36). Tämä siksi, koska BSC: Itä 35 lähetetyt eri sanomat käyttävät eri protokollia. Käytetään 5 110051 esimerkiksi matkaviestintä, joka on siirtymässä tukiasemalta B6 A2:lle. Tunnetun tekniikan mukaan BSCb antaisi MSCB:lle sanoman ilmoittaen, että tarvitaan kanavanvaihto. MSC„ laatisi silloin tukiasemaehdokkaiden listan (esim. A2, 5 A3 ja B5). Sen jälkeen MSC„:stä lähetettäisiin kullekin näistä tukiasemaehdokkaista sanoma pyytäen kutakin tuki-asemaehdokasta suorittamaan matkaviestimen lähettämän signaalin mittaus. Näiden mittausten tulokset lähetettäisiin sitten takaisin MSCB:lle, jossa tehtäisiin päätös siitä, 10 mikä tukiasemaehdokas tulisi olemaan kanavanvaihtotukiase-ma.

Jos edellä esitetty tilanne käännettäisiin päinvastaiseksi ja matkaviestin olisi siirtymässä tukiasemalta A2 B6:lle, 15 niin matkaviestimelle annettaisiin mahdollisten tukiase maehdokkaiden lista (esim. A3, B5 ja B6). Matkaviestin mittaisi silloin halutun parametrin (Ec/Eo, BER jne.). Mittaustulokset kerätään kohteiden parhaana pidetyn listan eristämiseksi ja ne ilmoitetaan sen jälkeen MSCÄ:lle 28, 20 joka valitsee yhden tukiasemaehdokkaista kanavanvaihto- tukiasemaksi. Sen jälkeen kanavanvaihto pannaan toimeksi v.: ja suoritetaan.

·:**: Jos MSCb 36 ei olisi olemassa, niin MSCÄ 28 vastaanottaisi f 25 sanoman, jota se ei ymmärtäisi. Koska erillisen MSC:n *:*. käyttäminen ainoastaan eri sanomien tulkitsemiseksi aihe uttaisi järjestelmän muodostajalle lisäkustannuksia, niin . . teollisuudessa on tarvetta sellaiselle järjestelmälle, joka ei käytä eri MSC:itä eri protokollia varten.

I · ‘<3ö

Esillä olevan keksinnön toiminta on kuvattu kuvion 2 vuo-i"‘; kaaviossa, joka on yleisesti osoitettu viitenumerolla 50.

Kanavanvaihtopyynnön tarve todetaan, kun matkaviestimen ♦ · signaalin laatu on huonontunut riittävästi, jotta on mää-’35‘ rättävä uusi yhteys toisen BS:n kanssa tai eri kanava 6 110051 samalla BS:llä, tai kun on todettu, että senhetkinen mat-kaviestinyhteys on haitallinen muiden matkaviestinyhteyk-sien kannalta. Esillä olevassa keksinnössä kanavanvaih-tosanoma (joka tunnetaan myös kanavanvaihtosuositus-sano-5 mana (Handoff Recommendation Message)) lähetetään lähde-tukiasemalta sen BSC:lie, vaihe 51. Jos kanavanvaihto-sanoma sisältää parhaana pidetyn ehdokaslistan, päätösvaihe 52, niin kanavanvaihtosanoma (kuten kanavanvaihto tarvitaan -sanoma (Handoff Required Message)) lähetetään 10 edelleen sen MSC:lie, vaihe 57. Sen jälkeen MSC valitsee kanavanvaihtotukiaseman parhaana pidetystä ehdokaslistasta, ja suoritetaan kanavanvaihto, vaihe 60, lähettämällä kanavanvaihtopyyntö-sanoma (Handoff Request Message) koh-detukiasemalle.

15

Jos BSC:n vastaanottama kanavanvaihtosanoma ei sisällä parhaana pidettyä ehdokaslistaa, päätösvaihe 52, niin BSC:ssä laaditaan lista tukiasemaehdokkaista, vaihe 53. Sen jälkeen BSC aloittaa vuoropuhelun tukiasemaehdokkaiden ,2p kanssa mahdollisen kohteen löytämiseksi. Tämä suoritetaan ’· '· lähettämällä mittaussanomia, kuten voimakkuuden mittaus-pyyntö, ehdokaslistassa oleville tukiasemille käskien • : : niitä suorittamaan matkaviestimen lähettämän signaalin mittaus, vaihe 54.

» 25 • k · i‘: Sanoma lähetetään lähde-BSC:Itä joko: jollekin toiselle lähde-BSC:n palvelemalle tukiasemalle, jollekin toiselle : BSC:lie tai jollekin toiselle MSC:lie. Mikäli se lähete- • j. tään jollekin toiselle MSC:lie, sanoma siirretään MSC:iden '30 välisen IS-41-liitännän kautta. Tämä liitäntä tunnetaan myös E-liitäntänä. Sanomien tulee sisältää ainakin kanavan tyyppi ja radiokanavan numero, jotta tukiasemaehdokas pys-tyy tekemään mittauksen. Lisäksi kullekin mittauspyynnölle tulisi antaa yksilöllinen tunnus. Tämä on tarpeen mittauk-'35 sen erottamiseksi seuraavasta. Koska pyyntö on ilman fysi- 7 110051 kaalista yhteyttä, niin viitenumero sallii yhdistämisen tiettyyn puheluyhteyteen. Ilmoitukset kuten voimakkuuden mittauspalaute tukiasemaehdokkailta palautetaan sen jälkeen BSC:lle, vaihe 55. Odotetaan että viitenumero palau-5 tetaan lähde-BSC:lie yhdessä vastaavan palautteen kanssa. Tämä sallii lähde-BSC:n todentaa, että palaute tiettyyn pyyntöön on vastaanotettu. BSC käyttää näitä ilmoituksia parhaana pidetyn ehdokaslistan laatimiseksi, vaihe 56.

10 Parhaana pidetty ehdokaslista määrää, mitä ehdokkaita tulisi harkita kanavanvaihtoa varten, ja järjestää ehdokkaat järjestykseen parhaasta ehdokkaasta huonoimpaan ehdokkaaseen. Yleinen filosofia kanavanvaihdon suorittamisessa on, että matkaviestin yritetään luovuttaa parhaalle 15 käytettävissä olevalle ehdokkaalle.

Parhaana pidetty ehdokaslista lähetetään edelleen MSC:lle, vaihe 57, jolloin kanavanvaihtotukiasema valitaan parhaana pidetystä ehdokaslistasta, ja suoritetaan kanavanvaihto, 20 vaihe 60.

« · • · · f »i • * • » v.: Vaihtoehtona edellä esitetylle, kun BSC on vastaanottanut « : : kanavanvaihtopyynnön, päätösvaihe 52 voi menettelypäätök- ·;··: sen tehdessään ratkaista, minkä tyyppiseltä tukiasemalta f ;25 pyyntö on tullut.

t « · · • »« : : : »

Lisäksi vaikka edellä esitetty esimerkki suoritti kanavan-. . vaihdon lähde-MSC:n palvelemien tukiasemien välillä, kana-

I · I

vanvaihto olisi saatettu tarvita kohde-MSC: lie kuten esi- t » * \3*0 merkiksi MSCrlle 30.

I I »

Eräs toinen esillä olevan keksinnön käyttötapaus esiintyy silloin, kun palvelun tuottaja asentaa ensimmäisen palve-lun kanssa limittäin olevan toisen palvelun. Tämä on ku-'·9έ vattu yleisesti viitenumerolla 70 osoitetussa järjestel- 8 110051 mässä, kuvio 3. Järjestelmässä 70 kaksi limittäistä soluk-koaluetta: alkuperäinen AMPS-järjestelmä 71 ja viimeksi lisätty TDMA-järjestelmä 72. Kummassakin järjestelmässä on vastaava tukiasemaohjain 73 ja 74. Esillä oleva keksintö, 5 joka toimii kuten edellä kuviossa 2 on kuvattu, sallii operaattorin toteuttaa limittäisen TDMA-järjestelmän käyttämällä yhtä MSC:tä 75 molemmilla soluilla. Matkapuhelinkeskus 75 suorittaa järjestelmän liittämisen PSTN:ään 76. Siksi matkaviestimen siirtyessä pois jommastakummasta so-10 lusta 71 tai 72 yksi ainoa MSC pystyy käsittelemään kaksi ei kanavanvaihtoprotokollaa.

Alan asiantuntijalle on siis selvää, että esillä olevan keksinnön mukaan on saatu aikaan menetelmä kanavanvaihdon 15 suorittamiseksi solukkojärjestelmässä.

Vaikka tämä keksintö on selitetty sen erityisten suoritusmuotojen yhteydessä, niin on selvää, että monet muutokset, muunnokset ja muunnelmat ovat edellä esitetyn selityksen 20 valossa ilmeisiä alan asiantuntijoille. Näin ollen tarkoi-• · tuksena on, että oheiset patenttivaatimukset kattavat : : : kaikki tällaiset muutokset, muunnokset ja muunnelmat.

* MM4 i ♦ « # · • · I i » 4»» t · *

Claims (5)

1. 9 110051
2. 1. Menetelmä kanavanvaihdon suorittamiseksi solukkojärjestelmässä (12), tunnettu siitä, että menetelmä 5 käsittää seuraavat vaiheet: lähetetään kanavanvaihtopyyntö lähdetukiasemalta lähde-tukiaseman ohjaimelle (51); 10 määritetään sisältääkö kanavanvaihtopyyntö parhaana pidetyn ehdokaslistan (52); mikäli pyyntö sisältää parhaana pidetyn ehdokaslistan, 15 valitaan kanavanvaihtotukiasema mainitusta parhaa na pidetystä ehdokaslistasta (60); ja määrätään mainitun matkaviestimen kanavanvaihto mainitulle kanavanvaihtotukiasemalle 20 mikäli pyyntö ei sisällä parhaana pidettyä ehdokaslistaa, .V. laaditaan mainitussa lähdetukiaseman ohjaimessa useiden tukiasemaehdokkaiden ehdokaslista (53) ; 25 lähetetään mittauspyyntö mainitulta lähdetukiase- ··· : man ohjaimelta ainakin yhdelle mainitussa ehdokas- • · · ' listassa olevalle mainituista useista tukiasema- ehdokkaista (54); • · · • · · • · 30 mitataan matkaviestimeltä tuleva signaali maini tulla ainakin yhdellä ehdolla olevalla tuki- • · · asemalla; • · • * • * · • · ·,· * ilmoitetaan mainitun mittauksen tulos mainitulle : : 35 lähdetukiaseman ohjaimelle (55); ίο 110051 laaditaan parhaana pidetty lista, joka sisältää mainitulta ainakin yhdeltä tukiasemaehdokkaalta saadun mainitun mittauksen tuloksen (56); 5 lähetetään mainittu laadittu parhaana pidetty lista mainitulta lähdetukiaseman ohjaimelta lähde-matkapuhelinkeskukselle (57); 10 valitaan kanavanvaihtotukiasema mainitusta parhaa na pidetystä listasta (60); ja määrätään mainitun matkaviestimen kanavanvaihto mainitulle kanavanvaihtotukiasemalle. 15
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että mainittu mittauspyyntö on signaa-linvoimakkuuden mittauspyyntö.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n - \j n e t t u siitä, että mainittu mittauspyyntö on yksi seuraavista: energia tietoalkiota kohti per kokonaiskohi- • ,·, na, bittivirhesuhde, kehyksen poispyyhkimissuhde ja sana- virhesuhde. .1 .1 25 *;;/ 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n - • 1 1 ’·’ n e t t u siitä, että vaihe, jossa määritetään sisältääkö j kanavanvaihtopyyntö parhaana pidetyn ehdokaslistan (52), i käsittää seuraavan vaiheen: 30 määritetään, että pyyntö sisältää parhaana pidetyn . ,·. ehdokaslistan, mikäli lähdetukiasema toimii matkaviestimen .·1·. avustamaa kanavanvaihtomenettelyä käyttävän protokollan • · *!1 alaisena. • · i n 110051
5. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe, jossa määritetään sisältääkö kanavanvaihtopyyntö parhaana pidetyn ehdokaslistan (52), käsittää seuraavan vaiheen: 5 määritetään, että pyyntö ei sisällä parhaana pidettyä ehdokaslistaa, mikäli lähdetukiasema toimii sellaisen protokollan alaisena, joka ei käytä matkaviestimen avustamaa kanavanvaihtomenettelyä. • · • · • · · • · · • · · • · • · 1 · · • · · · • · · • · 110051