SE517898C2

SE517898C2 - Method and apparatus for communication control in a radio telephone system

Info

Publication number: SE517898C2
Application number: SE9401644A
Authority: SE
Inventors: Alex Krister Raith; Walter G A Muller
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M; Ericsson Ge Mobile Communicat
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 2002-07-30
Also published as: GB2275589B; AU668591B2; CN1085704A; GB2275589A; HK1006623A1; CA2123605A1; CA2123605C; AU4926793A; MY109870A; CN1051901C; GB9409631D0; WO1994007322A1; MX9305503A; NZ256326A; SE9401644L

Abstract

In a radiotelephone system (10), the control channel of each cell (20 - 60) can be configured to broadcast absolute information about its cell and relative information about other cells including the characteristic of the cell. Further, the location of other control channels may also be included among the information broadcast over a control channel of a particular cell. This information is then used to lock a mobile unit (120) to a preferred cell.

Description

517 898 2 Lokaliserade mikroceller och pikoceller kan etableras inom överliggande makroceller för hantering av områden med relativt täta koncentrationer av användare av'mobilstationer, varvid sådan områden benämns "heta punkter" ("hot spots"). I typfallet kan mikroceller etableras för genomfarter såsom korsningar eller gator och kan en serie mikroceller erbjuda täckning av huvud- trafikleder såsom landsvägar. Mikroceller kan även tilldelas stora byggnader, flygplatser och köpcentra. Pikoceller liknar mikroceller, men täcker normalt en kontorskorridor eller en våning i ett höghus. Termen "mikroceller" används i denna ansökan för att beteckna både mikroceller och pikoceller, och termen "makroceller" används för att beteckna det yttersta lagret av en cellulär struktur. En "paraplycell" kan vara en makrocell eller en mikrocell så länge som det finns en cell under paraplycellen. 517 898 2 Localized microcells and picocells can be established within overlying macrocells to serve areas with relatively dense concentrations of mobile station users, such areas being referred to as "hot spots". Typically, microcells can be established for thoroughfares such as intersections or streets, and a series of microcells can provide coverage for major thoroughfares such as highways. Microcells can also be assigned to large buildings, airports, and shopping malls. Picocells are similar to microcells, but typically cover an office corridor or a floor of a high-rise building. The term "microcells" is used in this application to refer to both microcells and picocells, and the term "macrocells" is used to refer to the outermost layer of a cellular structure. An "umbrella cell" can be a macrocell or a microcell as long as there is a cell below the umbrella cell.

Mikrocellerna medger att tillkommande kommunikationskanaler placeras i närheten av det faktiska behovet, varigenom den totala systemkapaciteten.ökas under bibehållande av låga interferensni- våer.The microcells allow additional communication channels to be placed close to the actual need, thereby increasing the overall system capacity while maintaining low interference levels.

Konstruktionen av framtida cellulära system kommer med största sannolikhet att innehålla makroceller, inomhusmikroceller, utomhusmikroceller, publika mikroceller och.begränsade mikrocel- ler. Makrocellparaplyer täcker i typfallet radier större än en kilometer och betjänar användare som snabbt förflyttar sig, t.ex. människor i bilar. Mikroceller bildas vanligen av små radiobass- tationer med låg effekt, vilka primärt hanterar användare som förflyttar sig långsamt, t.ex. fotgängare. Varje mikrocell kan betraktas som en utökad basstation som är ansluten till en makrocell via digital radiotransmission eller optiska fibrer.The design of future cellular systems will most likely include macrocells, indoor microcells, outdoor microcells, public microcells, and restricted microcells. Macrocell umbrellas typically cover radii greater than one kilometer and serve fast-moving users, such as people in cars. Microcells are typically formed by small, low-power radio base stations, which primarily serve slow-moving users, such as pedestrians. Each microcell can be considered an extended base station connected to a macrocell via digital radio transmission or optical fibers.

Vid konstruktion av en mikrocellkluster är det nödvändigt att allokera spektrum för mikrocellerna. Detta kan göras på flera sätt; t.ex. kan mikroceller återanvända spektrum för avlägsna makroceller; en del av det tillgängliga spektrumet kan reserveras för enbart mikrocellanvändning; eller' en mikrocell kan låna spektrum från en paraplymakrocell. 517 898 3 Vid reservering av spektrum för mikrocellerna reserveras en del av det tillgängliga spektrumet för enbart mikrocellerna. Lån av spektrum involverar att frekvenser tillgängliga för makrocellen övertas för mikrocellanvändning.When constructing a microcell cluster, it is necessary to allocate spectrum for the microcells. This can be done in several ways; for example, microcells can reuse spectrum for distant macrocells; a portion of the available spectrum can be reserved for microcell use only; or a microcell can borrow spectrum from an umbrella macrocell. 517 898 3 When reserving spectrum for the microcells, a portion of the available spectrum is reserved for microcells only. Borrowing spectrum involves taking over frequencies available to the macrocell for microcell use.

Var och ena av dessa kanalallokeringsmetoder har medföljande fördelar och nackdelar. Återanvändning av kanaler från avlägsna makroceller förorsakar liten reduktionmzí makrocellstrukturens kapacitet. Återanvändning är dock ej alltid tänkbar på grund av samkanalinterferens mellan mikrocellerna och makrocellerna.Each of these channel allocation methods has its own advantages and disadvantages. Reuse of channels from distant macrocells causes little reduction in the capacity of the macrocell structure. However, reuse is not always feasible due to co-channel interference between the microcells and the macrocells.

Genom reservering av spektrum till mikrocellen reduceras interferens mellan cellskikten (mikrocell och makrocell) eftersom eventuell samkanalinterferens sker mellan mikroceller och ej mellan makroceller och mikroceller. Vid reservering av spektrum till en mikrocell tas detta spektrum fràn hela makrocellsystemet i ett visst område, t.ex. en stad. Detta spektrum är därför ej tillgängligt för makrocellanvändning. Såsom ett resultat härav kommer kapaciteten att påverkas negativt i ett område innehållan- de endast ett fåtal mikroceller, eftersom mikrocellerna täcker endast en liten del av arean i makrocellomràdet, medan makrocel- len med ett reducerat spektrum måste täcka ett väsentligt område.By reserving spectrum for the microcell, interference between the cell layers (microcell and macrocell) is reduced because any co-channel interference occurs between microcells and not between macrocells and microcells. When reserving spectrum for a microcell, this spectrum is taken from the entire macrocell system in a certain area, e.g. a city. This spectrum is therefore not available for macrocell use. As a result, capacity will be negatively affected in an area containing only a few microcells, since the microcells cover only a small part of the area in the macrocell area, while the macrocell with a reduced spectrum must cover a significant area.

Då antalet mikroceller ökar och området som täcks av endast makroceller minskar kan dock kapacitetsproblemen associerade med reservering av spektrum reduceras och uppnås en total nettoför- bättring vad gäller hela systemets kapacitet utan introduktion av blockering i makrocellerna.However, as the number of microcells increases and the area covered by only macrocells decreases, the capacity problems associated with spectrum reservation can be reduced and an overall net improvement in the capacity of the entire system can be achieved without introducing blocking in the macrocells.

Lån av kanaler från.en paraplymakrocell ger liksom återanvändning potentiell samkanalinterferens mellan mikroceller och makrocel- ler. Vidare kan kapaciteten påverkas negativt eftersom effektiv spektrumallokering ofta är omöjlig. Det kan t.ex. vara svårt att samtidigt ta hand om alla heta punkter i en cell vid lån eller reservering av spektrum. En fördel med lån av spektrum är att, till skillnad från reservering av spektrum, hela makrocellsyste- met ej pàverkas eftersom endast spektrum allokerat till en täckande makrocell och ej spektrum från hela systemet lånas. 517 898 4 Därför kan andra makroceller använda samma spektrum som lånas av en mikrocell från dess täckande makrocell.Borrowing channels from an umbrella macrocell, like reuse, creates potential co-channel interference between microcells and macrocells. Furthermore, capacity can be negatively affected because efficient spectrum allocation is often impossible. For example, it can be difficult to simultaneously address all hot spots in a cell when borrowing or reserving spectrum. An advantage of spectrum borrowing is that, unlike spectrum reserving, the entire macrocell system is not affected because only spectrum allocated to a covering macrocell and not spectrum from the entire system is borrowed. 517 898 4 Therefore, other macrocells can use the same spectrum that is borrowed by a microcell from its covering macrocell.

Vid hop- eller klusterutformning måste vidare allokerat spektrum fördelas till de individuella mikrocellerna. Kända metoder som används för spektrumallokering inkluderar fast frekvensplanering, dynamisk kanalallokering (DCA) och adaptiv kanalallokering (ACA).In clustering, further allocated spectrum must be distributed to the individual microcells. Known methods used for spectrum allocation include fixed frequency scheduling, dynamic channel allocation (DCA), and adaptive channel allocation (ACA).

Vidare måste en kontrollkanalhanteringsteknik väljas. En möjlighet inkluderar att varje cell eller sektor i ett sektorise- rat system använder en unik kontrollkanal tills frekvensåteran- vändning är tänkbar ur interferenssynpunkt.Furthermore, a control channel management technique must be chosen. One possibility includes each cell or sector in a sectorized system using a unique control channel until frequency reuse is feasible from an interference point of view.

I samband med introduktion avlnikroceller kan radionätplaneringen öka i komplexitet. Planeringsprocessen beror i stor utsträckning pà mikrocellernas struktur. T.ex. storleken av gator, köpcentra och byggnader utgör nyckelkriterier på utformningen. Mikroceller är behäftade med en serie problem inkluderande en ökad känslighet för trafikvariationer, interferens mellan mikroceller och svårighet att förutsäga trafikintensiteter. Även om ett fast radiotelefonkommunikationssystemskullekunnaplanerasframgångs- rikt skulle en ändring i systemparametrar, t.ex. tillägg av en ny basstation för anpassning till ökat trafikbehov, kunna erfordra omplanering av hela systemet. Av dessa skäl drar introduktionen av mikroceller nytta av ett system i vilket kanaltilldelningen är adaptiv både till trafikförhàllanden och interferensförhàllanden.In connection with the introduction of microcells, radio network planning may increase in complexity. The planning process depends to a large extent on the structure of the microcells. For example, the size of streets, shopping malls and buildings are key design criteria. Microcells are plagued by a series of problems including increased sensitivity to traffic variations, interference between microcells and difficulty in predicting traffic intensities. Even if a fixed radiotelephone communication system could be planned successfully, a change in system parameters, such as the addition of a new base station to accommodate increased traffic demand, could require replanning of the entire system. For these reasons, the introduction of microcells benefits from a system in which channel allocation is adaptive to both traffic and interference conditions.

En av huvudangelägenheterna associerad med mikroceller är minimering av frekvensplaneringen i FDMA- och TDMA-system eller ef fektplaneringen i ett CDMA-system. Radiopropageringen som beror på miljöbetingelser (t.ex. terräng och oregelbundenheter i markytan) och interferens är svåra att förutsäga i en mikrocellu- lär miljö, vilket gör frekvens- eller effektplaneringen extremt svår om ej omöjlig. En lösning är att använda ett adaptivt kanal- allokeringsschema (ACA) som ej erfordrar en fast frekvensplan.One of the main concerns associated with microcells is minimizing the frequency planning in FDMA and TDMA systems or the power planning in a CDMA system. The radio propagation due to environmental conditions (e.g. terrain and irregularities in the ground surface) and interference are difficult to predict in a microcellular environment, making frequency or power planning extremely difficult if not impossible. One solution is to use an adaptive channel allocation scheme (ACA) that does not require a fixed frequency plan.

Enligt en implementering av denna metod kan varje cell använda en godtycklig kanal i systemet vid tilldelning av en radiokanal 517 898 33: till en cell. Kanaler allokeras till samtal i realtid i beroende av den existerande trafiksituationen och den existerande interferenssituationen. Ett sådant system kan dock vara kostsamt, eftersom flera kanalenheter i medeltal måste vara installerade.According to one implementation of this method, each cell can use any channel in the system when assigning a radio channel 517 898 33: to a cell. Channels are allocated to calls in real time depending on the existing traffic situation and the existing interference situation. However, such a system can be costly, since on average several channel units must be installed.

Flera fördelar realiseras med adaptiv kanalallokering. Nästan ingen trunkeffektivitetsförlust förekommer eftersom varje cell kan använda en godtycklig kanal. Det är därför möjligt att använda celler med mycket få kanaler utan förlust av nätverksef- fektivitet. Vidare styrs kanalåteranvändning av medelinterferens- förhållandena i stället för av värsta-fall-scenariot.Several advantages are realized with adaptive channel allocation. Almost no trunk efficiency loss occurs because each cell can use any channel. It is therefore possible to use cells with very few channels without loss of network efficiency. Furthermore, channel reuse is controlled by the average interference conditions instead of the worst-case scenario.

Flera adaptiva kanalallokeringsscheman försöker att förbättra trafikkapaciteten och undvika behovet av frekvensplanering.Several adaptive channel allocation schemes attempt to improve traffic capacity and avoid the need for frequency planning.

Fastän vissa system har varit ganska effektiva i att uppnå dessa syftemål har det varit svårt att uppnå båda målen i ett system som har i förväg tilldelade kontrollkanaler, dvs. ett system med specificerade frekvenser på vilka en mobilstation kan förvänta en kontrollkanal (t.ex. en 30 KHz RF-kanal som innehåller kontrollsignaler) . System med i förväg tilldelade kontrollkanaler inkluderar AMPS (Advanced Mobile Phone Service System), IS-54 (Revision B) och TACS (Total Access Communication System). I sådana system erfordras fortfarande frekvensplanering för kontrollkanaler. Frekvensplanering för talkanaler kan dock undvikas och trafikkapaciteten kan ökas genom eliminering av behovet av planering av ett antal talkanaler på varje plats i ett område där trafikkanaler förväntas vara olikformigt fördelade.Although some systems have been quite effective in achieving these objectives, it has been difficult to achieve both objectives in a system that has pre-assigned control channels, i.e. a system with specified frequencies on which a mobile station can expect a control channel (e.g., a 30 KHz RF channel containing control signals). Systems with pre-assigned control channels include AMPS (Advanced Mobile Phone Service System), IS-54 (Revision B), and TACS (Total Access Communication System). In such systems, frequency planning for control channels is still required. However, frequency planning for speech channels can be avoided and traffic capacity can be increased by eliminating the need to plan a number of speech channels at each location in an area where traffic channels are expected to be non-uniformly distributed.

Vid planering av ett antennsystem, allokering av spektrum för en mikrocellkluster och val av en effektnivå för en mikrocell som utsänder effekt, måste flera önskemål beaktas. Tillräcklig radiotäckning, t.ex. 98%, måste tillhandahållas inomxnikrocellens område. Om spektrum som tilldelas mikrocellklustern har återan- vänts från en på avstånd belägen makrocell måste även effektnivån för mikrocellerna vara tillräckligt låg för undvikande av interferens med den på avstånd belägna makrocellen från vilken spektrum återanvändes. Vidare kan effekten av kontrollkanalen i ¿:s17 898 6 mikrocellen behöva vara starkare än effekten av den täckande paraplymakrocellens kontrollkanal om mobilstationen skall låsa till mikrocellen. Sammanfattningsvis är syftet med ett sådant system att tilldela så många mobiler som möjligt till mikrocell- kontrollkanaler genom att dessa kontrollkanaler bibehålls starkare än kontrollkanalerna i paraplymakrocellen i det avsedda mikrocellomràdet medan samtidigt sändning sker vid en till- räckligt låg effekt för undvikande av interferens med den avlägsna makrocellen.When planning an antenna system, allocating spectrum for a microcell cluster, and selecting a power level for a microcell that transmits power, several requirements must be taken into account. Sufficient radio coverage, e.g. 98%, must be provided within the microcell area. If spectrum allocated to the microcell cluster has been reused from a remote macrocell, the power level of the microcells must also be low enough to avoid interference with the remote macrocell from which spectrum was reused. Furthermore, the power of the control channel in the microcell may need to be stronger than the power of the covering umbrella macrocell control channel if the mobile station is to lock onto the microcell. In summary, the purpose of such a system is to assign as many mobiles as possible to microcell control channels by maintaining these control channels stronger than the control channels in the umbrella macrocell in the intended microcell area while simultaneously transmitting at a sufficiently low power to avoid interference with the distant macrocell.

Effekt- eller interferensbegränsningarna kan resultera :i ett talkanalbegränsat system där vissa av mobilerna i mikrocellerna kommer att mottaga en starkare signal frán en överliggande makrocell. Antalet mobiler som mottager en starkare signal från en överliggande makrocell kommer att öka då avståndet mellan paraplycellen.och.mikrocellen ökar. Följaktligen kan det inträffa att kapaciteten ej ökar eftersom mobilerna är låsta till makrocellen. Om dessutom mobilernas sändningseffektbehov ökar skulle batterilivslängden för för närvarande tillgängliga portabla telefoner att minska i motsvarande grad för bibehållande av den ekvivalenta prestandanivån. Vidare kan blockering och intermodulation uppkomma om mobiler med hög effekt är belägna inuti mikrocellomràdet. Mobilerna med hög effekt effektstyrs av paraplymakrocellen och erfordrar mera effekt för kommunisering med paraplymakrocellen än mikrocellen.The power or interference limitations may result in a speech channel limited system where some of the mobiles in the microcells will receive a stronger signal from an overlying macrocell. The number of mobiles receiving a stronger signal from an overlying macrocell will increase as the distance between the umbrella cell and the microcell increases. Consequently, capacity may not increase because the mobiles are locked to the macrocell. Furthermore, if the transmit power requirements of the mobiles increase, the battery life of currently available portable telephones would decrease correspondingly to maintain the equivalent level of performance. Furthermore, blocking and intermodulation may occur if high-power mobiles are located within the microcell area. The high-power mobiles are power controlled by the umbrella macrocell and require more power to communicate with the umbrella macrocell than the microcell.

SUMMERING Ett kontrollkanalhanteringsschema implementerat i enlighet med föreliggande uppfinning kan inkludera en rad olika celler. För förenkling av låsning eller upptagning (camping) av mobila enheter till den mest lämpliga cellen kan kontrollkanalen för varje cell konfigureras för rundsändning av information avseende andra celler och innehållande karakteristika för cellerna, t.ex. celltyp. Vidare kan läget i frekvens och tid av andra kontrollka- naler även ingå i informationen som rundsänds över en kontrollka- nal i en viss cell. Denna information används sedan av mobilen 517 898 , 7 för låsning till en föredragen cell. Läsning innebär val av en cell så att en mobilstation läser alla meddelanden och är förberedd på att mottaga sökningar och att ringa upp. Sedan en mobil låsts till en viss cell kan den alltså ringa upp och mottaga samtal.SUMMARY A control channel management scheme implemented in accordance with the present invention may include a variety of cells. To facilitate locking or camping of mobile units to the most suitable cell, the control channel for each cell may be configured to broadcast information regarding other cells and containing characteristics of the cells, such as cell type. Furthermore, the frequency and time location of other control channels may also be included in the information broadcast over a control channel in a particular cell. This information is then used by the mobile 517 898 , 7 to lock onto a preferred cell. Reading involves selecting a cell so that a mobile station reads all messages and is prepared to receive paging and to make calls. Once a mobile station has been locked onto a particular cell, it can then make and receive calls.

På basis av kontrollinformationen som finns i en kontrollkanal försöker mobilstationen att finna den bästa betjäningsenheten dvs. den bästa cellen, på basis av både mobilens och systemets behov. I enlighet med en utföringsform utgörs t.ex. den bästa betjäningsenheten av den enhet som erfordrar att mobilen sänder med den lägsta effektnivàn. I en annan utföringsform kan syftemålet vara att minimera debiteringen av ett samtal till en kund, dvs. den cell som erbjuder tjänsten till mobilen till lägsta kostnad kommer att väljas. En rad olika kriterier kan användas för bestämning av en föredragen cell, och alla sådana kriterier beaktas inom ramen för denna uppfinning. I allmänhet bestäms den föredragna cellen av systemets krav och syftemål.Based on the control information contained in a control channel, the mobile station attempts to find the best serving unit, i.e. the best cell, based on both the mobile and the system needs. In one embodiment, for example, the best serving unit is the unit that requires the mobile to transmit at the lowest power level. In another embodiment, the objective may be to minimize the charge for a call to a customer, i.e. the cell that offers the service to the mobile at the lowest cost will be selected. A variety of criteria may be used to determine a preferred cell, and all such criteria are considered within the scope of this invention. In general, the preferred cell is determined by the system requirements and objectives.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mera i detalj under hänvisning till föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning, vilka endast ges i exemplifierande syfte och illustreras i de bifogade ritningarna, i vilka: Fig. 1. är en cellplan illustrerande två cellklustrar :i ett cellulärt mobilradiotelefonsystem; Fig. 2 illustrerar' ett typiskt flerskiktat cellulärt system innehållande paraplymakroceller, mikroceller och pikoceller; Fig. 3 illustrerar en typisk kontrollkanal; Fig. 4 representerar en exemplifierande implementering av en anordning för ett radiotelefonsystem enligt föreliggande uppfinning. 517 898 DETALJERAD BESKRIVNING Fastän följande beskrivning av cellulära kommunikationssystem innehållande portabla eller mobila radiotelefoner och/eller personliga kommunikationsnät, inser fackmannen att föreliggande uppfinning kan tillämpas vid andra kommunikationssystem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will now be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention, which are given by way of example only and are illustrated in the accompanying drawings, in which: Fig. 1. is a cell plan illustrating two cell clusters in a cellular mobile radiotelephone system; Fig. 2 illustrates a typical multi-layered cellular system containing umbrella macrocells, microcells and picocells; Fig. 3 illustrates a typical control channel; Fig. 4 represents an exemplary implementation of a radiotelephone system apparatus according to the present invention. 517 898 DETAILED DESCRIPTION Although the following description of cellular communication systems containing portable or mobile radiotelephones and/or personal communication networks, those skilled in the art will recognize that the present invention can be applied to other communication systems.

Figur 1 illustrerar en första cellkluster A och en andra cellkluster B som utgör en del av ett cellulärt mobilradiotele- fonsystem på känt sätt. Ett sådant system beskrivs i amerikanska patentet nr. 5 230 082 med titeln "Method and Apparatus For Enhancing Signalling Reliability ixx a Cellular Mobile Radio Telephone System" av Ghisler med flera, som härmed införlivas genom hänvisning. I typfallet används alla i ett system till- gängliga frekvenser i varje cellkluster. Inom varje cellkluster är frekvenserna allokerade till olika celler för uppnående av största möjliga likformiga avstånd, benämnt frekvensåteran- vändningsavstàndet, mellan cellerna i olika klustrar som använder samma frekvens. I figur l använder cellerna Aloch Blen gemensam frekvens, cellerna A2och.B2en.gemensam frekvens, cellerna Aaoch Eg en gemensam frekvens, etc. Radiokanalerna i cellerna Au och Bl som använder samma frekvens benämns samkanaler eftersom de delar samma frekvens. Trots att viss interferens kommer att uppträda mellan samkanaler är nivån för denna interferens i ett arrange- mang enligt figur l normalt acceptabel. Cellplanen i figur l medger en relativt enkel frekvensallokering och erbjuder reducerad samkanalinterferens vid lågtrafikförhållanden. Som noterats ovan leder begränsningar i högtrafikområden till begränsad användning av denna cellplan. T.ex. kan trafiken i heta punkter ge upphov till blockering.Figure 1 illustrates a first cell cluster A and a second cell cluster B which form part of a cellular mobile radio telephone system in a known manner. Such a system is described in U.S. Patent No. 5,230,082 entitled "Method and Apparatus For Enhancing Signaling Reliability ixx a Cellular Mobile Radio Telephone System" by Ghisler et al., which is hereby incorporated by reference. Typically, all frequencies available in a system are used in each cell cluster. Within each cell cluster, the frequencies are allocated to different cells to achieve the greatest possible uniform spacing, referred to as the frequency reuse spacing, between cells in different clusters using the same frequency. In Figure 1, cells A1 and B1 use a common frequency, cells A2 and B2 a common frequency, cells Aa and Eg a common frequency, etc. The radio channels in cells A1 and B1 that use the same frequency are referred to as co-channels because they share the same frequency. Although some interference will occur between co-channels, the level of this interference in an arrangement as shown in Figure 1 is normally acceptable. The cell plan in Figure 1 allows for relatively simple frequency allocation and offers reduced co-channel interference during off-peak conditions. As noted above, constraints in high-traffic areas limit the use of this cell plan. For example, traffic in hot spots can cause blocking.

Framtida system kanske ej erfordrar den typ av frekvensplanering som är associerad med cellstrukturen i figur l. T.ex. kan CDMA- system (code division multiple access) ha mycket annorlunda tilldelningsmetoder och ej erfordra någon frekvensplanering. I stället kan dock sändareffektplaneringen bli ett problem. I ett CDMA-system behöver kanaler ej heller nödvändigtvis återanvändas 517 s9s E35, 9 såsom beskrivits under hänvisning till figur 1. CDMA-system visas i amerikanska patenten nr. 5 151 9191 och nr. 5 218 619, båda med titeln "CDMA Subtractive Demodulation", vilka härmed införlivas genom hänvisning. I system som ej är av CDMA-typ kan metoder såsom ACA användas så att strikt frekvensplanering, i synnerhet förplanering, dvs. planering utan kunskap cml momentana för- hållanden inkluderande trafikmönster och interferensfördelning, ej erfordras.Future systems may not require the type of frequency planning associated with the cell structure of Figure 1. For example, code division multiple access (CDMA) systems may have very different allocation methods and may not require any frequency planning. Instead, however, transmitter power planning may become a problem. In a CDMA system, channels also do not necessarily need to be reused 517 s9s E35, 9 as described with reference to Figure 1. CDMA systems are shown in U.S. Patent Nos. 5,151,9191 and 5,218,619, both entitled "CDMA Subtractive Demodulation," which are hereby incorporated by reference. In non-CDMA systems, methods such as ACA may be used so that strict frequency planning, particularly pre-planning, i.e. planning without knowledge of current conditions including traffic patterns and interference distribution, is not required.

Figur 2 är ett exemplifierande flerskiktat cellulärt system. En paraplymakrocell 10 representerad av en hexagonal form bildar en överliggande cellulär struktur. Varje paraplycell kan innehålla en underliggande mikrocellstruktur. Paraplycellen 10 innehåller mikrocellen 20, som representeras av området som innesluts inom punktlinjen, och mikrocellen 30 som representeras av det område som innesluts inom den streckade linjen, svarande mot områden utmed stadsgator samt mikroceller 40, 50 och 60, vilka täcker enskilda våningar i en byggnad. Korsningen mellan de två stads- gatorna som täcks av mikrocellerna 30 och 40 kan vara ett område med tät trafikkoncentration och kan sålunda bilda en het punkt.Figure 2 is an exemplary multi-layered cellular system. An umbrella macrocell 10 represented by a hexagonal shape forms an overlying cellular structure. Each umbrella cell may contain an underlying microcell structure. The umbrella cell 10 contains the microcell 20, represented by the area enclosed within the dotted line, and the microcell 30, represented by the area enclosed within the dashed line, corresponding to areas along city streets, and microcells 40, 50, and 60, which cover individual floors of a building. The intersection of the two city streets covered by the microcells 30 and 40 may be an area of dense traffic concentration and may thus form a hot spot.

Kort uttryckt används kontrollkanaler för upprättande av samtal, för att informera basstationerna om lägen och parametrar associeradeaned mobilstationer och för att informera mobilstatio- nen om lägen och parametrar associerade med basstationerna.Briefly stated, control channels are used for call setup, to inform the base stations about states and parameters associated with mobile stations, and to inform the mobile station about states and parameters associated with the base stations.

Mikrocellbasstationerna.lyssnar~efter~samtalsaccessförfràgningar från mobilstationerna och mobilstationerna lyssnar i sin tur efter sökmeddelanden. Sedan ett samtalsaccessmeddelande har mottagits måste bestämmas vilken cell som kommer att ansvara för samtalet.The microcell base stations listen for call access requests from the mobile stations and the mobile stations in turn listen for paging messages. After a call access message has been received, it must be determined which cell will be responsible for the call.

Framtida system kommer att använda ytterligare celler. T.ex. kan nya system innehålla godtyckliga kombinationer av makroceller, inomhusmikroceller, utomhusmikroceller, publika mikroceller och begränsade eller privata mikroceller. Nya system kommer därför sannolikt att konstrueras för att innehålla ett ökande antal kontrollkanaler. För närvarande finns ungefär 21 kontrollkanaler 517 898 tillgängliga för en kluster i ett typiskt system som används i Förenta Staterna.Future systems will use additional cells. For example, new systems may include any combination of macrocells, indoor microcells, outdoor microcells, public microcells, and restricted or private microcells. Therefore, new systems are likely to be designed to include an increasing number of control channels. Currently, approximately 21 control channels 517,898 are available for a cluster in a typical system used in the United States.

Enligt föreliggande uppfinning är varje kontrollkanal i varje cell konfigurerad att rundsända information om eventuell närvaro av andra celler och karakteristika av dessa celler, inklusive minimala kvalitetskriterier, effektkrav, etc. I typfallet rundsänds information avseende förekomst av andra celler till grannceller. T.ex. kan.en.granncell ligga intill, överlappa eller vara icke sammanhängande med den rundsändande cellen. En mobil avsöker då den är ledig (idle mode) periodiskt kontrollkanalerna i det täckningsomràde där mobilen är belägen för att fastställa vilken cell den bör låsa till. Därför kan en mobil kontinuerligt välja celler att låsa till på basis av det existerande läget för mobilen. och. kvalitetskriterier (t.ex. mottagen signalstyrka) associerade med cellerna. Den cell till vilken mobilen kan låsas är den cell i. vilken mobilen uppfyller kvalitetskriterierna associerade med cellen. T.ex. kan den mest underliggande cellen väljas såsom den av mobilen föredragna på basis av kapacitets- överväganden.According to the present invention, each control channel in each cell is configured to broadcast information about the possible presence of other cells and characteristics of those cells, including minimum quality criteria, power requirements, etc. Typically, information regarding the presence of other cells is broadcast to neighboring cells. For example, a neighboring cell may be adjacent, overlapping, or non-contiguous with the broadcasting cell. A mobile, when idle, periodically scans the control channels in the coverage area where the mobile is located to determine which cell it should lock onto. Therefore, a mobile may continuously select cells to lock onto based on the existing location of the mobile and quality criteria (e.g., received signal strength) associated with the cells. The cell to which the mobile may lock onto is the cell in which the mobile meets the quality criteria associated with the cell. For example, the most underlying cell may be selected as the one preferred by the mobile based on capacity considerations.

Två typer av information rundsänds över kontrollkanalen enligt föreliggande uppfinning: "absolut information" och "relativ information". Absolut information inkluderar information om den speciella cell som svarar mot den kontrollkanal på vilken informationen rundsänds. Denna information kan inkludera serviceprofilen för denna cell, kontrollkanalens organisation och/eller celltypen (t.ex. restriktiv eller icke restriktiv). En icke restriktiv cell är en cell som alltid är tillgänglig för alla användare och en restriktiv cell är motsatsen. Relativ information är generellt sett samma typ av information som absolut information, men utgöres av information avseende karakteristika för andra celler.Two types of information are broadcast over the control channel according to the present invention: "absolute information" and "relative information". Absolute information includes information about the particular cell corresponding to the control channel on which the information is broadcast. This information may include the service profile of that cell, the organization of the control channel and/or the cell type (e.g., restrictive or non-restrictive). A non-restrictive cell is a cell that is always available to all users and a restrictive cell is the opposite. Relative information is generally the same type of information as absolute information, but consists of information regarding characteristics of other cells.

Det är viktigt att mobilstationen konstant låses till en föredragen cell. I synnerhet skall mobilstationen kunna sökas vid varje tidpunkt och därför måste mobilen låsas till en viss cell 517 898 3 o ll i ett lokaliseringsområde så att mobilen kan mottaga sökningen.It is important that the mobile station is constantly locked to a preferred cell. In particular, the mobile station should be able to be paged at any time and therefore the mobile must be locked to a particular cell 517 898 3 o ll in a location area so that the mobile can receive the page.

Om exempelvis mobilen har förflyttat sig ut ur lokaliseringsom- ràdet för en första cell, till vilken mobilen låsts, till en andra cell i ett annat lokaliseringsområde, kommer en sökför- frågan avseende mobilen ej att höras eller mottagas på grund av att mobiltelefonväxeln kommer att söka mobilen över en sökkanal som är tillgänglig för lokaliseringsomràdet i vilket mobilen är registrerad. Därför skulle en sökförfrágan ej mottagas av mobilen i det avlägsna lokaliseringsområdet om den ej registrerades i detta lokaliseringsomràde. Mobilstationen bör därför registrera sig i en ny basstation då den när in i ett nytt lokaliseringsom- ràde. Lokaliseringsomràdena inkluderar i typfallet en stor grupp intilliggande celler. Det skulle vara ineffektivt och opraktiskt att instruerara alla lokaliseringsområden att söka mobilen.For example, if the mobile has moved out of the location area of a first cell to which the mobile is locked, to a second cell in a different location area, a paging request for the mobile will not be heard or received because the mobile exchange will search for the mobile over a paging channel available to the location area in which the mobile is registered. Therefore, a paging request would not be received by the mobile in the remote location area if it were not registered in this location area. The mobile station should therefore register with a new base station when it enters a new location area. The location areas typically include a large group of adjacent cells. It would be inefficient and impractical to instruct all location areas to search for the mobile.

En mobil kan registrera sig i en basstation i ett lokaliserings- omràde. Ett lokaliseringsområde utgörs i typfallet av en grupp sammanhängande celler som ej nödvändigtvis har samma radiotäck- ningsomráde. Med avseende på figur 2 kan t.ex. mikrocellerna 20, , 40, 50 och 60 bilda ett lokaliseringsomràde.A mobile can register with a base station in a location area. A location area typically consists of a group of contiguous cells that do not necessarily have the same radio coverage area. With respect to Figure 2, for example, microcells 20, , 40, 50 and 60 can form a location area.

I ett exemplifierande system innehållande en publik paraplycell, en publik mikrocell och en privat mikrocell, dvs. en mikrocell som alltid är tillgänglig för en sluten användargrupp, t.ex. en hembasstation eller ett gàrdssystem, kan alla erbjuda tillräcklig radiotäckning för access från mobilen eller för att mobilen skall kunna mottaga en sökning. En mobil kan vara låst till en lämplig cell på basis av både information från en paraplycells kontroll- kanal, som innehåller information av de underliggande cellerna och information pà varje mikrocells kontrollkanal om eventuellt överliggande celler. Sammanfattningsvis kan information om förekomst av andra överliggande eller underliggande cellstruktu- rer, attributen för dessa cellstrukturer och var dessa cellstruk- turer kan återfinnas rundsändas till mobilerna.över kontrollkana- ler. 517 898 12 Vid val av lämplig cell kan en mobil låsa till en kandidat- kontrollkanal och leta fram all absolut information om den cell som är associerad med denna kontrollkanal för att fastställa om cellen är lämplig. Alternativ kan mobilen hitta samma information i form av relativ information genom att läsa meddelanden som förekommer på eventuella näraliggande celler och dessas kontroll- kanaler.In an exemplary system containing a public umbrella cell, a public microcell and a private microcell, i.e. a microcell that is always available to a closed user group, e.g. a home base station or a farm system, all can offer sufficient radio coverage for access from the mobile or for the mobile to be able to receive a page. A mobile can be locked to a suitable cell on the basis of both information from an umbrella cell control channel, which contains information of the underlying cells and information on each microcell control channel about any overlying cells. In summary, information about the presence of other overlying or underlying cell structures, the attributes of these cell structures and where these cell structures can be found can be broadcast to the mobiles over control channels. 517 898 12 When selecting a suitable cell, a mobile can lock to a candidate control channel and look up all absolute information about the cell associated with this control channel to determine whether the cell is suitable. Alternatively, the mobile can find the same information in the form of relative information by reading messages that occur on any nearby cells and their control channels.

Om en mobil konstaterar att mer än en cell uppfyller mini- mikraven, t.ex. signallänkkvalitet, accessrestriktion, service- profiler, etc., kan.mobilen.avsöka alla eller en underuppsättning av alla kontrollkanalerna och sedan göra det bästa valet. T.ex. kan mobilen välja att låsa till en cell som ej erfordrar användning av en utjämnare eller en privat cell såsom en hembasstation. I typfallet erfordrar små celler ej någon utjämnare. Radiopropagerings- och bithastighetsförhållandena bestämmer huruvida en utjämnare erfordras.If a mobile determines that more than one cell meets the minimum requirements, e.g. signal link quality, access restriction, service profiles, etc., the mobile may scan all or a subset of all the control channels and then make the best choice. For example, the mobile may choose to lock onto a cell that does not require the use of an equalizer or a private cell such as a home base station. Typically, small cells do not require an equalizer. Radio propagation and bit rate conditions determine whether an equalizer is required.

Tabell 1 listar vissa av cellattributen som kan ingå i in- formationen på en viss kontrollkanal. En cell kan ha mer än en kontrollkanal, varvid den absoluta och relativa informationen i typfallet är densamma på flera av cellens kontrollkanaler. Viss eller all information om en kontrollkanal kan sändas på andra kontrollkanaler för celler som ligger "nära" den aktuella kontrollkanalen. I typfallet kommer "nära" att inkludera sammanhängande celler som kan ha samma radiotäckningsområde. Med hänvisning till figur 2 kan t.ex. en kontrollkanal hörande till mikrocellen 30 rundsända information avseende cellerna 10, 20, , 40, 50 och 60.Table 1 lists some of the cell attributes that may be included in the information on a particular control channel. A cell may have more than one control channel, with the absolute and relative information typically being the same on several of the cell's control channels. Some or all of the information about a control channel may be broadcast on other control channels for cells that are "near" the current control channel. Typically, "near" will include contiguous cells that may have the same radio coverage area. Referring to Figure 2, for example, a control channel associated with microcell 30 may broadcast information regarding cells 10, 20, , 40, 50, and 60.

I tabell 1 representerar den första kolumnen typen av information om en cell och en kontrollkanal som kan rundsändas på en kontrollkanal. Ett "Y" i kolumn 2 indikerar att informationen kan vara användbar om den avser den aktuella kontrollkanalen till vilken en. mobil är avstämd och även kan vara användbar om informationen avser andra.celler och.deras respektive kontrollka- naler, både absolut och relativ information. Ett "Z" i kolumn 2 517 898 13 indikerar att informationen kan vara användbar om den avser relativ information om andra celler.In Table 1, the first column represents the type of information about a cell and a control channel that can be broadcast on a control channel. A "Y" in column 2 indicates that the information can be useful if it relates to the current control channel to which a mobile is tuned and can also be useful if the information relates to other cells and their respective control channels, both absolute and relative information. A "Z" in column 2 517 898 13 indicates that the information can be useful if it relates to relative information about other cells.

TABELL 1 INFORMATION VID FöREKoMsT Var en kontrollkanal kan hittas och avko- Z das; t.ex. frekvens, identifierare av tids- lucka, DS-CDMA-kod, CDMA-styrkod, frekvens- hoppningssekvens "Endast nödsamtal Y H Minsta mobilstationssändeffekt Y H Största mobilstationssändeffekt Y Utjämnare erfordras/erfordras ej (kan spara Y effekt) "Stadstelefonsystem", kan skilja sig från Y det underliggande systemet med avseende på Ieffekt, tjänster, taxor, etc.TABLE 1 INFORMATION ON ARRIVAL Where a control channel can be found and decoded; e.g. frequency, time slot identifier, DS-CDMA code, CDMA pilot code, frequency hopping sequence "Emergency calls only Y H Minimum mobile station transmit power Y H Maximum mobile station transmit power Y Equalizer required/not required (can save Y power) "City telephone system", may differ from the underlying system with respect to Ipower, services, tariffs, etc.

Drifttestcell; kan acceptera eller avvisa Y nödsamtal; åtkomst medges för speciella mobiler Absolut lokaliseringsomràde _ Y Relativt lokaliseringsomràde (med avseende Z på den aktuella cellen) Gárdssystem (sluten användargrupp); hel Y eller förkortad ID kan sändas på annan cell u Hembasstation Y H "Rörlig cell (t.ex. på bussar, tåg) Y H Räddningscell för áterupprättande av samtal Z eller för att snabbt finna en ny cell att låsa till om så erfordras Serviceprofil (t.ex. endast data, tal, Y etc.) Revision för specifikation av luftgräns- Y snitt Ägare av systemet (full ID) Y u Ägare av systemet (relativt den aktuella Z cellen) 517 898 14 Tidssynkroniserade kontrollkanalen (inrikt- Z ning av tidsluckor, inriktning av sprid- ningskod, inriktning av super- eller hyper- ram); en cell (eller plats) kan uppbära mer än en kontrollkanal Förbjuden cell - ingen uppkoppling av sam- Y tal möjlig Icke identiska celltyper förekommer i detta Y radiotäckningsområde (t.ex. publika/priva- ta) Kontrollkanalorganisation, t.ex. var de Y olika sökkanalerna, paketdata, etc. kan hittas Cellvals- och återvalsparametrar/kriterier Y (t.ex. för att säkerställa tillräcklig ra- En kontrollkanal kan formateras med en "administrativ del" (overhead part) och en "annan del" såsom visas i figur 3. Den administrativa delen kan innehålla allmän information om systemet såsom parametern som är nödvändig att läsas innan en mobil utför en access. Den administrativa delen kan också innehålla in- formationen som identifierar var en viss mobilstation kommer att hitta sin sökkanal. Den "andra delen" kan innehålla sökkanalerna och.andra typer av kanaler. En exemplifierande kontrollkanalorga- nisation framgår av det amerikanska patentet nr. 5 081 704 i namnet Umeda. et al., med titeln "Method of Arranging Radio Control Channels in Mobile Communications". Informationen om kontrollkanalorganisationen kan därför inkludera information såsom 'var' i ett visst kontrollkanalmeddelande administrativ information kan hittas och var en sökkanal kan hittas.Operational test cell; can accept or reject Y emergency calls; access is allowed for special mobiles Absolute location area _ Y Relative location area (with respect to Z on the current cell) Fence system (closed user group); full Y or shortened ID can be sent on another cell u Home base station Y H "Mobile cell (e.g. on buses, trains) Y H Rescue cell for call re-establishment Z or to quickly find a new cell to lock to if required Service profile (e.g. only data, voice, Y etc.) Revision for air interface specification Y Owner of the system (full ID) Y u Owner of the system (relative to the current Z cell) 517 898 14 Time-synchronized control channel (time slot alignment, spreading code alignment, super or hyper frame alignment); a cell (or location) can carry more than one control channel Forbidden cell - no call setup possible Non-identical cell types occur in this Y radio coverage area (e.g. public/private) Control channel organization, e.g. where the Y different search channels, packet data, etc. can be found Cell selection and reselection parameters/criteria Y (e.g. to ensure sufficient ra- A control channel can be formatted with an "overhead part" and an "other part" as shown in Figure 3. The overhead part can contain general information about the system such as the parameter that is necessary to be read before a mobile performs an access. The overhead part can also contain the information that identifies where a particular mobile station will find its paging channel. The "other part" can contain the paging channels and other types of channels. An exemplary control channel organization is disclosed in U.S. Patent No. 5,081,704 to Umeda et al., entitled "Method of Arranging Radio Control Channels in Mobile Communications". The control channel organization information can therefore include information such as 'where' in a particular control channel message administrative information can be found and where a paging channel can be found.

I enlighet med en exemplifierande utföringsform av föreliggande uppfinning kan en flagga indikerande att en respektive kontroll- kanal är tidssynkroniserad adderas till lägesinformationen för andra kontrollkanaler för underlättande av cellàterval då.mobilen befinner sig i sitt lediga tillstånd. Synkroniseringsinformatio- nen kan innehålla tidsskillnadsinformation. Tidsskillnadsin- formationen kan förekomma i flera former. Den faktiska tids- skillnaden mellan den aktuella kontrollkanalen och kontrollkana- diolänkkvaiitet H 517 898 len för en annan kandidatcell kan inkluderas på den aktuella kontrollkanalen. Av praktiska skäl kan dock tidsskillnadsin- formationen inkludera en. enda informationsbit som indikerar huruvida tidsskillnaden är noll.In accordance with an exemplary embodiment of the present invention, a flag indicating that a respective control channel is time synchronized may be added to the location information of other control channels to facilitate cell reselection when the mobile is in its idle state. The synchronization information may include time difference information. The time difference information may take several forms. The actual time difference between the current control channel and the control channel link quality H 517 898 cell of another candidate cell may be included on the current control channel. However, for practical reasons, the time difference information may include a single bit of information indicating whether the time difference is zero.

Om de två kontrollkanalerna är tidsinriktade på t.ex. en lucka, ram, superram (en uppsättning TDMA-ramar) eller hyperram (en uppsättning superramar) eller om tidsskillnaden är känd vid mobilen kan mobilen snabbt låsa till kontrollkanalkandidaten (cellen) om det antages att information om var denna kontrollka- nal kan hittas och avkodas inkluderas på den aktuella kontrollka- nalen. Föreliggande uppfinning är ej begränsad till TDMA-system och kan tillämpas vid andra system, inklusive CDMA-system. Även om endast en begränsad mängd relativ information rundsänds på kontrollkanalenarkapacitetsskäl.gör'tidsskillnadsinformationen cellvals- och àtervalsprocessen snabbare, vilket förbättrar systemets prestanda. T.ex. kan mobilstationen vara blind för sökningar under en kortare tidsperiod. Därför reduceras "dödti- den" som är associerad med mottagning av sökningsförfràgningar under sökning.If the two control channels are time-aligned to, for example, a slot, frame, superframe (a set of TDMA frames) or hyperframe (a set of superframes) or if the time difference is known at the mobile, the mobile can quickly lock onto the control channel candidate (cell) assuming that information about where this control channel can be found and decoded is included on the current control channel. The present invention is not limited to TDMA systems and can be applied to other systems, including CDMA systems. Although only a limited amount of relative information is broadcast on the control channel for capacity reasons, the time difference information makes the cell selection and reselection process faster, which improves system performance. For example, the mobile station can be blind to paging for a shorter period of time. Therefore, the "dead time" associated with receiving paging requests during paging is reduced.

CDMA-koder av direktsekvenstyp och CDMA-pilotkoder kan inkluderas såsom relativ information. DS-CDMA-koden är PN-sekvenskoden för kommunikation med en viss basstation. Pilotkoden är en kort kod som används för synkronisering och tillhandahåller information om hur PN-sekvensen skall hittas, dvs. lämplig fasning och starttid.Direct sequence CDMA codes and CDMA pilot codes may be included as relative information. The DS-CDMA code is the PN sequence code for communication with a particular base station. The pilot code is a short code used for synchronization and provides information on how to find the PN sequence, i.e. appropriate phasing and start time.

Vissa av informationselementen som kan placeras pà en kontrollka- nal liknar varandra, t.ex. låg mobilstationseffekt och maximal mobilstationssändareffekt.Some of the information elements that can be placed on a control channel are similar, such as low mobile station power and maximum mobile station transmitter power.

Cellvals- och àtervalskriterierna kan inkludera en utbrednings- dämpningskriterieparameter som utgörs av skillnaden mellan den mottagna signalstyrkan och en minsta accesströskelsignalnivå.The cell selection and reselection criteria may include a propagation attenuation criterion parameter which is the difference between the received signal strength and a minimum access threshold signal level.

GSM-specifikation diskuterar sådana kriterier, men GSM använder ej cellvals- och återvalskriterier såsom relativ information. I 517 898 16 typfallet har cellen acceptabel täckningskvalitet om utbrednings- dämpningskriterieparametern är positiv. En andra parameter kan användas tillsammans med utbredningsdämpningskriteriet. Den andra parametern bestämmer prioriteter i återvalet av lämpliga celler och är en kombination av utbredningsdämpningskriteriet och nätstyrda parametrar. Nätparametrarna styr cellvalet för en hierarkisk cellstruktur, t.ex. en mikrocell- och makrocellstruk- tur där nätoperatören önskar tilldela mobiler till en annan cell än den cell från vilken mobilen mottager den starkaste signalen.The GSM specification discusses such criteria, but GSM does not use cell selection and reselection criteria as relative information. Typically, the cell has acceptable coverage quality if the propagation attenuation criterion parameter is positive. A second parameter can be used together with the propagation attenuation criterion. The second parameter determines priorities in the reselection of suitable cells and is a combination of the propagation attenuation criterion and network-controlled parameters. The network parameters control the cell selection for a hierarchical cell structure, e.g. a microcell and macrocell structure where the network operator wishes to assign mobiles to a cell other than the cell from which the mobile receives the strongest signal.

Ovanstående cellvals- och återvalskriterier kan involvera mätning av' mottagna signalstyrkor på respektive kontrollkanaler~ med absoluta eller relativa parametrar sända på kontrollkanalerna.The above cell selection and reselection criteria may involve measuring received signal strengths on respective control channels with absolute or relative parameters transmitted on the control channels.

Genom jämförelse av uppsättningen mätningar och parametrar för olika kontrollkanaler kan mobilen välja den mest lämpade cellen.By comparing the set of measurements and parameters for different control channels, the mobile can select the most suitable cell.

Vidare kan kandidatcellens serviceprofil också bestämma valet av kontrollkanaler (celler). Serviceprofilinformation.kan inkludera information såsom huruvida den talkodare för halv eller full hastighet används; databittransmissionshastigheten; och typen av data cellen kan hantera, t.ex. data, tal samt data och tal.Furthermore, the service profile of the candidate cell may also determine the selection of control channels (cells). Service profile information may include information such as whether the half-rate or full-rate speech coder is used; the data bit rate; and the type of data the cell can handle, e.g. data, speech, and data and speech.

För att bestämma den mottagna signalstyrkan för en viss cell måste mobilen gå till en kontrollkanal för denna cell för att mäta den mottagna signalstyrkan. Den mottagna signalstyrkan är därför en absolut parameter och kan ej bestämmas relativt.To determine the received signal strength for a particular cell, the mobile must go to a control channel for that cell to measure the received signal strength. The received signal strength is therefore an absolute parameter and cannot be determined relatively.

Följaktligen måste mobilen om den mottagna signalstyrkan är en väsentlig parameter, utföra en slutlig kontroll av den mottagna signalstyrkan på kandidatkontrollkanalen innan mobilen låses till en kontrollkanal. Relativ information kan användas för gallring av kontrollkanalerna och reducering av listan av möjliga lämpliga kontrollkanaler. Mobilen därför med viss typ av relativ in- formation en grupp av kandidatceller som kan uppfylla ett visst kriterium. Sedan utför mobilen access till åtminstone en kandidatkontrollkanal för att finna en. kontrollkanal med en acceptabel signalstyrka. Vissa parametrar associerade med signallänkkraven kan sändas såsom relativ information, men viss typ av absolut information kan vara nödvändig. 517 898 17 Kontrollkanaler svarar ofta mot en cell. En cell kan dock ha fler än en kontrollkanal, och eliminering av en kontrollkanal såsom olämplig behöver därför ej nödvändigtvis eliminera cellen såsom en kandidatcell.Accordingly, if the received signal strength is an essential parameter, the mobile must perform a final check of the received signal strength on the candidate control channel before the mobile locks onto a control channel. Relative information can be used to thin out the control channels and reduce the list of possible suitable control channels. The mobile therefore, with some type of relative information, selects a group of candidate cells that can meet a certain criterion. The mobile then accesses at least one candidate control channel to find a control channel with an acceptable signal strength. Some parameters associated with the signal link requirements may be sent as relative information, but some type of absolute information may be necessary. 517 898 17 Control channels often correspond to a cell. However, a cell may have more than one control channel, and eliminating a control channel as unsuitable does not necessarily eliminate the cell as a candidate cell.

Lokaliseringsområdet är en annan parameter som kan rundsändas över kontrollkanalen. Lokaliseringsomráden är konstruerade för bestämning av var mobilen är lokaliserad för sökning. I typfallet registrerar sig en mobil i en1 ny basstation när den ändrar lokaliseringsomràde.The location area is another parameter that can be broadcast over the control channel. Location areas are designed to determine where the mobile is located for paging. Typically, a mobile registers with a new base station when it changes location area.

En mångfald av celltypsinformation kan tillhandahållas på en kontrollkanal för att hjälpa mobilen att låsa till den mest lämpliga cellen. T.ex. är vissa celler tillgängliga för vissa situationer, såsom celler för enbart nödsamtal; rörliga celler där den rörliga entiteten definierar cellen såsom ett plan eller en buss, testceller som utgörs av celler en operatör kan behöva för att testa (t.ex. för att de adderas till systemet) och därför är begränsade till specifika mobiler; en hembasstation som är tilldelad och tillgänglig för en sluten användargrupp, t.ex. medlemmar i ett visst hushåll; räddningsceller som används när mobilen omedelbart behöver en cell, t.ex. för återupprättande av ett samtal; förbjudna celler där ingen samtalsuppkoppling är möjlig på grund av t.ex. förestående cellnedkoppling för underhållsändamål; och andra publika och privata celltyper.A variety of cell type information can be provided on a control channel to help the mobile lock onto the most appropriate cell. For example, certain cells are available for certain situations, such as emergency call-only cells; mobile cells where the mobile entity defines the cell as a plane or a bus; test cells which are cells an operator may need to test (e.g., to be added to the system) and are therefore restricted to specific mobiles; a home base station which is assigned and available to a closed user group, e.g., members of a particular household; rescue cells which are used when the mobile urgently needs a cell, e.g., for call re-establishment; forbidden cells where no call connection is possible due to e.g., impending cell disconnection for maintenance purposes; and other public and private cell types.

Celltypsinformationen kan antaga formen av cellsysteminformation.The cell type information may take the form of cell system information.

Exemplifierande cellsystem kan inkludera ett gårdssystem som kan vara begränsat till ett visst område och en viss användargrupp, ett statstelefonsystem som kan ha olika tjänster, kostnads- och effektkrav.Exemplary cellular systems may include a farm system that may be limited to a particular area and a particular user group, a state telephone system that may have different services, cost and power requirements.

Viktiga hänsynstaganden vid rundsändning av informationen på kontrollkanalen är systembegränsningarna avseende den mängd information som kan rundsändas i ett meddelande över kontrollka- nalen,dvs.kontrollkanalenstransmissionskapacitet.Följaktligen är det i allmänhet ej tänkbart eller nödvändigt att rundsända all relevant information. Därför måste en kompromiss göras mellanmden 517 898 18 nödvändiga relativa information och kontrollkanalens kapacitet.Important considerations when broadcasting information on the control channel are the system limitations regarding the amount of information that can be broadcast in a message over the control channel, i.e. the transmission capacity of the control channel. Consequently, it is generally not feasible or necessary to broadcast all relevant information. Therefore, a compromise must be made between the necessary relative information and the capacity of the control channel.

I det ena extrema läget sänds ingen relativ information och måste mobilstationen låsa till alla kandidatkontrollkanaler för att hitta informationen för initialt cellval och cellåterval. I det andra extrema läget kan en mobil vara i stånd att avstämma till en enda kontrollkanal och mottaga all information som är nödvändig för att bestämma en föredragen cell. I detta scenario jämför mobilen all information om de närbelägna cellerna och väljer en föredragen cell.In one extreme, no relative information is transmitted and the mobile station must lock onto all candidate control channels to find the information for initial cell selection and cell reselection. In the other extreme, a mobile may be able to tune to a single control channel and receive all the information necessary to determine a preferred cell. In this scenario, the mobile compares all the information about the neighboring cells and selects a preferred cell.

Enligt föreliggande uppfinning kan basstationerna vara utrustade för att hantera flera talkanaler och i typfallet åtminstone en kontrollkanal. Det är dock tänkbart att en cell kan sakna kontrollkanaler' och endast används för handoff-ändamål. Ett samtal kan därför ej utgå från en cell utan kontrollkanal. Figur 4 representerar ett blockschema av ett exemplifierande cellulärt mobilradiotelefonsystem enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Systemet visar en exemplifierande basstation 110 och en. mobil 120. Basstationen innehåller en kontroll- och be- handlingsenhet 130 som är ansluten till mobiltelefonväxeln 140, vilken i sin tur är ansluten till det publika telefonnätet (ej visat). Generella aspekter av sådana cellulära radiotelefonsystem är kända inom teknikområdet. Ett exemplifierande system kan återfinnas i amerikanska. patentet nr. 5 175 867 med titeln "Neighbor-Assisted Handoff in a Cellular Communication System" i namnet Wejke et al., som härmed införlivas genom hänvisning.According to the present invention, the base stations may be equipped to handle multiple speech channels and typically at least one control channel. However, it is conceivable that a cell may lack control channels and be used only for handoff purposes. A call cannot therefore originate from a cell without a control channel. Figure 4 represents a block diagram of an exemplary cellular mobile radiotelephone system according to an embodiment of the present invention. The system shows an exemplary base station 110 and a mobile 120. The base station includes a control and processing unit 130 which is connected to the mobile telephone exchange 140, which in turn is connected to the public telephone network (not shown). General aspects of such cellular radiotelephone systems are known in the art. An exemplary system can be found in U.S. Patent No. 5,175,867 entitled "Neighbor-Assisted Handoff in a Cellular Communication System" in the name of Wejke et al., which is hereby incorporated by reference.

Basstationen 110 för en cell innehåller ett flertal talkanaler som hanteras av talkanaltransceiverenheter 150, vilka styrs av kontroll-cxﬁxbehandlingsenheten.130. Varjeabasstation innehåller också en kontrollkanal transceiver 160, som kan vara kapabel att hantera mer än en kontrollkanal. Kontrollkanaltransceivern 160 styrs av kontroll- och behandlingsenheten 130. Kontrollkanal- transceivern 160 rundsänder kontrollinformation över basstatio- nens eller cellens kontrollkanal till mobiler som är låsta till denna kontrollkanal. 517 898 19 Då mobilen 120 är ledig avsöker den periodiskt kontrollkanalerna i basstationerna, såsom basstationen 110, för att bestämma vilken cell den skall låsa till eller lägga sig pà. Mobilen 120 mottager den absoluta och relativa informationen som rundsänds på en kontrollkanal på sin tal- och.kontrollkanaltransceiver 170. Sedan utvärderar behandlingsenheten 180 den mottagna kontrollkanalin- formationen som innehåller karakteristika för kandidatcellerna och bestämmer vilken cell mobilen bör låsa till. Den mottagna kontrollkanalinformationen innehåller ej endast absolut in- formation avseende den cell med vilken den är associerad utan också relativ information avseende andra celler. Som ligger nära den cell med vilken kontrollkanalen är associerad. De informa- tionstyper som kan förekomma på kontrollkanalen visas i. den tidigare diskuterade tabell 1.The base station 110 for a cell contains a plurality of voice channels handled by voice channel transceiver units 150, which are controlled by the control and processing unit 130. Each base station also contains a control channel transceiver 160, which may be capable of handling more than one control channel. The control channel transceiver 160 is controlled by the control and processing unit 130. The control channel transceiver 160 broadcasts control information over the control channel of the base station or cell to mobiles that are locked to that control channel. 517 898 19 When the mobile 120 is idle, it periodically scans the control channels of the base stations, such as the base station 110, to determine which cell it should lock onto or attach to. The mobile 120 receives the absolute and relative information broadcast on a control channel on its voice and control channel transceiver 170. Then, the processing unit 180 evaluates the received control channel information containing characteristics of the candidate cells and determines which cell the mobile should lock onto. The received control channel information contains not only absolute information regarding the cell with which it is associated but also relative information regarding other cells. Which are close to the cell with which the control channel is associated. The types of information that may appear on the control channel are shown in. the previously discussed Table 1.

Existerande mobila enheter kan begränsa flexibiliteten i utformningen av kontrollkanalscheman. T.ex. är den praktiska effektkapaciteten för mobila enheter för närvarande begränsad av enheternas storlek och karakteristika för energikällorna. Det förväntas att föreliggande uppfinning kommer att utgöra en viktig del i framtida mobila enheter som enkelt kommer att implementera många fler av uppfinningens aspekter.Existing mobile devices may limit the flexibility in designing control channel schemes. For example, the practical power capacity of mobile devices is currently limited by the size of the devices and the characteristics of the power sources. It is expected that the present invention will form an important part of future mobile devices that will easily implement many more aspects of the invention.

Fastän vissa utföringsformer av föreliggande uppfinning har beskrivits och illustrerats inses att uppfinningen ej är begränsad härtill, eftersom modifieringar kan utföras av fackmannen inom teknikområdet. Föreliggande ansökan.är avsedd att täcka alla modifieringar som faller inom andan och ramen för den här beskrivna underliggande uppfinningen och i enlighet med de bifogade patentkraven.Although certain embodiments of the present invention have been described and illustrated, it is understood that the invention is not limited thereto, since modifications may be made by those skilled in the art. The present application is intended to cover all modifications that fall within the spirit and scope of the underlying invention described herein and in accordance with the appended claims.

Claims

517 898 20 NEW CLAIMS filed with the International Bureau on 28 January 1994.

A method of using control channels in a wireless communication system containing a mobile station and a plurality of cells, each cell having a corresponding control channel, the method comprising the steps of: broadcasting in a first cell relative information about at least one other cell on the control cell of the first cell ; and analyzing in the mobile station the relative information and locking to the at least one other cell on the basis of the relative information.

The method of claim 1, wherein the relative information contains at least one of the information types cell type information, service profile, equalizer information, time synchronization information, control channel organization information, CDMA pilot code, and cell selection and retrieval criteria.

The method of claim 1, wherein the relative information includes cell type information.

The method of claim 3, wherein the cell type information indicates that said at least one other second cell is a restricted cell.

The item of claim 1, wherein the relative information contains a flag indicating whether said at least one second cell control channel is time synchronized with the first cell control channel and information indicating a time difference between said at least one second cell control channel and the first cell control channel.

A method of using control channels in a wireless communication system containing a mobile station and a plurality of cells, each cell having one. corresponding control channel, which method comprises the steps: 517 898 2! broadcasting first control information on a first control channel associated with a first cell, the first control information containing relative information regarding a second cell; broadcasting second control information on a second control channel associated with a second cell, the second control information containing relative information regarding the first cell; comparison in the mobile station of the first control information with the second control information and locking to the second cell on the basis of the comparison of the relative information.

The method of claim 6, wherein the relative information includes a flag indicating whether a second control channel used in the second cell is time synchronized with the first control channel and information indicating a time difference between the second control channel and the first the control channel.

The method of claim 6, wherein the relative information in the first control information and the relative information in the second control information contain received signal strength values.

A cell station for using control channels in a wireless communication system containing a plurality of cells, the method comprising the steps of: receiving on a control channel associated with the first cell control information regarding the first cell and a second cell, the control information containing relative information regarding a second cell; reading to either of the first cell and the second cell based on the control information. 517 898 21

The method of claim 9, wherein the control information contains received signal strength values for the first cell and the second cell.

Method for using control channels in a wireless communication system containing. a plurality of cells, the method comprising the steps of: transmitting absolute information about a cell on a control channel belonging to the cell; and transmitting relative information about at least one other cell on the control channel, the absolute information and the relative information. both contain at least one of the information type cell type information, service profile, control channel organization information, equalizer information, and cell selection and re-selection criteria.

An apparatus for use with control channels in a wireless communication system containing at least one mobile station and a plurality of cells, each cell having a corresponding control channel, the apparatus comprising: means for broadcasting first control information containing first relative information on a first control channel associated with a first cell, the first relative information relating to a second cell; means for transmitting second control information on a second control channel associated with the second cell, the second control information containing second relative information regarding the first cell; and means arranged in a mobile station for comparing the first control information with the second control information for determining a preferred cell on the basis of the first and second relative information and for locking to the preferred cell.

The device of claim 12, wherein the second control information contains absolute information regarding the second cell. 517 898 23

The apparatus of claim 13, wherein the absolute information and the first relative information both contain at least one of the information types cell type information, equalizer requirements, service profile, control channel organization information, equalizer information, CDMA pilot code and time synchronization information.