DE10010958A1 - Verfahren zur Intersystem-Verbindungsweiterschaltung - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäß wird eine von einer Teilnehmerstation ermittelte Übertragungsqualität zu einer Basisstation eines ersten Funk-Kommunikationssystems mit einem Schwellwert verglichen wird. Bei einem Unterschreiten des Schwellwertes wird eine zusätzliche Ermittlung einer Übertragungsqualität zu einer Basisstation des zweiten Funk-Kommunikationssystems angeregt, wobei die Ermittlung solange fortgesetzt wird, bis ein von dem Schwellwert getrenntes Kriterium erfüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Intersystem-Verbin­ dungsweiterschaltung. Die Erfindung ist insbesondere für ei­ nen Einsatz in einem Mobilfunk oder drahtlosen Teilnehmeran­ schlußsystem geeignet.

In Funk-Kommunikationssystemen (im folgenden auch als RAT - Radio Access Technologie bezeichnet), beispielsweise dem eu­ ropäischen Mobilfunksystem der zweiten Generation GSM (Global System for Mobile Communications), werden Informationen wie beispielsweise Sprache, Bildinformation oder andere Daten mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnitt­ stelle übertragen. Die Funkschnittstelle bezieht sich auf eine Verbindung zwischen einer Basisstation und einer Viel­ zahl von Teilnehmerstationen, wobei die Teilnehmerstationen beispielsweise Mobilstationen oder ortsfeste Funkstationen sein können. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in einem für das je­ weilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Für zukünf­ tige Funk-Kommunikationssysteme, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Sy­ steme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorgesehen. Für die dritte Mobilfunkgeneration UMTS sind zwei Modi vorgesehen, wobei ein Modus einen FDD-Be­ trieb (frequency division duplex) und der andere Modus einen TDD-Betrieb (time division duplex) bezeichnet. Diese Modi finden ihre Anwendung in unterschiedlichen Frequenzbändern, wobei beide Modi ein sogenanntes CDMA-Teilnehmerseparierungs­ verfahren (Code Division Multiple Access) unterstützen.

Für Beschreibungen des Mobilfunksystems der zweiten Genera­ tion GSM wird als allgemeiner Stand der Technik das Buch von J. Biala "Mobilfunk und Intelligente Netze", Vieweg Verlag, 1995, zugrunde gelegt.

Aufgrund einer parallelen Existenz und einer gewünschten Har­ monisierung zwischen den Funk-Kommunikationssystemen der zweiten und dritten Generation soll Teilnehmerstationen, die in einem Funk-Kommunikationssystem eine Verbindung aufgebaut haben, die Möglichkeit einer Weiterschaltung der Verbindung zu einem weiteren Funk-Kommunikationssystem, das unter Um­ ständen einen anderen Übertragungsmodus unterstützt, gegeben werden. Eine derartige Intersystem-Verbindungsweiterschaltung wird auch als Intersystem-Handover bezeichnet.

Sogenannte Multimode-Teilnehmerstationen werden zu Beginn der Verbreitung des zukünftigen UMTS-Mobilfunksystems zumindest sowohl den GSM-Standard als auch den UMTS-Standard unterstüt­ zen. Dieses ist vorwiegend für Betreiber, die sowohl bei­ spielsweise eine flächendeckende Versorgung eines ganzes Lan­ des mit dem GSM-Mobilfunksystem als auch eine zunächst ört­ lich begrenzte Versorgung mit dem UMTS-Mobilfunksytem ver­ wirklichen, von Bedeutung.

Gemäß dem GSM-Standard müssen von der Teilnehmerstation bei­ spielsweise die Empfangspegel (RSSI - Received Signal Strengh Indicator) von bis zu 32 Nachbarzellen beobachet werden, und die sechs Nachbarzellen, die die besten Übertragungsverhält­ nisse bieten, werden periodisch zu der versorgenden Basissta­ tion signalisiert.

Parallel zu dieser Beobachtung von Nachbarzellen des Systems, zu dem die Teilnehmerstation eine Verbindung aufgebaut hat bzw. sich in einem Idle-Mode befindet, muß die Teilnehmersta­ tion zukünftig zusätzlich Funkzellen von einem oder mehreren parallel verfügbaren Funk-Kommunikationssystemen beobachten. Dieses erhöht einerseits nachteilig den Energieverbrauch der Teilnehmerstation, andererseits benötigt sie jeweils eine ge­ wisse Zeit, um alle verfügbaren Systeme zu beobachten. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, daß die Teilnehmerstation zu­ nächst nur Funkzellen eines Systems beobachtet, und nur, wenn die Übertragungsqualität zu diesem System einen bestimmten Schwellwert unterschreitet, eine Beobachtung eines weiteren Systems angeregt wird.

Für das GSM-Standard wird derzeit vorgeschlagen, die soge­ nannten Kontrollparameter (Control Parameter) derart zu er­ weitern, daß als zusätzliche zwei Schwellwerte QSEARCH und QACCEFT in den Kontrollparametern in Abwärtsrichtung signali­ siert werden. Die gesamten Kontrollparameter sind in der Fig. 2 in einer Tabelle angegeben. Die vorgeschlagenen Schwell­ werte sind mittels der Schriftform Italic hervorgehoben.

Der erste Schwellwert QSEARCH beschreibt einen unteren Wert für die Qualität eines empfangenen GSM-Signals, über dem keine Messungen von weiteren Systemen (alternate RAT) durch­ geführt werden. Der zweite Schwellwert QACCEPT beschreibt ei­ nen unteren Wert für die Qualität des Signals des weiteren Systems, unter dem eine Verbindungsweiterschaltung zu dem weiteren System unakzeptabel ist.

Anhand der Fig. 4 wird beschrieben, wie sich diese zusätzli­ chen Parameter auf das Verhalten einer Teilnehmerstation aus­ wirken. Bezugnehmend auf die nachfolgend eingehender be­ schriebene Fig. 1 sind in der Teilnehmerstation ermittelte Werte für eine Übertragungsqualität Quality nach der Zeit t aufgetragen. Das zeitvariante erste Signal sig1 ist bei­ spielsweise der von einer Basisstation eines GSM-Mobilfunksy­ stems allgemeine Signalisierungskanal BCCH (Broadcast Control Channel), der von der Basisstation mit einer maximalen Sende­ leistung ausgesendet wird. Das zeitvariante zweite Signal sig2 ist beispielsweise ein von einer Basisstation eines UMTS-Mobilfunksystems ausgesendeter allgemeiner Signalisie­ rungskanal BCH (Beacon Channel). Die Zeitvarianz ist haupt­ sächlich durch eine Bewegung der Teilnehmerstation bedingt, jedoch auch eine Veränderung der Verkehrsbelastung innerhalb der Funkzelle, in der sich die Teilnehmerstation befindet, kann zu Schwankungen der Übertragungsqualität führen.

Gemäß dem beschriebenen Vorschlag beginnt die Teilnehmersta­ tion nach einem Unterschreiten des ersten Schwellwertes QSEARCH mit der Beobachtung des zweiten Signals sig2 und be­ endet diese nach einem nachfolgenden Überschreiten des ersten Schwellwertes QSEARCH etc.. Wie dargestellt, würde bei einem Unterschreiten des ersten Schwellwertes QSEARCH und einem gleichzeitigen Überschreiten des zweiten Schwellwertes QACCEPT durch das zweite Signal sig2 eine Verbindungsweiter­ schaltung zu dem zweiten System angeregt werden.

Dieses Verhalten führt dazu, daß insbesondere bei Werten der Übertragungsqualität Quality nahe dem ersten Schwellwertes ein häufiges kurzzeitiges Starten und Stoppen der Beobachtung des zweiten Systems auftreten würde. Hierdurch wird einer­ seits kostbare Energie verschwendet, andererseits ist der Be­ obachtungszeitraum zu kurz, um aus den Messungen der Übertra­ gungsqualität zu dem zweiten System gesicherte Rückschlüsse für eine eventuelle Verbindungsweiterschaltung ziehen zu kön­ nen. Dabei muß allgemein berücksichtigt werden, daß eine ein­ zelne Messung einer Funkzelle des zweiten Systems nicht aus­ reichend ist. Vielmehr müssen mehrere Messungen durchgeführt werden, um ein verläßliches Ergebnis zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren an­ zugeben, das basierend auf dem bekannten Verfahren ein effi­ zienteres und verläßlicheres Verfahren zur Verbindungsweiter­ schaltung verwirklicht. Diese Aufgabe wird durch das Verfah­ ren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch das Basisstationssystem gemäß Patentanspruch 12 und durch die Teilnehmerstation gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt vorteilhaft, daß durch das zusätzliche Kriterium die Ermittlung der Übertragungsqua­ lität zu einer Basisstation des zweiten Systems solange durchgeführt wird, bis eine gesicherte Erkenntnis über die Zweckmäßigkeit einer Verbindungsweiterschaltung zu dem zwei­ ten System existiert.

Als von dem Schwellwert getrenntes Kriterium wird erfindungs­ gemäß ein Zeitintervall und/oder eine Entscheidungshysterese verwendet.

Besonders vorteilhaft wird das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren in einem als ein Mobilfunksystem oder drahtlosen Teilnehmeranschlußsystem verwirklichten Funk-Kommunikations­ system eingesetzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beilie­ genden Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild zweier benachbarter Funk-Kommuni­ kationssysteme,

Fig. 2 eine Tabelle mit bekannten Kontrollparametern,

Fig. 3 eine Tabelle gemäß Fig. 2 mit zusätzlichen erfindungs­ gemäßen Kontrollparametern,

Fig. 4 ein beispielhaftes Zeitdiagramm für das Verfahren nach dem Stand der Technik, und

Fig. 5 ein beispielhaftes Zeitdiagramm für das erfindungsge­ mäße Verfahren.

Die Fig. 1 zeigt jeweils Ausschnitte aus zwei Mobilfunksyste­ men RAT1, RAT2 als Beispiel für Funk-Kommunikationssysteme. Ein Mobilfunksystem besteht jeweils aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC bzw. UMSC (Mobile Switching Cen­ ter bzw. UMTS-Mobile Switching Center), die zu einem Vermitt­ lungsnetz (SSS - Switching Subsystem) gehören und untereinan­ der vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz herstel­ len, und aus jeweils einem oder mehreren mit diesen Mobilver­ mittlungsstellen MSC, UMSC verbundenen Basisstationssystemen BSS (Base Station Subsystem). Ein Basisstationssystem BSS weist wiederum zumindest eine Einrichtung BSC (Base Station Controller) bzw. RNC (RNC - Radio Network Controller) zum Zu­ weisen von funktechnischen Ressourcen sowie zumindest eine jeweils damit verbundene Basisstation BTS (Base Transceiver Station) bzw. NB (Node B) auf. Eine Basisstation BTS, NB kann über eine Funkschnittstelle Verbindungen zu Teilnehmerstatio­ nen UE (User Equipment), wie z. B. Mobilstationen oder ander­ weitige mobile und stationäre Endgeräte, aufbauen. Durch jede Basisstation BTS, NB wird zumindest eine Funkzelle Z gebil­ det. Die Größe der Funkzelle wird in der Regel durch die Reichweite eines allgemeinen Signalisierungskanals BCH (Bea­ con Channel) bzw. BCCH (Broadcast Control Channel), der von den Basisstationen BTS, NB mit einer jeweils höheren Sende­ leistung als die Verkehrskanäle gesendet wird, bestimmt. Bei einer Sektorisierung oder bei hierarchischen Zellstrukturen können pro Basisstation BTS, NB auch mehrere Funkzellen ver­ sorgt werden. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf an­ dere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, in denen die Erfindung zum Einsatz kommen kann, insbesondere für Teilnehmer­ zugangsnetze mit drahtlosem Teilnehmeranschluß.

Das Beispiel der Fig. 1 zeigt eine Teilnehmerstation UE, die als eine Mobilstation ausgestaltet ist, und die sich in einer Funkzelle Z des ersten Mobilfunksystems RAT1, das einen UMTS- Standard unterstützt, und einer Funkzelle Z eines zweiten Mo­ bilfunksystems RAT2, das einen UMTS-Standard unterstützt, be­ findet. Die Teilnehmerstation UE hat eine Verbindung zu der beispielhaft dargestellten Basisstation BTS des ersten Mobil­ funksystems RAT1 aufgebaut. Während der Verbindung wertet die Teilnehmerstation UE periodisch Übertragungsverhältnisse der Funkschnittstelle zu sie umgebende Basisstationen des ersten Mobilfunksystems RAT1 aus, um beispielsweise bei einer Ver­ schlechterung der Übertragungsqualität eine Verbindungswei­ terschaltung zu einer weiteren Basisstation BTS des ersten Mobilfunksystems RAT1 mit besseren Übertragungseigenschaften anzuregen.

Wird die Übertragungsqualität zu dem ersten Mobilfunksystem RAT1 allgemein schlechter, beispielsweise bedingt durch die Tatsache, daß sich die Teilnehmerstation UE aus den Funkver­ sorgungsbereich des ersten Systems RAT1 entfernt, so muß eine beschriebene zusätzliche Beobachtung von Funkzellen eines pa­ rallelen Mobilfunksystems angeregt werden, um gegebenenfalls eine Verbindungsweiterschaltung zu diesem System durchzufüh­ ren.

Das gleiche Verfahren wird beispielsweise auch bei hierarchi­ schen Netzstrukturen verwendet, wenn eine Verbindung zwischen unterschiedlichen Hierarchieebenen, beispielsweise von einer Mikrozelle in eine Makrozelle, die in einem jeweils unter­ schiedlichen Frequenzband arbeiten, weitergeschaltet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin auf eine Verbin­ dungsweiterschaltung zwischen Funk-Kommunikationssystemen, die ein gleiches Übertragungsverfahren nutzen, erweiterbar. Dieses kann beispielsweise bei einer Verbindungsweiterschal­ tung zwischen einem GSM-900-System und einem GSM-1800-System einer oder zweier Betreiber auftreten.

In der Fig. 3 ist beispielhaft eine Tabelle entsprechend der Fig. 2 mit zusätzlichen erfindungsgemäßen Kontrollparametern (Italic) dargestellt. Diese Parameter sind zum einen eine Hy­ sterese QSEARCH_HYST sowie zum anderen ein Zeitintervall QSEARCH_TIME. Jeder dieser Parameter löst schon für sich das beschriebene Problem nach dem Stand der Technik. Eine Kombi­ nation der beiden Parameter ermöglicht durch eine individu­ elle Anpaßbarkeit der Parameter jedoch vorteilhaft eine sehr hohe Flexibilität für den Betreiber.

Die Hysterese QSEARCH_HYST definiert dabei einen quasi zu­ sätzlichen Schwellwert oberhalb des Schwellwertes QSEARCH, wie aus der Fig. 2 ersichtlich wird. Die Breite der Hysterese QSEARCH_HYST kann beispielsweise funkzellenindividuell und abhängig von Umgebungsbedingungen von dem Betreiber gewählt werden.

Unterschreitet die Qualität des ersten Signals sig1 den Schwellwert QSEARCH, so beginnt die Teilnehmerstation UE mit der Beobachtung der Qualität des zweiten Signals sig2. Die Beobachtung wird dabei solange fortgeführt, bis die Qualität des ersten Signals sig1 die obere Grenze des Hysteresebandes überschreitet.

Das Zeitintervall QSEARCH_TIME definiert einen Zeitraum, in­ nerhalb dessen die Teilnehmerstation UE zumindest die Quali­ tät des zweiten Signals sig2 ermittelt. In Kombination mit der Hysterese QSEARCH_HYST wird das Zeitintervall QSEARCH_TIME nur unterbrochen, wenn das erste Signal sig1 die obere Grenze des Hysteresebandes überschreitet.

Das Zeitintervall kann individuell angepaßt werden, wobei je­ doch in jedem Fall sichergestellt werden sollte, daß es zu­ mindest eine ausreichende Zeit zur Ermittlung eines verläßli­ chen Wertes bezüglich der Übertragungsqualität zur Verfügung stellt. Vorteilhaft werden die ermittelten Werte über das Zeitintervall gemittelt und der gemittelte Wert mit dem Schwellwert QSEARCH verglichen.

Claims (13)

1. Verfahren zur Steuerung einer Intersystem-Verbindungswei­ terschaltung von einem ersten Funk-Kommunikationssystem (RAT1) mit einem ersten Übertragungsverfahren (GSM) zu einem zweiten Funk-Kommunikationssystem (RAT2) mit einem zweiten Übertragungsverfahren (UMTS), bei dem
eine von einer Teilnehmerstation (UE) ermittelte Übertra­ gungsqualität (Quality) bezüglich von Übertragungseigenschaf­ ten zu einer Basisstation (BTS) des ersten Funk-Kommunikati­ onssystems (RAT1) mit einem Schwellwert (QSEARCH) verglichen wird, und
bei einem Unterschreiten des Schwellwertes (QSEARCH) eine zu­ sätzliche Ermittlung einer Übertragungsqualität (Quality) be­ züglich von Übertragungseigenschaften zu einer Basisstation (NB) des zweiten Funk-Kommunikationssystems (RAT2) angeregt wird, wobei die Ermittlung solange fortgesetzt wird, bis ein von dem Schwellwert (QSEARCH) getrenntes Kriterium (QSEARCH_HYST, QSEARCH_TIME) erfüllt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem von der Teilnehmerstation (UE) ein Empfangspegel, ein Signal- Rauschverhältnis und/oder eine Bitfehlerrate zur Bestimmung der Übertragungsqualität (Quality) ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Kriterium ein Zeitintervall (QSEARCH_TIME) verwendet wird.

4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem nach Ablauf des Zeitintervalls (QSEARCH_TIME) die Übertra­ gungsqualität (Quality) zu der Basisstation (BTS) des ersten Funk-Kommunikationssystems (RAT1) nochmals mit dem Schwell­ wert (QSEARCH) verglichen wird, und bei einem Überschreiten des Schwellwertes (QSEARCH) die Ermittlung der Übertragungseigenschaften (Quality) zu der Basisstation (NB) des zweiten Funk-Kommunikationssystems (RAT2) beendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem nach Ablauf des Zeitintervalls (QSEARCH_TIME) die Übertra­ gungsqualität (Quality) zu der Basisstation (BTS) des ersten Funk-Kommunikationssystems (RAT1) nochmals mit dem Schwell­ wert (QSEARCH) verglichen wird, und bei einem Unterschreiten des Schwellwertes (QSEARCH) die Verbindungsweiterschaltung zu der Basisstation (NB) des zweiten Funk-Kommunikationssystems (RAT2) initiiert wird.

6. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die während des Zeitintervalls (QSEARCH_TIME) ermittelten Werte bezüglich der Übertragungsqualität (Quality) zu der Ba­ sisstation (BTS) des ersten Funk-Kommunikationssystems (RAT1) gemittelt und und der gemittelte Wert nach Ablauf des Zeitin­ tervalls mit dem Schwellwert (QSEARCH) verglichen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem das Zeitintervall (QSEARCH_TIME) funkzellenindividuell und/oder abhängig von einer aktuellen Vekehrsbelastung des Systems (RAT1, RAT2) wählbar ist.

8. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem als Kriterium eine von dem Wert des Schwellwertes (QSEARCH) abhängige Hysterese (QSEARCH_HYST) verwendet wird.

9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Ermittlung der Übertragungsqualität (Quality) zu der Ba­ sisstation (NB) des zweiten Funk-Kommunikationssystems (RAT2) solange erfolgt, bis die Übertragungsqualität (Quality) zu der Basisstation (BTS) des ersten Funk-Kommunikationssystems (RAT1) außerhalb des durch die Hysterese (QSEARCH_HYST) be­ grenzten Bereiches liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Bereich der Hysterese (QSEARCH_HYST) funkzellenindividu­ ell wählbar ist.

11. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das erste Funk-Kommunikationssystem (RAT1) ein GSM-Übertra­ gungsverfahren (GSM) unterstützt, und das zweite Funk-Kommu­ nikationssystem (RAT2) ein UMTS-Übertragungsverfahren (UMTS) unterstützt.

12. Basisstationssystem (BSS) eines Funk-Kommunikationssy­ stems (RAT1, RAT2) zur Durchführung des Verfahrens nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Funk-Kommunikationssystem (RAT1, RAT2) als ein Mobilfunk­ system oder als ein drahtloses Teilnehmeranschlußsystem ver­ wirklicht ist.

13. Teilnehmerstation (UE) zur Durchführung des Verfahrens nach einem vorhergehenden Anspruch.