DE69320085T2

DE69320085T2 - Verfahren und Einrichtung zur Erhöhung der Teilnehmerkapazität in einem Makrozellen-/Mikrozellen-System

Info

Publication number: DE69320085T2
Application number: DE69320085T
Authority: DE
Inventors: Mathilde South Orange New Jersey 07079 Benveniste
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2013-03-12
Also published as: DE69320085D1; EP0562743A1; CA2091298A1; HK1004510A1; EP0562743B1; US5345499A; AU648946B2; JP3207287B2; ES2118894T3; AU3404993A; JPH06296154A; CA2091298C; SG46210A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Zuordnen von Funkfernsprechern von Funkteilnehmern zu einer geeigneten Ebene in einem drahtlosen Kommunikationssystem mit Zellularsystemen auf zwei Ebenen, die steuernde Großzellen und untergeordnete Kleinzellen aufweisen.
Die Teilnehmerkapazität eines Zellenstandorts in einem drahtlosen und/oder zellularen Funkfernsprechsystem wird traditionell erhöht, indem der Zellenstandort in ein neues Muster mit einer größeren Anzahl kleinerer Zellen aufgeteilt wird, um das zuvor bestehende Zellmuster zu ersetzen. Eine alternative Anordnung, um die Notwendigkeit für neue Zellenstandorte zu vermeiden, hat darin bestanden, innerhalb des existierenden "Großzellenstandorts" mehrere Kleinzellenstandorte zu erzeugen. Die Kleinzellenstandorte umfassen jeweils Funk-Sende-Empfangs-Stationen, die alle mit dem existierenden Großzellenstandort verbunden sind. Sie sind über den Versorgungsbereich der existierenden Großzelle hinweg verteilt und werden zur Verbesserung der Verkehrskapazität insgesamt verwendet. Diese abgesetzten Sende- Empfangs-Stationen bzw. Kleinzellen funktionieren beim Zusammenschalten von Funkteilnehmern (MS = mobile subscriber) und der Großzellenstandorte als "Zwischenregeneratoren" bzw. "Strahler". Diese Kleinzellen verarbeiten Hochfrequenzsignale, die zu und von mobilen Funkfernsprechereinheiten gesendet werden, und übertragen sie erneut zur Kommunikation mit den Großzellenstationen.
Bei einem zellularen Funkfernsprechversorgungsbereich, der eine Großzelle und mehrere Kleinzellen umfaßt, ist es zur Verbesserung der Verkehrskapazität wünschenswert, daß MS Anrufe eher in der Kleinzelle als in der Großzelle aufbauen. Der Funkfernsprecher des MS wählt normalerweise auf der Grundlage der Signalstärke die versorgende Großzelle oder Kleinzelle zum Anrufaufbaudienst aus. Sich schnell bewegende Fahrzeuge mit Funkfernsprechern können allerdings nicht von Kleinzellen versorgt werden, da diese Fahrzeuge sich außerhalb des Versorgungsbereichs der Kleinzelle befinden würden, bevor ein Anruf aufgebaut oder weitergeschaltet werden könnte.
WO 92/02104 offenbart ein zellulares Funksystem mit mehreren Basisstationen. Jede Basisstation weist einen Sender-Empfänger zum Bereitstellen von Funckommunikationsversorgung über einen jeweiligen Funkversorgungsbereich auf, der eine Großzelle oder eine Kleinzelle bilden kann. Diese Kleinzellen und Großzellen sind einem Straßennetz überlagert. Identifikationssender oder Kleinzellenidentifizierer sind vorgesehen, um über einen identifizierten Funkversorgungsbereich, der mindestens teilweise innerhalb einer der Funkversorgungsbereiche liegt, wiederholt ein Identifikationssignal zu senden. Es kann festgestellt werden, daß eine Mobilstation mit einem Funksprechgerät, die mit einer der Basisstationen kommunizieren kann, sich innerhalb des identifizierten Funkversorgungsbereichs einer der Identifikationssender befindet, wenn das Identifikationssignal des Senders empfangen wird. Das System überwacht den Fortschritt der Mobilstation durch den Funkversorgungsbereich, indem es eine Folge von Identifikationssignalen bewertet, um zu bestimmen, daß ein Weiterschalten von einer Basisstation zu einer anderen erforderlich ist.
Es ist ein Verfahren vorgeschlagen worden zum gezielten Aktivieren der Versorgung von Mobilteilnehmern durch eine Kleinzelle, indem die Mobilteilnehmer auf der Grundlage ihrer Geschwindigkeit ausgewählt werden. Dazu gehört das Identifizieren eines Kleinzellenversorgungsbereichs und das Versetzen einer Kleinzellensignalstärke bzw. der wahrgenommenen Stärke, wie sie durch einen freien MS erfaßt wird, und zwar um eine Zeit, die ausreicht, daß ein sich schnell bewegender MS, der einen Dienst wünscht und in den Mikrozellenversorgungsbereich eingetreten ist, den Mikrozellenversorgungsbereich verlassen kann, bevor der Anruf aufgebaut ist, wodurch die steuernde Großzelle gezwungen wird, den Anrufaufbau zu bearbeiten. Somit werden nur die MS-Funkfernsprecher von von Fußgängern gehaltenen stationären Funkfernsprechern und Funkfernsprecher in sich relativ langsam bewegenden Fahrzeugen von der Kleinzelle bedient. Ein derartiges System wird in ETSI GSM2, Ronneby, 17.-20. September 1991; Tdoc 113/91 mit dem Titel "Idle Mode Cell Reselection for Microcells" erörtert.
Es liegt eine wesentliche Versatz-Versorgungs- Überlappung zwischen den Orten, wo ein MS während des Versatzintervalls oder der Versatzdauer der scheinbar reduzierten Signalstärke der Kleinzelle angetroffen werden kann, und dem Kleinzellenversorgungsbereich vor. Ein sich langsam bewegendes Fahrzeug beispielsweise kann sich möglicherweise in den Kleinzellenversorgungsbereich hineinbewegen und von der Kleinzelle nicht bedient werden, wenn die Anforderung nach einem Anrufaufbau während des Versatzintervalls eingeleitet wird, selbst wenn der MS innerhalb des Kleinzellenversorgungsbereichs noch eine erhebliche Entfernung zurückzulegen hat. Anrufe, die von der Kleinzelle bedient werden könnten, werden stattdessen von der Großzelle bedient, da der mobile Funkfernsprecher so programmiert ist, daß er auf das stärkste Signal anspricht. Diese vorgeschlagene Anrufaufbauanordnung führt dazu, daß ein Teil der aufgebauten Anrufe, die von der Kleinzelle bedient werden würden, für das gegenwärtige großzellulare System verloren gehen, da ein Anrufaufbau in dem Großsystem möglicherweise später nicht zu einem Kleinzellensystem in dem zugehörigen Großzellensystem weitergeschaltet wird. Es ist wünschenswert, wegen der Effizienz eines Kleinzellensystems bei der Ausnutzung des Spektrums diesen Kapazitätsverlust zu reduzieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Dieser Kapazitätsverlust wird durch Reduzieren der Versatz-Versorgungs-Überlappung gesenkt. Die Versatz- Versorgungs-Überlappung ist die bereichsmäßige Überlappung zwischen einem Punkt, wo sich ein MS möglicherweise während der Versatzdauer bzw. der zeitlichen Dauer der reduzierten Kleinzellensignalstärke befindet, und dem Kleinzellenversorgungsbereich. Die Versatz-Versorgungs- Überlappung wird reduziert, indem die Versatzdauer bzw. die zeitliche Dauer an einem gewissen vorbestimmten Punkt vor dem Eintritt des MS in den Kleinzellenversorgungsbereich gestartet und die Länge der Versatzdauer bzw. des Versatzintervalls um ein gewisses vorbestimmtes Inkrement vergrößert wird, um die Versorgung eines Fahrzeugs, das eine festgelegte Grenzgeschwindigkeit überschreitet, durch die Kleinzelle zu verhindern. Eine derartige Grenzgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die hier als eine schnelle Geschwindigkeit vF bezeichnet wird, bei der die Bedienung nicht zu dem mobilen Funkfernsprecher weitergeführt wird. Bei sich langsam bewegenden Funkfernsprechern, die sich mit einer unterhalb der Grenzgeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit bewegen (d. h. mit einer Geschwindigkeit vs unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit vF), liegt insgesamt eine Reduzierung auf den Teil der Versatzdauer vor, während der sich der sich langsam bewegende MS innerhalb des Kleinzellenversorgungsbereichs befindet, weshalb proportional mehr Anrufaufbauanforderungen von sich langsam bewegenden MS von dem Kleinzellensystem berücksichtigt werden können.
Die Versatzdauer wird durch den Pegel des von dem freien MS-Funkfernsprecher empfangenen Signals ausgelöst. Die Versatzdauer wird gemäß der Erfindung verlängert, um eine Überlappung zwischen dem Bereich der Kleinzellenversorgung und dem geographischen Bereich, in dem das Versatzsignal von einem sich langsam bewegenden MS empfangen wird, zu reduzieren. Ein MS, der sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die gleich der Grenzgeschwindigkeit ist oder darüber liegt, verläßt die Kleinzelle somit vor oder bei Ablauf der Versatzdauer, doch bei sich langsamer bewegenden MS, die sich unterhalb der Grenzgeschwindigkeit bewegen, läuft die Versatzdauer ab, während für den Funkfernsprecher des MS noch mehr Zeit innerhalb des Kleinzellenversorgungsbereichs übrig ist, wodurch mehr Anrufe innerhalb der Kleinzelle aufgebaut werden können. Der Verlust an Teilnehmerkapazität, der von dem ursprünglichen Verfahren der Zellenauswahl nach dem Stand der Technik gestattet wird, wird somit reduziert.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist ein MS- Funkfernsprecher einen intern gesetzten Signalpegelschwellwert auf, bei dem es auf ein von mehreren in Frage kommenden Großzellen und Kleinzellen gesendetes Signal antwortet. Derartige Signale werden auf einem speziellen Rundsendeorganisationskanal (BCCH = Broadcast Control Channel) an MS ausgestrahlt. In einem durch GSM-Standards definierten System würde ein derartiges Signal auf dem BCCH der Kleinzelle ausgestrahlt werden, und der MS würde bei einem festgelegten Versatzsignalschwellwert antworten. Dieser festgelegte Signalschwellwert ist auf einen Signalpegelwert bzw. Versatzauslösewert eingestellt, so daß der Funkfernsprecher des MS auf das Rundsendesignal in einer Entfernung antwortet, die im wesentlichen vor dem Eintritt in den bezeichneten Dienstversorgungsbereich der Kleinzellenstation liegt. Bei Annahme des Rundsendesignals wird der Funkfernsprecher des MS effektiv dafür gesperrt, während einer Versatzdauer oder einer speziellen zeitlichen Dauer mit der Kleinzellenstation einen Anruf aufzubauen. Bei einer besonderen Anordnung wird die Stärke des Rundsendesignals der Kleinzelle so behandelt, als wenn seine Rundsendesignalstärke während der Versatzdauer beträchtlich reduziert wäre. Der Versatz wird angewendet, um Funkfernsprecher von MS, die sich mit der Grenzgeschwindigkeit vF bewegen, aus dem Kleinzellensystem hinauszudrängen, da derartige MS im Versorgungsbereich der Kleinzelle nicht genügend Zeit haben würden, um den Aufbau und das Weiterschalten eines Anrufs zu gestatten. Funkfernsprecher von MS, die sich mit, dieser Geschwindigkeit oder schneller bewegen, werden daran gehindert, mit der Kleinzellenstation einen Anrufaufbau einzuleiten.
Diese spezifische Versatzdauer bzw. zeitliche Dauer hat einen im voraus gewählten Wert, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß innerhalb der Kleinzelle von MS-Funkfernsprechern, die sich mit einer geringen Geschwindigkeit vs unterhalb der Grenzgeschwindigkeit vF bewegen, ein Anrufaufbau durchgeführt wird. Eine zusätzliche Verbesserung der Anordnung gestattet, daß individu elle MS-Funkfernsprecher gemäß ihrer erwarteten Geschwindigkeit identifiziert werden. Die Kleinzelle kann deshalb so programmiert sein, daß sie auf diese Identität reagiert, um die Erlaubnis zum Anrufaufbau denjenigen freien MS (z. B. wie etwa Kraftfahrzeugen), von denen erwartet werden kann, daß sie sich mit hohen Geschwindigkeiten bewegen, zu verweigern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Schema eines Mobilfunkfernsprechversorgungsbereichs, der eine Großzelle und mehrere Zubringerkleinzellen umfaßt;
Fig. 2 ein Diagramm eines Kleinzellenversorgungsbereichs, in dem die Bedienung von Mobileinheiten von der Geschwindigkeit der Mobileinheit abhängt;
Fig. 3 ein Diagramm eines Kleinzellenversorgungsbereichs, in dem die Bedienung von MS von der Geschwindigkeit des MS-Funkfernsprechers abhängt und bei dem die Teilnehmerkapazität durch Reduzieren der Überlappung Versatzdauer-Versorgung gesteigert wird;
Fig. 4 eine graphische Darstellung, die den geschwindigkeitsabhängigen Teilnehmerkapazitätsverlust über die zeitliche Dauer der Versatzdauer wiedergibt;
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Funkfernsprechers- und einer Kleinzellenstation; und
Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Prozesses zum Betreiben der Vorrichtungen von Fig. 5.

Ausführliche Beschreibung

In Fig. 1 ist eine zellulare bzw. drahtlose Fernsprechversorgungsanordnung gezeigt. Eine Großzellenstation 102 ist mit einer Funkvermittlungsstelle 104 (MSC = mobile switching center) verbunden, die die Großzellenstation 102 an ein öffentliches landgestütztes Telefonwählnetz 105 anbindet. Die Großzellenstation 102 enthält eine Antenne 103, um einen durch eine strichgepunktete Linie definierten Versorgungsbereich 112 zu bestrahlen und innerhalb ihres Versorgungsbereichs einen Funkfernsprechdienst zu MS-Funkfernsprechern 125 bereitzustellen. Andere Versorgungsbereiche werden von anderen Großzellenstationen wie zum Beispiel der Station 122 mit der Antenne 123 bedient. Diese Großzellenstation 122 kann an die MSC 104 oder die MSC eines konkurrierenden Versorgungsbereichs angeschlossen sein, um den MS- Funkfernsprecher an das öffentliche landgestützte Telefonwählnetz 105 anzuschliessen.
Die Großzellenstation 102 ist mit einer sich innerhalb ihres nominellen Versorgungsbereichs 112 befindlichen Kleinzellenstation 107 verbunden, wobei ein Versorgungsbereich 111 durch die gepunktete Linie definiert ist. Die Kleinzellenstation 107 enthält eine Antenne 113 zum Bestrahlen des Versorgungsbereichs 111. Sie arbeitet unter der Steuerung der Großstation 102 und ist im wesentlichen eine sendende und empfangende Zubringerstation.
Der Kleinzellenstationsstandort 107 ist enthalten, um einen kleinen Versorgungsunterbereich 111, der von der Strahlung der Antenne 103 nicht gut bedient wird, besser zu bedienen. Ein Funkfernsprecher 125 eines MS innerhalb des Versorgungsbereichs 111 kann somit durch einen mit der Kleinzellenstation 107 durchgeführten Anrufaufbau besser bedient werden als durch einen mit der Großzellenstation 102 durchgeführten Anrufaufbau.
Aufgrund der geringen Größe des Versorgungsbereichs 111 befindet sich der Funkfernsprecher des MS möglicherweise in einem Fahrzeug, das sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die die Durchführung eines Anrufsaufbaus und die Weiterschaltung vor Verlassen des von der Kleinzellenstation 107 versorgten Bereichs 111 durch den Funkfernsprecher des MS nicht gestattet. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die Kleinzelle daran zu hindern, einen Anruf für einen Funkfernsprecher eines MS in einem derartigen Fahrzeug aufzubauen. Ein Verfahren, um dieses Ergebnis zu erzielen, ist in dem Diagramm von Fig. 2 graphisch gezeigt, das schematisch eine Kleinzelle und einen typischen Versorgungsbereich 212, wie er durch die gepunktete Linie definiert ist, zeigt. Wie gezeigt, befindet sich die Kleinzellenstation 207 an der Kreuzung zweier Straßen 231 und 232. Der Versorgungsbereich 212 ist schematisch an eine Diamantform angenähert, da das Vorhandensein von Gebäuden entlang der zwei Hauptverkehrsadern 231 und 232 eine geringere Signaldämpfung bewirkt.
Die Kleinzellenstation sendet ein Rundsendesignal (d. h. auf dem BCCH dieser Zelle gesendet) mit einer Signalstärke, die verglichen mit einem Signalerfassungsschwellwert des MS-Funkfernsprechers im Augenblick der Ankunft des mobilen Funkfernsprechers am Eintrittspunkt 213 des Versorgungsbereichs 212 eine zeitliche Dauer T&sub0; startet. Wenn die zeitliche Dauer gleichzeitig mit oder nach dem Verlassen des Versorgungsbereichs 212 durch den mobilen Funkfernsprecher abläuft, kommt es zu keinem Anrufaufbau zu der Kleinzellenstation 207.
Ein sich schnell bewegender MS 225, der sich mit einer schnellen Geschwindigkeit vF bewegt, kommt, wie gezeigt, an der Grenze des Kleinzellenversorgungsbereichs 212 am Eintrittspunkt 213 an. Bei der Ankunft am Eintrittspunkt 213 antwortet der Funkfernsprecher des MS auf das Rundsendesignal und startet die gemessene zeitliche Dauer T&sub0;. Die Entfernung, die der MS zurücklegt, T&sub0; · vF, bringt ihn zu dem Punkt 235 am Ende der Dauer T&sub0;, und somit wird der sich schnell bewegende MS von der Kleinzelle 207 nicht für einen Anrufaufbau bedient.
Auch ein sich langsam bewegender MS 226 antwortet auf das Rundsendesignal, wenn er an dem Eintrittspunkt 213 ankommt. Die Entfernung, die der sich langsam bewegende MS zurücklegt, ist durch T&sub0; ·vs definiert, und am Ende der Dauer T&sub0; befindet sich der sich langsam bewegende MS am Punkt 236, weit innerhalb des definierten Versorgungsbereichs. Ein Anrufaufbau eines Anrufs mit einem MS-Funkfernsprecher eines sich langsam bewegenden MS, der an einer Stelle rechts von Punkt 236 in Fig. 2 auftritt, kann somit von der Kleinzelle bedient werden.
Die Wirkung der Begrenzung des Zugriffs auf die Kleinzelle auf sich langsam bewegende oder stationäre Funkfernsprecher gemäß der Anordnung von Fig. 2 nach dem Stand der Technik besteht darin, den von der Kleinzelle unterhalb ihrer Kapazität geführten Verkehr zu reduzieren und auf diese Weise Teilnehmerverkehr für diese Kleinzellenstation zu verlieren. Eine beträchtliche Überlappung besteht zwischen dem Bereich, wo ein MS während der Dauer des Versatzes oder der zeitlichen Dauer angetroffen werden kann, und dem Kleinzellenversorgungsbereich. Dieser Kapazitätsverlust wird durch den folgenden Ausdruck der Wahrscheinlichkeit für einen Anrufsverlust definiert:
Prob [Q < T&sub0;] = 0,7206 (T&sub0; · vs)/R - 0,1103 [(T&sub0; · vs)/R]²
Q ist die Zeitdauer vom Eintritt eines MS in einen Kleinzellenversorgungsbereich bis zu einer Anrufseinleitung; und R ist der Radius der Kleinzelle (siehe Fig. 2).
Wenn T&sub0; = 2R/vF, so gehen alle Anrufe von MS mit einer Geschwindigkeit gleich der Grenzgeschwindigkeit vF oder darüber dem Großzellensystem verloren.
Diese Anrufe müssen in einem benachbarten Großzellensystem aufgebaut werden. Unter der Annahme eines Kleinzellenversorgungsbereichs mit 2R = 600 Meter und einer Grenzgeschwindigkeit von 15,5 km/h würden 43% der sich mit 5 km/h bewegenden Mobileinheiten der steuernden Großzelle verlorengehen. Sechsundsiebzig Prozent der sich mit 10 km/h bewegenden Mobileinheiten würden der steuernden Großzelle verlorengehen. Bei 15 km/h würden 99% der Mobileinheiten dem Kleinzellensystem verlorengehen.
Eine Ausführungsform, die dahingehend wirkt, diesen Kapazitätsverlust zu reduzieren, wird in der in Fig. 3 gezeigten Anordnung gezeigt. Die Aufgabe besteht in der Reduzierung der Überlappung zwischen der von einem mobilen Funkfernsprecher gebildeten zeitlichen Versatzdauer und seiner Bewegungszeit innerhalb des Kleinzellenversorgungsbereichs, um die von der Kleinzelle abgewickelte Kapazität zu steigern.
Der in dem Schema von Fig. 3 durch die gepunktete Linie gezeigte Kleinzellenversorgungsbereich 312 stellt den normalen Wirkungsbereich für die Kleinzellenstation 307 dar, die an der Kreuzung der beiden Hauptstraßen 331 und 332 angeordnet ist. MS können sich entlang der Hauptstraßen oder entlang beliebiger eines zusätzlichen Gitters bei Straßen 338 innerhalb des Kleinzellenversorgungsbereichs 312 bewegen. Der Ansprechschwellwert des MS-Funkfernsprechers auf das Kleinzellenrundsendesignal ist auf einen Pegel eigestellt, so daß die Antwort an den durch die Grenzlinie 352 definierten Grenzen, vor Erreichen des Versorgungsbereichs der Kleinzelle, die in einer bestimmten Entfernung "d" von den Grenzen des Kleinzellenversorgungsbereichs liegen, eintritt. Dieser Schwellwertpegel ist niedriger als der in dem Beispiel von Fig. 2 verwendete Schwellwertpegel, so daß der MS-Funkfernsprecher vor dem Eintritt in den Kleinzellenversorgungsbereich antwortet.
Es wird gezeigt, daß ein MS 345 die Grenzlinie 352 erreicht, wobei zu diesem Zeitpunkt die zeitliche Versatzdauer als Antwort auf das Rundsendesignal gestartet wird. Der MS 345 reduziert die wahrgenommene Signalstärke der Kleinzelle für die Länge dieser zeitlichen Dauer. Falls es sich bei dem MS 345 um ein sich schnell bewegendes Fahrzeug handelt (d. h., das sich mit der Grenzgeschwindigkeit oder schneller bewegt), dann läuft die zeitliche Dauer erst dann ab, wenn der MS den Kleinzellenversorgungsbereich 312 bei Punkt 346 verlassen hat, und der Anrufaufbau wird an eine Großzellenstation weitergeleitet. Im Fall eines sich langsam bewegenden Fahrzeugs läuft die Versatzdauer bzw. die zeitliche Dauer ab, bevor der MS in den Bereich signifikanten Eindringens in den Kleinzellenversorgungsbereich 312 eintritt, und ein Anrufsaufbau für einen an einer rechts von dem Eindringungspunkt 331 gelegenen Stelle eingeleiteten Anruf wird gestattet.
Die ideale zeitliche Versatzdauer TMax wird durch die Zeit bestimmt, die ein sich langsam bewegender MS benötigt, um die in Fig. 3 gezeigte Entfernung "d" zu durchqueren. Der ideale Wert für den Ausdruck TMax wird definiert durch die Beziehung:
TMax = 2R/(vF - vs).
In einigen Fällen ist diese besondere Idealdauer TMax möglicherweise nicht geeignet, da dieser Wert für die Dauer eventuell einen Rundsendesignalpegel unterhalb des niedrigsten Signalpegels erfordert, den der MS- Funkfernsprecher als wahrnehmbar empfinden kann.
Für T&sub0; wird ein geeigneterer Wert gewählt, um einer Versatzdauer gleich zu sein, die einen Rundsendesignalerfassungspegel gleich einem Wahrnehmungspegel des MS-Funkfernsprechers definiert. Dieser Wert für T&sub0; wird festgelegt durch den Ausdruck:
wobei δ den Signalausbreitungsverlust zwischen dem Kleinzellenversorgungsbereich und einem Auslösepunkt darstellt, der einen Signalpegel darstellt, bei dem der MS-Funkfernsprecher auf das Rundsendesignal antwortet. Die Antwort des MS auf das Auslösesignal setzt die Taktgabe der Versatzdauer in Gang.
γ stellt die Ausbreitungsverlustrate zwischen dem Auslösepunkt und dem Eintrittspunkt in den Versorgungsbereich dar.
Die Wahrscheinlichkeit für einen Anrufsverlust ist durch den Ausdruck gegeben:
Prob [Q < T&sub0; - e] = 0,7206 [(T&sub0; - e) · vs/R] - 0,1103 [(T&sub0; - e) · vs/R]²
wobei "e" durch die Beziehung gegeben ist:
e = d/vs = (T&sub0;·vF - 2R)/vs
und "d" durch die Beziehung gegeben ist:
d = T&sub0; · vf- 2R
wobei:
2R die maximale Wegstrecke innerhalb des Versorgungsbereichs der Zelle ist.
In der graphischen Darstellung von Fig. 4 wird der Kapazitätsverlust über die zeitliche Dauer für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten graphisch wiedergegeben. Die Kurve 401 stellt einen sich sehr langsam bewegenden mobilen Funkfernsprecher dar. Kurve 402 stellt einen mobilen Funkfernsprecher mit mittlerer Geschwindigkeit dar, und Kurve 403 stellt ein sich schnell bewegendes Fahrzeug dar, das von der Kleinzellenstation nicht bedient wird.
In dem Blockschaltbild von Fig. 5 wird ein Ausführungsbeispiel eines Funkfernsprechers und einer Kleinzellenstation in einem zellularen System gezeigt. Eine von einem gespeicherten Programm gesteuerte Steuerung 501 ist über eine Strecke 502 so verbunden, daß sie mit der steuernden Großzelle in Verbindung steht. Die Steuerung 501 legt Sprach- und Datensignale von der Großzelle und Steuersignale an den Funkbaugruppenträger 503 an, der aus den Funk-Sender-Empfängern und damit verbundenen Geräten besteht. Die Sender-Empfänger des Funkbaugruppenträgers 503 wirken über eine Funkantenne, die einen kleinen, von der Kleinzellenstation bedienten Bereich bestrahlt.
Ein Signalgeber 505 erzeugt Rundsendesignale zur Übertragung unter der Steuerung der Steuerung 501. Ein derartiger Code setzt bei Aufnahme durch den MS-Funkfernsprecher eine zeitliche Versatzdauer in Gang, während der das Kleinzellensignal von dem MS-Funkfernsprecher als in der Signalstärke wesentlich reduziert wahrgenommen wird. Der Ausgang des Signalgebers 505 ist mit einem ausgewählten Sender des Funkbaugruppenträgers 503 verbunden, so daß diese Rundsendesignale auf einen geographischen Bereich ausgestrahlt werden, der den Bereich der normalen Versorgung durch die Kleinzelle übersteigt.
Eine freie mobile Funkfernsprechereinheit 531, die von der Kleinzellenstation bedient werden könnte, empfängt diese Rundsendesignale auf einer Antenne 533 und legt sie an einen HF-Verstärker und einen Mischkreis 535 an. Von einem Normalfrequenzgenerator, der von einer Speicherprogrammsteuerung 541 gesteuert wird, wird ein Mischfrequenzsignal geliefert. Der MS-Funkfernsprecher kann eine Identifikationsangabe enthalten, die festlegt, daß er von der Kleinzelle nicht zu bedienen ist. Sie kann die Bedienung von bestimmten Arten von MS- Funkfernsprechern total sperren oder die Bedienung auf gewisse festgelegte Zeiträume begrenzen. Bei einer weiteren Anordnung kann der MS die Initiative erhalten, eine derartige Angabe zu liefern, indem er in den MS- Funkfernsprecher einen Befehl eingibt.
Der HF-Verstärker und Mischkreis sind an eine Verstärkerbegrenzer- und Diskriminatorschaltung 537 angeschlossen. Sein Ausgangssignal wird an einen Audioverstärker- und Expander 544 angelegt, der wiederum mit einem Sprechhörer 546 verbunden ist.
Ein Signalstärkenbewerter 539 ist mit der Verstärkerbegrenzer- und Diskriminatorschaltung 537 verbunden. Der Signalstärkenbewerter ist mit einer Speicherprogrammsteuerung 541 verbunden, die als Antwort auf gespeicherte Anweisungen dahingehend wirkt, verschiedene Rundsende- und Steuersignale zu bewerten und die Stärke dieser Signale bezüglich eines gewissen Aufnahmeschwellwerts zu bewerten. Die Speicherprogrammsteuerung 541 liefert die von den unterschiedlichen Signalen geforderten Schwellwerte und identifiziert im Fall des Rundsendesignals seinen Empfang und leitet eine Versatzdauer ein.
Der MS-Funkfernsprecher weist möglicherweise eine spezielle Identifikationsangabe auf, aus der zu erkennen ist, daß er sich für einen Anrufaufbau in einer Kleinzelle nicht eignet, da er sich in der Regel mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Jedem derart identifizierten MS-Funkfernsprecher wird kein Anrufaufbau gewährt. Eine derartige Kleinzelle versorgt möglicherweise einen Bereich, in dem sich Fahrzeuge in der Regel mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Somit wird einem derartigen Fahrzeug, das aus irgendeinem Grund angehalten wird, kein Anrufaufbau gewährt.
Der Betrieb des Systems bei der Bestimmung von Zugang zu einem MS, um mit einem Anrufaufbau mit einer Kleinzelle fortzufahren, wird durch das Flußdiagramm von Fig. 6 gezeigt. In den Prozeß wird bei Anschluß 601 eingestiegen, und in einem nachfolgenden Entscheidungsblock 603 bestimmt der MS, ob ein empfangenes Signal von einer Kleinzelle kommt. Wenn das empfangene Signal nicht von einer Kleinzelle kommt, wird der Prozess bei Anschluß 623 verlassen. Wenn das empfangene Signal von einer Kleinzelle kommt, geht der Prozeßfluß zur Entscheidung 605 weiter, die bestimmt, ob die Empfangssignalstärke größer oder gleich dem wahrnehmbaren Pegel ist, der als ein negatives Delta bezeichnet ist. Wenn die Signalstärke unter dem negativen Deltawert liegt, wird der Prozeß bei Anschluß 626 verlassen.
Wenn das empfangene Signal diesem Kriterium hinsichtlich einer Signalstärke von negativ Delta genügt, wird durch eine folgende Entscheidung 607 bestimmt, ob der MS die Diensterlaubnis hat, um mit der Kleinzelle einen Anruf aufzubauen. Eine derartige Diensterlaubnis kann darauf basieren, ob der MS tragbar ist oder seine Basis in einem Fahrzeug hat, und wird durch einen in der MS-Einheit enthaltenen Identifikationscode bestimmt. Wenn die Erlaubnis verweigert wird, dann führt die Kleinzelle laut Block 609 keine Bedienung durch, und der Prozess wird bei Ausgangsanschluß 629 beendet.
Wenn der MS die Erlaubnis besitzt, von der Kleinzelle bedient zu werden, bestimmt die Entscheidung 611, ob der Versatzdauerzeitgeber gesetzt worden ist. Falls nicht, so startet die Anweisung von Block 613 den Zeitgeber und geht zu Entscheidung 615 weiter. Falls der Zeitgeber gestartet worden ist, geht der Fluß direkt zu Entscheidung 615, die bewertet, ob der Zeitgeber abgelaufen ist und die Dauer des Versatzes erreicht ist.
Wenn der Versatzdauerzeitgeber abgelaufen ist, geht der Fluß weiter zu der Anweisung 617, die festlegt, daß die Stärke des Kleinzellensignals bei der Wahl eines Empfängers für einen Anrufaufbau mit ihrem tatsächlichen Wert zu berücksichtigen ist. Wenn der Zeitgeber nicht abgelaufen ist, schreitet der Fluß zu der Anweisung 619 weiter, die das wahrgenommene Kleinzellensignal bezüglich von anderen Quellen empfangener Signale als ein Signal geringer Stärke behandelt. In diesem Fall kehrt der Fluß solange zu Entscheidungsblock 615 zurück, bis der Versatzdauerzeitgeber abläuft.

Claims

1. Verfahren zum Zuordnen von Funkfernsprechern (125) von Funkteilnehmern (MS = mobile subscriber) zu einer geeigneten Ebene in einem drahtlosen Kommunikationssystem mit Zellularsystemen auf zwei Ebenen, die steuernde Großzellen (112) und untergeordnete Kleinzellen (111) aufweisen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Bestimmen einer Offsetdauer als Funktion einer Grenzgeschwindigkeit VF, bei der es für die Kleinzelle (111) unzweckmäßig ist, einen MS-Funkfernsprecher (125) zu bedienen;

Erzeugen eines Rundsendesignals bei der Kleinzelle (111) und Ausstrahlen des Rundsendesignals von einer Sende-Empfangs-Station (107) einer örtlichen Ebene des Zellularsystems aus;

Veranlassen, daß ein MS-Funkfernsprecher (125) bei Empfang des Rundsendesignals einen Start einer vorbestimmten Offsetverzögerungsdauer einleitet; und

Setzen eines Erfassungsschwellwerts in dem mobilen Funkfernsprecher (125) zum Antworten auf das Rundsendesignal, wobei die Höhe des Schwellwerts eine Dämpfung in dem Rundsendesignal darstellt, die eine Entfernung von einer Sendestation (107) der Kleinzelle (111) darstellt, bei der eine Mobileinheit mit Grenzgeschwindigkeit bei oder vor Ablauf der vorbestimmten Offsetverzögerungsdauer in einen Versorgungsbereich der Kleinzelle eintritt oder diesen verläßt;

wobei die Entfernung so gewählt ist, daß die Offsetverzögerungsdauer vor dem Eintritt des MS-Funkfernsprechers (125) in einen Versorgungsbereich der Kleinzelle (111) eingeleitet wird, um eine Überlappung zwischen der Laufzeit im Versorgungsbereich und der Länge der Offsetverzögerungsdauer auf ein Minimum zu reduzieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das folgende Schritte umfaßt:

Versorgen des MS-Funkfernsprechers (125) mit identifizierenden Angaben über seine erwartete Geschwindigkeit; und

Verweigern von Dienst für MS-Funkfernsprecher (125), deren identifizierende Angaben eine erwartete Geschwindigkeit größer oder gleich der Grenzgeschwindigkeit VF vorgeben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, das den Schritt des Setzens der Entfernung "d" auf eine Entfernung umfaßt, die durch eine Fähigkeit eines MS-Funkfernsprechers (125) bestimmt wird, das Rundsendesignal zu erfassen.