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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Ausführen von
Betriebsmessungen in einem drahtlosen Kommunikationssystem.
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Herkömmliche
drahtlose Kommunikationssysteme enthalten eine Mehrzahl von Zellenstandorten
mit jeweils einer Basisstation, die Signale über eines oder mehrere zugehörige Antennensysteme sendet
und empfängt.
Dementsprechend weist jede Basisstation einen oder mehrere ihr zugeordnete Versorgungsbereiche
(geographische Bereiche, in denen ein mobiles Endgerät mit der
Basisstation kommunizieren wird) unter dem Sammelbegriff Zelle auf.
Die Anzahl von einer Basisstation zugeordneten Versorgungsbereichen
ist von der Auslegung des Zellenstandorts abhängig, der diese Basisstation
enthält.
Der Zellenstandort könnte
ein rundstrahlendes Antennensystem (Azimut-Winkel von 360 Grad)
enthalten und einen einzigen Versorgungsbereich bereitstellen. Als
Alternative könnte
der Zellenstandort ein Antennensystem mit mehreren Sektoren enthalten
und eine Anzahl von Versorgungsbereichen bereitstellen. Beispielsweise
werden durch ein Dreisektoren-Antennensystem (Azimut-Winkel von 120 Grad)
drei gewöhnlich
als Sektoren bezeichnete Versorgungsbereiche bereitgestellt. Eine
einzige Basisstation kann daher die mehr als einem Versorgungsbereich
zugeordneten Signale übertragen
und empfangen.
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Die
Güte der
Systemleistung wird durch Betreiber eines drahtlosen Kommunikationssystems durch
diese anzeigende Betriebsmessungen überwacht. Diese Betriebsmessungen
stellen die Güte der
Aufwärtskommunikation,
Kommunikation von einem mobilen Endgerät zur Basisstation, und die
Güte der
Abwärtskommunikation,
Kommunikation von der Basisstation zu einem mobilen Endgerät, dar.
Anstelle von Aufwärtsstrecke
und Abwärtsstrecke
sind auch die Begriffe Uplink bzw. Downlink in der Technik gebräuchlich.
Die Abwärts-Betriebsmessungen
enthalten Signalstärke
eines von einer Basisstation empfangenen Signals, Signal-Rauschverhältnisse oder
Signal-Rausch-Verhältnisse
zuzüglich
Interferenz von von einer Basisstation empfangenen Signalen, Bitfehler-
und Rahmenfehlerraten von von einer Basisstation empfangenen Signalen
usw., sind aber nicht auf diese begrenzt.
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Es
bestehen Verfahren wie beispielsweise bei MAHO (mobile assisted
hand-off), bei denen eine Basisstation eine Anforderung einleitet,
daß in
Kommunikation mit der Basisstation befindliche mobile Endgeräte irgendwelche
Betriebsmessungen von von der Basisstation empfangenen Abwärtssignalen oder
von der Basisstation und anderen Basisstationen empfangenen Abwärtssignalen
durchführen
sollen. Ein in Kommunikation mit einer Basisstation befindliches
mobiles Endgerät
befindet sich in einem von zwei Zuständen: (1) bei der Basisstation
registriert und einen Abwärts-
bzw. Aufbaukanal der Basisstation (z.B. einen Aufbaukanal im AMPS-System (Advanced
Mobile Phone System), einen digitalen Organisationskanal (DCCH – Digital
Control Channel) im NATDMAS-System (North American Time-Division Multiple
Access System), den Rundsende-Organisationskanal
(Broadcast Control Channel) im globalen System für Mobilfunkgeräte, einen
Funkrufkanal in einem CDMA-System (Code-Division Multiple Access)
usw.) überwachend
oder (2) in einer aktiven Verbindung auf einem durch die Basisstation
bedienten fest zugeordneten Verkehrskanal. Dementsprechend wird
bei MAHO von einer Basisstation eine Anforderung an mobile Endgeräte in einem
ihr zugeordneten Versorgungsbereich eingeleitet, daß die mobilen
Endgeräte
Betriebsmessungen von Abwärtssignalen
von der Basisstation und vielleicht auch umgebenden Basisstationen
durchführen
sollen. Diese Messungen werden dann bei dem Weiterschaltungs-Bestimmungsverfahren
von MAHO benutzt.
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Ein
weiteres herkömmliches
Verfahren zur Durchführung
von Abwärts-Betriebsmessungen
wird als Antriebsprüfung
(Drive Testing) bezeichnet. Bei der Antriebsprüfung werden ein oder mehrere
Prüfempfänger an
bekannten Meßstellen
in den Versorgungsbereichen einer Basisstation eingesetzt und Betriebsmessungen
von Abwärtssignalen
von dieser Basisstation durchgeführt.
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Auch
enthalten viele drahtlose Kommunikationssysteme ein Prüffunkgerät an jeder
Basisstation, um eine Selbstprüfung
durchzuführen.
Vom Prüffunkgerät werden
die Funktionen eines mobilen Endgeräts nachgebildet, um zu prüfen, ob
die Basisstation Signale richtig überträgt und empfängt.
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Während diese
Verfahren Informationen über
die Abwärtssignale
innerhalb der Versorgungsbereiche der interessierenden Basisstation
bieten, bieten die Verfahren keine Informationen hinsichtlich der
Auswirkung der Abwärtssignale
von einer Basisstation auf die Güte
der Systemleistung in Versorgungsbereichen einer anderen Basisstation.
Weiterhin führen
bestehende Verfahren wie Antriebsprüfung Abwärts-Betriebsmessungen auf aufwendige und
kostspielige Weise durch.
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In
EP-A-0752766 ist ein Mobilfunkkommunikationssystem offenbart, das
eine erste Basisstation enthält,
die sich in Kommunikation mit verschiedenen Mobilstationen befindet,
und eine Mehrzahl von Basisstationen. Betriebsmäßig ist die erste Basisstation in
der Lage, eine Pegelmessungsanforderung an eine ausgewählte Mobilstation
zu senden. Als Reaktion auf diese Anforderung mißt die ausgewählte Mobilstation
ein von einer der Mehrzahl von Basisstationen übertragenes Signal. Sobald
diese Messung abgeschlossen ist, überträgt die ausgewählte Mobilstation
Signalinformationen hinsichtlich des von der einen Basisstation
empfangenen Signals zu der ersten Basisstation.
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In
US-A-5697055 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen
von Weiterschaltungsfähigkeit
zwischen verschiedenen zellularen Kommunikationssystemen offenbart.
Eine Basisstation ist in der Lage, zu erkennen und zu bestimmen,
ob ein durch eine Mobilstation übertragenes
Signal unter einen gewissen Schwellwertpegel abgefallen ist. Wenn dies
festgestellt wird, überträgt die Basisstation
eine Weiterschaltungsanforderung zu einer Systemsteuerung. Die Steuerung überträgt dann
eine Anforderung an alle Nachbarbasisstationen in der Nähe der Basisstation.
Diese Nachbarbasisstationen stellen sich auf einen von der Mobilstation
benutzten Kanal ein und messen eine Signalstärke desselben. Entsprechend
dieser Messung wird eine der Nachbarbasisstationen eine Weiterschaltung
des von der Mobilstation benutzten Signals empfangen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch
1 bereitgestellt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach
Anspruch 9 bereitgestellt.
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Ein
Verfahren zum Ausführen
von Abwärts-Betriebsmessungen
benutzt die mobilen Endgeräte
in den Versorgungsbereichen anderer Basisstationen oder benutzt
die anderen Basisstationen, um Betriebsmessungen von durch eine
interessierende Basisstation übertragenen
Signalen auszuführen.
Die anderen Basisstationen führen
selbst die Betriebsmessungen durch, oder weisen die mobilen Endgeräte in ihren
Versorgungsbereichen dazu an, als Reaktion auf eine Anforderung
von der interessierenden Basisstation oder einer Hauptsteuerung,
die mit den anderen Basisstationen und der interessierenden Basisstation
verbunden ist.
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Als
Ergebnis werden durch das Verfahren Informationen hinsichtlich der
Auswirkung der Abwärtssignale
von einer Basisstation auf die Güte
der Systemleistung in Versorgungsbereichen einer anderen Basisstation
bereitgestellt und nicht das aufwendige und kostspielige Verfahren
des Einsetzens von Prüfgeräten zur
Ausführung
von Abwärts-Betriebsmessungen
angewandt. Statt dessen werden durch Verwendung der bestehenden
Fähigkeiten
und Infrastruktur des drahtlosen Kommunikationssystems Abwärts-Betriebsmessungen
auf einfache und billige Weise durchgeführt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der ausführlichen, unten angeführten Beschreibung
und den beiliegenden Zeichnungen, die nur zur Erläuterung gegeben
werden, verständlicher,
wobei gleiche Bezugsziffern entsprechende Teile oder Schritte in
den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen und wobei:
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1 ein
drahtloses Kommunikationssystem darstellt;
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2 ein
Flußdiagramm
für eine
Ausführungsform
des Verfahrens zum Ausführen
von Betriebsmessungen durch die vorliegende Erfindung darstellt;
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3 eine
Abänderung
des in 2 dargestellten Flußdiagramms darstellt;
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4 eine
weitere Abänderung
des in 2 gezeigten Flußdiagramms darstellt;
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5 eine
weitere Abänderung
des in 2 gezeigten Flußdiagramms mit der Abänderung
gemäß der 4 darstellt;
und
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6 ein
Flußdiagramm
für eine
weitere Ausführungsform
des Verfahrens zum Ausführen
von Betriebsmessungen darstellt.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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DRAHTLOSES
KOMMUNIKATIONSSYSTEM
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1 zeigt
ein drahtloses Kommunikationssystem.
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Nach
der Darstellung enthalten mehrere Zellen Zelle 1, Zelle 2,...
jeweils eine Basisstation BS1, BS2,.... Der Darstellungsdeutlichkeit
halber ist das jeder Basisstation BS1, BS2,... zugeordnete Antennensystem
nicht dargestellt. Eine Mobilvermittlungsstelle (MSC – Mobile
Switching Center) 200 kommuniziert mit jeder Basisstation
BS1, BS2,... und einem Ortsvermittlungsnetz 6. Das Ortsvermittlungsnetz 6 stellt Netze
dar, über
die Sprache und/oder Daten kommuniziert werden, wie beispielsweise
das öffentliche Wählnetz PSTN
(Public Switched Telephone Network), das diensteintegrierende Digitalnetz
(ISDN – Integrated
Service Digital Network), das Internet, ein sonstiges IP-Netz (Internet
Protocol), usw. Die MSC 200 ist eine beliebige wohl bekannte
MSC abgesehen von der Zufügung
einer Hauptsteuereinheit (MCU – Main
Control Unit) 202. Die MCU 202 muß jedoch
keinen Teil der MSC 200 bilden und kann statt dessen getrennt
gebildet oder sogar entfernt von der MSC 200 angeordnet
sein. Die MCU 202 ist ein Datenverarbeitungssystem, das
so programmiert ist, daß es
wie unten ausführlich
beschrieben fungiert, und das, wenn es als Teil der MSC 200 ausgebildet ist,
den Speicher und die Benutzerschnittstellen benutzt, die durch die
MSC 200 bereitgestellt werden. Wenn sie getrennt von der
MSC 200 bereitgestellt wird, enthält die MCU 202 eine
Benutzerschnittstelle, einen Speicher und eine Schnittstelle zum
Anschalten an die MSC 200.
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FUNKTIONSWEISE
DES DRAHTLOSEN KOMMUNIKATIONSSYSTEMS
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Die
Funktionsweise des drahtlosen Kommunikationssystems gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird in bezug auf das in 2 dargestellte
Flußdiagramm
beschrieben. Nach der Darstellung erzeugt im Schritt S10 eine interessierende
Basisstation oder die MCU 202 eine Messungsanforderung.
Die Messungsanforderung zeigt die auszuführende Abwärts-Betriebsmessung oder -messungen an,
identifiziert die Basisstationen, die die Messungsanforderung empfangen
sollten (hiernach die „identifizierten
Basisstationen")
und identifiziert das durch die interessierende Basisstation übertragene
zu messende Signal.
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Vorzugsweise
ist das identifizierte Signal ein mit einem konstanten Leistungspegel übertragenes Signal.
Demnach ist in einem TDMA-System (Time-Division Multiple Access)
das identifizierte Signal vorzugsweise ein digitaler Organisationskanal,
im GSM (Global System for Mobile Communication) ist das identifizierte
Signal vorzugsweise ein Rundsende-Organisationskanal und in einem
CDMA-System (Code-Division Multiple Access) ist das identifizierte Signal
vorzugsweise das Pilotsignal.
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Als
Alternative könnte
durch die interessierende Basisstation ein Leerkanal oder ein reservierter
Kanal eingeschaltet werden, um für
die Dauer des Meßverfahrens
als das identifizierte Signal zu dienen. Bei einer weiteren Alternative
könnte
ein bestehender Kanal (z.B. ein Verkehrskanal) für die Dauer des Meßverfahrens
mit konstanter Leistung festgelegt sein und als das identifizierte
Signal dienen.
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Wenn
die Zellenstandorte des drahtlosen Kommunikationssystems ein Mehrsektoren-Antennensystem
enthalten, dann identifiziert die Messungsanforderung auch den Sektor
oder die Sektoren einer identifizierten Basisstation, in der die
Messungen durchgeführt
werden sollten. Die identifizierten Sektoren könnten daher einen anderen Sektor oder
andere Sektoren der interessierenden Basisstation als den dem identifizierten
Signal zugeordneten Sektor enthalten.
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Die
Messungsanforderung könnte
von einem Bediener an der Benutzerschnittstelle von entweder der
interessierenden Basisstation oder der MCU 202 eingegeben
werden. Als Alternative könnte
die Erzeugung der Messungsanforderung oder eines Teils derselben
automatisiert sein. Beispielsweise könnten die Betriebsmessungen
und identifizierten Basisstationen für ein bestimmtes Merkmal von
Systemleistung vorbestimmt sein. Dementsprechend wird die Messungsanforderung
automatisch durch einfache Anforderung der Daten für dieses
Merkmal von Systemleistung, einer interessierenden Basisstation
und eines interessierenden Sektors erzeugt, wenn die Zellenstandorte
ein Mehrsektoren-Antennensystem enthalten. Zahlreiche weitere Abänderungen
und Alternativen zum Erzeugen der Messungsanforderung werden leicht
aus der obigen und nachfolgenden Offenbarung offenbar sein.
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Als
nächstes
sendet die interessierende Basisstation, wenn sie die Messungsanforderung
erzeugt, die Messungsanforderung zur MCU 202. Dann wird
die Messungsanforderung, ganz gleich, ob sie durch die interessierende
Basisstation oder die MCU 202 erzeugt wurde, durch die
MCU 202 zu den in der Messungsanforderung im Schritt S15
identifizierten Basisstationen geleitet.
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Die
identifizierten Basisstationen senden dann eine Messungsanweisung
zu den sich in Kommunikation damit befindlichen mobilen Endgeräten im Schritt
S20. Wie schon besprochen befindet sich ein in Kommunikation mit
einer Basisstation befindliches mobiles Endgerät in einem von zwei Zuständen: (1)
registriert bei der Basisstation und einen Abwärts- bzw. Aufbaukanal der Basisstation überwachend; oder
(2) in einer aktiven Verbindung auf einem durch die Basisstation
bedienten fest zugeordneten Verkehrskanal.
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Wenn
die Zellenstandorte des drahtlosen Kommunikationssystems Mehrsektorenantennen enthalten,
dann senden die identifizierten Basisstationen im Schritt S20 die
Messungsanweisungen zu den damit in Kommunikation und in dem oder
den in der Messungsanforderung identifizierten Versorgungsbereich
oder -bereichen befindlichen mobilen Endgeräten. Mit der Messungsanweisung
werden die mobilen Endgeräte
angewiesen, Betriebsmessungen für
das durch die in der Messungsanforderung identifizierte interessierende
Basisstation übertragene
Signal auszuführen.
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Danach
führen
die die Messungsanweisung empfangenden mobilen Endgeräte im Schritt
S25 die darin für
das identifizierte Signal angezeigten Betriebsmessungen durch. Wie
bekannt ist, teilt sich ein TDMA-System die Verwendung eines HF-Kanals
mit mehreren Benutzern. Bei TDMA kommunizieren mobile Endgeräte mit der
Basisstation während
kleiner, Schlitze genannter Zeitpakete. Ein mobiles Endgerät darf nur
mit einer Basisstation während
gewisser Schlitze kommunizieren. Sperrzeitschlitze sind Schlitze,
während
denen ein mobiles Endgerät
nicht mit der Basisstation kommunizieren darf. Wenn die vorliegende
Erfindung auf ein TDMA-System angewandt wird, führen die mobilen Endgeräte vorzugsweise
die Betriebsmessungen während
ihrer Sperrzeitschlitze durch. Man wird aus der obigen und der nachfolgenden
Offenbarung erkennen, daß Betriebsmessungen
auf ähnlich
wirkungsvolle Weise in anderen Arten von drahtlosen Kommunikationssystemen durchgeführt werden
können.
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Da
die Ausführung
von Abwärts-Betriebsmessungen
an einem mobilen Endgerät
wohl bekannt ist, wird dieses Verfahren nicht beschrieben werden.
Die die Betriebsmessungen ausführenden mobilen
Endgeräte
senden die Ergebnisse dieser Messungen zu ihren jeweiligen identifizierten
Basisstationen im Schritt S30. Die identifizierten Basisstationen
senden dann im Schritt S35 die empfangenen Ergebnisse zur MCU 202.
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Wie
durch die gestrichelte Linie zwischen Schritt S35 und Schritt S40
angedeutet, sendet die MCU 202 wahlweise die empfangenen
Ergebnisse zu der interessierenden Basisstation.
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Dementsprechend
werden durch Verwendung der bestehenden, durch das drahtlose Kommunikationssystem
bedienten mobilen Endgeräte
Abwärts-Betriebsmessungen
in Versorgungsbereichen außerhalb
dem durchgeführt,
der durch die Basisstation bedient wird, die die Anforderung zur
Messung eines dadurch übertragenen
Signals tätigt.
Als Alternative werden die Abwärtsmessungen
auf Anforderung der MCU 202 ausgeführt. Auf beide Weisen wird das
aufwendige und kostspielige Verfahren des Einsetzens von Prüfgeräten vermieden.
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3 zeigt
eine Abänderung
des Verfahrens zum Ausführen
von Betriebsmessungen. Nach der Darstellung in der 3 wird
zwischen den Schritten S30 und S35 ein weiterer Schritt S32 durchgeführt. Im
Schritt S32 werden für
jede Betriebsmessung, die von der Messungsanforderung als auszuführen angedeutet
wird, von jeder identifizierten Basisstation die empfangenen Ergebnisse gemittelt.
Dementsprechend senden die identifizierten Basisstationen im Schritt
S35 den berechneten Mittelwert zu der MCU 202.
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4 zeigt
eine weitere Abänderung
des Verfahrens zum Ausführen
von Betriebsmessungen. Die Abänderung
der 4 gilt für
drahtlose Kommunikationssysteme, bei denen die mobilen Endgeräte eine
Standorterkennungsvorrichtung wie beispielsweise einen GPS (Global
Positioning Sensor – globalen
Ortungssensor) enthalten.
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Nach
der Darstellung in 4 wird der Schritt S30 der 2 durch
einen neuen Schritt S30' ersetzt.
Im Schritt S30' senden
die die Betriebsmessungen ausführenden
mobilen Endgeräte
die Ergebnisse dieser Messungen zusammen mit ihrem Standort zu ihren
jeweiligen identifizierten Basisstationen. Jeder Betriebsmessung
von einem mobilen Endgerät sind
nämlich
Standortsinformationen zugeordnet. Dementsprechend senden die identifizierten
Basisstationen im Schritt S35 die empfangenen Ergebnisse und zugehörigen Standortsinformationen
zur MCU 202. Die MCU 202 kann dann auf Grundlage der
jedem Messungsergebnis zugeordneten Standortsinformationen eine
Abbildung der empfangenen Ergebnisse erstellen.
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5 zeigt
eine weitere Abänderung
des Verfahrens zur Ausführung
von Betriebsmessungen gemäß der Abänderung
nach 4. Wie in 5 dargestellt
wird zwischen Schritten S30' und
Schritt S35 ein neuer Schritt S34 durchgeführt. Im Schritt S34 erstellt
jede identifizierte Basisstation für jede Betriebsmessung, die
von der Messungsanforderung als auszuführen angezeigt wird, eine Abbildung
des empfangenen Ergebnisses für
die Betriebsmessung auf Grundlage der jedem Messungsergebnis zugeordneten
Standortsinformationen. Dementsprechend senden die identifizierten
Basisstationen die erstellten Abbildungen im Schritt S35 zur MCU 202.
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6 zeigt
ein Flußdiagramm
für eine
weitere Ausführungsform
des Verfahrens zum Ausführen von
Betriebsmessungen. Nach der Darstellung werden Schritte S10 und
S15 wie oben besprochen durchgeführt.
Dann führen
die identifizierten Basisstationen im Schritt S120 die Betriebsmessungen selbst
wie in der Messungsanforderung angezeigt durch. Die identifizierten
Basisstationen stellen sich nämlich
auf das in der Messungsanforderung identifizierte Signal, das durch
die interessierende Basisstation übertragen wird, ein. Einige
drahtlose Kommunikationssysteme wie beispielsweise ein TDMA-System
könnte
in der Lage sein, diese Einstelloperation unter Verwendung der bestehenden
Selbstprüfungsfähigkeiten
des Systems durchzuführen.
Die bestehenden Fähigkeiten
anderer drahtloser Kommunikationssysteme wie beispielsweise CDMA
können
jedoch eine solche Einstelloperation nicht durchführen. Bei
Verwendung von CDMA als Beispiel muß an jeder Basisstation ein
Funkgerät
für besondere Zwecke
zum Einstellen auf durch andere Basisstationen übertragene Signale zugefügt werden.
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Da
der Standort jeder Basisstation in einem drahtlosen Kommunikationssystem
bekannt ist, kann die MCU 202, wenn sie die Messungsergebnisse
von den identifizierten Basisstationen im Schritt S35 empfängt, eine
Abbildung dieser Ergebnisse erstellen. Wie weiter in der 6 dargestellt
kann die MCU 202 wahlweise die empfangenen Ergebnisse zu
der interessierenden Basisstation im Schritt S40 senden.
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Dementsprechend
wird wie bei dem Verfahren der 2 bei dem
Verfahren der 6 das aufwendige und kostspielige
Verfahren des Einsetzens von Prüfgeräten vermieden,
und es werden Informationen hinsichtlich der Auswirkung von Abwärtssignalen
von einer Basisstation auf die Güte
der Systemleistung in Versorgungsbereichen einer anderen Basisstation
bereitgestellt.
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Weiterhin
kann das Verfahren der 6, statt eine Alternative für das Verfahren
der 2 zu sein, in Zusammenwirkung damit benutzt werden.
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Die
Verfahren der vorliegenden Erfindung sind auf jedes beliebige drahtlose
Kommunikationssystem wie beispielsweise ein TDMA-System, ein CDMA-System,
ein analoges System usw. anwendbar.