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GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
drahtlose zellulare Kommunikationsnetze, die ein mit einer Anzahl von
Basisstationen verbundenes lokales Netz aufweisen, von denen jede
mit mobilen Stationen kommunizieren und diese steuern kann, und
insbesondere ein zellulares Kommunikationsnetz, in dem die Steuerung
einer mobilen Station an eine andere Basisstation übergeben
wird.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Die US-Patentschrift 5 181 200, zugewiesen
am 19. Januar 1993 an Harrison, mit dem Titel "HANDOFF METHOD AND APPARATUS FOR MOBILE
WIRELESS WORKSTATION",
beschreibt ein System, das auf die Unterbrechung einer drahtlosen
Verbindung mit einem ersten ursprünglichen Verbindungsadapter durch
einen Datenprozessor hin in einem ersten Schritt den Datenprozessor
aus einer aktiven Gruppe des ersten Verbindungsadapters löscht und
Netzwerkdatagramme umleitet, die für den Datenprozessor vorgesehen sind,
der anschließend
eine Verbindung mit einem zweiten neuen Verbindungsadapter einrichtet,
in einem nächsten
Schritt den Datenprozessor zu der aktiven Gruppe hinzufügt, die
dem zweiten Verbindungsadapter zugeordnet ist, und gespeicherte
Datagramme in einer First-In/First-Out-Reihenfolge vom Spooler zum zweiten
Verbindungsadapter zur Übertragung
an den Datenprozessor sendet. Auf die Übertragung aller gespeicherten
Datagramme an den zweiten Verbindungsadapter durch die Speichereinheit
hin enthält
das Verfahren die weiteren Schritte des Beendens der Umleitung von
Datagrammen vom ersten Verbindungsadapter zur Speichereinheit und
des Empfangens weiterer an den Datenprozessor adressierter Datagramme
aus dem Netz mit dem zweiten Verbindungsadapter.
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Die US-Patentschrift 5 123 029, zugewiesen
am 16. Juni 1992 an Bantz et al., mit dem Titel "BROADCAST-INITIATED BIPARTITE FRAME
MULTI-ACCESS PROTOCOL" beschreibt
eine Mischung aus Schemen mit gesteuertem Zugriff und wahlfreiem
Zugriff unter Verwendung von Frequenzsprung-Streuspektrum-Kommunikationsverfahren
(frequency hopping spread spectrum communication techniques), die
in einem digitalen Datenfunkkommunikationssystem für Innenraum
(indoor digital data radio communication System) zwischen mobilen
Stationen und einem Computersystem realisiert wird. Ein Sprung im
Frequenzsprung-Streuspektrum-Kommunikationssystem wird in zwei Intervalle
unterteilt, so dass in jedem Intervall verschiedene Medienzugangsprotokolle
verwendet werden können.
Das Protokoll verwendet ein zentrales Steuerschema, und die Intervalle
können
in Abhängigkeit
von der Systembelastung verändert
werden.
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US-A-S 287 384 beschreibt ein Verfahren
zur Verwaltung der Übergabe
in einem drahtlosen Kommunikationsnetz, das aus einem lokalen Netz
besteht. Das Netz ist mit einer Vielzahl von Basisstationen verbunden,
von denen jede einen als eine Zelle definierten geographischen Bereich
aufweist, in dem eine Vielzahl von mobilen Stationen mit Sender-Empfängern mit
einer Basisstation in jeder aus einer Vielzahl der Zellen kommunizieren
können.
Jede solche Basisstation kann unter der Steuerung einer Steuereinheit
eine bidirektionale drahtlose Kommunikation mit einer oder mehreren
der mobilen Stationen ausführen.
Die Kommunikation zwischen Basisstationen und mobilen Stationen
wird durch das Frequenzsprungverfahren ausgeführt, die Basisstation in jeder
der Zellen weist Empfänger
auf, die jeweils auf entsprechende der der Zelle zugeordneten Kanäle abgestimmt
sind, um Signale der mobilen Stationen in der Zelle zu empfangen.
Eine Gruppe (cluster) der Zellen weist ein Netzwerksteuersystem
auf, durch das die Stationen der Zelle miteinander kommunizieren, und
das Netzwerksteuersystem arbeitet in Verbindung mit einer Übergabevorrichtung
(hand-off apparatus) zum Übergeben
einer mobilen Station von einer ersten der Basisstationen zu einer
zweiten der Basisstationen, wenn die mobile Station sich von der
ersten Zelle zur zweiten Zelle bewegt. Die Übergabevorrichtung spricht auf
die Stärke
oder Qualität
von Signalen an, die an der mobilen Station überwacht werden. Das bekannte
Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Ermitteln für eine gegebene
mobile Station, ob die Qualität
der Übertragung
zwischen der gegebenen mobilen Station und einer aktuellen Basisstation
unter einen festgelegten Leistungspegel gesunken ist; Abhören durch
die gegebene mobile Station, bis sie eine Übertragung von einer anderen
der Basisstationen oberhalb des festgelegten Leistungspegels abtastet;
und Übertragen
der Steuerung der mobilen Station durch Übergabe zu der anderen der
Basisstationen auf die abgetastete Übertragung oberhalb des festgelegten
Leistungspegels hin.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist die Bereitstellung einer schnelleren und zuverlässigeren Datenübertragung
sowie eine solche Übergabe.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist die Bereitstellung eines zellularen Kommunikationsnetzes
mit Basisstationen und mobilen Stationen, wobei eine mobile Station
feststellen kann, ob die Qualität
der Übertragung
an ihre Heimbasisstation unter einen festgelegten Leistungspegel
gesunken ist.
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Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist die Bereitstellung eines zellularen Kommunikationsnetzes,
in dem eine mobile Station Übertragungen
von anderen Basisstationen als ihrer Heimbasisstation überwachen
und abtasten kann.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist die Bereitstellung eines zellularen Kommunikationssystems,
in dem die Steuerung einer mobilen Station auf abgetastete Übertragungen
hin von einer ersten Heimbasisstation an eine neue Heimbasisstation übertragen
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die vorhergehenden und andere Aufgaben,
Aspekte und Vorteile werden besser aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit
Bezugnahme auf die Zeichnungen verstanden, in denen:
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1 eine
bildliche Darstellung ist, die ein Funkdatenübertragungssystem des Typs
zeigt, in dem die vorliegende Erfindung realisiert wird;
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2 ein
Blockschaltbild des in 1 gezeigten
Systems ist, das die grundlegenden Komponenten einer mobilen Station
und einer Basisstation darstellt;
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3 ein
Datenrahmendiagramm ist, das eine Superrahmenstruktur zeigt, die
von der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung realisiert wird;
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4 ein
Flussdiagramm der Logik des Prozesses ist, durch den eine mobile
Station benachbarte Basisstationen überwacht;
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5 eine
Tabelle von Basisstationen für
den Prozess von 4 darstellt;
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6 ein
Flussdiagramm ist, das weitere Einzelheiten der Logik des Prozesses
von 4 zeigt;
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7 ein
Flussdiagramm des Prozesses zur Verwendung von Übergabeanzeigen (band off indicators)
zum Auswählen
einer Heimbasisstation ist;
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8 eine
Darstellung eines Superrahmens ist, der benachbarte Basisstationen
enthält,
die miteinander synchronisiert sind, jedoch bezüglich der Rahmenzeit verschoben
sind;
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9 eine
Darstellung einer einfachen Basispositions-Indexstruktur ist; und
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10 eine
Darstellung eines Beispiels einer Signalanzeige einer fernen Station
ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGFORM
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Die vorliegende Erfindung betrifft
im Allgemeinen eine Funkübertragung
digitaler Daten für
den Innenraum zwischen einer Vielzahl von Stationen zur Kommunikation
zwischen den Stationen und zum Zugriff auf verschiedene mit den
Stationen verbundenen Ressourcen. Eine Vielzahl von mobilen Stationen
kommunizieren mit einer oder mehreren feststehenden Basisstationen,
die mit einem Computersystem verbunden sind, beispielsweise einem
lokalen Netz. Die Basisstation übt
die Steuerung über
den Zugriff auf den Funkkanal aus, indem sie periodisch Nachrichten
rundsendet, die als "Rahmen" bezeichnete feststehende
Zeitintervalle begrenzen.
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Mit Bezugnahme auf 1 wird ein Funksystem gezeigt, das die
Kommunikation zwischen einer Vielzahl von mobilen Stationen 10, 12, 14 und 16 und
in einem Computersystem befindlichen Anwendungen und Daten ermöglicht.
Das Computersystem enthält
normalerweise eine Verwaltungseinrichtung für drahtlose Kommunikation (Wireless
Communication Manager, WNM) oder eine drahtlose Netzsteuereinheit
(Wireless Network Controller) 18 mit einem angeschlossenen
Monitor 20 und einer Tastatur 22 eines allgemein
durch die Bezugsziffer 24 bezeichneten lokalen Netzes (LAN),
das eine Vielzahl von angeschlossenen Datenstationen oder Personal
Computern (der Einfachheit halber nicht gezeigt) aufweist. Außerdem sind
ein oder mehrere Gateways 26 und 28 mit dem LAN
verbunden, mit denen die mobilen Stationen 10, 12, 14 und 16 kommunizieren
können.
Diese als Basisstationen bezeichneten Gateways werden gemäß der Erfindung
vergrößert, um bestimmte
Funksystemverwaltungsfunktionen bereitzustellen, die den Zugriff
der mobilen Stationen auf den gemeinsamen Funkkanal koordinieren.
Kommunikationsvorgänge
zwischen mobilen Stationen werden über Vermittlung durch die Basisstationen 26 und 28 unterstützt.
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Wie in 2 ausführlicher
gezeigt wird, weist eine Basisstation 26 oder 28,
die ein herkömmlicher
Mikrocomputer sein kann, einen in einen Bussteckplatz eingesteckten
und mit der LAN-Verkabelung 32 verbundenen LAN-Adapter 30 auf.
Der WNM 18, der normalerweise ebenfalls ein herkömmlicher
Mikrocomputer ist und eine oder mehrere Einheiten mit Direktzugriffspeicher
(DASDs) enthält,
beispielsweise Festplatten (nicht gezeigt), weist außerdem eine
LRN-Verkabelung 32 zusammen
mit LAN-Software auf, die das LAN 24 darstellen. Das LAN 24 ist
herkömmlich
gestaltet und bildet keinen Teil der Erfindung. Die Basisstation 26 oder 28 weist
außerdem
einen HF-Sender-Empfängeradapter
(RF transceiver adapter) 36 auf, der als Leiterplatte realisiert
ist, die in einen Bussteckplatz der Basisstation eingesteckt wird.
Der Sender-Empfängeradapter 36 weist eine
Antenne 38 auf, durch die eine Funkverbindung 40 mit
einer oder mehreren fernen oder mobilen Stationen 10, 12, 14,
oder 18 eingerichtet wird. Die mobile Station kann selbst ein Taschencomputer
(band held) oder Laptop-Computer von herkömmlicher Gestaltung sein, und
wie die Basisstation ist sie mit einer Antenne 42 und einem
Sender-Empfängeradapter 44 ausgestattet,
der ebenfalls als Leiterplatte realisiert wird, die in einen Bussteckplatz
des Computers eingesteckt wird. Wie der Sender-Empfängeradapter 36 enthält der Sender-Empfängeradapter 44 einen
Streuspektrum-Sender-Empfänger von ähnlicher
Ausführung.
Die Basisstation und die mobilen Stationen sind außerdem mit
Software ausgestattet, allgemein durch die Bezugsziffern 46 bzw.
48 bezeichnet, die ihre jeweiligen Sender-Empfängeradapter unterstützen.
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Die vorliegende Erfindung wird in
einem Funkkommunikationsnetz auf der Grundlage eines Betriebs mit
langsamen Frequenzsprüngen
ausgeführt,
wobei die Steuerung der Funkfrequenz der Funk-Sender-Empfänger eine
Sequenz von Betriebsfunkfrequenzen und ihre Dauer festgelegt, entsprechend
einem Funkbetriebmodus, der in der Funktechnik als "langsames Frequenzsprungverfahren" ("slow frequency-hopping") bekannt ist. Diese
Betriebsart wird im Buch "Spread
Spectrum Communications" von
Cooper und McGillem beschrieben, veröffentlicht beispielsweise von
McGraw-Hilf. Ein besonderer Fall der Verwendung dieser Betriebsart wird
im Teil 15,247 der Bestimmungen der Federal Communications Commission
der Vereinigten Staaten von Amerika geregelt.
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3 stellt
einen bestimmten Fall der Verwendung von Funkkanalfrequenzen (radio
carrier frequencies) durch ein System mit langsamen Frequenzsprüngen dar.
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In multizellularen Funkkommunikationsnetzen
erhält
eine ferne Station den drahtlosen Zugang zum Netz, indem sie als
Erstes die Dienste einer Basisstation in ihrem Bereich anfordert.
Dieser als "Registrierung" ("Registration") bezeichnete Prozess
ist nach dem Stand der Technik bereits bekannt. Falls sich eine
ferne Station im Bereich mehrerer Basisstationen befindet, registriert
sie sich bei genau einer Basisstation, die als ihre Heimbasisstation
bezeichnet wird. Innerhalb einer Zelle weisen die Basisstation und
alle bei ihr registrierten fernen Stationen synchrone Frequenzsprünge auf
und kommunizieren miteinander unter Verwendung derselben Trägerfrequenz.
Wenn eine ferne Station ihre physische Position verändert, kann
die Signalqualität
zu ihrer Heimbasisstation rasch abnehmen (aufgrund von schwachen
Signalen oder Störungen),
und schließlich kann
die ferne Station den Zugang zu ihrer Heimbasisstation verlieren.
Selbst wenn eine ferne Station stationär ist, kann der Kommunikationspfad
zur Heimbasisstation aufgrund von Fading-Bedingungen (fading conditions) verloren
gehen. Um die Kontinuität
des drahtlosen Zugriffs zu erhalten, muss die ferne Station sich
bei einer anderen Basisstation erneut registrieren, die entlang
eines Übertragungsweges
mit ausreichender Signalqualität
erreicht werden kann. Dieser Prozess wird als "Übergabe" bezeichnet.
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Mit der Zeit entsteht eine Folge
von Frequenzsprüngen,
wobei jeder Sprung eine festgelegte Dauer hat, wie in 3 gezeigt wird. Die Dauer
von solchen Sprüngen
muss die gültigen
Ausführungsbeschränkungen
erfüllen
(beispielsweise die FCC-Regeln
Teil 15,247 in den USA und ähnliche
Regeln in anderen Ländern, die
einen auf dem Frequenzsprungverfahren beruhenden zellularen Funkbetrieb
ermöglichen).
Die Basisstation folgt einem zyklischen Frequenzsprungmuster. Eine
Periode dieser zyklischen Sprungmusterstruktur wird als Superrahmen
bezeichnet. 3 zeigt
eine Superrahmenstruktur, die aus einer endlichen Anzahl von Frequenzsprüngen besteht.
Für den
Rest dieses Beispiels wird vorausgesetzt, dass alle Sprünge in einem
Superrahmen dieselbe Länge
und alle Basisstationen dieselbe Anzahl von Sprüngen in einem Superrahmen aufweisen.
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Jede Zelle hat ihr Frequenzsprungmuster.
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Überwachung
von Basisstationen unter drei zellularen Netzwerkarchitekturen.
Die erste besteht aus eng synchronisierten Systemen, wobei die Superrahmenstruktur
einer Basisstation einen feststehenden Zeitverschiebungszusammenhang
(timing offset relationship) in Bezug auf eine andere Basisstation
aufweist. Die zweite besteht aus lose synchronisierten Systemen,
wobei die Superrahmenstruktur einer Basisstation einen groben Zeitverschiebungszusammenhang
in Bezug auf eine andere Basisstation aufweist. Die Zeitverschiebung
ist eine beschränkte
Zufallsgröße. Die
dritte Architektur besteht aus nichtsynchronisierten Systemen, wobei
jede Basisstation unabhängig
von anderen Basisstationen arbeitet. In den Superrahmenstrukturen
zwischen den Basisstationen gibt es keinen feststehenden Zeitverschiebungszusammenhang.
Verfahren zum Erreichen einer Synchronisierung sind nach dem Stand
der Technik bekannt. Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren
und Techniken zum Lösen
der folgenden Probleme in einem Netz mit mehreren Zellen (multicell
network) bereit.
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(1) Die Auswahl einer Heimbasisstation
durch eine ferne Station. (2) Die Ermittlung der für die Auswahl einer
Heimbasisstation auszuführenden
Messungen. Solche Messungen werden eingeteilt in i) diejenigen,
die in den fernen Stationen und ii) diejenigen, die in den Basisstationen
ausgeführt
werden. (3) Die Einleitung des Übergabeprozesses.
(4) Die Ausführung
der Übergabe
in multizellularen Netzwerken, in denen die Zellen des Netzes eng
synchronisiert oder lose synchronisiert oder überhaupt nicht synchronisiert
sind. Die erste Überlegung
bei der Realisierung der vorliegenden Erfindung ist eine Erläuterung
von Übergabeanzeigen
(handoff indicators).
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In einem multizellularen Funksystem
mit langsamen Frequenzsprüngen
besteht ein bedeutendes Problem darin, eine Heimbasisstation für eine ferne
Station zu ermitteln, wenn sie zum erstenmal eingeschaltet wird.
Dieser Prozess beginnt damit, dass die ferne Station Kenntnisse über die
Funkumgebung erwirbt, in der sie sich befindet. Das Erwerben von
Kenntnissen beinhaltet das Abhören
von Steuernachrichten, die von verschiedenen Basisstationen rundgesendet
werden, und das Erfassen von Variablen von Interesse, die mit diesen
in Verbindung stehen. Nach dem Erlangen von Kenntnissen (d. h. nach
dem Erfassen der Liste von Kandidaten von Heimbasisstationen) führt die
ferne Station eine Auswahlalgorithmus mit den gemessenen Variablen
aus. Sie wählt
eine Heimbasisstation, bei der sie sich registriert, und erhält den drahtlosen
Zugriff.
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Der Kennsatz eines Rahmens stellt
die folgenden Informationen bereit, die eine ferne Station überwachen
soll. Die folgenden drei verschiedenen Datenteile, die hier insgesamt
als Übergabeanzeigen
bezeichnet werden, werden gemessen: (1) RSSI: Anzeige der Feldstärke des
empfangenen Signals (Received Signal Strength Indicator). (2) HOR:
Nachrichtenkopf-Erkennungsrate
(Header Observation Rate), d. h. die Rate von erfassten Nachrichtenköpfen. (3)
LV: Lastvektor (Load Vector).
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Die Anzeige der Feldstärke des
empfangenen Signals RSSI ist die wichtigste Übergabeanzeige. In einem Frequenzsprungsystem ändert sich
der gemessene Wert von RSSI von Sprung zu Sprung infolge eines frequenzabhängigen Fadings.
Für einen
stabilen Systembetrieb wird die RSSI bei mehreren unterschiedlichen Frequenzen
gemessen. Anstelle eines einzelnen gemessenen Wertes von RSSI wird
der Mittelwert der mehreren Abtastwerte von RSSI verwendet, um Übergabeentscheidungen
zu treffen. Manchmal ist der Störpegel jedoch
so hoch, dass die RSSI irreführende
Ergebnisse erzeugen kann, wenn sie alleine verwendet wird. Daher
werden die folgenden zusätzlichen Übergabeanzeigen
verwendet.
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Die Nachrichtenkopf-Erkennungsrate
HOR ist definiert als das Verhältnis
der Anzahl von korrekt empfangenen Nachrichtenköpfen geteilt durch die Gesamtanzahl
von Nachrichtenköpfen.
Für jede
Frequenz, die zum Überwachen
der Funkumgebung verwendet wird, wird mindestens ein Nachrichtenkopf
von jeder Basisstation im Bereich der fernen Station erwartet. Aufgrund
von frequenzabhängigem
Fading und/oder anderen Störquellen
können
jedoch Nachrichtenköpfe
fehlen. In Bezug auf eine Basisstation zeigt eine niedrige HOR zusammen
mit einer hohen RSSI normalerweise einen hohen Störpegel an.
Die HOR kann bei Datenübertragungen
leicht berechnet werden, falls beispielsweise zyklische Blockprüfungen (cyclic
redundancy checks) (CRC) für
die Fehlererkennung verwendet werden.
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Der Lastvektor LV ist eine Eigenschaft
der Basisstation. Er enthält
einen Vektor von leistungsorientierten Informationen bezüglich der
Basisstation, beispielsweise die Anzahl bei ihr registrierter ferner
Stationen, die Anzahl aktiver ferner Stationen, die CPU-Initialisierung,
die Pufferinitialisierung usw. Der LV ist als Teil der Nachrichtenkopfdaten
enthalten und wird für
den Lastausgleich (load balacing) verwendet.
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Durch die Überwachung der Nachrichtenkopfübertragungen
von einer Basisstation kann eine ferne Station Kenntnisse über die
RSSI, die HOR und den LV sammeln. Von diesen sind sowohl die RSSI
als auch die HOR kennzeichnend für
den Kanal, und der LV stellt die Verkehrsbelastung an der Basisstation
dar.
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Die nächste Überlegung ist eine Erläuterung
der anfänglichen
Heimbasisermittlung und Verfahren zur Auswahl einer anfänglichen
Heimbasisstation. In der folgenden Erläuterung wird vorausgesetzt,
dass eine ferne Station mit der Rahmenstruktur und dem Frequenzsprungmuster
von ihrer Heimbasis synchronisiert wurde. Ein Nachrichtenkopf für eine Rahmenstruktur
kann von jeder Basis übertragen
werden, nachdem die Sendefrequenz auf eine neue Frequenz umgeschaltet
wurde (gesprungen ist). Der Nachrichtenkopfsatz wird von einer fernen
Station zum Erreichen einer Rahmen- und Superrahmensynchronisierung
verwendet.
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Wenn eine ferne Station zum erstenmal
eingeschaltet wird, hört
sie eine feststehende Frequenz ab und sucht nach gültigen Nachrichtenkopfsätzen von
benachbarten Basisstationen (siehe 4).
Alle zuvor genannten Übergabeanzeigen
werden überwacht.
Nach einer festgelegten Zeitspanne schaltet sie auf eine andere
Frequenz und fährt
mit der Überwachung
fort. Während
dieses Überwachungsprozesses
speichert die ferne Station einen Datensatz von RSSI, HOR und LV
von jeder Basisstation. Für
alle Basisstationen, die während
der letzten N Überwachungszyklen
abgehört
wurden (wobei davon ausgegangen wird, dass während der letzten N Zyklen
K Basisstationen abgehört
wurden) wird eine Tabelle erstellt, wie in 5 dargestellt wird.
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Nachdem eine festgelegte Anzahl von
Frequenzen überprüft wurden,
wählt die
ferne Station eine Heimbasisstation aus und synchronisiert sich
(locks into) mit ihrem Frequenzsprungmuster. Der zum Auswählen einer
Heimbasisstation unter Verwendung der Informationen in Tabelle 1
verwendete Algorithmus wird an späterer Stelle beschrieben.
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Vor der Auswahl einer anfänglichen
Basisstation werden eine Anzahl (N) von Frequenzen überwacht, da
eine einzelne Frequenzübertragung
möglicherweise
von frequenzabhängigem
Fading betroffen ist. Das frequenzabhängige Fading weist eine Rayleigh-Verteilung
auf. Daher muss sich eine ferne Station bei der Auswahl einer anfänglichen
Heimbasisstation auf die durchschnittliche RSSI verlassen, die bei
mehreren Frequenzen beobachtet wurde.
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Die RSSI wird nur erfasst, wenn ein
Nachrichtenkopfpaket ohne Fehler empfangen wird. Ein Nachrichtenkopf
wird entweder aufgrund einer sehr niedrigen Feldstärke des
empfangenen Signals oder aufgrund von Störungen nicht korrekt empfangen.
Daher ist die Verwendung der HOR als zusätzliche Anzeige für die Auswahl
einer anfänglichen
Heimbasis wichtig.
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Ein anderer Faktor, der beim Auswählen einer
anfänglichen
Heimbasis nützlich
ist, ist die Verkehrsbelastung an den Kandidatenbasisstationen.
Für den
Lastausgleich ist die Auswahl einer leicht belasteten Basis anstelle
einer stark belasteten Basisstation möglicherweise vorzuziehen, selbst wenn
die letztere eine stärkere Feldstärke des
empfangenen Signals bereitstellt.
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6 ist
eine ausführlichere
Ansicht der in 4 gezeigten
Funküberwachungsschritte.
Wenn eine neue Basis gefunden wird, werden die beiden Anzeigen RSSI
(Anzeige der Feldstärke
des empfangenen Signals) und HOR (Nachrichtenkopf-Erkennungsrate)
während
eines feststehenden Abhörzeitraums
(= der Länge
eines Superrahmens) überwacht.
In 7 wird eine Anzahl
(N = 5) von Frequenzen überwacht.
Die Anzahl von verschiedenen Frequenzkanälen im FH-Streuspektrumsystem
sei T. Es sei g = T/N. Die Bandbreite jedes Kanals sei Δ. Die zu überwachenden
Frequenzen F1, F2,...,
FN werden in Bezug auf F1 folgendermaßen ausgewählt: F1 = F1 +
(i – 1)gΔ
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Falls eine ferne Station nichts von
irgendeiner Basis im drahtlosen Netz hört, befindet sie sich außerhalb
des Bereichs des drahtlosen Kommunikationssystems.
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Der eigentliche Algorithmus zur Auswahl
zwischen mehreren Kandidaten-Heimbasisstationen ist ein auf mehreren
Kriterien beruhendes Entscheidungsproblem. Ein spezifischer Algorithmus
für die
Verwendung der Übergabeanzeigen
zum Auswählen
einer Heimbasis aus Kandidatenbasisstationen wird in 7 dargelegt. Alternative
Auswahlalgorithmen für
die Verwendung der Übergabeanzeigen
auf andere Weise sind möglich
und werden als im Anwendungsbereich dieser Erfindung liegend betrachtet.
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Falls mindestens eine Kandidatenbasis
abgehört
wurde, muss die ferne Station diese als ihre Heimbasis wählen. Falls
es mehr als einen Kandidaten gibt, ist die ausgewählte Basis
diejenige, die am ehesten einigen Kriterien entspricht, wie in 8 beschrieben wird.
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Nun wird das Verfahren zur Überwachung
für die Übergabe
erläutert.
Die erste Überlegung
ist die Überwachung
benachbarter Basisstationen zum Ausführen der Übergabe. Zum Ausführen der Übergabe
ist die ferne Station für
die Überwachung
ihrer Heimbasis sowie für
die Überwachung
der Verbindungen von benachbarten Basisstationen zuständig. Übergabeentscheidungen
beruhen auf den gesammelten Daten.
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Um Übergabeanzeigedaten von benachbarten
Basisstationen zu sammeln, muss eine ferne Station die Antworten
auf die folgenden Fragen kennen:
| HQ_1) | Wer
sind die benachbarten Basisstationen? Wie viele von ihnen müssen überwacht
werden? |
| HQ_2) | Wann
tritt der Nachrichtenkopf jeder benachbarten Basis auf? |
| HQ_3) | Auf
welcher Frequenz befindet sich jede benachbarte Basisstation, wenn
ihre Nachrichtenkopfdaten erfasst werden können? |
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Die nächste Überlegung ist die Überwachung
in einem eng synchronisierten System. In einem eng synchronisierten
System weist die Superrahmenstruktur einer Basis einen feststehenden Zeitverschiebungszusammenhang
mit derjenigen einer anderen Basis auf, d.h., es ist eine Rahmensynchronisierung
zwischen den Basisstationen erforderlich. Falls verschiedene Basisstationen
unterschiedliche zyklische Verschiebungen (cyclic shifts) desselben
Frequenzsprungmusters verwenden, können die gegenseitigen Störungen in
einem solchen System erheblich vermindert werden.
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Zur Übergabeüberwachung von benachbarten
Basisstationen können
die zuvor aufgeworfenen Fragen zusammen beantwortet werden, wenn
die folgenden Bedingungen erfüllt
werden:
- (1) Wenn alle benachbarten Basisstationen
in der Superrahmenstruktur miteinander synchronisiert sind, jedoch
in der Rahmenzeit verschoben sind, wie in 8 gezeigt wird. Die Rahmenzeit von jeder
Basis wird um ein ganzzahliges Vielfaches einer feststehenden Verzögerung D
verschoben, und ihre Nachrichtenkopfsätze treten nur in nichtüberlappenden
Zeitintervallen auf. In 8 können m Nachrichtenköpfe in einem Rahmen
mit der Dauer mD überwacht
werden.
- (2) Wenn sowohl die Rahmenverzögerung als auch das Frequenzsprungmuster
für jede
Basis dem Positionsindex der Basis zugeordnet werden können. 9 stellt eine einfache Basispositionsindexstruktur
dar, die als rechteckig geformte Zelle angenommen wird.
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Im Beispiel von 9 bilden neun Zellen einen Abschnitt,
und vier Abschnitte (mittels durchgezogener Linien getrennt) werden
gezeigt. Unter der Annahme, dass es acht benachbarte Basisstationen
gibt, die außer der
Heimbasis überwacht
werden müssen,
d. h. m = 9, wird der Index der Basisposition zum Darstellen eines eindeutigen
Frequenzsprungmusters (oder einer eindeutigen zyklischen Verschiebung
desselben Musters) und einer eindeutigen Verzögerungszeit in der Verzögerungsstruktur
verwendet, wie in 8 gezeigt
wird. In einer Gruppe von neun Zellen, die in 9 durch gepunktete Linien begrenzt werden,
kann der Rest des Basispositionsindexes geteilt durch 9 beispielsweise
verwendet werden, um die ideale Verzögerung des Rahmens (oder Sprungs)
von jeder Basis in der Verzögerungsstruktur
von 8 darzustellen.
Durch dieses Positionsindexschema kann garantiert werden, dass in
keiner rechteckig geformten Gruppe von neun Basisstationen eine Überlappung
der Nachrichtenkopfübertragung
auftritt.
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Unter den beiden Bedingungen kann
eine Heimbasis die Antworten auf die drei Fragen zur Übergabeüberwachung
herausfinden und die benötigten Übergabeüberwachungsdaten
an eine tragbare ferne Station weiterleiten. Die Daten enthalten
sowohl die Zeitverschiebung (d. h. die Phasendifferenz (phase difference)) als
auch die Frequenzsprungmuster aller benachbarten Basisstationen.
Außerdem
ist es möglich,
dass eine tragbare ferne Station diese Daten selbst aus der Kenntnis
der Indizes benachbarter Basisstationen ableiten kann. In diesem
Fall besteht überhaupt
keine Notwendigkeit für
eine Weiterleitung von Nachrichten von der Heimbasis.
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Ein synchronisiertes System ist komplizierter
zu realisieren, da es eine enge Rahmensynchronisierung zwischen
den Basisstationen erforderlich macht. Verfahren zum Erreichen einer
engen Rahmensynchronisierung zwischen durch ein LAN verbundenen
Basisstationen sind nach dem Stand der Technik bekannt. Ein bedeutender
Vorteil einer engen Synchronisierung besteht darin, dass sie die Übergabeüberwachung
erleichtert. In einem synchronisierten System haben tragbare ferne
Stationen genaue Kenntnisse der Frequenzen, die die benachbarten
Basisstationen verwenden, und deren zeitlicher Steuerung. Außerdem kann
sichergestellt werden, dass nicht zwei Basisstationen ihre Nachrichtenköpfe gleichzeitig übertragen.
Infolgedessen kann eine geordnete und schnelle Übergabeüberwachungssequenz eingerichtet
werden. Bei einer Rahmenlänge
von 50 ms und neun zu überwachenden
Basisstationen (einschließlich
der Heimbasis) hat ein Beobachtungszeitintervall für den Nachrichtenkopf
beispielsweise eine Länge
von 5,5 ms. Diese Intervalllänge
ist groß genug,
damit eine tragbare Station die Frequenz umschalten kann, um eine
andere Basis zu überwachen.
In diesem Fall können
20 Übergabeanzeigemessungen
pro Basis und Sekunde erreicht werden.
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Bei der Überwachung in einem nichtsynchronisierten
System arbeitet jede Basis unabhängig
von anderen Basisstationen. In den Superrahmenstrukturen zwischen
den Basisstationen gibt es keine feststehenden Zeitverschiebungszusammenhänge. Obwohl
die Basisstationen zur Steuerung ihrer Superrahmenzeitsteuerung
ganz genaue Quarzoszillatoren (crystal oscillators) verwenden können, wandern
ihre Superrahmengrenzen dennoch langsam in Bezug zueinander. Falls
benachbarte Basisstationen verschiedene Phasen (zyklische Verschiebungen)
mit demselben Frequenzsprungmuster verwenden, könnten sich die Muster in diesem
Fall möglicherweise
hin und wieder überlappen,
und Störungen
könnten
lange andauern. Infolgedessen dürfen
nur Frequenzmuster mit einer geringen Wahrscheinlichkeit der Überlappung
nach zufälligen
zyklischen Verschiebungen verwendet werden.
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Wenn beispielsweise angenommen wird,
dass es nur acht Sprungfrequenzen gibt, können die in der Tabelle I unten
gezeigten Muster in einem nichtsynchronisierten System verwendet
werden.
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Die acht Muster können acht benachbarten Basisstationen
zugewiesen werden. Diese Muster werden unter Verwendung bekannter
beschriebener Verfahren erzeugt werden und haben die Eigenschaft,
dass bei allen zyklischen Verschiebungen zwischen zwei beliebigen
Mustern höchstens
eine Frequenzüberlappung auftritt.
Andere Verfahren zur Erzeugung von zyklische orthogonalen Mustern
können
ebenfalls verwendet werden.
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Zur Übergabeüberwachung muss eine Basisstation
sowohl die Zeitsteuerung als auch den Frequenzsprungstatus ihrer
benachbarten Basisstationen kennen, d. h. die Antworten auf die
oben erläuterten
Fragen HQ_2 und HQ_3, selbst wenn es einen Abbildungsmechanismus
(mapping mechanism) gibt, der es ermöglicht, dass die Basisstation
das Frequenzsprungmuster einer anderen Basis aus ihrem Positionsindex
ableiten kann.
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Unter der Annahme, dass das Frequenzsprungmuster
einer anderen Basis aus ihrem Positionsindex abgeleitet werden kann,
sind die einzigen Daten, die eine tragbare ferne Station in einer
nahe gelegenen Zelle für
deren Überwachung
benötigt,
die Verzögerung
ihrer Superrahmengrenze in Bezug auf die Superrahmengrenze der Heimbasis
der tragbaren Station. Wenn die Basisstationen durch ein LAN verbunden
sind, können softwarebasierte
Verfahren zur Messung der Superrahmenverzögerung (oder der Zeitverschiebung)
bei einer Basis verwendet werden.
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Nachdem die Superrahmenverzögerung einer
benachbarten Basis gemessen wurde, werden sowohl der Sprungstatus
als auch die Zeitsteuerung des Nachbarn von einer Basis berechnet
und an eine tragbare Station weitergeleitet. Falls es Nachbarn gibt, überträgt die Basisstation
sowohl das Sprungmuster als auch die Superrahmenverzögerung jedes
Nachbarn. Die Basisstation muss möglicherweise die Übergabeüberwachungsdaten
so oft wie nötig
aktualisieren. Die Aktualisierung ist notwendig, da die Rahmengrenzen
von verschiedenen Basisstationen in Bezug zueinander wandern (die
Quarzoszillatoren in diesen Basisstationen sind nichtsynchronisiert).
Nach dem Empfang der Übergabeüberwachungsdaten
von ihrer Heimbasisstation beginnt eine tragbare ferne Station,
benachbarte Basisstationen zu überwachen.
Die Länge
des anfänglichen Überwachungsfensters
für jede
benachbarte Basisstation muss groß genug sein, um der Ungenauigkeit
der Messung der Superrahmenverzögerung
Rechnung zu tragen. Nach der ersten erfolgreichen Überwachung kennt
die tragbare ferne Station jedoch die Zeitverschiebung genauer und
kann die Länge
ihres Überwachungsfensters
entsprechend verringern.
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Der Vorteil eines nichtsynchronisierten
Systems besteht darin, dass zwischen benachbarten Basisstationen
keine Synchronisierung benötigt
wird und dessen Realisierung folglich viel einfacher ist. Da die
Basisstationen nicht koordiniert sind, ist es jedoch möglich, dass
sich ihre Nachrichtenkopfsätze
zeitlich überlappen und
von einer tragbaren fernen Station nicht alle im selben Rahmen überwacht
werden können.
Infolgedessen wird die Übergabeüberwachung
langsamer.
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Es ist jedoch möglich, die Zeit zur Erfassung
des Nachrichtenkopfes und folglich die Übergabeüberwachungszeit auf verschiedene
Arten zu verringern. Es wurde beispielsweise erwähnt, dass jede Basisstation zu
Beginn jedes Frequenzsprungs einen Nachrichtenkopf überträgt. Dieser
Nachrichtenkopf könnte
eine Teilmenge der Frequenzsprungmustertabelle für diese Basisstation enthalten.
Folglich kann eine ferne Station ihre Überwachungszeit beträchtlich
verkürzen.
Obwohl es denkbar ist, dass die Anzahl von Nachrichtenkopfrundsendungen
der Basisstation innerhalb eines Sprungs eins überschreiten könnte, kann
problemlos gezeigt werden, dass die Verringerung der Erfassungszeit
vernachlässigbar
ist.
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Eine andere Möglichkeit zur Verringerung
der Erfassungsverzögerung
ist die Überwachung
von mehr als einer Frequenz während
eines Sprungintervalls. Dies ist vorteilhaft, falls das Sprungintervall
ziemlich groß ist.
Dieser Prozess bewirkt eine deutliche Verringerung der durchschnittlichen
Erfassungsverzögerung,
hat jedoch insofern einen Nachteil, dass die maximale Erfassungsverzögerung eine
begrenzte Wahrscheinlichkeit aufweist, unendlich zu sein. Dieses
Problem kann umgangen werden, indem eine feststehende Zeitverzögerung in
den Frequenzabtastprozess eingeführt
wird.
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Bei der Überwachung in einem lose synchronisierten
System weist die Superrahmenstruktur einer Basisstation einen losen
Zeitverschiebungszusammenhang mit derjenigen anderer Basisstationen
auf. Insbesondere kann die Zeitverschiebung eine beschränkte Zufallsgröße sein.
Unter der Annahme, dass die Zeitverschiebung stets kleiner als der
Betrag ist, der das Auftreten von Störungen bewirkt, wenn nichtzusammenhängende zyklische
Verschiebungen mit denselben Frequenzsprungmustern von verschiedenen
Basisstationen verwendet werden, können gegenseitige Störungen größtenteils
beseitigt werden.
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Unter der Annahme, dass Synchronisierungsfehler
zwischen den Basisstationen innerhalb der Dauer eines Rahmens gehalten
werden, können
beispielsweise die folgenden vier Muster, wie sie in der Tabelle
II unten gezeigt werden, vier benachbarten Basisstationen zugewiesen
werden, ohne gegenseitige Störungen zu
verursachen.
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Die Anzahl von Mustern, die in einem
lose synchronisierten System verwendet werden können, wurde im Vergleich zu
einem synchronisierten System ganz klar erheblich verringert. Der
Verringerungsfaktor ist von der Genauigkeit der losen Synchronisierung
abhängig.
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Außerdem versucht eine Basisstation
in einem lose synchronisierten System, sich sowohl mit der Superrahmenstruktur
als auch mit der Ver-zögerungsstruktur
zu synchronisieren, wie in 8 gezeigt
wird. Vom Standpunkt des Übergabevorgangs
aus kann ein lose synchronisiertes System als eine Kombination aus
einem synchronisierten System und einem nichtsynchronisierten System
betrachtet werden. Es ähnelt
einem synchronisiertem System in dem Sinne, dass sowohl Basisstationen
als auch tragbare Stationen das Frequenzsprungmuster sowie die Superrahmenverzögerung einer
benachbarten Basisstation aus dem Positionsindex der Basisstation
ableiten können.
Andererseits ähnelt
es mehr einem nichtsynchronisierten System, was die Tatsache betrifft,
dass die Kenntnis einer Superrahmenverzögerung nicht genau ist. Daher
muss die Länge des
anfänglichen Überwachungsfensters
für alle
benachbarten Basisstationen groß genug
sein, um Spielraum für
die Unsicherheit bezüglich
der Superrahmenverzögerung
zu haben. Nach der ersten erfolgreichen Überwachung kann die tragbare
Station die Länge
ihres Überwachungsfensters
in den nachfolgenden Überwachungen
verringern.
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Die folgende Erläuterung stellt ein einfaches
Beispiel einer Übergabe
bereit. Es wird vorausgesetzt, dass eine tragbare ferne Station Übergabeüberwachungsdaten über ihre
benachbarten Basisstationen erhalten hat. Diese Daten können in
einem synchronisierten System sehr genau und in einem nichtsynchronisierten oder
einem lose synchronisierten System ungenau sein. In diesem Abschnitt
wird ein einfaches Übergabebeispiel
für ein
auf dem langsamen Frequenzsprungverfahren beruhendes zellulares
Funknetz für
den Innenraum beschrieben. Das Übergabebeispiel
ist allgemein genug, so dass es auf alle drei oben beschriebenen
Systeme angewandt werden kann. Hier wird die RSSI als die hauptsächliche Übergabeanzeige
verwendet. Die Anwendungen von anderen Übergabeanzeigen, beispielsweise
HOR und LV, werden im nächsten
Abschnitt beschrieben.
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10 zeigt
ein Beispiel einer RSSI (ein Abtastmittelwert, wie zuvor erläutert wurde),
die bei einer tragbaren fernen Station über ihre Heimbasisstation in
Abhängigkeit
von der Zeit gemessen wurde. Der Grund für die Schwankung der RSSI liegt
hauptsächlich
in der Bewegung der tragbaren fernen Station im Gebäude um ihre
Heimbasisstation. Bei t0 sinkt die RSSI der Heimbasisstation unter
einen als "Überwachungsschwelle" ("monitoring threshold") bezeichneten Pegel.
An diesem Punkt tritt die tragbare ferne Station in die Übergabeüberwachungsphase
ein. Das heißt,
die tragbare ferne Station beginnt, alle möglichen neuen Basisstationen zu überwachen.
Bei t1 steigt die RSSI wieder über
die Überwachungsschwelle.
Eine Überwachungsschwelle wird
so eingerichtet, dass eine tragbare ferne Station die Übergabeüberwachung
vergessen und nützlich
arbeiten kann, wenn die Kanalbedingungen sehr gut sind.
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Bei t3 sinkt die RSSI weiter unter
einen als "Übergabeschwelle" bezeichneten Pegel.
An diesem Punkt wird vorausgesetzt, dass die tragbare ferne Station
genügend
Daten erhalten hat, um eine Übergabeentscheidung
zu treffen. Die tragbare ferne Station überträgt sodann eine Nachricht an
ihre Heimbasisstation und zeigt an, dass sie eine bestimmte Basisstation
zur Übergabe
ausgewählt
hat. Die Heimbasisstation überträgt sodann
eine Bestätigungsnachricht
zurück
an die tragbare ferne Station.
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Unabhängig davon, ob die tragbare
ferne-Station die Bestätigung
empfängt
oder nicht, beginnt sie, sich bei ihrer neuen Basisstation zu registrieren.
Diese Übergaberegistrierung
kann ausgeführt
werden, indem eine Nachricht von der tragbaren fernen Station an
die neue Heimbasisstation übertragen
wird. Die neue Heimbasisstation setzt sich sodann mit der alten
Heimbasisstation in Verbindung, um ihre Leitweglenkungstabellen (routing
tables) und den Kommunikationsstatus zu aktualisieren. Anschließend kann
die neue Heimbasisstation der tragbaren fernen Station bestätigen, dass
die Übergabe
ausgeführt
wurde.
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Die genauen Pegel der Überwachungsschwelle
und der Übergabeschwelle
sind Systemparameter und können
entsprechend den Systembetriebsvoraussetzungen eingestellt werden.
Eine vorsichtig angesetzte Übergabeschwelle
kann beispielsweise auf einen Pegel gesetzt werden, der 30 dB über dem
Funkrauschpegel (radio noise level) liegt. Unter der Annahme, dass
ein Signal-Rausch-Verhältnis von
10 dB benötigt
wird, um eine Bitfehlerrate von 10–5 zu
erreichen, kommt bei diesem Übergabeschwellenpegel
bei einer Rayleigh-verteilten RSSI in weniger als einem Prozent
der Zeit eine Bitfehlerrate von mehr als 10–5 vor
(Ergebnis berechnet aus der kumulativen Verteilungsfunktion der
Rayleigh-Verteilung). Ein weniger vorsichtig angesetzter Übergabeschwellenpegel
kann 20 dB über
dem Rauschpegel liegen. In diesem Fall kommt in weniger als 10 Prozent
der Zeit eine Bitfehlerrate von mehr als 10–5 vor,
wenn sich die RSSI auf diesem Pegel befindet.
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Bei einem System, das eine schnelle Übergabe
benötigt,
ist es angemessen, den Pegel der Überwachungsschwelle deutlich über den
Pegel der Übergabeschwelle
zu setzen. Infolgedessen weiß eine
tragbare ferne Station genau, welche neue Basisstation sie auswählen muss,
wenn sie die Übergabeschwelle überschreitet.
Eine Folgerung aus dieser Übergabestrategie
ist, dass eine tragbare ferne Station möglicherweise wertvolle Zeit
und Energie zur Überwachung
anderer Basisstationen aufwendet, anstatt nützliche Daten zu übertragen
oder zu empfangen. Andererseits kann der Pegel der Überwachungsschwelle
bei einem System, das keine schnelle Übergabe benötigt, niedriger eingestellt
werden. Im Extremfall kann der Pegel der Überwachungsschwelle auf denselben
Pegel wie die Übergabeschwelle
gesetzt werden. In diesem Fall beginnt eine tragbare ferne Station
nur mit der Überwachung
anderer Basisstationen, wenn ihre RSSI unter die Übergabeschwelle
sinkt.
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Eine Möglichkeit zum Erreichen einer
leistungsfähigeren Übergabeüberwachung
ist die Anpassung der Überwachungsgeschwindigkeit
an die Geschwindigkeit von Änderungen
an den beobachteten Übergabeanzeigen.
Bei einer tragbaren fernen Station, die sich nicht oder sehr langsam
bewegt, kann die Geschwindigkeit der Übergabeüberwachung viel geringer sein
als es der Fall ist, wenn eine tragbare ferne Station sich schnell
bewegt. Bei der Verwendung tragbarer ferner Stationen sind ein Stillstand
oder eine sehr langsame Bewegung üblich. Wenn eine tragbare ferne
Station nicht viel Zeit für
die Überwachung
aufwenden muss, kann sie die meiste Zeit für die Ausführung nützlicher Arbeitsgänge aufwenden.
Bei einer schnellen Bewegung führen
Benutzer andererseits selten irgendwelche Arbeitsgänge auf
tragbaren fernen Stationen aus.
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Die tragbaren fernen Stationen können sodann
mehr Zeit für
die Überwachung
anderer Basisstationen aufwenden. Daher kann es wünschenswert
sein, den Pegel der Überwachungsschwelle
deutlich über
den Pegel der Übergabeschwelle
zu setzen, wenn die Geschwindigkeit der Übergabeüberwachung angepasst werden
kann.
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In diesem Abschnitt werden die Anwendungen
der beiden anderen Übergabeanzeigen
HOR und LV erläutert.
In Funkdatenübertragungsmodems
wird die RSSI normalerweise erfasst, wenn ein Paket ohne Fehler
empfangen wird. Daher kann ein Paketfehler als gleichbedeutend mit
einem sehr schlechten RSSI-Pegel angesehen werden (beispielsweise
auf dem Funkempfindlichkeitspegel (radio sensitivity level)). Dieser
entsprechende RSSI-Pegel kann zusammen mit anderen gemessenen RSSI-Pegeln
bei der Berechnung des RSSI-Abtastmittelwertes verwendet werden.
Eine andere Möglichkeit
zur Verwendung der HOR besteht darin, diese als eine vollkommen
separate Anzeige zu behandeln. Wenn die bei einer tragbaren Station
gemessene HOR der Heimbasisstation eine bestimmte Schwelle überschreitet,
beginnt die tragbare Station mit dem Übergabeüberwachungsprozess, so wie
es der Fall ist, wenn die RSSI unter die Überwachungsschwelle sinkt. Wenn
die HOR eine höhere
Schwelle überschreitet,
beginnt die tragbare Station auf dieselbe Weise, die Übergabe
einzuleiten, unabhängig
vom Pegel der RSSI-Anzeige. Übergabeentscheidungen
hängen
sowohl von RSSI- als auch von HOR-Daten ab, die von benachbarten
Basisstationen erfasst wurden. Auf der Grundlage der beiden Anzeigen
kann eine kombinierte Kostenfunktion zum Auswählen einer neuen Heimbasisstation
erstellt werden. Die HOR kann zum Beispiel als erstes Kriterium
für die
Auswahl einer neuen Basisstation verwendet werden. Falls es mehrere
Basisstationen mit derselben niedrigen HOR gibt, kann die Basisstation
mit der höchsten
RSSI als die neue Basisstation ausgewählt werden.
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Wie zuvor erläutert wurde, ist der LV eine Übergabeanzeige,
die für
den Lastausgleich verwendet wird. Er kann verwendet werden, um einen
Lastausgleich auf die beiden folgenden Arten zu erreichen:
- (1) Während
der Übergabe
kann eine tragbare ferne Station eine weniger stark belastete Basisstation
als neue Basisstation auswählen,
falls andere Übergabeanzeigen
bei mehreren Kandidaten ähnlich
sind.
- (2) Falls eine Zelle stark mit Datenverkehr belastet ist, kann
die der Zelle zugeordnete Basisstation eine Laststeuernachricht
an alle aktiven tragbaren fernen Station in der Zelle übertragen.
Die Laststeuernachricht enthält
einen vorgeschlagenen Übergabe-RSSI-Pegel,
der höher
als die zuvor erläuterte Übergabeschwelle
ist. Jene aktiven tragbaren fernen Stationen mit einem RSSI-Pegel
von der Basisstation, der unter dem vorgeschlagenen RSSI-Pegel liegt, beginnen
mit der Übergabe
an andere Basisstationen. Durch die Steuerung des vorgeschlagenen Übergabe-RSSI-Pegels
kann eine Basisstation ihre Verkehrsbelastung in unterschiedlichem
Maße auf
andere benachbarte Basisstationen verteilen.
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Es wurden drei Systemarchitekturen
beschrieben, die zum Einrichten einer auf langsamen Frequenzsprüngen beruhenden
zellularen Funkanwendung für
den Innenraum verwendet werden können.
Diese drei Systeme unterscheiden sich hinsichtlich ihrer unterschiedlichen
Erfordernisse bezüglich
einer Synchronisierung zwischen den Basisstationen in einem LAN.
In einem System sind die Basisstationen in ihren Superrahmenstrukturen
in Bezug zueinander eng synchronisiert. Dieses System ist schwieriger
zu realisieren. Es bietet jedoch eine schnelle Übergabeüberwachung und die Möglichkeit
zur Beseitigung von Störungen,
wenn verschiedene Phasen mit demselben Frequenzsprungmuster in den
Basisstationen verwendet werden. In einem anderen System arbeitet
jede Basisstation unabhängig
von anderen Basisstationen. Dieses System ist am einfachsten zu
realisieren. Die Übergabeüberwachung
ist jedoch langsamer, und Störungen
können
ein schwerwiegendes Problem darstellen. In diesem System müssen verschiedene
Frequenzmuster mit einer geringen Überlappungswahrscheinlichkeit
nach zufälligen
zyklischen Verschiebungen verwendet werden. Im letzten System sind
die Basisstationen lose miteinander synchronisiert. Dieses System
beseitigt das Problem möglicher
Störungen,
wenn in verschiedenen Basisstationen nichtzusammenhängende zyklische
Verschiebungen mit demselben Frequenzsprungmuster verwendet werden.
Dennoch ist seine Übergabeüberwachung
aufgrund der losen Synchronisierung noch immer langsamer als in
einem synchronisierten System.
