DE10043477A1 - Verfahren zur Verteilung von Signalisierungsdaten auf Übertragungskanälen in einem Mobilfunksystem - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verteilung von Signalisierungsdaten auf Übertragungskanäle in einem Mobilfunksystem vorgeschlagen, wobei ein Übertragungskanal eindeutig festlegbar ist und zumindest durch eine TDMA-Vielfachzugriffskomponente in Form von Zeitschlitzen bestimmt ist, eine festgelegte Anzahl von Zeitschlitzen einen Zeitrahmen bildet, welcher periodisch wiederholt wird und jedem Übertragungskanal Signalisierungsdaten zuordenbar sind, welche in Form von Signalisierungsblöcken fester Länge vorliegen. Es werden Rahmennummern (SFN¶1¶...SFN¶a¶) als Anfangszeitpunkte einer Übertragung von Signalisierungsblöcken derart bestimmt, dass die Anfangszeitpunkte der Signalisierungsblöcke im wesentlichen gleichmäßig über die Länge eines Signalisierungsblocks verteilt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verteilung von Sig­ nalisierungsdaten auf Übertragungskanälen in einem Mobilfunk­ system.

Mobilfunksysteme, wie beispielsweise zellulare Mobilfunknetze nach dem GSM-(Global System for Mobile Communication) oder dem neueren TD-SCDMA-(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) Standard ermöglichen Kommunikationsverbin­ dungen von einer netzseitig angeordneten Basissation zu Mo­ bilstationen mobiler Teilnehmer über eine Funkschnittstelle. Hierzu werden über die Funkschnittstelle neben Nutzdaten der mobilen Teilnehmer auch Signalisierungsdaten übertragen. Die Signalisierungsdaten dienen dabei beispielsweise dem Auf- und Abbau von Verbindungen, der Erzeugung von Hintergrundgeräu­ schen, dem Rufen (Paging) von Mobilstationen, dem Austausch von Daten für Handover-Prozesse, dem Übertragen von Kurznach­ richten (SMS, Short Message Service) usw. und sind im allge­ meinen zu Steuerkanälen zusammengefaßt.

Die Steuerkanäle lassen sich zwei Gruppen zuordnen: Kanäle mit allgemeinem Zugriff und benutzerspezifische Steuerkanäle. Steuerkanäle mit allgemeinem Zugriff übertragen Systeminfor­ mationen und dienen der Verbindungsinitiierung. Nach erfolg­ tem Verbindungsaufbau wird die Verbindung auf benutzerspezi­ fische Steuerkanäle geschaltet und dort fortgesetzt.

Der SACCH-Kanal, über den Signalisierungsdaten bezüglich Sen­ deleistungsanpassung, Hintergrundgeräusche, Rahmenausrich­ tung, Kontrolldaten etc. ausgesandt werden, kann als Beispiel für einen derartigen benutzerspezifischen Steuerkanal genannt werden. Die SACCH-Signalisierungsdaten werden in Blöcken fester Länge übertragen, welche nach dem GSM-Standard 480 ms und nach dem TD-SCDMA-Standard 240 ms betragen.

Dem GSM-Mobilfunknetz liegt eine Struktur zugrunde, bei der acht Zeitschlitze von jeweils 0,577 ms Dauer zu einem sich periodisch wiederholenden Zeitrahmen (4,615 ms) zusammenge­ faßt werden und wiederum 26 Zeitrahmen einen sogenannten Mul­ tiframe (120 ms) bilden. Da zwei der jeweils 26 Zeitrahmen eines Multiframes nicht zur Übertragung von Nutzdaten verwen­ det werden, lassen sich in diesen Zeitrahmen SACCH- Signalisierungsdaten übertragen. Aufgrund der Länge eines SACCH-Blocks von 480 ms werden die gesamten SACCH- Signalisierungsdaten über insgesamt vier Multiframes hinweg in acht Zeitrahmen gesendet.

Auch das TD-SCDMA-Mobilfunksystem basiert auf einer Zeitrah­ menstuktur. Es werden hier jeweils sieben Zeitschlitze à 0,714 ms Dauer zu einem Zeitrahmen (5 ms) zusammengefaßt. Die Zeitschlitze 1 bis 3 dienen der Übertragung von Daten von der Mobilstation zur Basisstation (Uplink), während die Zeit­ schlitze 4 bis 6 für die Kommunikation in entgegengesetzter Richtung (Downlink) benötigt werden. In jedem Zeitschlitz verwendet der Sender zur Teilnehmerseparierung 16 unter­ schiedliche Spreizcodes, wodurch sich eine Vielzahl von un­ terschiedlichen Übertragungskanälen ergibt. Ein TD-SCDMA- Multiframe gruppiert 24 Zeitrahmen und hat daher eine Länge von 120 ms; ein SACCH-Block weist gemäß Standard eine Länge von 240 ms auf, welches 48 TD-SCDMA-Zeitrahmen entspricht.

Im TD-SCDMA-Mobilfunksystem werden in allen Zeitrahmen Nutz­ daten übertragen, so daß anders als im GSM-System keine frei­ en Zeitrahmen zur Verfügung stehen. Daher können die SACCH- Signalisierungsdaten nur zusammen mit den Nutzdaten ausge­ sandt werden.

Hierbei tritt folgendes Problem auf: Sendet eine Basisstation die SACCH-Signalisierungsdaten für alle Übertragungskanäle gleichzeitig aus, d. h. der Anfangszeitpunkt eines SACCH- Blocks ist für alle Übertragungskanäle gleich, kann es wegen der damit verbundenen hohen Anforderungen an die Rechenleis­ tung in der Basisstation zu Laufzeitfehlern kommen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah­ ren zur Übertragung von Signalisierungsinformationen zu schaffen, welches geringere Anforderungen an die Rechenleis­ tung der Basisstation stellt. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiter­ bildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entneh­ men.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Anfangszeitpunkte einer Übertragung von Signalisierungsblöcken (SACCH) derart bestimmt, dass die Anfangszeitpunkte der Signalisierungsblö­ cke im wesentlichen gleichmäßig über die Länge eines Signali­ sierungsblocks verteilt sind. Damit ist erreicht, dass die Rechenleistung der Basisstation im zeitlichen Mittel im we­ sentlichen gleichmäßig ausgenutzt wird und somit Ressourcen eingespart werden können.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung verwendet das Mobilfunksystem zur Separierung der Übertragungskanäle eine CDMA-Vielfachzugriffskomponente. Es wird in jedem Übertra­ gungskanal eine Trainingssequenz übertragen, wobei verschie­ dene Trainingssequenzen jeweils durch eine zyklische Ver­ schiebung einer Ausgangstrainingssequenz gebildet und die An­ fangszeitpunkte SFN_a einer Übertragung von Signalisierungsda­ ten (SACCH) für eine Mobilstation a durch folgenden Algorith­ mus bestimmt werden:

SFN_a = [(upTN_a)modulo n]*m+midamble_shift_a.

Hierbei bezeichnet SFN_a eine Rahmennummer (0 . . . i), upTN_a den Uplink-Zeitschlitz (0 . . . n) welchen eine Mobilstation a be­ nutzt, n die Anzahl der Uplink-Zeitschlitze, m die Anzahl der verwendeten Spreizcodes und midamble_shift_a die einer Mobil­ station a zugeordnete Verschiebung der Ausgangstrainingsse­ quenz.

Mit Hilfe des vorstehenden Algorithmus läßt sich für jede Mo­ bilstation a eine Rahmennummer SFN_a bestimmen, die den An­ fangszeitpunkt der Übertragung des SACCH-Blocks für den der Mobilstation a zugeordneten Übertragungskanal bezeichnet.

Die Erfindung wird anhand eines in einer Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines TD-SCDMA- Multiframes und übertragener SACCH-Daten,

Fig. 2 eine schematische Darstellung von vier TD-SCDMA- Multiframes und zweier SACCH-Blöcke,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Übertragungskanä­ le 0 bis j eines Mobilfunksystems und der Verteilung der SACCH-Blöcke bei gleichen Anfangszeitpunkten,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Übertragungskanä­ le 0 bis j eines Mobilfunksystems und der Verteilung der SACCH-Blöcke bei verteilten Anfangszeitpunkten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 5 eine Übersicht einer möglichen Verteilung der An­ fangszeitpunkte (Rahmennummer SFN_a).

Das erfindungsgemäße Verfahren wird am Beispiel eines TD- SCDMA-Mobilfunksystems für den SACCH-Kanal nachstehend erläu­ tert. Es kann erfindungsgemäß aber auch jedes andere Mobil­ funksystem mit TDMA-Komponente zugrundegelegt werden. Auch ist das Verfahren nicht notwendigerweise auf den SACCH- Steuerkanal beschränkt, sondern kann auch für andere Steuer­ kanäle verwendet werden.

Die Zeitrahmenstruktur eines TD-SCDMA-Mobilfunksystems wird in Fig. 1 dargestellt. Ein Multiframe beinhaltet 24 Zeitrah­ men, die jeweils eine Dauer von 5 ms haben. Ein Zeitrahmen setzt sich wiederum zusammen aus 7 Zeitschlitzen, von denen jeweils 3 Zeitschlitze für Uplinkverbindungen und weitere 3 Zeitschlitze für Downlinkverbindungen reserviert sind. Ein Zeitschlitz pro Zeitrahmen wird zum Senden von Broadcast- Informationen benutzt. Pro Zeitschlitz werden 16 verschiedene Spreizcodes verwendet, sodass insgesamt 48 Übertragungskanäle zur Verfügung stehen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, werden in jedem TD-SCDMA-Rahmen SACCH-Signalisierungsdaten übertra­ gen.

Fig. 2 wird die Länge der SACCH-Blöcke im Vergleich zu einem Multiframe dar. Ein SACCH-Block umfaßt 48 Zeitrahmen, d. h. 2 Multiframes und hat eine Dauer von 240 ms.

Die Gesamtheit aller Übertragungskanäle j eines allgemeinen Mobilfunksystems stellt Fig. 3 dar. In einem Übertragungska­ nal werden SACCH-Blöcke der Länge i übertragen. Für ein TD- SCDMA-Mobilfunksystem gilt i = j = 48. Die SACCH-Blöcke der ein­ zelnen Übertragungskanäle weisen keine Verschiebung zueinan­ der auf, so dass jeweils zum Anfangszeitpunkt eines SACCH- Blocks (0, i, 2i. . .) eine Basisstation maximal belastet wird.

In Fig. 4 wird das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. In jedem der Übertragungskanäle 0 bis j-1 wird der Anfangszeit­ punkt der Übertragung der SACCH-Blöcke derart verschoben, dass die Anfangszeitpunkte im wesentlichen gleichmäßig über die Länge eines SACCH-Blocks verteilt sind. Dabei können die jeweiligen Anfangszeitpunkte, wie in Fig. 4 gezeigt, zufällig angeordnet sein. Erfindungsgemäß kann von einem Übertragungs­ kanal zum nachfolgenden Übertragungskanal der Anfangszeit­ punkt eines SACCH-Blocks auch um eine feste Bitlänge verscho­ ben sein. In jedem Fall muß der Anfangszeitpunkt eines SACCH- Blocks sowohl der Mobilstation a als auch der mit der Mobil­ station a kommunizierenden Basisstation bekannt sein. Durch die weitgehend gleichmäßige Verteilung der Anfangszeitpunkte der SACCH-Blöcke wird die erforderliche Rechenleistung der Basisstation auf ein Minimum reduziert.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel für eine mögliche Vertei­ lung der Anfangszeitpunkte für ein TD-SCDMA-Mobilfunksystem, welche mit Hilfe des angegeben Algorithmus realisiert wurde. Neben i=j=48 gilt hier außerdem n=3 (Anzahl Zeitschlitze Uplink) sowie m=16 (Anzahl der verwendeten Spreizcodes). Selbstverständlich können auch Permutationen der Spalten ver­ wendet werden, sodass die Zuordnung der Übertragungskanäle zu den Rahmennummern SFN_a gegeneinander verschoben wird. Erfin­ dungsgemäß ist der Algorithmus sowohl in der Mobilstation a als auch in der mit der Mobilstation a kommunizierenden Ba­ sisstation implementiert.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens können die Anfangszeitpunkte der SACCH-Blöcke auch in einer Tabelle ab­ gelegt sein, welche in der Mobilstation a und in der mit der Mobilstation a kommunizierenden Basisstation gespeichert sind.

Claims (3)

1. Verfahren zur Verteilung von Signalisierungsdaten auf Übertragungskanäle in einem Mobilfunksystem, wobei ein Übertragungskanal eindeutig festlegbar ist und zumindest durch eine TDMA-Vielfachzugriffskomponente in Form von Zeitschlitzen bestimmt ist, eine festgelegte Anzahl von Zeitschlitzen einen Zeitrahmen bildet, welcher periodisch wiederholt wird und jedem Übertragungskanal Signalisie­ rungsdaten zuordnenbar sind, welche in Form von Signali­ sierungsblöcken fester Länge vorliegen, bei dem Rahmennummern (SFN₁ . . . SFN_a) als Anfangszeitpunkte einer Übertragung von Signalisierungsblöcken derart bestimmt wer­ den, dass die Anfangszeitpunkte der Signalisierungsblöcke im wesentlichen gleichmäßig über die Länge eines Signali­ sierungsblocks verteilt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
eine CDMA-Vielfachzugriffskomponente zur Separierung der Übertragungskanäle verwendet wird,
in jedem Übertragungskanal eine Trainingssequenz (mi­ damble_a) übertragen wird, wobei verschiedene Trainingsse­ quenzen (midamble_a) jeweils durch eine zyklische Verschie­ bung (midamble_shift_a) einer Ausgangstrainingssequenz (mi­ damble) gebildet, und
die Rahmennummern (SFN₁ . . . SFN_a) als Anfangszeitpunkte einer Übertragung von Signalisierungsdaten (SACCH) durch folgen­ den Algorithmus bestimmt werden:
SFN_a = [(upTN_a) modulo n]*m+midamble_shift_a
wobei SFN_a eine Rahmennummer (0 . . . i), upTN_a einen Uplink- Zeitschlitz (0 . . . n) welchen eine Mobilstation a benutzt, n die Anzahl der Uplink-Zeitschlitze, m die Anzahl der ver­ wendeten Spreizcodes und midamble_shift_a die einer Mobil­ station a zugeordnete Verschiebung der Ausgangstrainings­ sequenz (midamble) bezeichnet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Anfangszeitpunkte der Übertragung von SACCH-Blöcken für jeden Übertragungs­ kanal tabellarisch abgelegt sind.