DE10043477B4

DE10043477B4 - Verfahren zur Verteilung von Signalisierungsdaten auf Übertragungskanälen in einem Mobilfunksystem

Info

Publication number: DE10043477B4
Application number: DE2000143477
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. Bauer; Peter Dasser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2020-09-05
Also published as: CN1623288A; DE10043477A1; CN100373818C; EP1316162A2; WO2002021719A3; WO2002021719A2

Abstract

Verfahren zur Verteilung von Signalisierungsdaten auf Übertragungskanäle in einem Mobilfunksystem,
– bei dem ein Übertragungskanal einerseits durch eine CDMA-Vielfachzugriffskomponente und andererseits durch einen Zeitschlitz eines TDMA-Vielfachzugriffsverfahrens bestimmt wird und eine festgelegte Anzahl von Zeitschlitzen einen periodisch wiederholten Zeitrahmen bildet,
– bei dem zumindest zwei Übertragungskanälen jeweils zugeordnete Signalisierungsdaten als Signalisierungsblöcke fester Länge über eine Anzahl von Zeitrahmen übertragen werden, und
– bei dem jeweilige Anfangszeitpunkte zur Übertragung der Signalisierungsblöcke derart bestimmt werden, dass sie zeitlich nicht zusammenfallen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verteilung von Signalisierungsdaten auf Übertragungskanälen in einem Mobilfunksystem.

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 Kommunikationsverbindungen von einer netzseitig angeordneten Basissation zu Mobilstationen 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 Hintergrundgeräuschen, dem Rufen (Paging) von Mobilstationen, dem Austausch von Daten für Handover-Prozesse, dem Übertragen von Kurznachrichten (SMS, Short Message Service) usw. und sind im allgemeinen zu Steuerkanälen zusammengefaßt.

Die Steuerkanäle lassen sich zwei Gruppen zuordnen: Kanäle mit allgemeinem Zugriff und benutzerspezifische Steuerkanäle. Steuerkanäle mit allgemeinem Zugriff übertragen Systeminformationen und dienen der Verbindungsinitiierung. Nach erfolgtem Verbindungsaufbau wird die Verbindung auf benutzerspezifische Steuerkanäle geschaltet und dort fortgesetzt.

Der SACCH-Kanal, über den Signalisierungsdaten bezüglich Sendeleistungsanpassung, Hintergrundgeräusche, Rahmenausrichtung, 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) zusammengefaßt werden und wiederum 26 Zeitrahmen einen sogenannten Multiframe (120 ms) bilden. Da zwei der jeweils 26 Zeitrahmen eines Multiframes nicht zur Übertragung von Nutzdaten verwendet 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 Zeitrahmenstuktur. 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 einer Mobilstation zur Basisstation (Uplink), während die Zeitschlitze 4 bis 6 für die Kommunikation in entgegengesetzter Richtung (Downlink) benötigt werden. In jedem Zeitschlitz verwendet der Sender zur Teilnehmerseparierung 16 unterschiedliche Spreizcodes, wodurch sich eine Vielzahl von unterschiedlichen 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 Nutzdaten übertragen, so daß anders als im GSM-System keine freien Zeitrahmen zur Verfügung stehen. Daher können die SACCH-Signalisierungsdaten nur zusammen mit den Nutzdaten ausgesandt 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 Rechenleistung in der Basisstation zu Laufzeitfehlern kommen.

Aus DE 198 13 502 C1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zum Weiterleiten von digitalen Informationen in einem TDMA-System die Übertragungsrahmen jeder Verbindung in ATM-Zellen verpackt und übertragen werden, wobei die Zeitpunkte der Fertigstellung der Übertragungsrahmen der Verbindungen für die einzelnen Trägerfrequenzen des TDMA-Systems mit einer solchen zeitlichen Versetzung gewählt werden, dass diese Zeitpunkte über jeden einzelnen Zeitrahmen des TDMA-Systems weitgehend gleichmäßig verteilt sind. Bei diesem Verfahren fallen allerdings die so definierten Zeitpunkte von mehreren Trägerfrequenzen zeitlich zusammen, wodurch es zu erhöhten Anforderungen bezüglich der Rechenleistung kommt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Übertragung von Signalisierungsinformationen zu schaffen, welches geringere Anforderungen an die Rechenleistung der Basisstation stellt. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Anfangszeitpunkte einer Übertragung von Signalisierungsblöcken (SACCH) derart bestimmt, dass die Anfangszeitpunkte der Signalisierungsblöcke im wesentlichen gleichmäßig über die Länge eines Signalisierungsblocks verteilt sind. Damit ist erreicht, dass die Rechenleistung der Basisstation im zeitlichen Mittel im wesentlichen 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 Übertragungskanal eine Trainingssequenz übertragen, wobei verschiedene Trainingssequenzen jeweils durch eine zyklische Verschiebung einer Ausgangstrainingssequenz gebildet und die Anfangszeitpunkte SFN_a einer Übertragung von Signalisierungsdaten (SACCH) für eine Mobilstation a durch folgenden Algorithmus bestimmt werden: SFNa = [(upTNa) modulo n]·m + midamble_shifta.

Hierbei bezeichnet SFN_a eine Rahmennummer (0...i), upTN_a den Uplink-Zeitschlitz (0...n) welchen eine Mobilstation a benutzt, n die Anzahl der Uplink-Zeitschlitze, m die Anzahl der verwendeten Spreizcodes und midamble shift_a die einer Mobilstation a zugeordnete Verschiebung der Ausgangstrainingssequenz.

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

Die Erfindung wird anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines TD-SCDMA-Multiframes und übertragener SACCH-Daten,
2 eine schematische Darstellung von vier TD-SCDMA-Multiframes und zweier SACCH-Blöcke,
3 eine schematische Darstellung der Übertragungskanäle 0 bis j eines Mobilfunksystems und der Verteilung der SACCH-Blöcke bei gleichen Anfangszeitpunkten,
4 eine schematische Darstellung der Übertragungskanäle 0 bis j eines Mobilfunksystems und der Verteilung der SACCH-Blöcke bei verteilten Anfangszeitpunkten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
5 eine Übersicht einer möglichen Verteilung der Anfangszeitpunkte (Rahmennummer SFN_a) Das erfindungsgemäße Verfahren wird am Beispiel eines TD-SCDMA-Mobilfunksystems für den SACCH-Kanal nachstehend erläutert. Es kann erfindungsgemäß aber auch jedes andere Mobilfunksystem mit TDMA-Komponente zugrundegelegt werden. Auch ist das Verfahren nicht notwendigerweise auf den SACCH- Steuerkanal beschränkt, sondern kann auch für andere Steuerkanäle verwendet werden.
Die Zeitrahmenstruktur eines TD-SCDMA-Mobilfunksystems wird in 1 dargestellt. Ein Multiframe beinhaltet 24 Zeitrahmen, 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 1 ersichtlich ist, werden in jedem TD-SCDMA-Rahmen SACCH-Signalisierungsdaten in einem Zeitrahmen übertragen.
In 2 wird die Länge der SACCH-Blöcke im Vergleich zu einem Multiframe dargestellt. Ein SACCH-Block umfaßt 48 Zeitrahmen, d.h. 2 Multiframes und hat eine Dauer von 240 ms.
Die Gesamtheit aller j Übertragungskanäle eines allgemeinen Mobilfunksystems stellt 3 dar. In einem Übertragungskanal werden SACCH-Blöcke der Länge i übertragen. Für ein TD-SCDMA-Mobilfunksystem gilt i = j= 48. Die SACCH-Blöcke der einzelnen Übertragungskanäle weisen keine Verschiebung zueinander auf, so dass jeweils zum Anfangszeitpunkt eines SACCH-Blocks (0, i, 2i...) eine Basisstation maximal belastet wird.
In 4 wird das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. In jedem der Übertragungskanäle 0 bis j-1 wird der Anfangszeitpunkt 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 4 gezeigt, zufällig angeordnet sein. Erfindungsgemäß kann von einem Übertragungskanal zum nachfolgenden Übertragungskanal der Anfangszeitpunkt eines SACCH-Blocks auch um einen festen Betrag verscho ben sein. In jedem Fall muß der Anfangszeitpunkt eines SACCH-Blocks sowohl der Mobilstation a als auch der mit der Mobilstation 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.
5 zeigt ein weiteres Beispiel für eine mögliche Verteilung 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 verwendet werden, sodass die Zuordnung der Übertragungskanäle zu den Rahmennummern SFN_a gegeneinander verschoben wird. Erfindungsgemäß ist der Algorithmus sowohl in der Mobilstation a als auch in der mit der Mobilstation a kommunizierenden Basisstation implementiert.
Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens können die Anfangszeitpunkte der SACCH-Blöcke auch in einer Tabelle abgelegt sein, welche in der Mobilstation a und in der mit der Mobilstation a kommunizierenden Basisstation gespeichert sind.

Claims

Verfahren zur Verteilung von Signalisierungsdaten auf Übertragungskanäle in einem Mobilfunksystem, – bei dem ein Übertragungskanal einerseits durch eine CDMA-Vielfachzugriffskomponente und andererseits durch einen Zeitschlitz eines TDMA-Vielfachzugriffsverfahrens bestimmt wird und eine festgelegte Anzahl von Zeitschlitzen einen periodisch wiederholten Zeitrahmen bildet, – bei dem zumindest zwei Übertragungskanälen jeweils zugeordnete Signalisierungsdaten als Signalisierungsblöcke fester Länge über eine Anzahl von Zeitrahmen übertragen werden, und – bei dem jeweilige Anfangszeitpunkte zur Übertragung der Signalisierungsblöcke derart bestimmt werden, dass sie zeitlich nicht zusammenfallen.
Verfahren nach Anspruch 1, – bei dem in jedem Übertragungskanal eine Trainingssequenz (midamble_a) übertragen wird, wobei verschiedene Trainingssequenzen (midamble_a) jeweils durch eine zyklische Verschiebung (midamble_shift_a) einer Ausgangstrainingssequenz (midamble) gebildet werden, und – bei dem Nummern von Zeitrahmen (SFN₁. . . SFN_a) als Anfangszeitpunkte der Übertragung von Signalisierungsdaten (SACCH) durch folgenden Algorithmus bestimmt werden: SFNa = [(upTNa) modulo n]·m + midamble_shifta.wobei SFN_a die Nummer des Zeitrahmens (0...i) bezeichnet, upTN_a einen Uplink-Zeitschlitz (0...n), den eine Mobilstation a benutzt, bezeichnet, n die Anzahl der Uplink-Zeitschlitze bezeichnet, m die Anzahl der verwendeten Spreizcodes bezeichnet, und midamble_shift_a die einer Mobilstation a zugeordnete Verschiebung der Ausgangstrainingssequenz (midamble) bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem für jeden Übertragungskanal tabellarisch abgelegte Anfangszeitpunkte zur Übertragung von SACCH-Blöcken verwendet werden.