DE10054193A1

DE10054193A1 - Verbesserungen an Mobiltelekommunikationssystemen bzw. diese betreffend

Info

Publication number: DE10054193A1
Application number: DE2000154193
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2002-05-08
Also published as: WO2002037865A2; AU2002221537A1; WO2002037865A3

Abstract

Bei dem Verfahren zur Übertragung von Rundsendekanälen (BCH, BCCH) in einem Mobiltelekommunikationssystem, wobei die Rundsendekanäle (BCH, BCCH) einem jeweiligen Netzwerkstandard zugeordnet sind und die Übertragung auf einer Funkschnittstelle in einem gemeinsamen physikalischen Kanal erfolgt, wird mittels Phasensequenzen (S1, S2) eine Position des jeweiligen Rundsendekanals (BCH, BCCH) signalisiert.

Description

Die Notwendigkeiten von höheren Datenraten, neuen Diensten mit einer garantierten QoS (Quality of Service = Dienstgüte) haben die Ersetzung von 2G- Mobilnetzen durch jene der 3G erzwungen. Der Parameter Dienstgüte wird durch verschiedene Güteklassen mit einem garantierten maximalen oder durchschnittlichen Durchsatz und eine garantierte minimale Zeitverzögerung definiert. Dafür wird das 2G-BSS (Basisstationsystem, das aus BTS, Basissendeempfängerstation, und BSC, Basisstationssteuerung, besteht, siehe Fig. 1) durch sein 3G-Gegenstück (UT)RAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network, das aus Knoten B und RNC, Radio Network Controller, besteht, siehe Fig. 2), ersetzt, das eine der innovativen 3G-Luftschnittstellen UMTS FDD, UMT5 TDD_HighChiprate oder UMTS TDD_LowChiprate unterstützt, wobei letztere auch als TD-SCDMA oder TDSCDMA bezeichnet wird.

TDSCDMA ist eine Funkzugangstechnologie (RAT = Radio Access Technology), die von Siemens und CATT gemeinsam entwickelt worden ist. Diese Technologie soll für zwei Standards verwendet werden. Eine von ihnen wird durch die Chinesische Standardisierungs organisation CWTS definiert, und die andere ist ein 3GPP-Standard (3^rd generation partnership project), der als TDD-Option mit niederiger Chiprate oder 1,28 Mcps-TDD bezeichnet wird. Das von der CWTS spezifizierte System basiert auf GSM-Protokollstapeln, und im letzteren wird darauf als TDSCDMA@GSM (siehe Fig. 3) oder TSM Bezug genommen, während der 3GPP-Standard auf UTRA (UMTS terrestrial radio interface) basiert, und auf ihn wird im letzteren als TDSCDMA@UTRA (siehe Fig. 2) oder nur als UTRA Bezug genommen. Es muß ein glatter Wechsel zwischen den TDSCDMA@GSM- und den TDSCDMA@UTRA-Produkten sichergestellt werden, d. h., es soll möglich sein, während eines bestimmten Übergangszeitraums ein TDSCDMA@GSM- Terminal später in einem TDSCDMA@UTRA-System zu verwenden (siehe Fig. 4).

Die folgende Beschreibung der Erfindung basiert auf dem TD-SCDMA@UTRA-System, ist jedoch nicht darauf beschränkt.

In einer frühen Phase wird TDSCDMA@GSM an ein 2G-Kernnetz angeschlossen. Die physikalischen Schichten von TDSCDMA@GSM (durch CWTS standardisiert) und TDSCDMA@UTRA (durch 3GPP standardisiert) werden (bei entsprechenden Anforderungen siehe Fig. 5) die gleichen sein. Produkte für den TDSCDMA@GSM-Standard sollen früher auf den Markt kommen als TDSCDMA@UTRA. Produkte für den TDSCDMA@UTRA-Standard werden erst viel später zur Verfügung stehen. Obwohl später in der Zukunft voraussichtlich nur TDSCDMA@UTRA-Produkte verwendet werden, wird es doch einen Übergangszeitraum geben, in dem beide Systeme in dem gleichen Frequenzspektrum zusammen existieren müssen. Um einen reibungslosen Wechsel von TDSCDMA@GSM zu TDSCDMA@UTRA zu ermöglichen, muß es möglich sein, zumindest über einen bestimmten Zeitraum hinweg TDSCDMA@GSM-Terminals in dem TDSCDMA@UTRA-System zu verwenden.

Der BCH (Broadcast CHannel = Rundsendekanal für UTRA (oder BCCH (Broadcast Control Channel = Rundsendesteuerkanal für TSM), der die System informationen für Zellen in Mobiltelekommunikations systemen führt, ist einer der wichtigsten üblichen Steuerkanäle. Der Empfang gültiger Systeminformationen ist sowohl für TDSCDMA@GSM- als auch TDSCDMA@UTRA- Mobilstationen (MS oder Benutzergeräte-UE) unabdingbar. Das Problem besteht darin, daß die Informationen in den BCH mit allen ihren Nachrichtenelementen und spezifischer Codierung nicht zwischen den beiden Systemen abgestimmt werden kann, da die Struktur und die Prinzipien des BCH des TDSCDMA@GSM sich sehr von den BCH des TDSCDMA@UTRA-Systems unterscheiden. Der TDSCDMA@UTRA-BCH sollte gut auf die anderen 3G-Moden- FDD und 3,84-Mcps-TDD (TDD-Option mit hoher Chiprate) abgestimmt sein. Deshalb sollten Modifikationen an der Struktur des BCH in TDSCDMA@UTRA vermieden werden. Andererseits sollten auch Änderungen an dem TDSCDMA@GSM-BCH vermieden werden, da durch Modifikationen die Möglichkeit reduziert wird, bereits existierende GSM-Lösungen wiederzuverwenden, was sich auf den Entwicklungsprozeß und die Entwicklungszeit zur Vermarktung des TDSCDMA@GSM-Produkt s auswirken Würde. Durch den BCH weiß die UE, auf welchen Kanälen die anderen Steuerkanäle anzutreffen sind, weshalb diese Informationen für die UE von höchster Wichtigkeit sind.

Da der BCH auf dem P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel) abgebildet ist, der sich in den Codes 0 und 1 im Zeitschlitz 0 des TDSCDMA-Rahmens befindet, sollte man meinen, daß es auch möglich wäre, die Informationen einfach zu verdoppeln und einen speziellen P-CCPCH auf Code 0 und 1 (für die TDSCDMA@GSM-Mobiltelefone) und einen getrennten P-CCPCH auf Codes 2 und 3 (für die TDSCDMA@UTRA-Mobiltelefone) zu haben. Wegen der besonderen Wichtigkeit des Empfangs des BCH wird er üblicherweise mit einer sehr hohen Leistung übertragen. Wenn zwei getrennte physikalische Kanäle für die BCHs der beiden verschiedenen Systeme verwendet werden, würde das zwei physikalische Kanäle erfordern, die mit hoher Leistung übertragen werden müssen. Dies würde zu einer fatalen Verschlechterung der Systemleistung führen, da diese Kanäle beträchtliche Störungen für in den gleichen Zeitschlitzen angeordnete Verkehrskanäle verursachen würden. Wären die physikalischen Kanäle für diesen BCH in dem gleichen Zeitschlitz angeordnet, würden diese Kanäle sich gegenseitig stören, was zu reduzierten Zellenbereichen führen würde, da der Empfang der Kanäle für Mobilstationen schwieriger wäre. Deshalb wird dies als ein nicht akzeptabler Weg angesehen.

Somit müssen sich beide einen Kanal teilen, und es muß angegeben werden, ob er für den BCCH für TSM oder als MIB/SIB für UTRA verwendet wird. Diese Verwendung muß natürlich exklusiv sein.

Die Anforderungen können wie folgt zusammengefaßt werden (siehe Fig. 5):

- TSM-Mobiltelefone müssen mit Knoten B arbeiten
- Beide Mobiltelefone müssen auf dem gleichen Träger zusammen existieren
- Beide Mobiltelefone müssen in der Lage sein, ihren jeweiligen B(C)CH zu lesen

Vorgehensweisen, die zum Finden von BCCH in TSM verwendet werden, müssen deshalb mit der UTRA- Vorgehensweise kompatibel sein - letzteres ein Problem, da die Mehrfachrahmenstrukturen in TSM und UTRA nicht übereinstimmen (TSM verwendet einen 48-Mehrfachrahmen, wobei der Mehrfachrahmen in UTRA eine Potenz von 2 sein muß).

An den Prinzipien und an der Struktur von BCH-Übertragungen in dem TDSCDMA@UTRA-System sind keine Änderungen erforderlich. Die Mobilstationen finden den BCH wie in den 3GPP-Spezifikationen spezifiziert. Der BCCH für das TDSCDMA@GSM-System wird auf den gleichen physikalischen Betriebsmitteln zeitlich gemultiplext. Die einzigen Unterschiede für das TDSCDMA@UTRA-System bestehen darin, daß es einige Datenblöcke, die es auf dem BCH empfängt, nicht decodieren können wird, da sie für das TDSCDMA@GSM-System bestimmt waren.

Die dadurch verursachte Verschlechterung wird jedoch sehr gering sein, da im Vergleich zu den Betriebsmitteln des TDSCDMA@UTRA-Systems nur eine recht kleine Anzahl von Betriebsmitteln für das TDSCDMA@GSM- System benötigt wird. Das TDSCDMA@GSM-Mobiltelefon wird seine BCH so empfangen, wie sie auf die übliche TDSCDMA@GSM-Weise übertragen werden, ohne die Existenz des TDSCDMA@UTRA-Systems zu bemerken.

Durch QPSK-Modulation des empfangenen DwPTS (Downlink Pilot Time-slot) wird der Inhalt des aktuellen Rahmens signalisiert. Die Kombinationen der Phasen 45°, 135°, 225° und 315°, wie in der linken Spalte angegeben, werden dazu verwendet, die Position des BCH und die Verschachtelungsrahmennummer anzugeben (die Phasenreferenz ist in diesem Fall MA des P-CCPCH). Bei TDSCDMA@GSM verwendet die UE dieses Prinzip, um diejenigen Rahmen zu finden, die relevante BCH- Informationen enthalten, ohne durch die Anwesenheit des UTRA-BCH beeinflußt zu werden.

Die kommafreien Sequenzen des "alten" TSM (die früh auf die Position in einem Mehrfachrahmen hinweisen) können leider nicht länger verwendet werden, so daß anstelle dieser 2 Sequenzen S1 und S2 verwendet werden, die in TSM entweder "BCCH" oder "kein BCCH" anzeigen, und ansonsten entweder "anderer physikalischer Kanal" oder "MIB/SIB" in UTRA, wie aus der folgenden Tabelle hervorgeht (siehe auch Fig. 6, 9 und 10):

Dieses Verfahren kann durch zusätzliche Sequenzen leicht auf eine Verwendung in der Zukunft ausgeweitet werden.

Folgendes ist ein Vorschlag für die Definition der QPSK-Sequenzen (siehe auch Fig. 9 und 10):
S1: = 315°, 315°, 315°, 45°
S2: = 315°, 45°, 45°, 45°

Dies stellt das Optimum für gleichmäßig verteilte S1/S2 dar, kann aber auch für eine asymmetrische Verteilung optimiert werden, die der Fall sein könnte (TSM überträgt viel weniger Rundsendeinformationen als UTRA).

Um Mißverständnisse zu vermeiden, zeigt diese Signalisierung nicht die Verwendung des aktuellen Verschachtelungrahmens, sondern die des nächsten Verschachtelungsrahmens an (siehe auch Fig. 10).

Der erfindungsgemäße Schritt ist die Beschreibung einer Möglichkeit für die erfolgreiche Integrierung der TDSCDMA@GSM-Mobiltelefone in ein 3G-TDSCDMA@UTRA-System. Wir haben eine Lösung erfunden, die sich auf das TDSCDMA@GSM-System nur minimal auswirkt (d. h. keine Veränderung in ihrer Mehrfachrahmenstruktur). Die unten beschriebene Lösung gestattet insbesondere die Berücksichtigung von zwei Mehrfachrahmenstrukturen mit unterschiedlicher Periodizität auf dem gleichen Träger ohne Auswirkung auf den Charakter der signalisierten Sequenzen. Ein weiterer Schritt besteht darin, daß die in den verschiedenen Systemen (TSM und UTRAN) verwendeten Sequenzen entgegengesetzte Bedeutungen aufweisen. Dies stellt sicher, daß beide Systeme in dem anderen System ohne Kenntnis des anderen verwendet werden können. Hinsichtlich weiterer Vorteile siehe Fig. 11 und 12. Bei Anwendung der erfundenen Lösung ist es ersichtlicherweise möglich, einen effizienten Wechsel von TDSCDMA@GSM zu TDSCDMA@UTRA zu vollziehen. Der wichtigste Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, daß die Koexistenz zweier verschiedener Mobilsysteme, die die gleichen physikalischen Betriebsmittel (d. h. Frequenzbänder) verwenden, sowohl mit vernachlässigbarer Auswirkung auf die Leistung eines der anderen Systeme und ohne Auswirkung auf eines der beteiligten Standards erreicht werden kann. Es muß lediglich der Netzbetreiber sein Netz (d. h. die BCH- Zeitsteuerung) auf die beschriebene Weise konfigurieren. Es sollte angemerkt werden, daß die Lösung nicht auf die TDSCDMA beschränkt ist, das als Beispiel gewählt wurde, sondern sich auch für die Evolution anderer Systeme einsetzen läßt. Insbesondere kann die Koexistenz verschiedener Generationen von Mobilsystemen in dem gleichen Frequenzband realisiert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Figuren dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 die Struktur eines in einem GSM-Mobilfunksystem eingesetzten Basisstationssystems,

Fig. 2 die Struktur eines in einem UMTS-Mobilfunk system eingesetzten Basisstationssystems,

Fig. 3 die Struktur eines auf dem GSM-Netzwerk aufbauenden GSM-Basisstationssystems und eines TD-SCDMA-Basisstationssystems,

Fig. 4 ein Migrationskonzept von dem TD-SCDMA@GSM- zu dem TD-SCDMA@UTRA-Netzwerk,

Fig. 5 Anforderungen an die physikalische Übertra gungsschicht,

Fig. 6 ein Vorschlag zum Finden des B(C)CH,

Fig. 7 eine Ergänzung zu Fig. 6

Fig. 8 eine Ergänzung zu Fig. 6 und 7

Fig. 9 ein Vorschlag zur Definition von Sequenzen zur Signalisierung,

Fig. 10 ein neuer Vorschlag zur Definition von Sequenzen zur Signalisierung,

Fig. 11 Vorteile der neuen Phasenmodulation, und

Fig. 12 weitere Vorteile der neuen Phasenmodulation.

Claims

1. Verfahren zur Übertragung von Rundsendekanälen (BCH, BCCH) in einem Mobiltelekommunikationssystem, wobei die Runksendekanäle (BCH, BCCH) einem jeweiligen Netzwerkstandard zugeordnet sind und die Übertragung auf einer Funkschnittstelle in einem gemeinsamen physi kalischen Kanal erfolgt, bei dem mittels Phasensequenzen (S1, S2) eine Position des jeweiligen Rundsendekanals (BCH, BCCH) signalisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Phasensequenzen (S1, S2) eine jeweilige Kombination mehrerer Phasen eines Pilotzeitschlitzes (DwPTS) dar stellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mittels der Phasensequenzen (S1, S2) auch eine Verschachtelungsrahmennummer signalisiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem mittels der Phasensequenzen (S1, S2) jeweils eine Verwendung des darauffolgenden Verschachtelungsrahmens signalisiert wird.