DE10145759A1 - Verfahren und Funk-Kommunikationssystem zur Datenübertragung - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäß sendet eine einen Systemzugangspunkt definierende erste Funkstation für eine zweite und/oder eine dritte Funkstation bestimmte Daten über eine Funkschnittstelle zu der zweiten Funkstation, und die zweite Funkstation sendet nachfolgend für die dritte Funkstation bestimmte Daten zu der dritten Funkstation. Dabei senden die erste und die zweite Funkstation in einem Übertragungsrahmen zeitlich getrennt jeweils zumindest einen allgemeinen Signalisierungskanal.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Funk-Kommunikationssystem zur Datenübertragung.
• Funk-Kommunikationssysteme sind in Form von Mobilfunksystemen und drahtlosen Teilnehmerzugangsnetzen, auch Wireless Local Area Network (WLAN) genannt, bekannt. Mobilfunksysteme nach dem Stand der Technik sind beispielsweise das weltweit verbreitete GSM-System (Global System for Mobile Communications) der zweiten Generation sowie das zukünftige UMTS-System (Universal Mobile Telephone System) der dritten Generation. Diese Systeme arbeiten in Frequenzbändern um ca. 1 und 2 GHz und verwenden ein TDMA-(Time Division Multiple Access) bzw. CDMA-(Code Division Multiple Access)Teilnehmerseparierungsverfahren. Zukünftige WLAN-Systeme sind beispielsweise das von der ETSI (European Telecommunications Standards Insitute) standardisierte Hiperlan/2 und das von der IEEE standardisierte IEEE 802.11. Beide Systeme nutzen ein OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) Übertragungsverfahren mit 64 Unterträgern im 5 GHz Frequenzband. Diese beiden WLAN-Systeme sind unter anderem aus dem Buch von B. Walke "Mobilfunknetze und ihre Protokolle", B. G. Teubner Stuttgart, 2000, Band 2, Seiten 370-432, bekannt.
• Beide WLAN-Systeme basieren auf einer einfachen Netzstruktur, nach der so genannte Zugangspunkte, engl. Access Points (AP), einen funkbasierten Hochgeschwindigkeitszugang mit einer typischen Datenrate von 27 Mbit/s zu verschiedenen Netzen, wie beispielsweise UMTS-Kernnetze, ATM-Netze und IP-basierte Netze zur Verfügung stellen. Dabei wird auch eine mögliche Mobilität der Teilnehmerstationen, engl. Mobile Terminals (MT), ermöglicht, in dem Handover-Verfahren, d. h. eine Verbindungsübergabe von einem Zugangspunkt zu einem nächsten, unterstützt werden.
• Da ein Zugangspunkt aufgrund der hohen Frequenz und der begrenten Sendeleistung nur eine kleine Funkzelle mit einem Radius von typischerweise 200 Metern mit Funkressourcen versorgen kann, wird in Weiterbildungen dieses Systems vorgeschlagen, die Reichweite des Zugangspunktes durch Einführung eines so genannten Erweiterungspunktes, engl. Extension Point (EP), zu erweitern. Der Erweiterungspunkt dient als Relaisstation für Daten, die von/zu einer entfernten Teilnehmerstation, engl. Remote Mobile Terminal (RMT), übertragen werden sollen. Der Erweiterungspunkt verhält sich dabei gegenüber der entfernten Teilnehmerstation, als wäre er ein Zugangspunkt, und gegenüber dem Zugangspunkt, als wäre er die entfernte Teilnehmerstation, weshalb ein spezielles Protokoll für diese Betriebsart in dem Erweiterungspunkt vorgesehen werden muss. Als Erweiterungspunkt können normale, unkoordiniert angeordnete Teilnehmerstationen oder auch spezielle, nach Funkplanungsgesichtspunkten positionierte Relaisstationen, genutzt werden.
• Ein bedeutender Aspekt der Funktionalität der Erweiterungspunkte ist das Prinzip der Weiterreichung der Daten. Dieses kann im Zeitbereich, d. h. die Übertragung zwischen Zugangspunkt und Erweiterungspunkt und Erweiterungspunkt und Teilnehmerstation erfolgt zeitlich getrennt in einem gemeinsamen Frequenzband, oder im Frequenzbereich, d. h. die jeweiligen Übertragungsstrecken nutzen unterschiedliche Frequenzbänder, durchgeführt werden. Im folgenden wird jedoch lediglich die zeitliche Trennung betrachtet.
• Aufgabe der Erfindung ist es, das beschriebene System der Nutzung von Erweiterungspunkten vorteilhaft zu gestalten und robust gegen Störungen auszulegen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erfüllt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen entnehmbar.
• Erfindungsgemäß senden sowohl eine einen Systemzugangspunkt definierende erste Funkstation als auch eine einen Erweiterungspunkt definierende zweite Funkstation jeweils einen allgemeinen Signalisierungskanal, wobei diese zeitlich getrennt in einem Übertragungsrahmen gesendet werden.
• Vorteilhaft wird durch dieses erfindungsgemäße Merkmal sichergestellt, dass empfangende Funkstationen, seien es Erweiterungspunkte oder auch entfernte Teilnehmerstationen, den jeweiligen allgemeinen Signalisierungskanal empfangen können, da sich diese Kanäle nicht gegenseitig stören bzw. negativ beeinflussen. Dieses erleichtert die Synchronisation, beispielsweise Symbol, Rahmen- oder Frequenzsynchronisation, da die empfangenden Funkstationen genau die Position des allgemeinen Signalisierungskanals kennen.
• Der in der folgenden Beschreibung und den Patentansprüchen verwendete Begriff Daten ist sowohl auf Nutzdaten als auch auf Signalisierungsinformationen bezogen. Unter Übertragungsrahmen kann beispielsweise bezugnehmend auf das Hiperlan/2- System der so genannte MAC-Rahmen zur Übertragung von MAC- Protokolldateneinheiten (PDU - Protocol Data Unit) verstanden werden. Als allgemeiner Signalisierungskanal kann beispielsweise der in dem Hiperlan/2-System verwendete so genannte Broadcast- oder Beacon-Channel (BCH) betrachtet werden, der grundlegende Informationen der Funkzelle wie Zugangspunkt- Identifikation, Sendeleistung, aber auch Zeiger auf die Position der so genannten Frame Channel (FCH) und Random Channel (RCH), beinhaltet.
• Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird als Zeitpunkt für die Aussendung des allgemeinen Signalisierungskanals der zweiten Funkstation ein für eine Funksektor-Diversität der ersten Funkstation vorgesehener Zeitpunkt innerhalb des Übertragungsrahmens gewählt. Die Funksektor-Diversität ist bereits in dem Hiperlan/2-Standard verankert. Sie gestattet die Aufteilung des Funkversorgungsbereiches eines Zugangspunktes in bis zu sieben Sektoren, die jeweils durch gerichtete Antennen versorgt werden können. Für jeden Sektor ist in dem Übertragungsrahmen ein Zeitintervall für die Aussendung eines Broadcast-Channels vorgesehen. Der Broadcast- Channel wird nicht omnidirektional abgestrahlt, da unter anderem die Funkzell-Identifikation und die Sendeleistungen unterschiedlich sind. Erfindungsgemäß wird nun ein Zeitintervall, das eigentlich für den allgemeinen Signalisierungskanal eines Sektors der ersten Funkstation vorgesehen war, für die Aussendung eines allgemeinen Signalisierungskanals durch die zweite Funkstation genutzt. Hierdurch ist vorteilhaft keine Änderung des existierenden Standards erforderlich, da auf bereits definierte Mechanismen zurückgegriffen wird. Eine Kombination, d. h. eine Nutzung der Zeitintervalle für eine Funksektor-Diversität und Erweiterungspunkte ist ebenfalls möglich.
• Entsprechend werden gemäß einer weiteren Ausgestaltung für den Fall mehrerer zweiter Funkstationen bzw. Erweiterungspunkten individuelle Zeitpunkte für die Aussendung des jeweiligen allgemeinen Signalisierungskanals zugewiesen, wobei entsprechend einer weiteren Ausgestaltung diese Zuweisung durch die erste Funkstation erfolgen kann. Alternativ hierzu können die zweiten Funkstationen auch ein nicht verwendetet Zeitintervall ermitteln und dieses für die Aussendung des eigenen allgemeinen Signalisierungskanals nutzen. Die Nutzung individueller Zeitintervalle kann gemäß dem Hiperlan/2-Standard für bis zu sechs Erweiterungspunkte erfolgen, ohne dass sich die Aussendungen gegenseitig stören oder am Ort des Empfängers überlagern.
• Einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zufolge sendet die zweite Funkstation für die dritte Funkstation relevante Daten in einem Übertragungsrahmen zu der dritten Funkstation, in dem die erste Funkstation keine Daten aussendet. Die jeweilige Aussendung kann dabei abwechselnd erfolgen. Dieses würde für ein Hiperlan/2-System bedeuten, dass der Zugangspunkt beispielsweise in den Übertragungsrahmen 2.n (mit n ∈ Z) und der Erweiterungspunkt in den Übertragungsrahmen 2.n + 1 sendet. In den übrigen "verbotenen" Übertragungsrahmen senden die Funkstationen jeweils Übertragungsrahmen ohne Inhalt. Zur Realisierung dieses Verfahrens müssen die Zugangs- und Erweiterungspunkt wissen, das sie Zugangs- bzw. Erweiterungspunkt sind, um die korrekte Übertragungsrahmenbelegung zu steuern. Die Teilnehmerstationen können dahingegen ohne Änderungen betrieben werden, da ihnen in dem jeweiligen FCH signalisiert wird, wann sie Daten senden und empfangen müssen.
• Zusätzlich zu den ihr zugewiesenen Übertragungsrahmen kann die erste Funkstation gemäß einer Weiterbildung der vorhergehenden Ausgestaltung auch einen Übertragungsrahmen für die Datenübertragung nutzen, der eigentlich der zweiten Funkstation zugewiesen war. Da sämtlicher Datenverkehr über den Zugangspunkt läuft und von diesem verteilt wird, ist dieser in Kenntnis, wenn seitens des oder der Erweiterungspunkte keine Datenübertragung zu/von Teilnehmerstationen in einem Übertragungsrahmen erfolgt. Er kann dann diesen nichtgenutzten Übertragungsrahmen für die Datenübertragung beispielsweise zu mit ihm direkt in Verbindung stehenden Teilnehmerstationen verwenden. Auch kann der Zugangspunkt unter Nutzung des MAC- Schedulers durch eine Umverteilung von Daten einen eigentlich für den Erweiterungspunkt vorgesehenen Übertragungsrahmen befreien und selbst nutzen. Hierdurch entsteht ein sehr flexibles dynamisches Verfahren zur Optimierung der Lastverteilung in dem System.
• Die Aussendung des allgemeinen Signalisierungskanals kann dabei entsprechend einer auf den vorherigen Weiterbildungen der Erfindung aufbauenden Ausgestaltung in jedem Übertragungsrahmen erfolgen. Dieses bedeutet, dass auch bei einer Aussendung eines Übertragungsrahmens ohne Daten der allgemeine Signalisierungskanal von den Funkstationen gesendet wird. Hierdurch wird vorteilhaft die Synchronisation der empfangenden Funkstation verbessert.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung empfängt die zweite Funkstation den allgemeinen Signalisierungskanal der ersten Funkstation und sendet nachfolgend den eigenen allgemeinen Signalisierungskanal, wobei sie einer Fortbildung zufolge den Inhalt des Signalisierungskanals der ersten Funkstation auswertet. Hierzu wechselt die zweite Funkstation während des Zeitintervalls der Aussendung des Signalisierungskanals in den Empfangsmodus, um nachfolgend wieder in den Sendemodus zur Aussendung des eigenen Signalisierungskanals zu wechseln. Hierdurch können die zweiten Funkstationen eine optimale Synchronisierung für die Aussendung der allgemeinen Signalisierungskanäle erzielen.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein den zweiten Funkstationen zugeordneter Übertragungsrahmen von zumindest zwei zweiten Funkstationen genutzt, wobei jeder zweiten Funkstation ein jeweiliges Zeitintervall innerhalb des Übertragungsrahmens zugeordnet ist. Vorteilhaft erhöht diese Maßnahme den Kapazitätsauslastungsgrad der begrenzten Funkressourcen.
• Wenn mehrere zweite Funkstationen den Inhalt des von der ersten Funkstation gesendeten allgemeinen Signalisierungskanals und eines weiteren Signalisierungskanals, der Informationen über die zu den dritten Funkstationen zu sendenden Daten enthält, auswerten, so können sie gemäß einer weiteren Weiterbildung ein jeweiliges Zeitintervall zur Datenübertragung zu den dritten Funkstationen in einem gemeinsamen Übertragungsrahmen ermitteln.
• In dem beschriebenen Hiperlan/2-System ist dieser weitere Signalisierungskanal beispielsweise der so genannte Frame Channel (FCH). Der FCH enthält eine Art Inhaltsverzeichnis über Aufwärts-(Uplink) und Abwärts-(Downlink)Übertragungsphasen in dem gleichen MAC-Rahmen. Aus ihm ist erkennbar, welche Daten welcher Funkstation zugeordnet sind. Die Erweiterungspunkte empfangen sowohl den BCH als auch den FCH des Zugangspunktes und sind dann in Kenntnis darüber, welche Daten für eine jeweils über sie angebundene Teilnehmerstation bestimmt sind. In gleicher Weise sind ihnen gegebenenfalls auch die Daten bekannt, die ein benachbarter Erweiterungspunkt zu einer weiteren Teilnehmerstation senden wird. Die Erweiterungspunkte können dann diese Daten in einem gemeinsamen Übertragungsrahmen zusammenfügen, wobei Zusammenfügen in diesem Fall einen synchronisierten zeitlichen Ablauf der Aussendungen bedeutet.
• Die Reihenfolge und/oder Größe des jeweiligen Zeitintervalls für die Datenübertragung zu den dritten Funkstationen kann durch die erste Funkstation mittels der Konfiguration des Übertragungsrahmens vorgegeben werden, mittels eines speziellen Protokolls zu den zweiten Funkstationen signalisiert werden, oder autonom von den zweiten Funkstationen festgelegt werden. In jedem Fall kann die jeweilige zweite Funkstation das ihr zugeordnete Zeitintervall innerhalb des Übertragungsrahmens genau bestimmen.
• Die Festlegung erfolgt dabei neben dem Kriterium der Datenmenge vorteilhaft aufgrund von datenindividuellen Kriterien, in dem Hiperlan/2-Standard auch PHY-Mode genannt. Dieses können beispielsweise Parameter bezüglich der jeweiligen Dienstequalität, engl. Quality of Service (QoS), wie Verzögerungszeit oder Bitfehlerrate, sein, wobei Diensten mit sehr restriktiven Anforderungen beispielsweise ein größeres und/oder früheres Zeitintervall zur Verfügung gestellt werden kann. Für den Fall der eigenständigen Festlegung der Zeitintervalle durch die zweiten Funkstationen werden die aktuellen Kriterien zwischen den zweiten betroffenen Funkstationen mittels eines speziellen Protokolls ausgetauscht. Dieses kann direkt zwischen den zweiten Funkstationen oder aber auch über die erste Funkstation erfolgen. Der Austausch sollte regelmäßig erfolgen, da sich die Kriterien einer Verbindung über der Zeit verändern können.
• In jedem Fall haben die zweiten Funkstation aufgrund der um einen Übertragungsrahmen versetzten Datenübertragung ausreichend Zeit, die Struktur des Übertragungsrahmen zu definieren. Dieses erleichtert zudem die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens, da die Verarbeitung der Informationen ansonsten eine hohe Prozessorleistung voraussetzen würde.
• Einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zufolge wird in dem jeweiligen Zeitintervall für die Datenübertragung zu den dritten Funkstationen eine zusätzliche Schutzzeit vorgesehen. Diese Schutzzeit gibt der zweiten Funkstation eine gewisse Flexibilität, beispielsweise bezüglich eines ARQ-Protokolls oder Änderungen der vorangehend beschriebenen Kriterien.
• Gemäß einer weiteren Fortbildung erfolgt die Datenübertragung zwischen der zweiten und der dritten Funkstation in dem gleichen Übertragungsrahmen wie für die Datenübertragung zwischen der ersten und zweiten Funkstation. Vorteilhaft kann hierdurch die Gesamt-Übertragungszeit von der ersten zu der dritten Funkstation verkürzt werden. Dieses Verfahren kann gegebenenfalls exklusiv für Dienste verwendet werden, die hohe QoS-Anforderungen, wie beispielsweise Video-Übertragung, stellen.
• Die Anordnung des Zeitintervall für die Datenübertragung zu der dritten Funkstation wird gemäß einer Weiterbildung des vorhergehenden Verfahren von der ersten Funkstation gesteuert und zu der zweiten Funkstation signalisiert.
• Für den Fall, das Daten über mehrere zweite Funkstationen zu der dritten Funkstation übertragen werden, kann dieses ebenfalls in einem gemeinsamen Übertragungsrahmen erfolgen, wobei für jede Übertragungsstrecke ein spezielles Zeitintervall vorgesehen wird. Die Anordnung der Zeitintervalle kann beispielsweise bereits bei einem Verbindungsaufbau von der ersten Funkstation festgelegt werden.
• Das gleiche Verfahren kann auch für vorangehend beschriebene getrennte Übertragungsrahmen für die Übertragungsstrecke zu den zweiten Funkstationen und zu den dritten Funkstationen verwendet werden. In diesem Fall werden alle Datenübertragung von einer zweiten Funkstation über mehrere zweite Funkstationen zu einer dritten Funkstation in einem gemeinsamen Übertragungsrahmen zusammengefasst.
• Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird das Zeitintervall für die Datenübertragung zu der dritten Funkstation zu einem festen Zeitpunkt innerhalb eines Übertragungsrahmens von der zweiten Funkstation gesendet. Diese feste Anordnung ermöglicht eine vereinfachte Synchronisation der empfangenden dritten Funkstationen auf das Zeitintervall. Der Zeitpunkt des Beginns des Zeitintervalls kann einer weiteren Ausgestaltung zufolge vorteilhaft bei einem Verbindungsaufbau, gegebenenfalls durch eine spezielle Signalisierung von der zweiten zu der dritten Funkstation, festgelegt werden.
• Gemäß einer weiteren Weiterbildung nutzt die zweite Funkstation fuer eine Datenübertragung zu einer dritten Funkstation ein zusätzliches Zeitintervall in einem nachfolgenden Übertragungsrahmen. Dieses zusätzliche Zeitintervall liegt dabei ausserhalb des eigentlich für die Datenübertragung zu der dritten Funkstation vorgesehenen Zeitintervalls. Der Zeitpunkt des Beginns des zusätzlichen Zeitintervalls wird entsprechend einer Weiterbildung in dem allgemeinen Signalisierungskanal der zweiten Funkstation der empfangenden dritten Funkstation signalisiert.
• Einer weiteren Weiterbildung der Erfindung zufolge wird das Zeitintervall innerhalb eines Übertragungsrahmens nur jeweils einer dritten Funkstation zugeordnet. Dieses kann alternativ auch auf eine beschränkte Anzahl von Verbindungen bzw. dritten Funkstationen pro Zeitintervall ausgedehnt werden. Weiterhin kann die Anzahl der Zeitintervalle pro Übertragungsrahmen beschränkt werden. Durch diese Maßnahmen wird gegebenenfalls eine über mehrere Übertragungsrahmen wechselnde Zuordnung von dritten Funkstationen zu Zeitintervallen erforderlich. In jedem Fall muss durch die steuernde Funkstation eine Erfüllung der den jeweiligen Verbindungen zugeordneten QoS-Kriterien angestrebt werden. Da die erste Funkstation in Kenntnis aller Verbindungen ist, kann sie in der Regel eine optimale zeitliche Steuerung der Zuordnung von Daten zu Zeitintervallen durchführen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird besonders vorteilhaft in auf einem TDD-Verfahren basierenden Funk-Kommunikationssystem eingesetzt. TDD bedeutet, dass die Übertragung sowohl in Aufwärts- als auch in Abwärtsrichtung in einem gemeinsamen Übertragungsrahmen erfolgt. Beispiele für derartige Systeme sind das einleitend genannten Hiperlan/2- und IEEE 802.11-System.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
• Dabei zeigt
• Fig. 1 eine Struktur eines Funk-Kommunikationssystems mit einem Erweiterungspunkt,
• Fig. 2 eine beispielhafte Struktur von Übertragungsrahmen bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens,
• Fig. 3 eine weitere mögliche Struktur eines Funk-Kommunikationssystems mit mehreren Erweiterungspunkten,
• Fig. 4 eine beispielhafte Struktur von Übertragungsrahmen für die Übertragung von Daten über mehrere Erweiterungspunkte,
• Fig. 5 eine beispielhafte Struktur eines Übertragungsrahmens bei einer parallelen Nutzung durch Zugangs- und Erweiterungspunkt,
• Fig. 6 eine beispielhafte Struktur von Übertragungsrahmen für die Übertragung von Daten über mehrere Erweiterungspunkte in einem gemeinsamen Übertragungsrahmen, und
• Fig. 7 eine beispielhafte Struktur von aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen bei einer festen Anordnung eines Subrahmens innerhalb der Übertragungsrahmen.
• In der Fig. 1 ist ein Blockdiagramm der Grundstruktur eines bekannten Hiperlan/2-Systems, wie es einleitend beschrieben wurde, dargestellt. Ein beispielsweise mit einem IP-Netzwerk verbundener Zugangspunkt AP (Access Point) ermöglicht eine direkte Signal- bzw. Datenübertragung zu einer Teilnehmerstation MT (Mobile Terminal) oder über einen Erweiterungspunkt EP (Extension Point) zu einer entfernten Teilnehmerstation RMT (Remote Mobile Terminal), die sich ausserhalb des Funkversorgungsbereiches des Zugangspunktes AP befindet. Der Erweiterungspunkt EP dient dabei als Relaisstation und verhält sich protokollseitig gegenüber dem Zugangspunkt wie eine Teilnehmerstation, und gegenüber der entfernten Teilnehmerstation wie ein Zugangspunkt. Diese Struktur ist auch auf andere Funk-Kommunikationssysteme, wie beispielsweise das ebenfalls einleitend erwähnte WLAN-System IEEE 802.11 abbildbar.
• Aus der Fig. 2 ist die bekannte Struktur eines Übertragungsrahmens MAC-F (MAC-Frame) des Hiperlan/2-Systems ersichtlich. Der Übertragungsrahmen dient zur Übertragung von MAC-Protokolldateneinheiten PDU (Packet Data Unit), für die in der Bitübertragungsschicht Transportkanäle zur Verfügung gestellt werden. Jeder Übertragungsrahmen hat nach dem Hiperlan/2- Standard eine Länge von 2 ms und ist in unterschiedliche Bereiche aufgeteilt. Aufgrund der Übertragung gemäß einem TDD- Verfahren (Time Division Duplex) erfolgt sowohl die Übertragung in Aufwärtsrichtung UL (Uplink) als auch in Abwärtsrichtung DL (Downlink) in einem gemeinsamen Übertragungsrahmen und Frequenzband. Zwischen den Wechseln der Übertragungsrichtung sind jeweils so genannte TTA-Zeiten (Transceiver Turn Around Times) vorgesehen, die in der Fig. 2 sowie den weiteren Figuren zur Vereinfachung nicht dargestellt sind. In der Downlink- und Uplink-Phase werden so genannte Link-Channel (LCH) und Short Channel (SCH) übertragen. Über diese Transportkanäle werden jeweils Pakete PDU (Packet Data Unit) konstanter Größe übertragen, welche zur Übermittlung von Nutz- und Steuerdaten der jeweiligen Teilnehmerstation MT und ihren Verbindungen dienen. Diese Pakete werden in Gruppen variabel angeordnet, den so genannten PDU-Trains. Jeder PDU-Train beinhaltet Daten, die zu einer Teilnehmerstation MT gehören. Neben einem allgemeinen Signalisierungskanal BCH (Broadcast Channel) mit allgemeinen Informationen der Funkzelle weist der Übertragungsrahmen einen so genannten Rahmenkanal FCH (Frame Channel), der eine Art Inhaltsverzeichnis der Downlink- und Uplink-Phasen liefert, einen Zugriffsbestätigungskanal ACH (Access Feedback Channel), der den Status der Zugriffe auf den RCH des vorangegangenen MAC-Rahmens beschreibt, sowie einen Zugriffskanal RCH (Random Channel), der einen Zugriff zum Netz ermöglicht, auf. Durch den Rahmenkanal FCH ist es möglich, die jeweilige zeitliche Dauer bzw. Übertragungskapazität der Downlink- und Uplink-Phase an die aktuellen Bedingungen und Anforderungen flexibel anzupassen.
• In der Fig. 3 ist eine erweiterte Struktur des Funk-Kommunikationssystems gezeigt, auf das nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren Bezug nehmen. In der Fig. 3 erfolgt eine Datenübertragung von dem Zugangspunkt AP zu einer entfernten Teilnehmerstation RMT über einen oder mehreren Erweiterungspunkte EP, so genannten Hops. Erfindungsgemäß wird davon ausgegangen, dass jeder Erweiterungspunkt einen individuellen allgemeinen Signalisierungskanal F-BCH (Forward-BCH) aussendet.
• In der Fig. 4 sind zwei aufeinander folgende Übertragungsrahmen MAC-F und deren jeweilige Nutzung zur Datenübertragung durch einen Zugangspunkt AP sowie zwei Erweiterungspunkte EP1 und EP2 dargestellt. Die Darstellung ist dabei im Vergleich zu dem realen Aufbau eines Übertragungsrahmens gemäß Fig. 2 weiter vereinfacht und auf die relevanten Bereiche beschränkt.
• Erfindungsgemäß und in der Fig. 4 dargestellt ist jedem allgemeinen Signalisierungskanal BCH der Funkstationen ein bestimmtes Zeitintervall zugeordnet, so dass es zu keiner gegenseitigen negativen Beeinflussung am Ort der diesen Kanal empfangenden Funkstation kommt. Die zeitliche Trennung ist insbesondere aufgrund des unterschiedlichen Inhalts der allgemeinen Signalisierungskanäle von großer Bedeutung. Als Zeitintervalle für die Aussendung des F-BCH (Forward-BCH) durch die Erweiterungspunkte EP1, EP2 können beispielsweise die bereits in dem Hiperlan/2-Standard verankerten Zeitintervalle für eine Sektor-Diversität verwendet werden. Nach dieser Ausgestaltung ist jedem von dem Zugangspunkt über Richtantennen versorgten Sektor ein individueller BCH zugeordnet. Die allgemeinen Signalisierungskanäle BCH, F-BCH werden dabei in jedem Übertragungsrahmen MAC-F ausgesendet, um eine optimale Synchronisierung der jeweils empfangenden Funkstation zu gewährleisten.
• In dem Beispiel der Fig. 4 wird angenommen, dass Datenpakete von dem Zugangspunkt AP zu zwei entfernten Teilnehmerstationen RMT1, RMT2 über einen jeweiligen Erweiterungspunkt EP1 bzw. EP2 übertragen werden sollen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Erweiterungspunkte selbst keine Datenpakete senden oder empfangen. Dieses ist natürlich ebenso möglich, wenn als Erweiterungspunkte normale Teilnehmerstationen verwendet werden, die in einem bestimmten Arbeitsmodus die Funktionalität eines Erweiterungspunktes übernehmen können. Die Datenpakete werden in einem ersten Übertragungsrahmen MAC-F von dem Zugangspunkt AP zu den Erweiterungspunkten EP1, EP2 gesendet. Die Erweiterungspunkte EP1, EP2 filtern daraufhin die für die mit ihnen in Verbindung stehende entfernte Teilnehmerstation RMT1 bzw. RMT2 bestimmten Datenpakete heraus und übertragen diese in dem nachfolgenden Übertragungsrahmen MAC-F jeweils zu der entfernten Teilnehmerstation RMT1 bzw. RMT2. In gleicher Weise kann die Übertragung von den entfernten Teilnehmerstationen RNT1, RMT2 zu dem Zugangspunkt AP erfolgen.
• Die Steuerung, welcher Erweiterungspunkt EP1, EP2 welches Zeitintervall innerhalb des Übertragungsrahmens MAC-F zur Übertragung von Datenpaketen zu der jeweiligen entfernten Teilnehmerstation RMT1, RMT2, zur Vermeidung von Kollisionen der Datenpakete auf der Funkschnittstelle nutzt, kann durch die Struktur der Datenübertragung von dem Zugangspunkt AP, durch eine spezielle Signalisierung von dem Zugangspunkt AP zu den Erweiterungspunkten EP1, EP2, oder durch einen Signalisierungsaustausch zwischen den Erweiterungspunkten EP1, EP2 erfolgen. Hierbei sind gegebenenfalls datenindividuelle Kriterien wie QoS-Parameter zu berücksichtigen. Ist den Erweiterungspunkten EP1, EP2 die Reihenfolge der Übertragung bekannt, beispielsweise vorgegeben durch die Struktur des Übertragungsrahmens des Zugangspunktes AP, so können diese das jeweils für sie relevante Zeitintervall genau bestimmen, da sie auch in Kenntnis der Kriterien, beispielsweise des Kapazitätsbedarfs, des jeweils anderen Erweiterungspunktes sind.
• Die Datenübertragung zwischen dem Zugangspunkt AP und den Erweiterungspunkten EP1, EP2, und zwischen den Erweiterungspunkten EP1, EP2 und den entfernten Teilnehmerstationen RMT1, RMT2 erfolgt nach der Fig. 4 in getrennten Übertragungsrahmen MAC-F. So kann beispielsweise der Übertragungsstrecke zu den Erweiterungspunkten jeder 2.n (mit n ∈ Z) Übertragungsrahmen und der Übertragungsstrecke zu den entfernten Teilnehmerstationen jeder 2.n + 1 Übertragungsrahmen zugeordnet werden. In dem jeweils nicht zugeordneten Übertragungsrahmen senden die Funkstationen einen Leerrahmen ohne Datenpakete, wobei der allgemeine Signalisierungskanal BCH, F-BCH in jedem Fall gesendet wird. Der Rahmenkanal FCH kann hierfür ebenfalls einen bestimmten Zustand annehmen, der der jeweils empfangenden Funkstation anzeigt, dass der Übertragungsrahmen keine Nutzdaten enthält.
• Weiterhin ist es möglich, dass der Zugangspunkt AP von den Erweiterungspunkten EP nicht genutzte Übertragungsrahmen MAC- F zur Ubertragung von/zu direkt mit ihm in Verbindung stehenden Teilnehmerstationen MT nutzt. Da der Zugangspunkt AP in Kenntnis der von den Erweiterungspunkten EP zu übertragenden Daten ist, kann er nicht genutzte Übertragungsrahmen ermitteln und selbst nutzen. Auch kann er die Datenübertragung zu/von den Erweiterungspunkten EP durch geeignetes Scheduling, beispielsweise durch Zusammenfassen von normalerweise in mehreren Übertragungsrahmen zu übertragenden Daten in einem gemeinsamen Übertragungsrahmen, derart steuern, dass bestimmte Übertragungsrahmen nicht von den Erweiterungspunkten genutzt werden müssen.
• In der Fig. 5 ist eine alternative Struktur eines Übertragungsrahmens MAC-F im Vergleich zu der wechselseitigen Nutzung gemäß der Fig. 4 dargestellt. In diesem Beispiel nutzen der Zugangspunkt AP und ein Erweiterungspunkt EP gemeinsam einen Übertragungsrahmen MAC-F. Die Kanäle F-BHC, F-FCH, F- ACH und F-RCH des Erweiterungspunktes EP sind dabei alternierend zu den entsprechenden Kanälen des Zugangspunktes AP in dem Übertragungsrahmen MAC-F angeordnet, um einen optimalen Empfang der Signale am Ort der empfangenden Funkstation zu gewährleisten, da diese Kanäle einen jeweils unterschiedlichen Inhalt, wie beispielsweise eine jeweilige Identität (Sector-ID), aufweisen. Die Datenübertragung von dem Erweiterungspunkt EP zu einer oder mehreren entfernten Teilnehmerstationen RMT erfolgt in einem Intervall, das eigentlich für die Uplink-Übertragung von dem Erweiterungspunkt EP zu dem Zugangspunkt AP vorgesehen ist. Für jede entfernte Teilnehmerstation RMT kann dabei beispielsweise ein individuelles Zeitintervall vorgesehen werden, wobei die Anzahl der Zeitintervalle pro Übertragungsrahmen begrenzt werden sollte, wodurch prinzipiell eine konstante Übertragungskapazität für diese Zeitintervalle in dem System zur Verfügung stehen würde. Daten von/zu entfernten Teilnehmerstationen RMT könnten somit beispielsweise sequenziell in mehreren aufeinander folgenden Übertragungsrahmen MAC-F übertragen werden, wobei die Einhaltung der jeweiligen QoS-Parameter der Verbindungen eingehalten werden sollten.
• Zur Flexibilisierung der Übertragung beispielsweise bei einer Änderung von Übertragungsparametern oder datenspezifischen Kriterien ist in dem Zeitintervall für die Übertragungsstrecke zu den entfernten Teilnehmerstationen eine Schutzzeit vorgesehen, die bei Bedarf dynamisch genutzt werden kann.
• Eine Änderung des Protokolls bzw. der Struktur des Rahmenkanals FCH ist für die beschriebene Nutzung eines Übertragungsrahmens MAC-F nicht erforderlich, da er auf die jeweils relevanten Felder innerhalb des Übertragungsrahmens MAC-F verweist.
• Die Fig. 6 zeigt ein erweitertes Verfahren der Fig. 4, mit dem eine schnellere Übertragung von zeitkritischen Daten über mehrere Erweiterungspunkte EP ermöglicht wird. Normalerweise würde die Übertragung über die beispielhaft angegebenen drei Erweiterungspunkte EP1 bis EP3 mehrere Übertragungsrahmen mit einer jeweiligen Länge von 2 ms erfordern. Durch dieses Verfahren wird eine derartige Übertragung innerhalb eines Übertragungsrahmens für alle Erweiterungspunkte EP1 bis EP 3 möglich. Hierzu werden Daten von einem jeweiligen Erweiterungspunkt empfangen und in dem gleichen Übertragungsrahmen zu einem nachfolgenden Übertragungsrahmen weitergereicht. Dieses ist natürlich nur möglich, wenn die Datenmenge ein derartiges Verfahren erlaubt und die Erweiterungspunkte in genauer Kenntnis des Zeitpunktes der Aussendung und des Empfangs sind. Diese Zeitpunkte müssen bereits vor dem Übertragungsrahmen, in dem diese Übertragung erfolgt, feststehen. Beispielsweise kann dieses bei Verbindungsaufbau oder in dem vorangehend gesendeten Übertragungsrahmen zu den jeweiligen Erweiterungspunkten signalisiert werden. Da dieses Verfahren zusätzlich die Flexibilität der Struktur des Übertragungsrahmens beschränkt, sollte es nur für Dienste mit sehr restriktiven Übertragungsverzögerungen eingesetzt werden.
• In der Fig. 7 ist eine zeitliche Abfolge von drei Übertragungsrahmen MAC-F mit einer weiteren erfindungsgemäßen Struktur dargestellt. Diese Ausgestaltung basiert nicht auf der Umsetzung des vorangehend beschriebenen Sektor-Prinzip, nach dem die Erweiterungspunkte für die Sektor-Diversität vorgesehene Zeitpunkte zur Aussendung von Signalisierungskanälen F- BCH, F-FCH, F-ACH, F-RCH, verwenden, sondern in dem Übertragungsrahmen MAC-F wird ein sogenannter Subrahmen SF (Sub Frame) angeordnet, in dem die jeweiligen Kanäle sowie die Datenübertragung von einem Erweiterungspunkt zu entfernten Teilnehmerstationen erfolgt. Der Subrahmen SF ist somit wie der Übertragungsrahmen MAC-F strukturiert, nur das er zeitlich kürzer ist. Der Beginn dieses Subrahmens SF ist, wie durch die vertikale gestrichelte Linie gekennzeichnet, konstant, wodurch auch die Aussendung des allgemeinen Signalisierungskanals F-BCH durch den Erweiterungspunkt immer zu einem gleichen Zeitpunkt erfolgt, und somit die Synchronisation der empfangenden entfernten Teilnehmerstationen vereinfacht wird. Auf den Zeitpunkt des Beginns des Subrahmens zeigt beispielsweise auch der Rahmenkanal FCH des Zugangspunktes AP.
• Obwohl durch den festen Zeitpunkt des Beginns des Subrahmens SF die Flexibilität der Nutzung der Übertragungsqualität eingeschränkt ist, ist es bei einer funkstationsübergreifenden koordinierten Steuerung (AP ↔ EP) der jeweiligen Datenübertragung beispielsweise möglich, dass der Erweiterungspunkt EP auch ein Zeitintervall TI (Time Interval) ausserhalb des Subrahmens SF nutzt. Dieses Beispiel ist in der Fig. 7 in dem Übergang von dem ersten zu dem zweiten Übertragungsrahmen dargestellt. Der allgemeine Signalisierungskanal F-BCH in dem Subrahmen SF des ersten Übertragungsrahmens weist - gekennzeichnet durch den gestrichelten Pfeil - auf das Zeitintervall TI, das zeitlich vor dem eigentlichen Subrahmen SF liegt. Um diese Zuordnung durchführen zu können, muss der Erweiterungspunkt EP nicht nur in Kenntnis der Struktur des aktuellen, sondern auch der des nachfolgenden Übertragungsrahmens sein. Durch diese Möglichkeit wird die Flexibilität des Systems gewahrt, wobei gleichzeitig durch die feste Anordnung des allgemeinen Signalisierungskanals eine optimale Synchronisation der empfangenden Funkstationen erzielt wird.
• Eine Kombination der Struktur des Übertragungsrahmens der Fig. 7 mit einer vorangehend beschriebenen Struktur ist ebenfalls denkbar und ist somit ebenfalls Bestandteil der Erfindung.

Claims (28)

1. Verfahren zur Datenübertragung in einem Funk-Kommunikationssystem, bei dem
eine einen Systemzugangspunkt definierende erste Funkstation (AP) für eine zweite (EP) und/oder eine dritte Funkstation (MT) bestimmte Daten über eine Funkschnittstelle zu der zweiten Funkstation (EP) sendet, und die zweite Funkstation (EP) nachfolgend für die dritte Funkstation (MT) bestimmte Daten zu der dritten Funkstation (MT) sendet,
die erste (AP) und die zweite Funkstation (EP) in einem Übertragungsrahmen (MAC-F) jeweils zumindest einen allgemeinen Signalisierungskanal (BCH, F-BCH) senden, wobei die allgemeinen Signalisierungskanäle (BCH, F-BCH) zeitlich getrennt in dem Übertragungsrahmen (MAC-F) angeordnet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Zeitpunkt für die Aussendung des allgemeinen Signalisierungskanals (F-BCH) der zweiten Funkstation (EP) ein für eine Funksektor-Diversität der ersten Funkstation (AP) vorgesehener Zeitpunkt innerhalb des Übertragungsrahmens (MAC-F) gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem für den Fall mehrerer zweiter Funkstationen (EP), zu denen die erste Funkstation (AP) Daten sendet, den zweiten Funkstationen (EP) ein funkstationsindividueller Zeitpunkt für die Aussendung des jeweiligen allgemeinen Signalisierungskanals (F-BCH) zugeordnet wird.

4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der funkstationsindividuelle Zeitpunkt durch die erste Funkstation (AP) festgelegt und zu den zweiten Funkstationen (EP) signalisiert wird.

5. Verfahren nach einem vorhergehenen Anspruch, bei dem die zweite Funkstation (EP) die von der ersten Funkstation (AP) empfangenen und für die dritte Funkstation (MT) relevanten Daten in einem Übertragungsrahmen (MAC-F) zu der dritten Funkstation (MT) sendet, in dem die erste Funkstation (AP) keine Daten aussendet.

6. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die erste (AP) und die zweite Funkstation (EP) abwechselnd einen jeweiligen Übertragungsrahmen (MAC-F) für die Datenübertragung nutzen.

7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die erste Funkstation (AP) zusätzlich einen Übertragungsrahmen (MAC-F), in dem die zweite Funkstation (EP) keine Daten zu der dritten Funkstation (MT) sendet, für eine Datenübertragung zu zweiten (EP) und/oder dritten Funkstationen (MT) nutzt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste (AP) und die zweite Funkstation (EP) in jedem Übertragungsrahmen (MAC-F) jeweils den allgemeinen Signalisierungskanal (BCH, F-BCH) aussenden.

9. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die zweite Funkstation (EP) den allgemeinen Signalisierungskanal (BCH) der ersten Funkstation (AP) empfängt und anschließend den allgemeinen Signalisierungskanal (F-BCH) aussendet.

10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die zweite Funkstation (EP) den Inhalt des von der ersten Funkstation (AP) ausgesendeten allgemeinen Signalisierungskanals (BCH) auswertet.

11. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem zumindest zwei zweiten Funkstationen (EP1, EP2) ein jeweiliges Zeitintervall innerhalb eines Übertragungsrahmens (MAC-F) für eine jeweilige Datenübertragung zu jeweils einer dritten Funkstation (MT) zugeordnet wird.

12. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem mehrere zweite Funkstationen (EP) den Inhalt des von der ersten Funkstation (AP) in einem Übertragungsrahmen (MAC-F) gesendeten allgemeinen Signalisierungskanals (BCH) sowie eines ebenfalls in dem Übertragungsrahmen (MAC-F) gesendeten weiteren Signalisierungskanals (FCH) mit Informationen über die von den zweiten Funkstationen (EP) zu den dritten Funkstationen (MT) zu sendenden Daten auswerten, und ein jeweiliges Zeitintervall zur Übertragung der Daten zu den dritten Funkstationen (MT) in einem nachfolgenden Übertragungsrahmen (MAC-F) ermitteln.

13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Reihenfolge und/oder die Größe der Zeitintervalle für die jeweilige Datenübertragung von den zweiten Funkstationen (EP) zu den dritten Funkstationen (MT) in dem nachfolgenden Zeitrahmen (MAC-F) abhängig von datenindividuellen Kriterien (PHY-Mode) festgelegt wird.

14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die datenindividuellen Kriterien (PHY-Mode) der zu den dritten Funkstationen (MT) jeweils zu übertragenden Daten zwischen den zweiten Funkstationen (EP) ausgetauscht werden. (evtl. Über den AP)

15. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem in dem jeweiligen Zeitintervall für die Datenübertragung zu den dritten Funkstationen (MT) eine Schutzzeit (GP) vorgesehen wird.

16. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Datenübertragung von der zweiten (EP) zu der dritten Funkstation (MT) in einem Zeitintervall eines Übertragungsrahmens (MAC-F) für die Datenübertragung von der ersten (AP) zu der zweiten Funkstation (EP) erfolgt.

17. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem von der ersten Funkstation (AP) zu der zweiten Funkstation (EP) signalisiert wird, wo das Zeitintervall für die Datenübertragung zu der dritten Funkstation (MT) innerhalb des Übertragungsrahmens (MAC-F) angeordnet ist.

18. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem innerhalb des Zeitintervalls ein weiteres Zeitintervall für die Übertragung von einer als weitere zweite Funkstation (EP) arbeitenden dritten Funkstation (MT) zu einer weiteren dritten Funkstation (MT) vorgesehen wird.

19. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die zweite Funkstation (EP) das Zeitintervall (SF) für die Datenübertragung zu der dritten Funkstation (RMT) zu einem festen Zeitpunkt innerhalb des Übertragungsrahmens (MAC-F) sendet.

20. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Zeitpunkt des Beginns des Zeitintervalls (5F) bei einem Verbindungsaufbau festgelegt wird.

21. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die zweite Funkstation (EP) für die Datenübertragung zu der dritten Funkstation (RMT) ein zusätzliches Zeitintervall (TI) in einem nachfolgenden Übertragungsrahmen (MAC-F) nutzt.

22. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der allgemeine Signalisierungskanal (F-BCH) der zweiten Funkstation (EP) in einem Übertragungsrahmen (MAC-F) auf den Beginn des zusätzlichen Zeitintervalls (TI) in dem nachfolgenden Übertragungsrahmen (MAC-F) verweist.

23. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem ein Zeitintervall (SF) innerhalb eines Übertragungsrahmens (MAC-F) nur jeweils einer dritten Funkstation (RMT) zugeordnet ist.

24. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Anzahl der Zeitintervalle (SF) innerhalb eines Übertragungsrahmens (MAC-F) begrenzt ist.

25. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Übertragungsrahmen (MAC-F) gemäß einem TDD-Verfahren strukturiert ist, wobei innerhalb eines Übertragungsrahmens (MAC-F) eine Datenübertragung in Aufwärtsrichtung (UL) und Abwärtsrichtung (DL) erfolgt.

26. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Datenübertragung in dem Funk-Kommunikationssystem gemäß einem WLL-Standard erfolgt.

27. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem als WLL-Standard Hiperlan/2 oder IEEE 802.11 genutzt wird.

28. Funk-Kommunikationssystem, das ein Verfahren gemäß Anspruch 1 verwendet.