DE102005028189A1

DE102005028189A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Segmentierung des Funkkontrollkanals in Funkkommunikationssystemen mit variablen Bandbreiten

Info

Publication number: DE102005028189A1
Application number: DE102005028189A
Authority: DE
Inventors: Volker Breuer; Michael Färber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-12-28
Also published as: EP1897391A1; WO2006134010A1

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur zeitlichen und frequenzbezogenen Segmentierung des Funkkontrollkanals in Funkkommunikationssystemen mit variablen Bandbreiten. DOLLAR A Ziel der Erfindung ist es, den Funkkontrollkanal BCH im 3G-Mobilfunk-Kommunikationssystem in geeigneter Weise zu codieren, so dass sowohl Endgeräten der unteren Leistungsklassen mit geringer Bandbreitenkapazität als auch Endgeräten der oberen Leistungsklassen mit hoher Bandbreitenkapazität ein effizienter und schneller Zugang gewährleistet ist. DOLLAR A In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Informationsblöcke von der Basisstation zu den Endgeräten auf einem Funkkontrollkanal übertragen. Die Informationsblöcke werden auf je einem Subträger, bestehend aus mindestens einem Einzelträger, übertragen, wobei die Übertragung in Abhängigkeit von der Gesamtbreite des Funkkommunikationssystems sowie in Abhängigkeit von der minimal unterstützten Bandbreite eines Endgeräts zeitlich segmentiert und in Frequenzabschnitte segmentiert vorgenommen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Segmentierung des Funkkontrollkanals in Funkkommunikationssystemen mit variablen Bandbreiten gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 7.
Die dritte Generation der Mobilfunk-Kommunikationssysteme (abgekürzt 3G) stellt eine Vielzahl von Diensten zur Verfügung, unter anderem Dienste zur Übertragung von Sprachdaten (Telefongespräch) und Dienste zur Übertragung von andersartigen Mediadaten (E-Mail, Datendownloads, Instant Messaging, Videotelefonie). Die im bisherigen 3G-Standard festgelegte Systembandbreite beträgt 5Mhz. Die nächste Entwicklungsstufe von 3G, die derzeit vom „3rd Generation Partnership Project" (3GPP) diskutiert wird, unterstützt unterschiedliche Bandbreiten von 1.25, 2.5, 5, 10, 15 und 20 MHz. Trotz der hohen möglichen Bandbreiten in der nächsten Entwicklungsstufe von 3G wird es weiterhin Endgeräte geben, die derartig hohe Bandbreiten nicht unterstützen. Zusätzlich ist es ein vorrangiges Ziel, die Zugriffs- und Reaktionszeiten beim Wechsel vom Bereitschaftsmodus (Stand-by) in den Betriebsmodus für alle Endgeräte möglichst gering zu halten. Die in diesem Zusammenhang wichtigen Funkkontrollkanäle (Broadcast Channel, im folgenden abgekürzt BCH) dienen der Übertragung netzwerkspezifischer Parameter wie zum Beispiel physikalischer Informationen zum Aufsynchronisieren oder zellspezifischen Daten, die in Downlink-Richtung von der Basisstation zu den Endgeräten hin gesendet werden. Die Art und Weise, wie die entsprechenden Informationen über den Funkkontrollkanal BCH übertragen werden, ist von entscheidender Bedeutung für einen effizienten Verbindungsaufbau.
In der bisherigen 3G-Entwicklungsstufe können die in Form von Service Independent Building Blocks (SIB) über den BCH übertragenen Informationen flexibel je nach Bedarf angepasst wer den. So kann es zum Beispiel vorteilhaft sein, im Fall von häufig notwendigen Zellwechseln den Schwerpunkt bei der Übertragung der SIB auf notwendige Informationen bezüglich des Zellwechsels zu konzentrieren, indem diese SIB zum Beispiel besonders häufig gesendet werden.
Um Endgeräten der unteren Leistungsklassen mit geringerer Bandbreitenkapazität weiterhin den Zugang zum 3G-System zu ermöglichen, kann sich die Codierung des Funkkontrollkanals BCH nicht über die Gesamtbandbreite des Systems von 20 MHz erstrecken. Dennoch muss gewährleistet sein, dass Endgeräten der oberen Leistungsklassen möglichst kurze Zugriffszeiten ermöglicht werden. Der BCH in der nächsten Entwicklungsstufe von 3G wird erwartungsgemäß als OFDM-Mehrträgersystem ausgelegt sein.

Ziel der Erfindung ist es, den Funkkontrollkanal BCH im 3G-Mobilfunk-Kommunikationssystem in geeigneter Weise zu codieren, so dass sowohl Endgeräten der unteren Leistungsklassen mit geringer Bandbreitenkapazität als auch Endgeräten der oberen Leistungsklassen mit hoher Bandbreitenkapazität ein effizienter und schneller Zugang gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Übertragung von Daten in einem Funkkommunikationssystem werden Informationsblöcke von der Basisstation zu den Endgeräten auf einem Funkkontrollkanal übertragen. Die Informationsblöcke werden auf je einem Subträger, bestehend aus mindestens einem Einzelträger, übertragen, wobei die Übertragung in Abhängigkeit von der Gesamtbandbreite des Funkkommunikationssystems sowie in Abhängigkeit von der minimal unterstützten Bandbreite eines Endgeräts zeitlich segmentiert und in Frequenzabschnitte segmentiert vorgenommen wird. Die zeitliche Segmentierung der Übertragung der Informationsblöcke geschieht dabei durch zykli sche und zeitlich aufeinanderfolgende Übertragung in bestimmmter Reihenfolge, die in Frequenzabschnitte segmentierte Übertragung geschieht durch segmentierung der Gesamtbandbreite des Systems in Subträger, denen jeweils ein Bruchteil der Gesamtbandbreite zugewiesen wird, und auf denen die Informationsblöcke zyklisch in bestimmter Reihenfolge übertragen werden.

Weiterhin umfasst die Erfindung eine Basisstation zur Übertragung von Daten mit Mitteln zur Durchführung des oben dargestellten Verfahrens.

Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass Endgeräte unabhängig von ihrer Bandbreitenkapazität effizienten Zugang zum 3G-Mobilfunk-Kommunikationssystem erhalten, wobei vor allem Endgeräten der oberen Leistungsklasse sehr schnelle Reaktionszeiten beim Übergang vom Bereitschafts- in den Betriebsmodus garantiert sind. Der Zugriff auf das Kommunikationssystem für leistungsschwächere Endgeräte ist ebenfalls sehr effizient, da das beschriebene Verfahren in Hinblick auf diese Geräteklasse optimiert ist, ohne dass dabei Nachteile für leistungsstärkere Endgeräte entstehen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht. Dabei zeigen:
1: die bisherige zeitliche Segmentierung des Funkkontrollkanals BCH
2: die zeitliche Segmentierung sowie die Segmentierung in Frequenzabschnitte des Funkkontrollkanals BCH
3: die Übertragung von Indikatorfeldern IF zwischen den Informationsblöcken IB
1 zeigt eine mögliche zeitliche Segmentierung des Funkkontrollkanals BCH, wie sie in der jetzigen 3G-Ausprägung möglich ist: Die Informationsblöcke A, B, C, D werden nacheinander auf einem Träger übertragen und zyklisch wiederholt, wobei der Träger die Gesamtbrandbreite des Systems sowie die minimal unterstützte Bandbreite eines Endgeräts nicht überschreitet. Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass für ein Endgerät unter bestimmten Umständen Wartezeiten entstehen. Wird zum Beispiel gerade Informationsblock A gesendet, obwohl ein Endgerät nur einen bestimmten Informationsblock des BCH benötigt wie zum Beispiel den Informationsblock C, muss dieses Endgerät solange warten, bis der Informationsblock C gesendet wird. Je stärker die zeitliche Segmentierung ist, d.h. je mehr verschiedene Informationsblöcke nacheinander übertragen werden, desto länger fällt die mögliche Wartezeit aus.
2 stellt die erfindungsgemäße zeitliche und frequenzbezogene Segmentierung des Funkkontrollkanals BCH dar. Erfindungsgemäß wird der Funkkontrollkanal BCH in Form von einzelnen Funkkanälen, vorzugsweise OFDM-Funkkanälen, aufgebaut. Die vorliegende Erfindung lässt sich jedoch auf alle Systeme anwenden, in denen die minimal unterstützte Bandbreite eines Endgeräts kleiner sein kann als die Gesamtbandbreite des Funkkommunikationssystems. OFDM ermöglicht maximal 256 Einzelträger, wobei einer oder mehrere Einzelträger zu einem Subträger zusammengefasst werden können. In 2 beträgt die Gesamtbandbreite des Systems 20 MHz, wobei weitere Varianten entsprechend der oben erwähnten Erweiterung des 3G-Standards möglich sind. Im Beispiel wird die Gesamtbandbreite von 20 MHz in vier Subträger von je 5MHz Bandbreite unterteilt, die von 1 bis 4 durchnummeriert sind. Die Bandbreite der Subträger entspricht dabei der minimalen Bandbreitenkapazität eines Endgeräts. Erfindungsgemäß erfolgt die Übertragung der Informationsblöcke A, B, C und D einerseits zeitlich segmentiert (die Informationsblöcke A, B, C, D werden nacheinander auf demselben Subträger übertragen und zyklisch wiederholt, siehe 1), andererseits erfolgt eine frequenz bezogene Segmentierung der Übertragung der Informationsblöcke unter Verwendung der Subträger 1 bis 4: Zu einem festen Zeitpunkt überträgt Subträger 1 Informationsblock A, Subträger 2 überträgt Informationsblock B usw. Die frequenzbezogene Segmentierung der Übertragung der Informationsblöcke auf dem BCH ermöglicht es leistungsstarken Endgeräten mit einer Bandbreitenkapazität von 20 MHz durch paralleles Lesen aller vier Subträger, alle vier Informationsblöcke A, B, C und D auf einmal zu lesen, wodurch ein großer Zeitgewinn gegenüber der herkömmlichen Vorgehensweise entsteht, bei der alle Informationsblöcke zeitlich nacheinander gelesen werden müssen. Erfindungsgemäß entsprechen die Informationsblöcke A, B, C und D den bisher verwendeten SIB: Es existieren verschiedene Typen von Informationsblöcken, die zusätzlich unterschiedliche Größen aufweisen können und zudem als Container aufzufassen sind, die Informationen der gleichen Zugehörigkeitsgruppe aufnehmen können.
3 zeigt die Erweiterung der segmentierten Übertragung der Informationsblöcke auf dem BCH um Indikatorfelder IF: Während leistungsstarke Endgeräte zum Beispiel durch paralleles Lesen zum Beispiel aller vier Subträger aus 2 alle vier Informationsblöcke A, B, C und D auf einmal lesen können, ist es mithilfe der Indikatorfelder auch leistungsschwächeren Endgeräten mit einer geringeren Bandbreitenkapazität möglich, effizient alle vier Informationsblöcke zu lesen. Erfindungsgemäß erfolgt jeweils zwischen der Übertragung der Informationsblöcke die Übertragung eines Indikatorfeldes IF. Ein Indikatorfeld IF enthält Informationen bezüglich der spezifischen Segmentierung der Übertragung der Informationsblöcke auf dem BCH, insbesondere Informationen zur zeitlichen und frequenzbezogenen Segmentierung der Übertragung. Beispielsweise könnte ein Endgerät den Informationsblock C benötigen, nachdem es auf Subträger 1 den Informationsblock A gelesen hat. Mithilfe des Indikatorfeldes IF, dass im Anschluss an Informationsblock A gesendet wird, könnte das Endgerät direkt zu Subträger 2 springen, da dort Informationsblock C als nächstes gesendet wird. Ein Indikatorfeld IF ist kleiner als ein Informationsblock und kann daher sehr effizient übertragen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausprägung der Erfindung stehen zum Beispiel lediglich drei Subträger bei vier möglichen Typen von Informationsblöcken zur Verfügung. Ein Endgerät benötigt beispielsweise den Informationsblock D. Ausgehend von der Situation, dass das Endgerät zunächst auf Subträger 1 empfängt, wo als nächstes Informationsblock A gesendet würde, müsste das Endgerät im herkömmlichen System nun solange warten, bis Informationsblock D gesendet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es dem Endgerät, anhand der Informationen der übertragenen Indikatorfelder direkt zu Subträger 3 zu springen, wo im übernächsten Schritt der benötigte Informationsblock D gesendet wird. Auf diese Weise lässt sich die Wartezeit für leistungsschwächere Endgeräte deutlich reduzieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt die minimale Bandbreitenkapazität eines Endgeräts keinen ganzzahligen Bruchteil der Gesamtbandbreite des Systems dar. Der verbleibende schmale Subträger kann vorteilhaft zum Beispiel zur kontinuierlichen Übertragung nur der wichtigsten Informationsblöcke genutzt werden, wobei die Information darüber ebenfalls in den Indikatorfeldern übertragen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Zahl der unterschiedlichen Informationsblöcke um ein Vielfaches höher als die Anzahl der Subträger. In diesem Fall kann die frequenzbezogene Segmentierung der Übertragung der Informationsblöcke auf dem BCH auf Basis einer Modulo-Funktion geschehen. Beträgt zum Beispiel die Gesamtbandbreite des Systems 20 MHz mit Subträgern von 5 MHz Bandbreite bei 16 verschiedenen Typen von Informationsblöcken, könnte Subträger 1 mit der Übertragung des Informationsblocks A beginnen, während Subträger 2 zunächst Informationsblock E, Subträger 3 den Informationsblock I und Subträger 4 den Informationsblock M überträgt usw. Die Information über diese Segmentierung ist wieder Bestandteil der Indikatorfelder IF. Auf diese Weise lässt sich die Wartezeit für die Endgeräte vorteilhaft optimieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Informationsblöcke (IB) unterschiedliche Längen auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Informationsblöcke (IB) entsprechend einer ihnen zugewiesenen Priorität unterschiedlich häufig gesendet.

Claims

Verfahren zur Übertragung von Daten in einem Funkkommunikationssystem, a. bei dem eine Basisstation über einen gesonderten Funkkontrollkanal mit Endgeräten kommuniziert, b. bei dem über den Funkkontrollkanal Informationsblöcke (IB) von der Basisstation zu den Endgeräten übertragen werden, c. bei dem die Informationsblöcke (IB) des Funkkontrollkanals auf je einem Subträger, bestehend aus mindestens einem Einzelträger, übertragen werden, d. bei dem die Informationsblöcke (IB) des Funkkontrollkanals in Abhängigkeit von der Gesamtbandbreite des Funkkommunikationssystems sowie in Abhängigkeit von der minimal unterstützten Bandbreite eines Endgeräts zeitlich segmentiert und in Frequenzabschnitte segmentiert übertragen werden, e. bei dem die zeitliche Segmentierung der Übertragung der Informationsblöcke (IB) durch zyklische und zeitlich aufeinanderfolgende Übertragung der Informationsblöcke (IB) in bestimmter Reihenfolge geschieht, f. bei dem die in Frequenzabschnitte segmentierte Übertragung der Informationsblöcke (IB) durch Segmentierung der Gesamtbandbreite des Systems in Subträger geschieht, denen jeweils ein Bruchteil der Gesamtbandbreite zugewiesen wird, und auf denen die Informationsblöcke (IB) zyklisch in bestimmter Reihenfolge übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Informationsblöcken (IB) je ein Indikatorfeld (IF) übertragen wird mit Informationen zur zeitlichen und frequenzbezogenen Segmentierung der Informationsblöcke (IB) auf dem Funkkontrollkanal.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt der Informationsblöcke (IB) zuvor festgelegt ist, indem die Informationsblöcke (IB) in verschiedene Typen kategorisiert sind.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkkommunikationssystem auf der Basis des Mehrträger-Modulationsverfahrens Orthogonal Frequency Division Multiplexing, abgekürzt OFDM, basiert.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsblöcke (IB) unterschiedliche Längen aufweisen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsblöcke (IB) entsprechend einer ihnen zugewiesenen Priorität unterschiedlich häufig gesendet werden.
Basisstation zur Übertragung von Daten, a. mit Mitteln zur Kommunikation mit Endgeräten über einen gesonderten Funkkontrollkanal, b. mit Mitteln zur Übertragung von Informationsblöcken (IB) über den Funkkontrollkanal von der Basisstation zu den Endgeräten, c. mit Mitteln zur Übertragung von Informationsblöcken (IB) des Funkkontrollkanals auf je einem Subträger, bestehend aus mindestens einem Einzelträger, d. mit Mitteln zur zeitlich segmentierten und in Frequenzabschnitte segmentierten Übertragung der Informationsblöcke (IB) des Funkkontrollkanals in Abhängigkeit von der Gesamtbandbreite des Funkkommunikationssystems sowie in Abhängigkeit von der minimal unterstützten Bandbreite eines Endgeräts, e. mit Mitteln zur zeitlichen Segmentierung der Übertragung der Informationsblöcke (IB) durch zyklische und zeitlich aufeinanderfolgende Übertragung der Informationsblöcke (IB) in bestimmter Reihenfolge, f. mit Mitteln zur Übertragung der in Frequenzabschnitte segmentierten Informationsblöcke (IB) durch Segmentierung der Gesamtbandbreite des Systems in Subträger, denen jeweils ein Bruchteil der Gesamtbandbreite zugewiesen ist zur zyklischen Übertragung der Informationsblöcke (IB) in bestimmter Reihenfolge.