DE10227853A1 - Data transmission in radio communications system with transmission diversity involves transmitting subscriber data signal via at least two antenna devices, reference signal via only one antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Funkkommunikationssystem, bei dem ein Teilnehmerdatensignal sendeseitig über mindestens zwei Antenneneinrichtungen abgestrahlt wird.The invention relates to a method for data transmission in a radio communication system in which a subscriber data signal on the transmission side is radiated at least two antenna devices.
Bei Funkkommunikationssystemen werden zur Qualitätsverbesserung einer Datenübertragung sogenannte „Diversity-Verfahren", beispielsweise als „Space-Diversity-Verfahren" oder als „Polarisations-Diversity-Verfahren" bezeichnet, verwendet.In radio communication systems are used quality improvement a so-called "diversity method", for example referred to as "space diversity method" or as "polarization diversity method" used.
Bei einem sendeseitig verwendeten Space-Diversity-Verfahren gelangt ein abzustrahlendes trägerfrequentes Teilnehmerdatensignal als Nutzdatensignal an mindestens zwei Antenneneinrichtungen, die einen Abstand von mehrere Wellenlängen zueinander aufweisen und die gleich polarisiert sind.With a space diversity method used on the transmission side a carrier frequency to be radiated arrives Subscriber data signal as useful data signal at at least two antenna devices, which are spaced from one another by several wavelengths and that are equally polarized.
Bei einem sendeseitig verwendeten Polarisations-Diversity-Verfahren gelangt das abzustrahlende Teilnehmersignal ebenfalls an mindestens zwei Antenneneinrichtungen, die jedoch unterschiedliche Polarisationen aufweisen. Typischerweise sind zwei Antenneneinrichtungen in einem gemeinsamen Antennengehäuse angeordnet.With one used on the transmission side Polarization diversity method the subscriber signal to be emitted also reaches at least two antenna devices, but different polarizations exhibit. Typically there are two antenna devices in one common antenna housing arranged.
Diversity-Verfahren sind sowohl sendeseitig als auch empfangsseitig verwendbar und dienen zur Verbesserung der Übertragungsqualität durch Verbesserung einer betrachteten Empfangssituation.Diversity procedures are both on the transmit side as well can also be used on the receiving side and serve to improve the transmission quality Improvement of a considered reception situation.
Bei Funkkommunikationssystemen, wie beispielsweise beim GSM-Mobilfunksystem oder beim GERAN-Mobilfunksystem, wird beispielsweise ein sendeseitiges Teilnehmersignal in zwei Teilsignale aufgeteilt, die dann über zwei „Carrier-Units" zur Abstrahlung an zwei räumlich getrennte, gleichpolarisierte Antenneneinrichtungen gelangen. Da die Carrier-Units bauartbedingte Toleranzen in den jeweiligen Signalpfaden der Teilsignale aufweisen, gelangen die beiden Teilsignale mit unterschiedlichen Signallaufzeiten zur Abstrahlung. Zusätzlich ergeben sich für jedes einzelne Teilsignal im Funkfeld durch Mehrwegeausbreitung spezifische Ausbreitungspfade mit unterschiedlichen Signallaufzeiten und Signaldämpfungen.In radio communication systems, such as for example in the GSM mobile radio system or in the GERAN mobile radio system, for example, a transmission side Subscriber signal divided into two sub-signals, which then via two "carrier units" for radiation spatially at two separate, equally polarized antenna devices arrive. There the carrier units design tolerances in the respective signal paths of the partial signals, the two partial signals arrive with different signals Signal propagation times for radiation. Additionally arise for each individual partial signal in the radio field by multipath specific Propagation paths with different signal propagation times and signal attenuation.
Empfangsseitig erfolgt eine Überlagerung der einzelnen Teilsignale zum Teilnehmersignal, wobei systemtechnisch ein sogenannter „Diversity-Gewinn" erzielt wird. Über den Diversity-Gewinn ist wiederum eine Funkzellenvergrößerung bzw. eine Reichweitenvergrößerung zwischen Sender und Empfänger erzielbar.On the reception side, the individual sub-signals to the subscriber signal, with system technology a so-called "diversity gain" is achieved Diversity gain is in turn an enlargement of the radio cell or an increase in range between Sender and receiver achievable.
Beim Empfänger wiederum sind die unterschiedlichen Ausbreitungspfade entsprechend zu berücksichtigen, was eine erhöhte Komplexität beim Empfänger bedeutet.The recipients are different To take propagation paths into account accordingly, which means increased complexity at the recipient.
Bei Mobilfunksystemen, wie beispielsweise beim GSM-Mobilfunksystem, wird bei einer Datenübertragung zwischen einem mobilen Teilnehmer und einer Basisstation eine Positionsbestimmung (Location Service) des Teilnehmers, beispielsweise mit Hilfe des sogenannten „Timing-Advance-Mechanismus, TA", durchgeführt. Dabei werden Signallaufzeiten eines Referenzsignals bei der Datenübertragung zwischen Teilnehmer und Basisstation bestimmt und mit deren Hilfe die Position des Teilnehmers ermittelt.In mobile radio systems, such as the GSM mobile radio system, is used for data transmission between a mobile Participants and a base station a position determination (location Service) of the participant, for example with the aid of the so-called "timing advance mechanism, TA" become signal transit times of a reference signal during data transmission determined between subscriber and base station and with their help determined the position of the participant.
Ungenauigkeiten bei der Positionsbestimmung sind direkt auf Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Signallaufzeit des Referenzsignals zurückzuführen.Inaccuracies in positioning are directly due to inaccuracies in determining the signal propagation time of the reference signal.
Beim GSM-Mobilfunksystem sind mit Hilfe des TA-Mechanismus Positionsbestimmungen mit einer Genauigkeit von ca. 200 Metern realisierbar, wobei neben dem TA-Mechanismus zur Positi onsbestimmung noch weitere standardisierten Verfahren wie Assisted-GPS (A-GPS), Enhanced-Observed-Time-Difference (E-OTD) bzw. Cell-ID-Timing-Advance (CITA) bekannt sind.The GSM mobile radio system includes Using the TA mechanism position determination with accuracy of about 200 meters can be realized, in addition to the TA mechanism other standardized procedures such as Assisted-GPS (A-GPS), Enhanced-Observed-Time-Difference (E-OTD) or Cell ID timing advance (CITA) are known.
Eine Positionsbestimmung ist mit einer erforderlichen Genauigkeit bei einem sendeseitig durchgeführten Diversity-Verfahren nur unter großem Aufwand bzw. nicht mehr durchführbar, bedingt durch die Mehrwegeausbreitung und durch die unterschiedlichen Signallaufzeiten in den jeweiligen Carrier-Units.A position determination is with a required accuracy in a diversity process carried out on the transmission side only under great Effort or no longer feasible, due to the multipath spread and the different Signal transit times in the respective carrier units.
Für laufzeitabhängige bzw. laufzeitkritische Systemparameter oder Systemeigenschaften bei der Datenübertragung, beispielsweise bei einem „Synchronised-Handover" bzw. bei einem „Pseudo-Synchronised-Handover", treten entsprechende Probleme auf.For term-dependent or runtime-critical system parameters or system properties in data transmission, for example in the case of a “synchronized handover” or a “pseudo-synchronized handover”, corresponding steps occur Problems on.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren für eine Datenübertragung in einem Funkkommunikationssystem derart zu realisieren, dass Vorteile eines sendeseitig eingesetzten Diversity-Verfahrens unter weitgehender Vermeidung von durch Mehrwegeausbreitung bedingten Nachteilen nutzbar sind.The object of the present invention is a process for a data transfer to realize in a radio communication system such that advantages of a diversity process used at the broadcaster Avoiding disadvantages caused by multipath propagation are.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object of the invention is achieved by solved the features of claim 1. Advantageous further developments are specified in the subclaims.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind in einem Funkkommunikationssystem mit sendeseitigem Diversity-Verfahren laufzeitkritische Systemparameter, beispielsweise für eine Positionsbestimmung, unter Verwendung des Referenzsignals ausreichend genau ermittelbar.By the method according to the invention are in a radio communication system with a transmission-side diversity process runtime-critical system parameters, for example for position determination, can be determined with sufficient accuracy using the reference signal.
Besonders vorteilhaft wird die Funkzellengröße bzw. die Versorgungsreichweite für alle einer Funkzelle zugeordneten Teilnehmer während der Ermittlung der laufzeitkritischen Systemparameter beibehalten, da die Teilnehmerdaten als Nutzda ten weiterhin über mindestens zwei der Antenneneinrichtungen sendeseitig abgestrahlt werden.The radio cell size or the coverage range for all participants assigned to a radio cell during the determination of the runtime-critical ones Maintain system parameters because the subscriber data is used as useful data continue over radiated at least two of the antenna devices on the transmission side become.
Für die Ermittlung von genau zu bestimmenden Signallaufzeiten für die laufzeitkritischen Systemparameter wird das Referenzsignal verwendet.For the determination of precisely determined signal propagation times for the runtime-critical ones System parameters, the reference signal is used.
Bei Funkkommunikationssystemen mit Zeitschlitz-Vielfachzugriffsverfahren, bei denen die einzelnen Teilnehmersignale in Zeitschlitzen aufgeteilt in periodisch wiederkehrenden Rahmen übertragen werden, wird beispielsweise nur bei jedem n-ten Rahmen eine erfindungsgemäße Referenzsignalübertragung durchgeführt. Dadurch werden Übertragungsressourcen eingespart.With radio communication systems with Time slot multiple access method in which the individual subscriber signals divided into time slots are transmitted in periodically recurring frames, For example, a reference signal transmission according to the invention is only carried out every nth frame carried out. This makes transmission resources saved.
Zwar würde mit n = 1 bei einer in jedem Rahmen erfolgenden Referenzsignalübertragung zu einem betrachteten Teilnehmer beispielsweise eine Positionsbestimmung sehr genau werden, jedoch würde durch ständigen Verlust des Diversity-Gewinns eine zuverlässige Funkversorgung des Teilnehmers unsicher werden.With n = 1 in a every frame of reference signal transmission to a considered Participants, for example, very precisely determine a position, however would by constant Loss of the diversity gain a reliable radio coverage of the participant become insecure.
Wird eine Positionsbestimmung anhand eines Timing-Advance-Mechanismus durchgeführt, so gelangt das Referenzsignal über ausschließlich eine Antenneneinrichtung zur Abstrahlung, wodurch beim Empfänger Mehrdeutigkeiten bei der Signallaufzeitmessung des Referenzsignals vermindert werden.Is a position determination based on of a timing advance mechanism carried out, so the reference signal comes across exclusively an antenna device for radiation, which causes ambiguities in the receiver be reduced in the signal transit time measurement of the reference signal.
Erfindungsgemäß wird bei Funkkommunikationssystemen mit Zeitschlitz-Vielfachzugriffsverfahren das Referenzsignal in einem Zeitschlitz übertragen, wobei dieser Zeitschlitz bzw. der zur Übertragung verwendete Burst für jeden Funkkommunikationsendgerätehersteller spezifisch festgelegt sein kann.According to the invention in radio communication systems with time slot multiple access method the reference signal in transmitted to a time slot, this time slot or the burst used for transmission for each Radio communication terminals manufacturers can be specified specifically.
Um für verschiedene Hersteller herstellerspezifische Referenzsignale an der entsprechenden Zeitschlitzposition übertragen zu können, sind die Referenzsignale sendeseitig – beispielsweise bei der Basisstation – herstellerspezifisch in einer Tabelle hinterlegt und abrufbar. Dadurch wird ermöglicht, dass Endgeräte verschiedener Hersteller im Funkkommunikationssystem eines Netzbetreibers betrieben werden können.To be manufacturer-specific for different manufacturers Transfer reference signals at the corresponding time slot position to be able the reference signals on the transmission side - for example at the base station - are manufacturer-specific stored and available in a table. This enables that terminals from different manufacturers in the radio communication system of a network operator can be operated.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Positionsbestimmung periodisch oder in zufällig gewählten Zeitabständen.According to the invention, a position is determined periodically or in random selected Intervals.
Das Referenzsignal wird beim GSM-Mobilfunksystem bzw. beim GERAN-Mobilfunksystem bevorzugt mit Hilfe des sogenannten SCCH-Kanals übertragen, der in jedem zehnten Rahmen wiederholt wird. Als Referenzsignal wird erfindungsgemäß eine verlängerte Trainingssequenz eines zur Synchronisation dienenden SCH-Zeitschlitzes verwendet.The reference signal is in the GSM mobile radio system or in the GERAN mobile radio system, preferably with the help of the so-called SCCH channel transmitted, which is repeated every tenth frame. As a reference signal becomes an extended training sequence according to the invention a SCH time slot used for synchronization.
Ein zur Synchronisation dienende Zeitschlitz dient mobilen Endgeräten von Nachbarzellen zum sogenannten „Monitoring", wobei im IDLE-Frame ein Nachbarzellen-Endgerät die Nutzinformationen des SCH-Kanals dekodiert. Durch den darin enthaltenen Betreibercode erkennt das Nachbarzellen-Endgerät, ob es auf die zugehörige Zelle des SCH-Kanals zugreifen darf oder nicht. Durch das erfindungsgemäße periodische Abschalten des sendeseitigen Diversity-Verfahrens in nur jedem n-ten Rahmen wird gewährleistet, dass Nachbarzellen-Endgeräte den Versorgungsbereich der dem SCH-Kanal zugeordneten Zelle entsprechend beobachten können.One used for synchronization Time slot serves mobile end devices from neighboring cells to so-called "monitoring", whereby in the IDLE frame a neighboring cell terminal decodes the useful information of the SCH channel. By the one in it contained operator code recognizes the neighboring cell terminal whether it to the associated Cell of the SCH channel may or may not access. By the periodic according to the invention Deactivation of the transmission-side diversity method in only every nth Frame is guaranteed that neighboring cell terminals the coverage area of the cell assigned to the SCH channel accordingly can watch.
Erfindungsgemäß wird dann beispielsweise bei jedem hundertsten Rahmen eine Positionsbestimmung mit Hilfe einer sogenannten „Location-Measurement-Unit, LMU" durchgeführt, die bereits jetzt üblicherweise bei jeder Basisstation als Baugruppe verfügbar ist. Die LMU weist als zusätzliche Funktion ein a priori Wissen über die zur Positionsbestimmung zu verwendenden Rahmen bzw. deren Rahmennummern auf. Ein Kommunikationsendgerät eines Teilnehmers bestimmt Laufzeiten des Referenzsignals und meldet diese zur Basisstation zurück, wobei durch wiederholte Messungen Toleranzen bei der Positionsbestimmung reduziert werden.According to the invention, for example, every hundredth frame a position determination with the help of a so-called "location measurement unit, LMU "carried out the already usually now is available as an assembly for every base station. The LMU points out as additional Function an a priori knowledge of the frames to be used for position determination or their frame numbers on. A communication terminal a participant determines the run times of the reference signal and reports this back to the base station, with repeated measurements tolerances in the position determination be reduced.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Referenzsignal eines Teilnehmers wechselweise über die mindestens zwei Antenneneinrichtungen abgestrahlt und es erfolgt eine empfangsseitige Bewertung der gemessenen Referenzsignallaufzeiten für jede verwendete Antenneneinrichtung. Die geringste Referenzsignallaufzeit entspricht am besten dem sogenannten „line of sight"-Ausbreitungspfad. Für weiter durchzuführende Positionsbestimmungen wird die derart ermittelte Antenneneinrichtung zur Abstrahlung des Referenzsignals bevorzugt verwendet.In an advantageous embodiment the invention, the reference signal of a participant is alternately on the radiated at least two antenna devices and it takes place a reception-side evaluation of the measured reference signal propagation times for every antenna device used. The lowest reference signal transit time best corresponds to the so-called "line of sight" propagation path. For further to be performed The antenna device determined in this way becomes positional determination preferably used to emit the reference signal.
Werden mehr als zwei Antenneneinrichtungen zur Abstrahlung verwendet, steigt die Wahrscheinlichkeit an, den Line-Of-Sight-Ausbreitungspfad zu detektieren, wodurch eine Steigerung der Genauigkeit bei der Positionsbestimmung ermöglicht wird.Be more than two antenna devices used for radiation, the probability increases that Line-of-sight propagation path to detect, thereby increasing the accuracy of the Position determination is made possible.
Zur Überprüfung der Genauigkeit der Positionsbestimmung erfolgt von Zeit zu Zeit ein Wechseln der Antenneneinrichtungen zur Referenzsignal-Abstrahlung mit nachfolgender Laufzeit-Bewertung.To check the accuracy of the position determination the antenna devices are changed from time to time for reference signal radiation with subsequent runtime evaluation.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:In the following an embodiment of the Invention explained in more detail with reference to a drawing. It shows:
Eine Basisstation BTS beinhaltet zur Übertragung von Teilnehmersignalen sechs Carrier-Units CU1 bis CU6, die zu übertragende Teilnehmersignale über ein Netzwerk Core erhalten.A base station includes BTS for transmission of subscriber signals six carrier units CU1 to CU6, the one to be transmitted Subscriber signals via get a network core.
Ein Teilnehmerdatensignal TN1, das einem ersten Teilnehmer TN zugeordnet ist, gelangt zur Abstrahlung an zwei Antennen ANT1 und ANT2, mit deren Hilfe ein sendeseitiges Diversity-Verfahren realisiert ist. Ein Referenzsignal REF, das dem ersten Teilnehmer TN ebenfalls zugeordnet ist, wird hingegen erfindungsgemäß nur über eine erste Antenne ANT1 abgestrahlt.A subscriber data signal TN1, which is assigned to a first subscriber TN, is transmitted to two antennas ANT1 and ANT2, with the aid of which a diversity-side transmission method is implemented. A reference signal REF, which is also assigned to the first subscriber TN, is, however, according to the invention only via a first antenna ANT1 emitted.
Das Teilnehmerdatensignal TN1 und das Referenzsignal REF, die von der ersten Antenne ANT1 abgestrahlt werden, gelangen über einen Ausbreitungspfad AP1 zum Teilnehmer TN, während das Teilnehmerdatensignal TN1, das von einer zweiten Antenne ANT2 abgestrahlt wird, über einen Ausbreitungspfad AP2 zum Teilnehmer TN gelangt.The subscriber data signal TN1 and the reference signal REF emitted by the first antenna ANT1 will get over a propagation path AP1 to the subscriber TN while the subscriber data signal TN1, which is emitted by a second antenna ANT2, via a Propagation path AP2 reaches the subscriber TN.
Wird bei einem GSM-Mobilfunksystem das Referenzsignal REF mit Hilfe eines SCH-Synchronisationskanals übertragen, so wird das Referenzsignal REF wechselweise durch die beiden Antennen ANT1 bzw. ANT2 wie folgt abgestrahlt:
- – bei allen geraden TDMA-Rahmen über die erste Antenne ANT1 und
- – bei allen ungeraden TDMA-Rahmen über die zweite Antenne ANT2.
- - With all straight TDMA frames via the first antenna ANT1 and
- - for all odd TDMA frames via the second antenna ANT2.
Ein BSS-SMLC ordnet dann Signallaufzeitmessungen an, die auf den Referenzsignalen REF der geraden oder ungeraden TDMA-Rahmen basieren. Damit sind sowohl bei der Local-Measurement-Unit LMU als auch beim mobilen Teilnehmer TN das durch die BSS-SMLC signalisierte Zeitmultiplex bekannt.A BSS-SMLC then orders signal delay measurements on the reference signals REF of the even or odd TDMA framework based. This means that both the local measurement unit LMU and the mobile subscriber TN knows the time-division multiplex signaled by the BSS-SMLC.
Das BSS-SMLC wertet dann die Signallaufzeiten für die jeweiligen Ausbreitungspfade AP1 und AP2 aus und selektiert für spätere Positionsbestimmungen denjenigen Ausbreitungspfad, der mit einer geringen Signallaufzeit einem direkten Ausbreitungspfad (Live-Of-Sight-Kriterium) am besten entspricht.The BSS-SMLC then evaluates the signal propagation times for the respective propagation paths AP1 and AP2 and selected for later position determinations the propagation path that has a short signal propagation time a direct propagation path (live-of-sight criterion) is best equivalent.
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