DE19747366C2 - Verfahren, Basisstation, Empfangseinrichtung und Mobilstation zur Übertragung von Nutzinformationen und Signalisierungsinformationen für ein Mobil-Kommunikationssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Basisstation, eine Empfangseinrichtung und eine Mobilstation zur Übertragung von Nutzinformationen und Signalisierungsinformationen für ein Mobil-Kommunikationssystem, insbesondere für ein Mobil-Kom­ munikationssystem mit TD/CDMA-Teilnehmerseparierung.

In Mobil-Kommunikationssystemen werden Nachrichten (bei­ spielsweise Sprache, Bildinformationen oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnitt­ stelle zwischen sendender und empfangender Funkstation (Basisstation bzw. Mobilstation) übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Träger­ frequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Beim GSM (Global System for Mobile Communication) liegen die Trägerfrequenzen im Bereich von 900, 1800 bzw. 1900 MHz. Für zukünftige Mobilfunknetze mit TDMA- oder TD/CDMA-Übertragungsverfahren über die Funk­ schnittstelle, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der 3. Genera­ tion sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorge­ sehen.

Das gegenwärtig existierende Mobilfunksystem GSM (Global System for Mobile Communications) ist ein Mobil-Kommunika­ tionssystem mit einer TDMA-Komponente zur Teilnehmerseparie­ rung (Time Division Multiple Access). Gemäß einer Rahmen­ struktur werden Nutzinformationen der Teilnehmerverbindungen in Zeitschlitzen übertragen. Die Übertragung erfolgt block­ weise. Aus dem GSM-Mobilfunksystem sind weiterhin ebenfalls dem Zeitraster der Rahmenstruktur angepaßte Kanäle (BCCH broadcast control channel) zur Übertragung von Signalisie­ rungsinformationen, d. h. Organisationsinformationen an alle Mobilstationen in der jeweiligen Funkzelle bekannt. Diese Organisationsinformationen umfassen Angaben zum Aufenthalts­ bereich, zur Funkzelle, zur Kanalstruktur und zu Optionen, die innerhalb der Zelle unterstützt werden. Weitere Signali­ sierungsinformationen werden in Auf- und Abwärtsrichtung gesendet.

Aus DE 195 49 148 A1 ist ein Mobil-Kommunikationssystem be­ kannt, das eine CDMA-Teilnehmerseparierung (CDMA code division multiple access) nutzt und empfangsseitig ein JD- Verfahren (joint detection) anwendet, um unter Kenntnis von Spreizkodes mehrerer Teilnehmer eine verbesserte Detektion der übertragenen Nutzinformationen vorzunehmen.

Weiterhin ist es, siehe WO 93/12 590 A1 und DE 44 27 755 A1, bekannt, für einzelne Verbindungen zwischen der Basisstation und einer Mobilstation in Abwärtsrichtung eine richtungs­ selektive Abstrahlung vorzunehmen. Ist die Position der Mobilstation bezüglich der Basisstation bekannt, können die Nutzinformationen für diese Mobilstation, gerichtet abge­ strahlt werden. Für die Signalisierungsinformationen, die für mehrere Mobilstationen bestimmt ist, oder bei denen die Position der Mobilstation nicht bekannt ist, ist diese Form der richtungsselektiven Abstrahlung nicht möglich.

Bezüglich der Übertragung von Nutzinformationen und Signali­ sierungsinformationen entsteht folglich ein unterschiedlicher Antennengewinn, der bei einem Mobil-Kommunikationssystem einen "Flaschenhals" im Sinne der Kapazität und Netzplanung dar­ stellt. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Probleme zu be­ seitigen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, die Basisstation mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11, die Empfangseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 22 und die Mobilstation mit den Merkmalen des Patentanspruchs 24 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Übertragung von Nutz­ informationen und Signalisierungsinformation in einem Mobil- Kommunikationssystem wird davon ausgegangen, daß von der Basisstation die Nutzinformationen, stärker richtungsselektiv gesendet werden als die Signalisierungsinformation. Um den unterschiedlichen Antennengewinn auszugleichen wird sendesei­ tig eine Fehlerschutzcodierung der Nutzinformationen und der Signalisierungsinformation durchgeführt wird, wobei die Feh­ lerschutzcodierung der Signalisierungsinformation höher ist als die Fehlerschutzcodierung der Nutzinformationen.

Mit diesen Maßnahmen werden weiterhin die Vorteile des rich­ tungsselektiven Sendens genutzt. Für die Signalisierungsin­ formationen, die durch den geringeren Antennengewinn schlech­ ter empfangen werden, wird jedoch durch den höheren Fehler­ schutz ein Ausgleich geschaffen. Die Reichweite der Signale ist damit für vergleichbare Sendeleistungen weniger unter­ schiedlich, oder anders ausgedrückt, für die Signalisierungs­ informationen braucht für vergleichbare Reichweiten nicht überproportional mehr Sendeleistung aufgebracht werden. Da eine erhöhte Sendeleistung zusätzliche Interferenzen in benachbarten Zellen hervorruft, ergeben sich durch die weni­ ger richtungsselektive Abstrahlung der Signalisierungsin­ formationen eine Reichweitenbegrenzung für die Funkzellen, die besonders in Gebieten mit geringer Teilnehmerdichte die Funkzellengröße unvorteilhaft begrenzt. Die Erfindung ver­ größert die Reichweite und damit die mögliche Zellengröße.

Die Fehlerschutzcodierung, siehe auch EP 0 586 090 A1, kann nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung durch eine Faltungscodierung, eine Blockcodierung, eine Wiederholung des Sendens der Informationen, eine Verwürfelung der Informationen oder eine Kombination dieser Maßnahmen verwirklicht werden. In jedem Fall ergibt sich eine Fehlerschutzcodierung für die Sig­ nalisierungsinformationen, die gegenüber dem Schutz der Nutz­ informationen wirksamer ist. Die Fehlerschutzmechanismen werden vorteilhafterweise sendeseitig bei der Signalverarbeitung implementiert, so daß die Empfangbarkeit der Signalisierungs­ informationen in der Funkzelle oder Sektoren davon zusätzlich verbessert wird.

Im Sinne einer Netzplanung wird in einem Mobil-Kommunika­ tionssystem die Fehlerschutzcodierung von Funkzelle zu Funkzelle variabel eingestellt. Da Funkzellen in unter­ schiedlichen geographischen Umgebungen eingerichtet werden und auch unterschiedliche Formen der gerichteten Abstrahlung verwenden, z. B. Sektorzellen, Abstrahlung mittels adaptiver Antennen, die eine SDMA (Space Division Multiple Access) Teilnehmerseparierung ermöglichen), ist das Reichweitenver­ hältnis von Nutzinformation und Signalisierungsinformation für jeden Fall unterschiedlich. Schrittweise kann für die einzelnen Funkzellen der Fehlerschutz für die Signalisie­ rungsinformationen erhöht werden. Für die Einstellung der Sendeleistung bedeutet dies, daß bei Funkzellen mit maximaler Sendeleistung für die Signalisierungsinformationen die Reichweite erhöht wird oder daß bei bereits ausreichender Reichweite die Sendeleistung verringert werden kann.

Die Signalisierungsinformationen werden als Organisationsin­ formationen oder Organisationszusatzinformationen (beispiels­ weise als Notruf) in einem Organisationskanal gesendet. Der­ artige Organisationsinformationen oder Organisationszusatz­ informationen werden vorteilhafterweise omnidirektional gesendet. Die Signalisierungsinformationen können jedoch auch als Teilnehmerruf- oder Teilnehmerzugriffsinformationen in einem Signalisierungskanal gesendet werden. Auch für diese Signalisierungsinformationen, die noch nicht einzelnen Mobil­ stationen zugeordnet werden können, bringt die Fehlerschutz­ codierung nach der Erfindung wesentliche Vorteile. Die Feh­ lerschutzcodierung wird derart variabel eingestellt, daß ein höherer Antennengewinn des richtungsselektiven Sendens aus­ geglichen wird.

Für die Organisationsinformationen und die Teilnehmerruf­ informationen wird netzseitig der Fehlerschutz vorgenommen. Für die Teilnehmerzugriffsinformationen nimmt die Mobilsta­ tion die Fehlerschutzcodierung vor.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung findet die Erfindung in Mobil-Kommunikationssystemen, bei denen die Übertragung der Nutzinformationen und Signalisierungssinformationen in einem gemeinsamen Frequenzband erfolgt, wobei zur Teilnehmerse­ parierung in einem Zeitschlitz beispielsweise ein CDMA-Ver­ fahren mit individuellen Spreizkodes benutzt wird.

Die Nutzinformationen werden breitbandig, z. B. in einem 1,6 oder 2,0 MHz Frequenzband, übertragen. Besonders in solchen Mobil-Kommunikationssystemen ist eine korrekte Leistungs­ regelung wichtig, da mehrere Teilnehmersignale gleichzeitig in einem Frequenzkanal übertragen werden. Leistungsschwan­ kungen der empfangenen Teilnehmersignale werden durch die Leistungsregelung weitgehend ausgeglichen. Vorteilhafterweise kommt bei der Detektion der Teilnehmersignale ein JD-Ver­ fahren (joint detection) zum Einsatz. Hiermit können die Interferenzen anderer Teilnehmersignale bei der Detektion eines Teilnehmersignals berücksichtigt werden.

Bei einer Kombination von TDMA- und Dauerwellenübertragung kann beispielsweise eine Leistungsregelung nur für Kanäle der Nutzinformationen angewendet werden, währenddessen die Orga­ nisationsinformationen mit konstanter Sendeleistung abge­ strahlt werden. Damit kann dieser Organisationskanal mit konstanter Leistung als Referenz für die Leistungsregelung und für Handover-Informationen (Messungen) genutzt werden. Durch eine mögliche Trennung der Leistungsregelung kann eine optimierte Zellplanung für die Kanäle der Nutzinformationen durchgeführt werden. Die funktechnischen Ressourcen werden für die Nutzinformationen gut genutzt. Die Organisations­ informationen sind ständig verfügbar. Eine Synchronisation von Basisstationen untereinander ist nicht erforderlich.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die Signalisierungsinformationen nach einem DS-CDMA-Verfahren mit einem Spreizfaktor gespreizt. Damit wird auch für die Organi­ sationsinformationen ein CDMA-Verfahren zur Übertragung ge­ wählt, so daß empfängerseitig die Signalverarbeitungsein­ richtung für beide CDMA-Verfahren zumindest teilweise gemein­ same Komponenten oder Algorithmen verwenden kann.

Vorteilhafterweise wird zur Spreizung der Organisationsin­ formationen ein größerer Spreizfaktor als zur Spreizung der Nutzinformationen benutzt. Damit ist für die Organisationsin­ formationen ein größerer Prozessgewinn realisierbar als für die Nutzinformationen. Der Kanal für die Organisationsin­ formationen ist also störresistenter.

Der größere Spreizfaktor für die Organisationsinformationen wird nach einer vorteilhaften Ausprägung dadurch erzielt, daß Symbole der Organisationsinformationen eine länge Symboldauer haben als Symbole der Nutzinformationen. Die Symboldauer der Organisationsinformationen kann ein ganzzahliges Vielfaches der Nutzinformationen sein. Somit können die Teilnehmerkodes bzw. DS-CDMA-Spreizsequenzen darstellende Chips die selbe Chiplänge (bzw. ein ganzzahliges Vielfaches davon) haben. Zur Erzeugung der Chips kann folglich ein gemeinsamer Takt ver­ wendet werden.

Der größere Prozessgewinn für die Organisationsinformationen wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß im Vergleich zur Datenrate der Nutzinformationen eine wesentlich geringere Datenrate, die beispielsweise kleiner oder gleich 1 kBit/s ist, verwendet wird. Die Organisationsinformationen werden also auf die wesentlichsten Angaben beschränkt, die jedoch sehr störresistent übertragen werden.

Für weitere Signalisierungsinformationen im Mobil-Kommunika­ tionssystem wird die Signalverarbeitungseinrichtung gemäß einer Weiterbildung derart ausgeprägt, daß Signalisierungs­ informationen für eine blockweise Übertragung in den Zeit­ schlitzen vorbereitet werden. Es wird also ein TDMA-basiertes Verfahren für die Signalisierungsinformationen angewendet. Diese Signalisierungsinformationen sind ggf. wie die Nutz­ informationen individualisiert, so daß eine Leistungsregelung von Vorteil ist. Zweckmäßigerweise wird für die Signalisie­ rungsinformationen ein eigener Spreizkode verwendet und der Frequenzkanal der Nutzinformationen benutzt. Die Kombination und Separierung der Nutz- und Signalisierungsinformationen läßt sich somit rein rechentechnisch, ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand erreichen.

Für die Organisationsinformationen wird durch den größeren Prozessgewinn ebenfalls eine Reichweitenvergrößerung er­ reicht. Werden die Nutzinformationen und die Organisations­ informationen mit etwa gleicher Leistung abgestrahlt, dann ergibt sich ein vereinfachter Aufbau der Übertragungsein­ richtung; trotzdem kann gemäß vorstehender Ausprägung eine vergleichbare Reichweite für Nutzinformationen und Organisa­ tionsinformationen erzielt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Mobilfunknetzes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Rahmenstruktur der Funkschnittstelle,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Sendeeinrichtung einer Basisstation,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Empfangseinrichtung einer Mobilstation,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Übertragungseinrichtung,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Hochfrequenzeinrichtung,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer sendeseitigen Signalver­ arbeitung, und

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer empfangsseitigen Signal­ verarbeitung.

Das in Fig. 1 dargestellte Mobil-Kommunikationssystem ent­ spricht in seiner Struktur einem bekannten GSM-Mobilfunknetz, das aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC be­ steht, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobil- Vermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einem Basis­ stationscontroller BSC verbunden. Jeder Basisstationscon­ troller BSC ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS. Eine solche Basisstation BS ist eine Funkstation, die über eine Funkschnittstelle eine Nachrich­ tenverbindung zu Mobilstationen MS aufbauen kann.

In Fig. 1 sind beispielhaft drei Funkverbindungen zur Übertra­ gung von Nutzinformationen ni bzw. Signalisierungsinforma­ tionen si zwischen drei Mobilstationen MS und einer Basis­ station BS dargestellt. Ein Operations- und Wartungszentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mo­ bilfunknetz bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Mobil-Kommunikationssysteme übertrag­ bar, in denen die Erfindung zum Einsatz kommen kann.

Die Basisstation BS ist mit einer Antenneneinrichtung AE ver­ bunden, die z. B. aus drei Einzelstrahlern besteht. Jeder der Einzelstrahler strahlt gerichtet in einen Sektor der durch die Basisstation BS versorgten Funkzelle. Es können jedoch alternativ auch eine größere Anzahl von Einzelstahlern (gemäß adaptiver Antennen) eingesetzt werden, so daß auch eine weitergehende räumliche Teilnehmerseparierung nach einem SDMA-Verfahren (space division multiple access) eingesetzt werden kann. Die sektorisierte Abstahlung erfolgt für die Nutzinformationen ni.

Die Basisstation BS stellt den Mobilstationen Organisations­ informationen oi über den Aufenthaltsbereich (LA location area) und über die Funkzelle (Funkzellenkennzeichen) zur Ver­ fügung. Die Organisationsinformationen oi werden gleichzeitig über alle Einzelstahler der Antenneneinrichtung AE abge­ strahlt. Eine omnidirektionale Abstrahlung erfolgt auch für Signalisierungsinformationen si zum Teilnehmerrufen (paging), da nicht bekannt ist, in welchem Sektor sich die gesuchte Mobilstation MS befindet. Im Empfangsfall für die Basis­ station werden auch Teilnehmerzugriffsinformationen (random access) als omnidirektional eingehende Signalisierungs­ informationen si ausgewertet.

Die Kommunikationsverbindungen mit den Nutzinformationen ni zwischen der Basisstation BS und den Mobilstationen MS unter­ liegen einer Mehrwegeausbreitung, die durch Reflexionen bei­ spielsweise an Gebäuden zusätzlich zum direkten Ausbreitungs­ weg hervorgerufen werden. Durch eine gerichtete Abstahlung durch bestimmte Einzelstrahler der Antenneneinrichtung AE ergibt sich im Vergleich zur omnidirektionalen Abstahlung ein größerer Antennengewinn. Die Qualität der Kommunikationsver­ bindungen wird durch die gerichtete Abstrahlung verbessert.

Geht man von einer Bewegung der Mobilstationen MS aus, dann führt die Mehrwegeausbreitung zusammen mit weiteren Störungen dazu, daß bei der empfangenden Mobilstation MS sich die Signalkomponenten der verschiedenen Ausbreitungswege eines Teilnehmersignals zeitabhängig überlagern. Weiterhin wird davon ausgegangen, daß sich die Teilnehmersignale verschie­ dener Basisstationen BS am Empfangsort zu einem Empfangs­ signal rx in einem Frequenzkanal überlagern. Aufgabe einer empfangenden Mobilstation MS ist es, in den Teilnehmersigna­ len übertragene Daten d der Nutzinformationen ni, Signali­ sierungsinformationen si und Daten oid der Organisations­ informationen oi zu detektieren.

In Fig. 2 ist die Übertragung der Teilnehmersignale über die Funkschnittstelle mit einer Bandbreite B, beispielsweise B = 1,6 MHz, gezeigt. Die Funkschnittstelle hat dabei eine Zeit­ multiplex- (TDMA) und eine Codemultiplex-Komponente (CDMA). Mehrere Frequenzbänder - nicht dargestellt - können für das Mobilfunknetz vorgesehen sein. Eine Zeitachse t ist derart in ein Zeitraster bestehend aus mehreren Zeitschlitzen ts, bei­ spielsweise 8 pro Zeitrahmen unterteilt, daß eine Übertragung in Funkblöcken erfolgt. Die Teilnehmersignale für mehrere Mo­ bilstationen MS werden gleichzeitig in dem selben Frequenz­ kanal übertragen. Die Teilnehmerseparierung je Funkblock er­ folgt mit Hilfe von Spreizkodes c1 bis c8 bzw. c9 als Spreiz­ kode für einen Signalisierungskanal PCH, so daß acht Teil­ nehmersignale und ein Signal eines Signalisierungskanal gleichzeitig übertragen werden können. Für Nutzinformationen ni und Signalisierungsinformationen si wird ein einheitliches Spreizverfahren verwendet.

Die Nutzinformationen ni und die Signalisierungsinformationen si werden blockweise in den Zeitschlitzen ts übertragen, wäh­ renddessen die Organisationsinformationen oi unabhängig von dem Zeitraster in einer Dauerwellenübertragung (CW contineous wave) übertragen werden.

Für die Nutzinformationen ni wird eine Leistungsregelung durchgeführt, die abhängig von den individuellen bei der jeweiligen Mobilstation MS und der Basisstation BS gemessenen und signalisierten Empfangsleistungen ist. Für die Signali­ sierungsinformationen si wird eine Leistungsregelung bei einer individualisierten Signalisierung zu einzelnen Mobil­ stationen MS eingesetzt. Die Organisationsinformationen oi werden mit einer konstanten Leistung abgestrahlt.

Die Spreizung der Daten d der Nutzinformationen ni und der Daten oid der Organisationsinformationen oi erfolgt gemäß Fig. 2 für die Nutzinformationen ni durch Spreizung jedes Datensymbols d mit einem der Spreizkodes c1 bis c8, wobei der Spreizfaktor, definiert durch Anzahl Chips pro Datensymbol, mit Q1 bis Q8 bezeichnet ist. Der Spreizfaktor Q1 des ersten Teilnehmersignals ist beispielsweise gleich drei. Der Spreiz­ kode cl wiederholt sich von Datensymbol d zu Datensymbol d. Die Spreizung der Signalisierungsinformationen si mit einem Spreizkodes c9 erfolgt entsprechend der Spreizung der Nutz­ informationen ni.

Die Spreizung der Daten oid der Organisationsinformationen oi erfolgt nach einem DS-CDMA-Verfahren, wobei die Symboldauer eines dieser Datensymbole wesentlich größer ist als die der Daten d der Nutzinformationen ni. Der DS-Spreizkode ist ein fortlaufender Spreizkode mit einem Spreizfaktor Q9 = 12, der größer als der der Nutzinformationen ni ist. Dabei ist die Länge der Chips zur Spreizung der Nutzinformationen ni und der Organisationsinformationen oi gleich.

Die Datenrate der Organisationsinformationen oi ist bei­ spielsweise 200 Bits, währenddessen die Nutzinformationen ni im Falle einer Sprachübertragung mit einer Datenrate von 16 Kbit/s übertragen werden. In Fig. 2 ist das Verhältnis der Spreizfaktoren Q1 zu Q9 also nicht maßstabsgetreu angegeben. Der mögliche Prozessgewinn für die Organisationsinformationen oi beträgt im Ausführungsbeispiel P = 1,6 MHz/200 Hz also knapp 40 dB.

Während der Pausen zwischen übertragenen Funkblöcken mit Daten d der Nutzinformationen ni wird die Übertragung der Organisationsinformationen oi fortgesetzt.

Ein alternatives, nicht in den Figuren gezeigtes Ausführungs­ beispiel sieht keine Dauerwellenübertragung der Organisa­ tionsinformationen oi vor. Diese werden entweder in einem eigenen Zeitschlitz ts oder zusammen mit Nutz- oder anderen Signalisierungsinformationen ni, si in einem Zeitschlitz ts blockweise übertragen. Auch für diese Ausführungsbeispiele kann eine erfindungsgemäße variable Fehlerschutzkodierung gemäß der Erfindung erfolgen.

Fig. 3 zeigt eine Struktur einer Sendeeinrichtung, beispiels­ weise in der Basisstation BS. Die Sendeeinrichtung enthält ein Signalverarbeitungseinrichtung SP, beispielsweise einen digitalen Signalprozessor, der von einer Steuereinrichtung SE gesteuert wird. Weiterhin enthält die Sendeeinrichtung eine Codiereinrichtung COD, die später gezeigte Funktionen der Faltungs- und Blockcodierung, sowie der Verwürfelung aus­ führt. Eine Kombinationseinrichtung MUX kombiniert Signale der Nutzinformationen ni, der Signalisierungsinformationen si und der Organisationsinformationen oi zu einem Sendesignal tx. Eine Übertragungseinrichtung UE bereitet das Sendesignal tx auf eine Abstrahlung vor. Die Abstahlung des Sendesignals tx erfolgt über die Antenneneinrichtung AE.

In der Signalverarbeitungseinrichtung SP werden die Teilneh­ mersignale von acht Verbindungen eines Zeitschlitzes in einer Multiplexeinrichtung K einem Zeitschlitz ts zugeordnet. Durch die Spreizung der Informationen ni, si, oi in der Signal­ verarbeitungseinrichtung SP mit den zugeordneten Spreizkodes entstehen Signale, die in der Kombinationseinrichtung MUX zu einem gemeinsamen breitbandigen Signal in einem Frequenzkanal überlagert werden.

Eine Empfangseinrichtung ist in Fig. 4 gezeigt. Von der An­ tenneneinrichtung AE empfangene Empfangssignale rx werden in einer Hochfrequenzeinrichtung HF-E, die mit der Übertragungs­ einrichtung UE der Sendeeinrichtung korrespondiert, ver­ stärkt, ins Basisband umgesetzt und demoduliert. Eine Koppel­ einrichtung KE verbindet die Hochfrequenzeinrichtung HF-E mit einer Signalverarbeitungseinrichtung SP, die als digitaler Signalprozessor einen JD-Prozessor JD-P zum Detektieren der Nutzinformationen ni und der Signalisierungsinformationen si nach dem JD-CDMA-Verfahren und einen RAKE-Empfänger zum Detektieren der Organisationsinformationen oi enthält. Findet keine Dauerwellenübertragung der Organisationsinformationen oi statt, so werden auch die im JD-Prozessor JD-P detektiert. Werden Organisations- bzw. Signalisierungsinformationen oi, si in eigenen Zeitschlitzen ts übertragen, dann wird für diese Zeitschlitze nur deren Detektion durchgeführt.

Die Detektion erfolgt parallel, wobei die Signalverarbeitungs­ einrichtung SP die empfangenen Daten d, oid der Nutzinforma­ tionen ni, der Signalisierungsinformationen si und der Orga­ nisationsinformationen oi mit den im Empfänger bekannten Spreizkodes korreliert, damit die Bandbreite der Empfangs­ signale verringert und der Abstand von Signalpegel zu Rausch­ pegel vergrößert wird. Damit ist die Datendetektion auch bei starken Interferenzen durch Störer oder zwischen den Symbolen möglich. In einem Decodierer DEC wird die sendeseitige Codie­ rung rückgängig gemacht.

In Mobilstationen MS mißt der RAKE-Empfänger RAKE bzw. der JD-Prozessor JD-P die Empfangsleistung für die Organisations­ informationen oi in einem Organisationskanal BCCH und benutzt sie als Referenz für Entscheidungen zum Wechsel in andere Zellen und für eine Leistungsregelung. Für Teilnehmerruf­ informationen (paging) wird ein Teilnehmerrufkanal PCH in Abwärtsrichtung benutzt, hierbei führen die Mobilstationen MS einen Vergleich mit den Angaben über die gerufenen Mobil­ station MS durch. Korrespondieren die Angaben mit mobilsta­ tionsbezogenen Werten, kann ein Teilnehmerzugriff in einem Teilnehmerzugriffskanal RACH in Aufwärtsrichtung erfolgen. Für die drei genannten Kanäle BCCH, PCH und RACH wird ein verstärkter Fehlerschutz durchgeführt, da bei Ihnen kein richtungsselektives Senden oder Empfangen möglich ist. Der verstärkte Fehlerschutz geht über einen Fehlerschutz hinaus, der evt. für andere Zwecke vorgesehen ist.

Die Komponenten der Funkstationen MS, BS zur Aufbereitung der hochfrequenten Sende- bzw. Empfangssignale tx, rx ist in Fig. 5 und 6 gezeigt.

Die Übertragungseinrichtung UE nach Fig. 5 enthält einen Digital/Analog-Wandler D/A für Real- und Imaginärteil, erste analoge Sendefilter FS1 zum Tiefpaßfiltern der Signale im Basisband, eine erste Mischstufe MS1 zum Umsetzen der Sende­ signale tx ins Sendefrequenzband, und einen Leistungsver­ stärker PA zum Verstärken der Sendesignale tx.

Die Hochfrequenzeinrichtung HF-E nach Fig. 6 enthält einen ersten analogen Empfangsfilter EF1, einen Empfangsverstärker RPA zum Messen und Verstärken der Empfangssignale rx, eine zweite Mischstufe MS2 zum Umsetzen der Empfangssignale rx ins Basisband (es können auch mehrere Mischstufen genutzt werden), zweite analoge Empfangsfilter EF2 und schließlich einen Analog/Digital-Wandler A/D für Real- und Imaginärteil, der digitale Empfangssignale rx erzeugt.

Die Hochfrequenzeinrichtung HF-E und die Übertragungsein­ richtung UE sind breitbandig, beispielsweise für ein Fre­ quenzband von mindestens B = 1,6 MHz, ausgelegt.

Der Sender nach Fig. 7 nimmt die zuvor digitalisierten Daten­ symbole einer Datenquelle auf. Es findet für die Signali­ sierungsinformationen si, oi eine Blockcodierung statt, wo­ rauf sich für alle Informationen ni, si, oi eine Kanal­ codierung im Faltungscodierer FC anschließt, beispielsweise der Rate 1/2 und constraint length 5 für die Nutzinforma­ tionen ni. Darauf folgt eine Verwürfelung im Interleaver I mit einer Verwürfelungstiefe von 4 oder 16.

Die verwürfelten Daten werden anschließend in einem Modulator MOD 4-PSK moduliert, in 4-PSK Symbole umgewandelt und darauf­ hin in Spreizmitteln SPR entsprechend individueller Spreiz­ codes gespreizt. Diese Verarbeitung wird in der Signalver­ arbeitungseinrichtung SP parallel für die Nutzinformationen ni und Signalisierungsinformationen si, oi durchgeführt.

In einem Summierglied S werden die gespreizten Daten der Da­ tenkanäle für die Nutzinformationen ni und die Signalisie­ rungsinformationen si überlagert, wobei bei dieser Überla­ gerung die Nutzinformationen eine Wichtung entsprechend der gewünschten Sendeleistungseinstellung erfahren. Das über­ lagerte Signal wird einem Funkblockbildner BG zugeführt, der unter der Berücksichtigung der verbindungsindivuellen Mitt­ ambel den Funkblock zusammenstellt.

Da komplexe CDMA-Codes verwendet werden, die von binären CDMA-Codes durch eine Multiplikation mit j^q-1 abgeleitet werden, ist das Ausgangssignal eines Chipimpulsfilters CIF, das sich an den Funkblockbildner BG anschließt GMSK moduliert und hat eine in etwa konstante Einhüllende falls die Verbin­ dung nur einen Datenkanal nutzt. Das Chipimpulsfilter CIF führt eine Faltung mit einem GMSK-Hauptimpuls durch.

Empfangsseitig (siehe Fig. 8) findet nach einer analogen Ver­ arbeitung in der Hochfrequenzeinrichtung HF-E eine digitale Tiefpaßfilterung der Empfangssignale in einen digitalen Tief­ paßfilter DLF statt. Ein Teil des Empfangssignals wird einem Kanalschätzer KS übermittelt. Die Datenschätzung im Joint Detection Datenschätzer DE wird für alle Verbindungen mit Nutzinformationen ni und die Signalisierungsinformationen si, oi gemeinsam durchgeführt. Im Fall des RAKE-Empfängers RAKE wird die Organisationsinformation oi getrennt ausgewertet. Nach der Trennung der Informationen ni, si, oi findet eine Demodulation in einem Demodulator DMO, eine Entwürfelung in einem Deinterleaver DI und eine Kanaldecodierung in Faltungs­ decodierer FD statt. Für die Signalisierungsinformationen si, oi wird zusätzlich eine Blockdecodierung in einem Block­ decodierer BD durchgeführt.

Sendeseitig und empfangsseitig wird die digitale Signalver­ arbeitung durch eine Steuereinrichtung SE gesteuert. Die Steuereinrichtung SE berücksichtigt insbesondere die Anzahl der Datenkanäle pro Verbindung, die Spreizcodes der Daten­ kanäle, die aktuelle Funkblockstruktur, die Anforderungen an die Kanalschätzung und die individuellen Einstellungen für die Fehlerschutzcodierung und -decodierung für die unter­ schiedlichen Informationen ni, si, oi.

Die Steuereinrichtung SE nimmt funkzellenindividuell eine Einstellung der zur Fehlerschutzcodierung und -decodierung gehörigen Block- und Faltungscodierung vor. Durch die Auswahl der codierten Informationen ni, si, oi und die Bedingungen der Codierung, z. B. constraint length, rate, etc., oder durch die Einstellung der Verwürfelungstiefe werden individuelle Fehlerschutzmechanismen für Nutzinformationen ni und Signa­ lisierungsinformationen si, oi angewendet. Der Fehlerschutz für die Signalisierungsinformationen si, oi ist dabei wesent­ lich größer, da der geringere Antennengewinn kompensiert wer­ den soll. Die Steuereinrichtung SE steuert ggf. auch ein Wiederholen des Sendens der Signalisierungsinformationen si, oi. Das Wiederholen erfolgt zu vorbestimmten Zeitpunkten.

Der Aufbau und die Einstellung von Codierern und Decodierern sind in J. G. Proakis, "Digital Communications", McGraw-Hill, New York, 1995, S.413-506, und die Verwürfelung auf S.468-­ 470, ausführlich erläutert.

Claims (24)

1. Verfahren zur Übertragung von Nutzinformationen (ni) und Signalisierungsinformationen (si, oi) in einem Mobil-Kommuni­ kationssysstem mit zumindest einer Basisstation (BS), bei dem die Basisstation (BS) die Nutzinformationen (ni) stärker richtungsselektiv über eine Funkschnittstelle sendet als die Signalisierungsinformationen (si, oi), und sendeseitig unterschiedliche Fehlerschutzcodierungen für die Nutzinformationen (ni) und die Signalisierungsinformationen (si, oi) durchgeführt werden, wobei die Fehlerschutzcodierung der Signalisierungsinformationen (si, oi) einen besseren Schutz bietet als die Fehlerschutzcodierung der Nutzinformationen (ni).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in einem Mobil-Kommunikationssystem die Fehlerschutzcodierung von Funkzelle zu Funkzelle variabel eingestellt wird.

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Fehlerschutzcodierung durch eine Faltungscodierung ver­ wirklicht wird.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Fehlerschutzcodierung durch eine Blockcodierung ver­ wirklicht wird.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Fehlerschutzcodierung durch eine Wiederholung des Sendens der Informationen (ni, si, oi) verwirklicht wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Fehlerschutzcodierung durch eine Verwürfelung der Infor­ mationen (ni, si, oi) verwirklicht wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Signalisierungsinformationen (oi) als Organisations­ informationen oder Organisationszusatzinformationen in einem Organisationskanal (BCCH) gesendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Organisationsinformationen oder Organisationszusatz­ informationen (oi) omnidirektional gesendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Signalisierungsinformationen (si) als Teilnehmerruf- oder Teilnehmerzugriffsinformationen in einem Signalisierungskanal (PCH, BACH) gesendet werden.

10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Fehlerschutzcodierung derart variabel eingestellt wird, daß ein höherer Antennengewinn des richtungsselektiven Sendens bzw. Empfangens ausgeglichen wird.

11. Basisstation (BS) für ein Mobil-Kommunikationssystem,

• 1. mit einer Signalverarbeitungseinrichtung (SP) zum Vorbe­ reiten von Nutzinformationen (ni) und von Signalisierungs­ informationen (si, oi) für eine Übertragung über eine Funk­ schnittstelle,
• 2. mit einer Steuereinrichtung (SE) zum Steuern der Signalver­ arbeitungseinrichtung (SP), wobei unterschiedliche Fehler­ schutzcodierungen für die Nutzinformationen (ni) und die Signalisierungsinformationen (si, oi), durchgeführt werden und die Fehlerschutzcodierung der Signalisierungsinformationen (si, oi) einen besseren Schutz bietet als die Fehlerschutz­ codierung der Nutzinformationen (ni),
• 3. mit einer mit der Signalverarbeitungseinrichtung (SP) ver­ bundenen Kombinationseinrichtung (MUX) zum Vereinen von die Nutzinformationen (ni) und die Signalisierungsinformationen (si, oi) übertragenden Signalen zu einem Sendesignal (tx),
• 4. mit einer Übertragungseinrichtung (UE) zum Modulieren des Sendesignals (rx) für eine hochfrequente Abstrahlung,
• 5. mit einer Antenneneinrichtung (AE) zum Abstrahlen des Sen­ designals (rx), wobei die Nutzinformationen (ni) stärker richtungsselektiv gesendet werden als die Signalisierungs­ information (si, oi).

12. Basisstation (BS) nach Anspruch 11, bei der die Übertragung der Nutzinformationen (ni) und Signalisie­ rungssinformationen (si, oi) in einem gemeinsamen Frequenz­ band erfolgt.

13. Basisstation (BS) nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Signalverarbeitungseinrichtung (SP) derart ausgeprägt ist, daß zur Teilnehmerseparierung in einem Zeitschlitz (ts) ein CDMA-Verfahren mit individuellen Spreizkodes (c1 bis c8) der Spreizfaktoren (Q1 bis Q8) benutzt wird.

14. Basisstation (BS) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Organisationsinformationen (oi) nach einem DS-CDMA- Verfahren mit einem Spreizfaktor (Q9) gespreizt werden.

15. Basisstation (BS) nach Anspruch 14, bei der ein im Vergleich zur Spreizung der Nutzinformationen (ni) größeren Spreizfaktor (Q9) für die Organisationsinformationen (oi) benutzt wird.

16. Basisstation (BS) nach Anspruch 15, bei der Symbole der Organisationsinformationen (oi) eine längere Sym­ boldauer haben als Symbole der Nutzinformationen (ni).

17. Basisstation (BS) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei der die Datenrate der Organisationsinformationen (oi) we­ sentlich kleiner als die Datenrate der Nutzinformationen (ni) ist.

18. Basisstation (BS) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei der die Signalverarbeitungseinrichtung (SP) derart ausgeprägt ist, daß Signalisierungsinformationen (si) für eine block­ weise Übertragung in Zeitschlitzen (ts) vorbereitet werden.

19. Basisstation (BS) nach Anspruch , bei der die Signalverarbeitungseinrichtung (SP) derart ausgeprägt ist, daß für die Signalisierungsinformationen (si) ein ei­ gener Spreizkode (c10) verwendet wird.

20. Basisstation (BS) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, bei der die zugeordnete Antenneneinrichtung (AE) eine richtungs­ selektive Abstrahlung vornimmt, wobei die Nutzinformationen (ni) gerichtet oder sektoriell und die Organisationsinfor­ mationen (oi) sektoriell oder omnidirektional abgestrahlt werden.

21. Basisstation (BS) nach Anpruch 20, bei der die Übertragungseinrichtung (UE) derart ausgestaltet ist, daß die Nutzinformationen (ni) und die Organisationsinformationen (oi) mit etwa gleicher Leistung abgestrahlt werden.

22. Empfangseinrichtung mit einer Signalverarbeitungsein­ richtung (SP) für eine Funkstation (MS, BS) eines Mobil Kommunikationssystems,
mit einer zugeordneten Antenneneinrichtung (AE), die stärker richtungsselektiv gesendete Nutzinformationen (ni) und schwä­ cher richtungsselektiv gesendete Signalisierungsinformationen (si, oi) empfängt, und
mit einer Signalverarbeitungseinrichtung (SP), die korrespon­ dierend zu einer sendeseitigen Codierung, unterschiedliche Fehlerschutzdecodierungen für die Nutzinformationen (ni) und die Signalisierungsinformationen (si, oi) durchführt, wobei die sendeseitig benutzte Fehlerschutzcodierung der, Signalisie­ rungsinformationen (si, oi) einen besseren Schutz bietet als die Fehlerschutzcodierung der Nutzinformationen (ni).

23. Empfangseinrichtung nach Anspruch 22, bei der die Signalverarbeitungseinrichtung (SP) einen JD- CDMA-Prozessor (JD-P) für die Nutzinformationen (ni) enthält.

24. Mobilstation (MS) mit einer Empfangseinrichtung nach Anspruch 22 oder 23.