DE19807960A1 - Time-division-duplex-(TDD-) mode wireless mobile telecommunications system - Google Patents

Time-division-duplex-(TDD-) mode wireless mobile telecommunications system

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DE19807960A1
DE19807960A1 DE1998107960 DE19807960A DE19807960A1 DE 19807960 A1 DE19807960 A1 DE 19807960A1 DE 1998107960 DE1998107960 DE 1998107960 DE 19807960 A DE19807960 A DE 19807960A DE 19807960 A1 DE19807960 A1 DE 19807960A1
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    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2612—Arrangements for wireless medium access control, e.g. by allocating physical layer transmission capacity

Abstract

A telecommunications system in which given carrier frequencies are subdivided in a number of time slots (ZS1---ZS32) ensuing from the n-fold GSM-(global system for mobile communication) time slot number, with n greater than or equal to 3, in such a way that the telecomms. system can be operated in the time division duplex (TDD) mode. In the time slots (ZS1---ZS32), at the most, a given number of unidirectional telecommunications connections, outward or inward connections, can be set up between subscribers of the telecommunications system, simultaneously, in which, at the same time, transmitted subscriber signals are combined with a subscriber-specific code for separability. The time slots contain two 'payload' blocks (NDB1,NDB2) and a training data block (TDB) in which are contained several data elements (DE) designed as a 'chip'. The number of time slots (ZS1---ZS32) is calculated so that independent of the system-environment and situation, frequency planning for the telecomms. system is avoided and a telecommunication service, esp. voice data and/or packet data can be transmitted by fractional loading of the available physical resources, time slots. and/or codes etc.

Description

In Nachrichtensystemen mit einer Nachrichtenübertragungs­ strecke zwischen einer Nachrichtenquelle und einer Nachrich­ tensenke werden zur Nachrichtenverarbeitung und -übertragung Sende- und Empfangsgeräte (Sender und Empfänger) verwendet, bei denen
In message systems with a message transmission route between a message source and a message sink, transmitting and receiving devices (transmitters and receivers) are used for message processing and transmission, in which

  • 1) die Nachrichtenverarbeitung und Nachrichtenübertragung in einer bevorzugten Übertragungsrichtung (Simplex-Betrieb) oder in beiden Übertragungsrichtungen (Duplex-Betrieb) er­ folgen kann,1) Message processing and messaging in a preferred direction of transmission (simplex mode) or in both transmission directions (duplex operation) can follow
  • 2) die Nachrichtenverarbeitung analog oder digital ist,2) the message processing is analog or digital,
  • 3) die Nachrichtenübertragung über die Fernübertragungsstrec­ ke drahtgebunden ist oder auf der Basis von diversen Nach­ richtenübertragungsverfahren FDMA (Frequency Division Mul­ tiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access) und/oder CDMA (Code Division Multiple Access) - z. B. nach Funkstandards wie DECT, GSM, WACS oder PACS, IS-54, IS-95, PHS, PDC etc. [vgl. IEEE Communications Magazine, January 1995, Seiten 50 bis 57; D.D. Falconer et al: "Time Division Multiple Access Methods for Wireless Personal Communicati­ ons"] drahtlos (z. B. durch Funkübertragung) erfolgt.3) the transmission of messages over the long distance ke is wired or on the basis of various night FDMA (Frequency Division Mul multiple access), TDMA (Time Division Multiple Access) and / or CDMA (Code Division Multiple Access) - e.g. B. after Radio standards such as DECT, GSM, WACS or PACS, IS-54, IS-95, PHS, PDC etc. [cf. IEEE Communications Magazine, January 1995, pages 50 to 57; D.D. Falconer et al: "Time Division Multiple Access Methods for Wireless Personal Communicati ons "] wirelessly (e.g. by radio transmission).

"Nachricht" ist ein übergeordneter Begriff, der sowohl für den Sinngehalt (Information) als auch für die physikalische Repräsentation (Signal) steht. Trotz des gleichen Sinngehal­ tes einer Nachricht - also gleicher Information - können un­ terschiedliche Signalformen auftreten. So kann z. B. eine ei­ nen Gegenstand betreffende Nachricht
"Message" is a superordinate term that stands for both the meaning (information) and the physical representation (signal). Despite the same meaning of a message - i.e. the same information - different signal forms can occur. So z. B. a message relating to a subject

  • (1) in Form eines Bildes,(1) in the form of an image,
  • (2) als gesprochenes Wort,(2) as a spoken word,
  • (3) als geschriebenes Wort,(3) as a written word,
  • (4) als verschlüsseltes Wort oder Bild(4) as an encrypted word or image

übertragen werden. Die Übertragungsart gemäß (1) . . . (3) ist dabei normalerweise durch kontinuierliche (analoge) Signale charakterisiert, während bei der Übertragungsart gemäß (4) gewöhnlich diskontinuierliche Signale (z. B. Impulse, digita­ le Signale) entstehen.be transmitted. The transmission type according to (1). . . (3) is usually by continuous (analog) signals characterized, while the transmission type according to (4) usually discontinuous signals (e.g. impulses, digita le signals) arise.

Ausgehend von dieser allgemeinen Definition eines Nachrich­ tensystems bezieht sich die Erfindung auf ein Telekommunika­ tionssystem zur drahtlosen Mobiltelekommunikation im TDD- Modus, insbesondere ein im ungepaarten Frequenzband arbeiten­ des Universal-Mobil-Telekommunikationssystem (UMTS).Based on this general definition of a message tensystems, the invention relates to a telecommunications tion system for wireless mobile telecommunications in the TDD Mode, especially one working in the unpaired frequency band of the universal mobile telecommunication system (UMTS).

Telekommunikationssysteme zur drahtlosen Mobiltelekommunika­ tion im TDD-Modus bzw. FDD-Modus, insbesondere ein im unge­ paarten bzw. gepaarten Frequenzband arbeitendes Universal- Mobil-Telekommunikationssystem (UMTS), wie sie in den Druck­ schriften (1): Nachrichtentechnik Elektronik, Berlin 45, 1995, Heft 1, Seiten 10 bis 14 und Heft 2, Seiten 24 bis 27; P. Jung, B. Steiner: "Konzept eines CDMA-Mobilfunksystems mit gemeinsamer Detektion für die dritte Mobilfunkgeneration"; (2): Nachrichtentechnik Elektronik, Berlin 41, 1991, Heft 6, Seiten 223 bis 227 und Seite 234; P.W.Baier, P.Jung, A.Klein: "CDMA - ein günstiges Vielfachzugriffsverfahren für frequenz­ selektive und zeitvariante Mobilfunkkanäle"; (3): IEICE Tran­ sactions on Fundamentals of Electonics, Communications and Computer Sciences, Vol. E79-A, No. 12, December 1996, Seiten 1930 bis 1937; P.W.Baier, P.Jung: "CDMA Myths and Realities Revisited"; (4): IEEE Personal Communications, February 1995, Seiten 38 bis 47; A. Urie, M.Streeton, C.Mourot: "An Advanced TDMA Mobile Access System for UMTS"; (5): telekom praxis, 5/1995, Seiten 9 bis 14; P.W.Baier: "Spread-Spectrum-Technik und CDMA - eine ursprünglich militärische Technik erobert den zivilen Bereich"; (6): IEEE Personal Communications, February 1995, Seiten 48 bis 53; P.G.Andermo, L.M.Ewerbring: "An CDMA- Based Radio Access Design for UMTS"; (7): ITG Fachberichte 124 (1993), Berlin, Offenbach: VDE Verlag ISBN 3-8007-1965-7, Seiten 67 bis 75; Dr. T.Zimmermann, Siemens AG: "Anwendung von CDMA in der Mobilkommunikation"; (8): telcom report 16, (1993), Heft 1, Seiten 38 bis 41; Dr. T. Ketseoglou, Siemens AG und Dr. T.Zimmermann, Siemens AG: "Effizienter Teilnehmer­ zugriff für die 3. Generation der Mobilkommunikation - Viel­ fachzugriffsverfahren CDMA macht Luftschnittstelle flexibler" dargestellt und beschrieben sind, basieren auf CDMA-, FDMA- und/oder TDMA-Vielfachzugriffsmethoden und werden mit Aus­ blick auf ein Universelles Mobiles Telekommunikations-System (UMTS) als das zukünftige Funk-Telekommunikationsszenario der dritten Generation bezeichnet.Telecommunication systems for wireless cellular telecommunications tion in TDD mode or FDD mode, especially one in the paired or paired frequency band working universal Mobile telecommunication system (UMTS) as used in printing writings (1): communications engineering electronics, Berlin 45, 1995, Book 1, Pages 10 to 14 and Book 2, Pages 24 to 27; P. Jung, B. Steiner: "Concept of a CDMA mobile radio system with joint detection for the third generation of mobile communications "; (2): Communications Engineering Electronics, Berlin 41, 1991, Issue 6, Pages 223 to 227 and page 234; P.W.Baier, P.Jung, A.Klein: "CDMA - an inexpensive multiple access method for frequency selective and time variant mobile radio channels "; (3): IEICE Tran sactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, Vol. E79-A, No. 12, December 1996, pages 1930 to 1937; P.W.Baier, P.Jung: "CDMA Myths and Realities Revisited "; (4): IEEE Personal Communications, February 1995, Pages 38 to 47; A. Urie, M. Streeton, C.Mourot: "An Advanced TDMA Mobile Access System for UMTS "; (5): telekom praxis, 5/1995, pages 9 to 14; P.W.Baier: "Spread Spectrum Technology and CDMA - an originally military technique conquered the civilian area "; (6): IEEE Personal Communications, February 1995, pages 48 to 53; P.G.Andermo, L.M. Ewerbring: "To CDMA- Based Radio Access Design for UMTS "; (7): ITG technical reports 124 (1993), Berlin, Offenbach: VDE Verlag ISBN 3-8007-1965-7, Pages 67 to 75; Dr. T.Zimmermann, Siemens AG: "Application  from CDMA in Mobile Communication "; (8): telcom report 16, (1993), Issue 1, pages 38 to 41; Dr. T. Ketseoglou, Siemens AG and Dr. T.Zimmermann, Siemens AG: "Efficient participant Access for the 3rd generation of mobile communication - a lot Subject access procedure CDMA makes air interface more flexible " shown and described are based on CDMA, FDMA and / or TDMA multiple access methods and are with Aus view of a universal mobile telecommunications system (UMTS) as the future radio telecommunications scenario of third generation.

Das Funk-Telekommunikationsszenario der zweiten Generation wird zur Zeit z. B. im lizenzierten Piko-, Mikro- und/oder Ma­ krozellenbereich vom auf dem FDMA/TDMA/FDD- Übertragungsprinzip (Frequency Division Duplex) basierenden GSM-spezifischen Funk-Telekommunikationssystem [Groupe Spéciale Mobile oder Global System for Mobile Communication;. vgl. (1): Informatik Spektrum 14 (1991) Juni, Nr. 3, Berlin, DE; A.Mann: "Der GSM-Standard - Grundlage für digitale euro­ päische Mobilfunknetze", Seiten 137 bis 152; (2): R.Steele: Mobile Radio Communications, Pentech Press, 1992 (Reprint 1994), Chapter 8: The Pan-European Digital Cellular Mobile Radio System - known as GSM, Seiten 677 ff.; (3): telekom praxis 4/1993, P. Smolka: "GSM-Funkschnittstelle - Elemente und Funktionen", Seiten 17 und 24] und im unlizenzierten Pi­ kozellenbereich vom auf dem FDMA/TDMA/TDD-Übertragungsprinzip (Time Division Duplex) basierenden DECT- Telekommunikationssystem [Digital Enhanced (früher: European) Cordless Telecommunication; vgl. (1): Nachrichtentechnik Elektronik 42 (1992) Jan./Feb. Nr. 1, Berlin, DE; U. Pilger "Struktur des DECT-Standards", Seiten 23 bis 29 in Verbindung mit der ETSI-Publikation ETS 300175-1. . .9, Oktober 1992; (2): telcom report 16 (1993), Nr. 1, J. H. Koch: "Digitaler Kom­ fort für schnurlose Telekommunikation - DECT-Standard eröff­ net neue Nutzungsgebiete", Seiten 26 und 27; (3): tec 2/93 - Das technische Magazin von Ascom "Wege zur universellen mobi­ len Telekommunikation", Seiten 35 bis 42; (4): Philips Tele­ communication Review Vol. 49, No. 3, Sept. 1991, R.J. Mul­ der:" DECT, a universal cordless access system"; (5): WO 93/21719 (Fig. 1 bis 3 mit dazugehöriger Beschreibung)] ge­ prägt.The radio telecommunications scenario of the second generation is currently z. B. in the licensed pico, micro and / or macro cell area from the FDMA / TDMA / FDD (Frequency Division Duplex) transmission principle based on GSM-specific radio telecommunication system [Groupe Spéciale Mobile or Global System for Mobile Communication ;. see. (1): Informatik Spektrum 14 (1991) June, No. 3, Berlin, DE; A.Mann: "The GSM standard - the basis for digital European mobile radio networks", pages 137 to 152; (2): R.Steele: Mobile Radio Communications, Pentech Press, 1992 (Reprint 1994), Chapter 8: The Pan-European Digital Cellular Mobile Radio System - known as GSM, pages 677 ff .; (3): telekom praxis 4/1993, P. Smolka: "GSM radio interface - elements and functions", pages 17 and 24] and in the unlicensed Pi cell area based on the FDMA / TDMA / TDD transmission principle (Time Division Duplex) DECT telecommunication system [Digital Enhanced (formerly: European) Cordless Telecommunication; see. (1): Communications Engineering Electronics 42 (1992) Jan./Feb. No. 1, Berlin, DE; U. Pilger "Structure of the DECT standard", pages 23 to 29 in connection with the ETSI publication ETS 300175-1. . .9 October 1992; (2): telcom report 16 (1993), No. 1, JH Koch: "Digital convenience for cordless telecommunications - DECT standard opens up new areas of use", pages 26 and 27; (3): tec 2/93 - Ascom's technical magazine "Paths to universal mobile telecommunications", pages 35 to 42; (4): Philips Tele communication Review Vol. 49, No. 3, Sept. 1991, RJ Mul der: "DECT, a universal cordless access system"; (5): WO 93/21719 ( Fig. 1 to 3 with associated description)] ge coined.

Fig. 1 zeigt die für die Nutzdatenübertragung auf dem Ver­ kehrskanal (Traffic CHannel TCH) aus den Druckschriften "(1): Informatik Spektrum 14 (1991) Juni, Nr. 3, Berlin, DE; A.Mann: "Der GSM-Standard - Grundlage für digitale europäische Mobilfunknetze", Seiten 137 bis 152; (2): R.Steele: Mobile Radio Communications, Pentech Press, 1992 (Reprint 1994), Chapter 8: The Pan-European Digital Cellular Mobile Radio Sy­ stem - known as GSM, Seiten 677 ff.; (3): telekom praxis 4/1993, P. Smolka: "GSM-Funkschnittstelle - Elemente und Funktionen", Seiten 17 und 24'' bekannte TCH-Multirahmen-, TDMA-Rahmen- und TDMA-Zeitschlitz-Struktur des GSM- Mobilfunkkonzeptes, bei dem die in der dargestellten Struktur eingebetteten Daten gemäß dem FDD-Prinzip in der Aufwärts­ strecke bzw. Aufwärtsrichtung (uplink; Übertragung "Mobilstation → Basisstation") im Frequenzband zwischen 890 MHz und 915 MHz und in der Abwärtsstrecke bzw. Abwärtsrich­ tung (downlink; Übertragung "Basisstation → Mobilstation") im Frequenzband zwischen 935 MHz und 960 MHz übertragen wer­ den. Fig. 1 shows the for the user data transmission on the traffic channel (Traffic CHannel TCH) from the publications "(1): Informatik Spektrum 14 (1991) June, No. 3, Berlin, DE; A.Mann:" The GSM standard - Basis for digital European mobile radio networks ", pages 137 to 152; (2): R.Steele: Mobile Radio Communications, Pentech Press, 1992 (Reprint 1994), Chapter 8: The Pan-European Digital Cellular Mobile Radio System - known as GSM, pages 677 ff .; (3): telekom praxis 4/1993, P. Smolka: "GSM radio interface - elements and functions", pages 17 and 24 '' well-known TCH multi-frame, TDMA frame and TDMA Time slot structure of the GSM mobile radio concept, in which the data embedded in the structure shown in accordance with the FDD principle in the uplink or uplink (uplink; transmission "mobile station → base station") in the frequency band between 890 MHz and 915 MHz and in Downlink or downward direction (downlink; transmission "base station → mobile stat ion ") in the frequency band between 935 MHz and 960 MHz.

Fig. 2 zeigt die aus der Druckschrift "Nachrichtentechnik Elektronik 42 (1992) Jan./Feb. Nr. 1, Berlin, DE; U. Pilger "Struktur des DECT-Standards", Seiten 23 bis 29'' bekannte Multirahmen-, TDMA-Rahmen- und TDMA-Zeitschlitz-Struktur des DECT-Mobilfunkkonzeptes, bei dem die in der dargestellten Struktur eingebetteten Daten gemäß dem TDD-Prinzip in der Ab­ wärtsstrecke bzw. Abwärtsrichtung (downlink; Übertragung "Basisstation → Mobilstation") in den Zeitschlitzen 0. . .11 und in der Aufwärtsstrecke bzw. Aufwärtsrichtung (uplink; Übertragung "Mobilstation → Basisstation") in den Zeit­ schlitzen 12 . . . 23 übertragen werden. Fig. 2 shows the multi-frame, TDMA known from the publication "Kommunikationstechnik Electronics 42 (1992) Jan./Feb. No. 1, Berlin, DE; U. Pilger" Structure of the DECT Standard ", pages 23 to 29" -Frame and TDMA timeslot structure of the DECT mobile radio concept, in which the data embedded in the structure shown according to the TDD principle in the downward or downward direction (downlink; transmission "base station → mobile station") in time slots 0. .11 and in the uplink or uplink (uplink; transmission "mobile station → base station") in the time slots 12... 23 are transmitted.

Fig. 3 zeigt ausgehend von der Druckschrift Nachrichtentech­ nik Elektronik, Berlin 45, 1995, Heft 1, Seiten 10 bis 14 und Heft 2, Seiten 24 bis 27; P.Jung, B.Steiner: "Konzept eines CDMA-Mobilfunksystems mit gemeinsamer Detektion für die drit­ te Mobilfunkgeneration" einen möglichen FDMA/TDMA/CDMA- Vielfachzugriff für die Aufwärtsstrecke (uplink; Übertra­ gungsrichtung "Mobilstation → Basisstation") und Abwärts­ strecke (uplink; Übertragungsrichtung "Mobilstation → Ba­ sisstation") eines Telekommunikationssystems mit CDMA-, FDMA- und TDMA-Vielfachzugriffskomponenten, z. B. eines Joint De­ tection-CDMA-Mobilfunkkonzeptes, bei dem entweder - wie bei dem GSM-System (vgl. Fig. 1) - die Daten gemäß dem FDD- Prinzip in der Aufwärtsstrecke bzw. Aufwärtsrichtung (uplink; Übertragung "Mobilstation → Basisstation") und in der Ab­ wärtsstrecke bzw. Abwärtsrichtung (downlink; Übertragung "Basisstation → Mobilstation") in unterschiedlichen Fre­ quenzbändern übertragen werden oder - wie bei dem DECT-System (vgl. Fig. 2) - die Daten gemäß dem TDD-Prinzip in der Auf­ wärtsstrecke bzw. Aufwärtsrichtung (uplink; Übertragung "Mobilstation → Basisstation") und in der Abwärtsstrecke bzw. Abwärtsrichtung (downlink; Übertragung "Basisstation → Mobilstation") im gleichen Frequenzband übertragen werden. Fig. 3 shows, starting from the publication Nachrichtenentech electronics, Berlin 45, 1995, Book 1, Pages 10 to 14 and Book 2, Pages 24 to 27; P. Jung, B. Steiner: "Concept of a CDMA mobile radio system with common detection for the third generation of mobile telephony" a possible FDMA / TDMA / CDMA multiple access for the uplink (uplink; transmission direction "mobile station → base station") and downlink ( uplink; direction of transmission "mobile station → base station") of a telecommunications system with CDMA, FDMA and TDMA multiple access components, e.g. B. a joint detection CDMA mobile radio concept, in which either - as in the GSM system (see FIG. 1) - the data according to the FDD principle in the uplink or uplink (uplink; transmission "mobile station → base station ") and in the downward or downward direction (downlink; transmission" base station → mobile station ") are transmitted in different frequency bands or - as with the DECT system (see FIG. 2) - the data according to the TDD principle in the upward or upward direction (uplink; transmission "mobile station → base station") and in the downward or downward direction (downlink; transmission "base station → mobile station") are transmitted in the same frequency band.

Die Anzahl der in einem Zeitschlitz gleichzeitig aktiven Teilnehmer ist z. B. K=8. Die verwendete Trägerbandbreite B liegt zwischen 1,2 und 1,6 MHz.The number of simultaneously active in a time slot Participant is e.g. B. K = 8. The carrier bandwidth B used is between 1.2 and 1.6 MHz.

Fig. 4 zeigt ausgehend von der Darstellung des Vielfachzu­ griffs in Fig. 3 die aus der Druckschrift Nachrichtentechnik Elektronik, Berlin 45, 1995, Heft 1, Seiten 10 bis 14 und Heft 2, Seiten 24 bis 27; P.Jung, B. Steiner: "Konzept eines CDMA-Mobilfunksystems mit gemeinsamer Detektion für die drit­ te Mobilfunkgeneration" bekannte, insbesondere in Bild 5 der Druckschrift dargestellte Zeitschlitzstruktur (Burststruktur) der Aufwärtsstrecke (up link; Übertragungsrichtung "Mobilteil → Basisstation") des Joint Detection-CDMA-Mobilfunkkonzep­ tes. Fig. 4 shows, starting from the representation of the Mehrfachzu handle in Fig. 3 from the publication Kommunikationstechnik Electronics, Berlin 45, 1995, Book 1, Pages 10 to 14 and Book 2, Pages 24 to 27; P. Jung, B. Steiner: "Concept of a CDMA mobile radio system with common detection for the third generation of mobile telephones", in particular the time slot structure (burst structure) of the uplink (up link; transmission direction "handset → base station") of the document shown in FIG. 5 of the publication Joint Detection CDMA cellular concepts.

Die in Fig. 4 angegebenen 24 Datensymbole der Nutzdatenblöc­ ke enthalten jeweils mit einem teilnehmerspezifischen Spreizcode mit einem Spreizfaktor von Q=14 gespreizte als "chip" ausgebildete Datenelemente.The 24 data symbols of the user data blocks shown in FIG. 4 each contain, with a subscriber-specific spreading code with a spreading factor of Q = 14, spread out data elements designed as "chips".

In der ETSI-Publikation "Tdoc SMG2, Nr. 359/97, Evaluation Document 3.0, part 1 'system description - performance eva­ luation' -, Kap. 2.9 'Support of TDD', Seiten 33ff." ist auf dem 'ETSI SMG2'-Meeting vom 1. bis 5. Dezember 1997 in Cork/Irland von der "ETSI SMG2 CONCEPT GROUP ALPHA" ein WCDMA/TDD-Vorschlag (Wideband Direkt Sequence Code Division Multiple Access/Time Division Duplex) mit zwei TDD-Modi be­ schrieben.In the ETSI publication "Tdoc SMG2, No. 359/97, Evaluation Document 3.0, part 1 'system description - performance eva luation '-, chap. 2.9 'Support of TDD', pages 33ff. "Is on the 'ETSI SMG2' meeting from 1st to 5th December 1997 in Cork / Ireland from the "ETSI SMG2 CONCEPT GROUP ALPHA" WCDMA / TDD proposal (wideband direct sequence code division Multiple Access / Time Division Duplex) with two TDD modes wrote.

Beim ersten Modus wechseln sich Sende- und Empfangszeit­ schlitz periodisch ab. Beim zweiten Modus senden und empfan­ gen die Basisstation bzw. die Mobilstation während mehrerer aufeinanderfolgender Zeitschlitze. Die Anzahl der einer Über­ tragungsrichtung [z. B. der Aufwärtsrichtung (uplink)] zuge­ teilten Zeitschlitze erfolgt dabei entsprechend der Asymme­ trie der Datenrate. Beiden Moden ist gemeinsam, daß sich die Übertragungszustände "Senden" und "Empfangen" abwechseln. Dies bedeutet, daß die Teilnehmersignale explizit durch CDMA- Codes getrennt werden und daß in einer Übertragungsrichtung keine Separierung der Teilnehmersignale auf TDMA-Basis bzw. durch eine TDMA-Komponente erfolgt.In the first mode, the transmission and reception times alternate slit periodically. Send and receive in the second mode the base station or the mobile station for several successive time slots. The number of one over direction of bearing [z. B. the uplink (uplink)] Shared time slots are made according to the asymmetry data rate. Both fashions have in common that the Alternate transmission states "Send" and "Receive". This means that the subscriber signals are explicitly Codes are separated and that in a direction of transmission no separation of the subscriber signals based on TDMA or done by a TDMA component.

Nachteilig bei diesem Vorschlag ist weiterhin, daß die Gleichkanalunterdrückung linear abhängig ist vom Spreizfak­ tor. Dieser Spreizfaktor ist im allgemeinen so gering, daß eine ausreichende Gleichkanalunterdrückung nicht gegeben ist. Dies zeigt sich insbesondere bei Residential-Anwendungen des WCDMA/TDD-Systems, wo die sonst bei Public-Anwendungen WCDMA/TDD-Systems vorhandenen Systemeigenschaften bzw. Sy­ stemmerkmale, wie Soft-Handover (SHO) und eine zellulare Lei­ stungsregelung (Power-Control), fehlen. Aus diesem Grund wei­ sen z. B. die insbesondere für Residential-Anwendungen ausge­ legten bekannten DECT-, (CT1+)-, PHS- und PACS-Systeme eine TDMA-Komponente in der Zugriffsstruktur auf. Durch die TDMA- Komponente kann eine Gleichkanalunterdrückung von bis zu 100dB erzielt werden.A further disadvantage of this proposal is that the Co-channel suppression is linearly dependent on the spread factor gate. This spreading factor is generally so small that adequate co-channel suppression is not available. This is particularly evident in residential applications of the WCDMA / TDD systems, where else in public applications WCDMA / TDD systems existing system properties or Sy stem features, such as soft handover (SHO) and a cellular lei power control, missing. For this reason,  sen z. B. the particular out for residential applications established known DECT, (CT1 +), PHS and PACS systems TDMA component in the access structure. Through the TDMA Component can suppress co-channel up to 100dB can be achieved.

In der ETSI-Publikation "Tdoc SMG2, Nr. 899/97, Evaluation Document 3.0, part 1 'system description - performance eva­ luation' -, Seiten 14ff." ist auf dem 'ETSI SMG2'-Meeting vom 1. bis 5. Dezember 1997 in Cork/Irland von der "ETSI SMG2 CONCEPT GROUP DELTA" ein WB-TDMA/CDMA-Vorschlag (Wide Band- Time Division Multiple Access/Code Division Multiple Access) mit einem TDD-Modus beschrieben.In the ETSI publication "Tdoc SMG2, No. 899/97, Evaluation Document 3.0, part 1 'system description - performance eva luation '-, pages 14ff. "is at the' ETSI SMG2 'meeting from 1 to 5 December 1997 in Cork / Ireland from the "ETSI SMG2 CONCEPT GROUP DELTA "a WB-TDMA / CDMA proposal (wide band Time Division Multiple Access / Code Division Multiple Access) described with a TDD mode.

Diese Lösung zum TDD-Betrieb von TD/CDMA verwendet Träger der Bandbreite von 1,2 MHz bis max. 1,6 MHz. Der für die Fre­ quenzplanung maßgebende Reuse-Faktor ist größer als 1, z. B. 3. Beim Systemmerkmal "Handover" ist "Hard-Handover" (HHO) vorgesehen. Außerdem werden TDMA-Zeitrahmen mit 8 Zeitschlit­ zen verwendet. Ein Teil der 8 Zeitschlitze ist für die Ab­ wärtsrichtung (uplink), der andere für die Aufwärtsrichtung (downlink) nutzbar. Der Umschaltpunkt (Switching-Point) zwi­ schen "Uplink" und "Downlink" im TDMA-Zeitrahmen ist varia­ bel.This solution for TDD operation by TD / CDMA uses carriers of the Bandwidth from 1.2 MHz to max. 1.6 MHz. The for the Fre Reuse factor determining the planning is greater than 1, z. B. 3. With the system characteristic "handover" is "hard handover" (HHO) intended. In addition, TDMA time frames with 8 time slots zen used. Part of the 8 time slots is for the Ab uplink, the other for the uplink (downlink) usable. The switching point (switching point) between The "uplink" and "downlink" in the TDMA time frame is varia bel.

Nachteilig ist, daß ein TDMA-Zeitrahmen nur 8 Zeitschlitze hat. Dadurch ist Flexibilität bei der Zuweisung der physika­ lischen Ressourcen (Resource-Allocation) wesentlich einge­ schränkt. Bei den angegebenen Trägerbandbreiten von 1,2 bis 1,6 MHz ist außerdem im TDD-Betrieb keine Datenrate von 2 Mbit/s möglich, da 1-2 Zeitschlitze des TDMA-Rahmens für die "andere" Übertragungsrichtung reserviert ist bzw. sind. Nach­ teilig, insbesondere für Residential-Anwendungen, ist auch die Frequenzplanung bei einem Reuse-Faktor größer als 1.The disadvantage is that a TDMA time frame only has 8 time slots Has. This gives flexibility in the assignment of physika mical resources (resource allocation) limits. With the specified carrier bandwidths from 1.2 to 1.6 MHz is also not a data rate of 2 in TDD mode Mbit / s possible because 1-2 time slots of the TDMA frame for the "Other" direction of transmission is reserved. After is also part, especially for residential applications frequency planning with a reuse factor greater than 1.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Telekommunikationssystem zur drahtlosen Mobiltelekommunikati­ on im TDD-Modus, insbesondere ein im ungepaarten Frequenzband arbeitendes Universal-Mobil-Telekommunikationssystem (UMTS), an ein FDD-WCDMA-Mobiltelekommunikationssystem, insbesondere an ein im gepaarten Frequenzband arbeitendes Universal-Mobil- Telekommunikationssystem (UMTS), bezüglich Trägerbandbreite, Zeitrahmen und Chiprate zu harmonisieren bzw. soweit wie mög­ lich kompatibel zu adaptieren.The object underlying the invention is a Telecommunication system for wireless mobile telecommunications  on in TDD mode, especially one in the unpaired frequency band working universal mobile telecommunication system (UMTS), to an FDD-WCDMA mobile communication system, in particular to a universal mobile phone working in the paired frequency band Telecommunication system (UMTS) regarding carrier bandwidth, Harmonize time frame and chip rate or as far as possible compatible to adapt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1 solved.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht - gemäß Pa­ tentanspruch 1 - darin, eine auf den Zugriffsprinzipien CDMA, FDMA und TDMA basierende Luftschnittstelle eines Telekommuni­ kationssystems, insbesondere eines im ungepaarten/gepaarten Frequenzband arbeitendes Universal-Mobil-Telekommunikations­ system (UMTS), - z. B. Mobilstation, Basisstation, Netz etc. - zur drahtlosen Mobiltelekommunikation universell - d. h. unab­ hängig von Systemumgebung (z. B. Haus,Stadt, Land, Gebirge etc. in Verbindung mit der Interferenz-Problematik) und Sy­ stemsituation (z. B. Residential-Anwendung im unlizenzierten Bereich, Public-Anwendung im lizenzierten Bereich) - für gro­ ße Datenraten an Sprach- und/oder Paketdaten (voice data and/or packet data), z. B. in der Größenordnung von 2Mbit/s, auszulegen.The idea underlying the invention is - according to Pa Claim 1 - in that one on the access principles CDMA, FDMA and TDMA based air interface of a telecommunications university cation system, especially one in unpaired / paired Frequency band universal mobile telecommunications system (UMTS), - e.g. B. mobile station, base station, network etc. - for universal wireless mobile communication - d. H. independent depending on the system environment (e.g. house, city, country, mountains etc. in connection with the interference problem) and Sy situation (e.g. residential application in the unlicensed Area, public use in the licensed area) - for large Low data rates on voice and / or packet data (voice data and / or packet data), e.g. B. in the order of 2Mbit / s, to interpret.

Für das vorstehend dargelegte Konzept im TDD-Modus wird vor­ geschlagen, die Chiprate - wie beim WCDMA/TDD-Vorschlag - auf 4,096 Mchip/s zu erhöhen. Je nach spektraler Formung der Chips hat der Träger dann eine Bandbreite von 4-5 MHz. Die Anzahl der Zeitschlitze wird gemäß Anspruch 2 vorzugsweise von 8 (WB-TDMA/CDMA-Vorschlag) auf 32 und gemäß Anspruch 3 von 8 auf 24 erhöht. Dadurch ist eine größere Flexibilität bei der Zuweisung der physikalischen Ressourcen gegeben.For the concept outlined above in TDD mode, before beaten, the chip rate - as with the WCDMA / TDD proposal - on Increase 4.096 Mchip / s. Depending on the spectral shape of the The carrier then has a bandwidth of 4-5 MHz. The Number of time slots is preferred according to claim 2 from 8 (WB-TDMA / CDMA proposal) to 32 and according to claim 3 increased from 8 to 24. This gives greater flexibility given in the allocation of physical resources.

Da die Bandbreite gegenüber dem WB-TDMA/CDMA-Vorschlag in et­ wa um den Faktor 3 erhöht wurde, bleibt die Brutto-Datenrate pro Zeitschlitz und CDMA-Code näherungsweise konstant. Eine Frequenzplanung ist wegen des vorgeschlagenen Reuse-Faktors von 1 nicht notwendig. Mit Hilfe der Methode "Fractional- Loading" (Teilbelegung von physikalischen Ressourcen; Stw.: Dynamic Channel Allocation DCA bzw. Dynamic Resource Alocati­ on DRA) wird der "Quality of Service", insbesondere bei Hard- Handover (HHO), sichergestellt.Since the bandwidth compared to the WB-TDMA / CDMA proposal in et if increased by a factor of 3, the gross data rate remains  approximately constant per time slot and CDMA code. A Frequency planning is due to the proposed reuse factor of 1 not necessary. With the help of the "Fractional- Loading "(partial allocation of physical resources; Stw .: Dynamic Channel Allocation DCA or Dynamic Resource Alocati on DRA) the "Quality of Service", especially for hardware Handover (HHO) ensured.

Darüber hinaus ist im Unterschied zu den bisher bekannten zellularen Telekommunikationssystemen zur drahtlosen Mobilte­ lekommunikation auch kein Soft-Handover (SHO) erforderlich, wodurch der Systemaufbau erheblich vereinfacht wird.It is also different from the previously known cellular telecommunication systems for wireless mobiles communication also requires no soft handover (SHO), which significantly simplifies the system structure.

Die Brutto-Datenrate pro CDMA-Code und Zeitschlitz ist bei Verwendung des "4 PSK"-Modulationsverfahrens ca. 13kbit/s; die Netto-Datenrate beträgt ca. 8 kbit/s. Diese Werte für die Datenrate können durch die Verwendung des "16 QAM"- Modulationsverfahrens statt des "4 PSK"-Modulationsverfahrens verdoppelt werden.The gross data rate per CDMA code and time slot is at Using the "4 PSK" modulation method approx. 13 kbit / s; the net data rate is approx. 8 kbit / s. These values for the Data rate can be increased by using the "16 QAM" Modulation method instead of the "4 PSK" modulation method be doubled.

In den Ansprüchen 4 bis 9 sind die einzelnen Parameter des Systems angegeben.In claims 4 to 9, the individual parameters of the Systems specified.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 5 erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention is explained with reference to FIG. 5. It shows:

Fig. 5 die Zeitrahmen- und Zeitschlitzschlitzstruktur eines Telekommunikationssystems zur drahtlosen Mobiltelekommunika­ tion im TDD-Modus, insbesondere ein im ungepaarten Frequenz­ band arbeitendes Universal-Mobil-Telekommunikationssystem (UMTS). Fig. 5 shows the time frame and timeslot slot structure of a telecommunications system for wireless mobile telecommunications in TDD mode, in particular an unpaired frequency band operating universal mobile telecommunications system (UMTS).

Fig. 5 zeigt ausgehend von den Fig. 1 bis 4 die Zeitrah­ men- und Zeitschlitzschlitzstruktur eines Telekommunikations­ systems zur drahtlosen Mobiltelekommunikation im TDD-Modus, insbesondere ein im ungepaarten Frequenzband arbeitendes Uni­ versal-Mobil-Telekommunikationssystem (UMTS). Fig. 5 shows, based on FIGS . 1 to 4, the time frame and time slot structure of a telecommunications system for wireless mobile telecommunications in TDD mode, in particular an universal mobile telecommunications system (UMTS) operating in the unpaired frequency band.

Ein Zeitrahmen ZR weist eine Zeitrahmendauer ZRD von 10 ms, eine dem WCDMA-Vorschlag entsprechende Chiprate von 4,096 Mchips/s und eine dem WCDMA-Vorschlag entsprechende Chipdauer Tc von 0,244 µs auf und enthält vorzugsweise 32 Zeitschlitze ZS1. . .ZS32 mit jeweils einer Zeitschlitzdauer ZSD von 312,5 µs. Die Zahl 32 ergibt sich dabei vorzugsweise - im Interesse der Kompatibilität des FDD/TDD-Universal-Mobil- Telekommunikationssystems UMTS zum GSM-System aus dem n-fachen mit n =4 der GSM-Zeitschlitzanzahl gemäß Fig. 1. Die Anzahl der Zeitschlitze ist vorzugsweise so bemessen, daß sie n-faches mit n ≧ 3 der GSM-Zeitschlitzanzahl ist. Als Alter­ native zu der 32-er Zeitschlitzanzahl ist auch eine Zeitrah­ menstruktur mit 24 Zeitschlitzen ZS1. . .ZS24 denkbar, für die sich eine praktikable Zeitschlitzstruktur angeben läßt (Parametrisierung der Luftschnittstelle des Universal-Mobil- Telekommunikationssystems).A time frame ZR has a time frame duration ZRD of 10 ms, a chip rate of 4.096 Mchips / s corresponding to the WCDMA proposal and a chip duration T c of 0.244 µs corresponding to the WCDMA proposal and preferably contains 32 time slots ZS1. . .ZS32 each with a time slot duration ZSD of 312.5 µs. The number 32 is preferably obtained in the interest of the compatibility of the FDD / TDD universal mobile telecommunication system UMTS with the GSM system from n times with n = 4 the number of GSM time slots according to FIG. 1. The number of time slots is preferably dimensioned so that it is n times with n ≧ 3 the number of GSM timeslots. A time frame structure with 24 time slots ZS1 is also an alternative to the 32 number of timeslots. . .ZS24 conceivable for which a practicable time slot structure can be specified (parameterization of the air interface of the universal mobile telecommunication system).

Claims (9)

1. Telekommunikationssystem zur drahtlosen Mobiltelekommuni­ kation im TDD-Modus, insbesondere ein im ungepaarten Fre­ quenzband arbeitendes Universal-Mobil-Telekommunikationssys­ tem (UMTS), mit folgenden Merkmalen:
  • (a) für das Telekommunikationssystem vorgegebene Trägerfre­ quenzen sind jeweils in einer sich aus der n-fachen mit n ≧ 3 GSM-Zeitschlitzanzahl ergebenden Anzahl von Zeit­ schlitzen (ZS1. . .ZS32) mit jeweils einer vorgegebenen Zeitschlitzdauer (ZSD) derart unterteilt, daß das Tele­ kommunikationssystem im TDD-Modus betreibbar ist,
  • (b) in den Zeitschlitzen (ZS1. . .ZS32) bzw. den Frequenzberei­ chen des Telekommunikationssystems ist jeweils höchstens eine vorgegebene Anzahl von unidirektionalen Telekommuni­ kationsverbindungen, Auf- oder Abwärtsverbindungen, zwi­ schen Telekommunikationsteilnehmern des Telekommunikati­ onssystems gleichzeitig herstellbar, wobei dabei übertra­ gene Teilnehmersignale zur Separierbarkeit mit einem teilnehmerindividuellen Code verknüpft sind,
  • (c) die Zeitschlitze (ZS1. . .ZS32) enthalten jeweils als Zeit­ schlitzstruktur zwei Nutzdatenblöcken - einem ersten Nutzdatenblock (NDB1) und einen zweiten Nutzdatenblock (NDB2), einem zwischen den Nutzdatenblöcken (NDB1, NDB2) angeordneten, als "midambel" ausgebildeten Trainingsda­ tenblock (TDB) und einer nach Trainingsdatenblock (TDB) und einem der Nutzdatenblöcke (NDB1, NDB2) angeordneten Schutzzeitzone (SZZ),
  • (d) in den Nutzdatenblöcken (NDB1, NDB2) und dem Trainingsda­ tenblock (TDB) sind jeweils mehrere, als "chip" ausgebil­ dete Datenelemente (DE) enthalten,
  • (e) die Anzahl der Zeitschlitze (ZS1. . .ZS32) ist derart be­ messen, daß unabhängig von Systemumgebung und -situation eine Frequenzplanung für das Telekommunikationssystem entfällt und in dem Telekommunikationssystem übertragbare Telekommunikationsdienste, insbesondere Sprachdaten und/oder Paketdaten, durch eine Teilbelegung (fractional loading) der zur Verfügung stehenden physikalischen Res­ sourcen, Zeitschlitze und/oder Codes, übertragbar sind.
1. Telecommunication system for wireless mobile telecommunications in TDD mode, in particular a universal mobile telecommunications system (UMTS) working in the unpaired frequency band, with the following features:
  • (a) Carrier frequencies specified for the telecommunication system are each divided into a number of time slots (ZS1... ZS32) resulting from n times the number of n ≧ 3 GSM timeslots, each with a predetermined time slot duration (ZSD) such that the telecommunication system can be operated in TDD mode,
  • (b) in the time slots (ZS1... ZS32) or the frequency ranges of the telecommunication system, a maximum of a predetermined number of unidirectional telecommunication connections, upward or downward connections, between the telecommunication subscribers of the telecommunication on system can be produced at the same time, whereby transmitted subscriber signals are linked to a subscriber-specific code for separability,
  • (c) the time slots (ZS1. .ZS32) each contain two user data blocks as the time slot structure - a first user data block (NDB1) and a second user data block (NDB2), one arranged between the user data blocks (NDB1, NDB2) and designed as a "midambel" Training data block (TDB) and a protection time zone (SZZ) arranged according to the training data block (TDB) and one of the user data blocks (NDB1, NDB2),
  • (d) the user data blocks (NDB1, NDB2) and the training data block (TDB) each contain a plurality of data elements (DE) designed as a "chip",
  • (e) the number of time slots (ZS1. .ZS32) is measured such that frequency planning for the telecommunication system is not required regardless of the system environment and situation, and telecommunication services, in particular voice data and / or packet data, which can be transmitted in the telecommunication system by partial allocation ( fractional loading) of the available physical resources, time slots and / or codes are transferable.
2. Telekommunikationssystem, nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Trägerfrequenzen jeweils in 32 Zeitschlitze (ZS1. . .ZS32) mit jeweils einer vorgegebenen Zeitschlitzdauer (ZSD) von et­ wa 312,5 µs unterteilt sind.2. Telecommunications system, according to claim 1, characterized ge indicates that the carrier frequencies each in 32 time slots (ZS1. .ZS32) each with a predetermined time slot duration (ZSD) from et wa 312.5 µs are divided. 3. Telekommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Trägerfrequenzen jeweils in 24 Zeitschlitze (ZS1. . .ZS24) mit jeweils einer vorgegebenen Zeitschlitzdauer (ZSD) von et­ wa 416,7 µs unterteilt sind.3. Telecommunication system according to claim 1, characterized ge indicates that the carrier frequencies each in 24 time slots (ZS1. .ZS24) each with a predetermined time slot duration (ZSD) from et wa 416.7 µs are divided. 4. Telekommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß höchstens acht bis sechzehn unidirektionale Telekommunikati­ onsverbindungen gleichzeitig in jedem Zeitschlitz bzw. jedem Frequenzbereich (ZS1. . .ZS32) herstellbar sind.4. Telecommunication system according to one of claims 1 to 3, characterized in that a maximum of eight to sixteen unidirectional telecommunications connections at the same time in each time slot or each Frequency range (ZS1. .ZS32) can be produced. 5. Telekommunikationssystem nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mit einem teilnehmerspezifischen Spreizcode mit einem, insbesondere konstanten, Spreizfaktor von im wesentlichen 16 gespreizten Datenelemente (DE) in Datensymbolen (DSY) enthal­ ten sind.5. Telecommunication system according to claim 2, characterized ge indicates that with a subscriber-specific spreading code with a in particular constant spreading factor of essentially 16 spread data elements (DE) in data symbols (DSY) contain are. 6. Telekommunikationssystem nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Nutzdatenblöcken (NDB1, NDB2) jeweils im wesentlichen 33 Datensymbole (DSY) enthalten sind.6. Telecommunication system according to claim 5, characterized ge indicates that in the user data blocks (NDB1, NDB2) essentially each 33 data symbols (DSY) are included. 7. Telekommunikationssystem nach Anspruch 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Datensymbole (DSY) jeweils zwei Bruttobits enthalten. 7. Telecommunication system according to claim 5 or 6, there characterized by that the data symbols (DSY) each contain two gross bits.   8. Telekommunikationssystem nach Anspruch 2, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Trainingsdatenblock (TDB) im wesentlichen "180" Da­ tenelemente (DE) enthalten sind.8. Telecommunication system according to claim 2, 4, 5, 6 or 7, characterized in that in the training data block (TDB) essentially "180" Da tenelemente (DE) are included. 9. Telekommunikationssystem nach Anspruch 2, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzzeitzone (SZZ) in etwa 10,7 µs lang ist.9. Telecommunication system according to claim 2, 4, 5, 6, 7 or 8, characterized in that the protection time zone (SZZ) is approximately 10.7 µs long.
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