DE19907502C2 - Verfahren zur Kanalschätzung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kanalschätzung in Funkstationen eines Funk-Kommunikationssystems, insbesondere eines Mobilfunk- oder drahtlosen Teilnehmeranschlußsystems.

In Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen wie bei­ spielsweise Sprache, Bildinformationen oder andere Daten, mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnitt­ stelle zwischen einer sendenden und einer empfangenden Funk­ station, wie beispielsweise einer Basisstation bzw. Mobilsta­ tion, übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wel­ len erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Beim GSM (Global System for Mobile Communication), das unter anderem aus J. Biala "Mobilfunk und Intelligente Netze", Vieweg Ver­ lag, 1995, bekannt ist, liegen die Trägerfrequenzen im Be­ reich von 900 MHz, 1800 MHz und 1900 MHz. Für zukünftige Mo­ bilfunksysteme mit CDMA- oder TD/CDMA-Übertragungsverfahren über die Funkschnittstelle, wie beispielsweise das UMTS (Uni­ versal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorgesehen.

Das Übertragungsverfahren für die Funkschnittstelle wird in dem standardisierten europäischen Mobilfunksysteme der 3. Ge­ neration UMTS auf einem CDMA-Teilnehmerseparierungsverfahren (CDMA Code Division Multiple Access) basieren, bei dem in ei­ nem gemeinsamen Frequenzband eine Vielzahl von physikalischen Übertragungskanälen durch individuelle Spreizkodes (CDMA- Kodes) unterschieden wird.

Aus DE 195 49 148 ist ein Funk-Kommunikationssystem bekannt, das eine CDMA-Teilnehmerseparierung nutzt, wobei die Funk­ schnittstelle zusätzlich ein Zeitmultiplex-Teilnehmerseparie­ rungverfahren (TDMA Time Division Multiple Access) aufweist. Empfangsseitig wird ein Joint-Detection-Verfahren angewendet, um unter Kenntnis von CDMA-Kodes mehrerer Teilnehmer eine verbesserte Detektion der übertragenen Daten vorzunehmen. Da­ bei ist es unter anderem aus dem Artikel von J. Mayer, J. Schlee, T. Weber "Protocol and Signalling Aspects of Joint Detection CDMA", PIMRC' 97, Helsinki, 1997, Seiten 867-871, bekannt, daß einer Verbindung über die Funkschnittstelle zu­ mindest zwei Übertragungskanäle entsprechend einem Channel- Pooling zugeteilt werden können, wobei jeder Übertragungska­ nal durch einen individuellen Spreizkode unterscheidbar ist. Das Verfahren des Channel-Poolings wird vorteilhaft einge­ setzt, um Kommunikationsverbindungen zu bzw. von Funkstatio­ nen mit unterschiedlichen Datenraten zu realisieren oder auf einer Kommunikationsverbindung mehrere Dienste parallel be­ treiben zu können.

Es ist weiterhin aus dem GSM-Mobilfunksystem bekannt, daß übertragene Daten als Funkblöcke (Bursts) innerhalb von Zeit­ schlitzen übertragen werden, wobei innerhalb eines Funkblocks Mittambeln mit bekannten Symbolen übertragen werden. Diese Mittambeln können im Sinne von Trainingssequenzen zum emp­ fangsseitigen Abstimmen der Funkstation genutzt werden. Die empfangende Funkstation führt anhand der Mittambeln eine Schätzung der Kanalimpulsantworten für verschiedene Übertra­ gungskanäle durch. Die Länge der Mittambeln ist dabei unab­ hängig von den Verkehrsbedingungen fest definiert.

Werden wie beim erwähnten TD/CDMA-Übertragungsverfahren gleichzeitig Informationen mehrerer Verbindungen in einem Zeitschlitz übertragen, so muß empfangsseitig eine gleichzei­ tige Kanalschätzung für unterschiedliche Übertragungskanäle durchgeführt werden. Diese gleichzeitige Kanalschätzung wird gemäß der DE 42 12 300 C2 dadurch erleichtert, daß die Sym­ bolfolge (Chipfolge) der Mittambeln als eine jeweils zeitver­ schobene Version einer Grundsymbolfolge gewählt wird. Hier­ durch kann die Kanalschätzung von nur einem, beispielsweise als Korrelator, verwirklichten Kanalschätzer erfolgen.

In Anbetracht der Tatsache, daß für eine jeweilige Kanal­ schätzung eines Übertragungskanal ein bestimmtes Zeitinter­ vall bzw. eine bestimmte Anzahl von Symbolen benötigt wird und die Anzahl verarbeitbarer Mittambeln hinsichtlich einer großen Anzahl von Übertragungskanälen maximiert werden soll, wird die Größe des Zeitintervalls entsprechend der Länge der Kanalimpulsantwort resp. der maximalen Signallaufzeitdiffe­ renz (delay spread) aufgrund einer Mehrfachausbreitung inner­ halb einer Funkzelle dimensioniert. Diese Dimensionierung setzt eine zeitliche Synchronisierung zwischen den Funksta­ tionen voraus. Sind die Funkstationen dahingegen beispiels­ weise bei einem Verbindungsaufbauversuch durch eine Funksta­ tion nicht synchronisiert, so kann der Fall auftreten, daß die Signallaufzeit zu groß wird, die von der Funkstation aus­ gewählte Mittambel hierdurch zeitlich verzögert an dem Kanal­ schätzer anliegt und gegebenenfalls eine zeitliche Über­ schneidung mit einer Mittambel einer weiteren Verbindung auf­ tritt, und als Folge keine Kanalschätzung innerhalb des für die Verbindung vorgesehenen Zeitintervalls durchgeführt wer­ den kann. Implizit wird durch das begrenzte Zeitfenster die Größe der Funkzelle für außergewöhnlich auftretende Zeitver­ zögerungen bei der Übertragung von Funkblöcken, wie bei­ spielsweise dem beschriebenen Verbindungsaufbauversuch, nach­ teilig verkleinert.

Aus dem Artikel Steiner, B., Baler, P. W. "Low Cost Channel Estimation in the Uplink Receiver of CDMA Mobile Radio Sy­ stems", FREQUENZ 47, 1993, 11-12, S. 292-298, ist ein Verfahren zur Kanalschätzung bekannt, bei dem unterschiedliche Trainingssignale von Teilnehmern zeitverschobene Versionen eines gemeinsamen Basissignals sind.

Aus der WO 99/08401 ist ein Verfahren zur Kanalschätzung be­ kannt, bei dem zur Schätzung von Kanalkoeffizienten ein von Mittambeln abhängiges Signal mit aus bekannten Symbolen der Mittambel abgeleiteten Schätzkoeffizienten durch eine Fou­ riertransformation gefaltet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu­ geben, das eine gesicherte Kanalschätzung auch bei synchroni­ sationsbedingten Übertragungsverzögerungen bei gleichzeitiger Erhöhung der Anzahl Kanäle ermöglicht. Diese Aufgabe wird ge­ mäß der Erfindung durch die Merkmale des unabhängigen Patent­ anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren zur Kanalschätzung aus zumindest zwei Mittambelgrundkodes eine jeweilige Anzahl von Mittambelkodes mittels einer zyklischen Verschiebung abgelei­ tet, wobei eine erste Anzahl Mittambelkodes kleiner als eine zweite Anzahl Mittambelkodes gewählt wird. Ein Mittambelkode der ersten Anzahl Mittambelkodes wird bei einem Verbindungs­ aufbauversuch einer ersten Funkstation ausgewählt und von dieser in einem Funkblock gesendet. Eine zweite Funkstation empfängt den gesendeten Funkblock, wobei der Mittambelkode in der zweiten Funkstation für die Kanalschätzung berücksichtigt wird.

Dieses Verfahren ermöglicht vorteilhaft, daß durch die Ver­ wendung von zumindest zwei Mittambelgrundkodes, aus denen je­ weils Mittambelkodes abgeleitet werden, das jeweilige Zeitin­ tervall für die Kanalschätzung der zugeordneten Mittambel vergrößert wird und/oder die Anzahl der abgeleiteten Mittambeln und somit der parallelen Verbindungen erhöht werden kann.

Gemäß einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens werden die Mittambelgrundkodes derart ausgewählt, daß die abgeleiteten Mittambelkodes gute gegenseitige Korrelati­ onseigenschaften aufweisen. Diese Korrelationseigenschaften können beispielsweise durch eine Wahl von Mittambelkodes er­ reicht werden, die eine geringe gegenseitige Beeinflussung aufweisen, wenn die Mittambelkodes gleichzeitig oder in einem festen zeitlichen Verhältnis zueinander aus den Mittambel­ grundkodes abgeleitet werden. Weiterhin kann bei einer gerin­ gen Anzahl von Funkstationen eine Zuordnung hinsichtlich ei­ nes möglichst großen jeweiligen Zeitversatzes zwischen den einzelnen Verbindungen erfolgen.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird die An­ zahl der Ableitungen von einem Mittambelgrundkode bzw. die Anzahl der Mittamblegrundkodes abhängig von einer Größe einer mit funktechnischen Ressourcen versorgten Funkzelle und/oder abhängig von einer maximal auftretenden einfachen Laufzeit beim Senden des Funkblocks gewählt. Diese Weiterbildung er­ möglicht eine vorteilhafte Anpassung hinsichtlich eines je­ weils ausreichenden Zeitintervalls zur Kanalschätzung. So können beispielsweise bei Funkzellen mit einem kleinen Radius ein Mittamblegrundkode mit acht Ableitungen und bei größeren Funkzellen zwei Mittambelgrundkodes mit jeweils vier Ablei­ tungen ausreichend sein, währenddessen bei Funkzellen mit ei­ nem großen Radius entsprechend eine größere Anzahl von Mitt­ ambelgrundkodes eingesetzt wird.

Die Anzahl der verwendeten Mittambelgrundkodes kann gemäß ei­ ner weiteren Weiterbildung von der zweiten Funkstation in ei­ nem allgemeinen Signalisierungskanal zu der ersten Funksta­ tion signalisiert wird. Hierdurch ist der ersten Funkstation bei einem beispielhaften Verbindungsaufbauversuch bekannt, aus welcher Anzahl Mittambelgrundkodes und jeweiligen Zeit­ versätzen sie einen geeigneten Mittambelkode auswählen kann. Die Signalisierung kann beispielsweise mittels einer System­ nachricht in dem allgemeinen Signalisierungskanal erfolgen.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung wird der Zeitversatz durch eine jeweilige zyklische Verschiebung einer Anzahl von Symbo­ len des Mittambelgrundkodes erzeugt. Hierdurch wird vorteil­ haft die Ausgestaltung des Kanalschätzers vereinfacht, da alle von einem Mittambelgrundkode abgeleiteten Mittambelkodes von einem Kanalschätzer verarbeitet werden können.

Einer weiteren Weiterbildung der Erfindung zufolge wird aus den Mittambelgrundkodes eine jeweils unterschiedliche Anzahl von Mittambelkodes abgeleitet. Dieses ermöglicht vorteilhaft eine effiziente Nutzung der Anzahl Mittambelkodes in einer Funkzelle. So kann beispielsweise entsprechend einer weiteren Weiterbildung aus einem Mittambelgrundkode eine geringe An­ zahl Mittambelkodes, aus einem anderen Mittambelgrundkode hingegen eine größere Anzahl Mittambelkodes abgeleitet wer­ den. Funkstationen, die einen Verbindungsaufbauversuch durch­ führen können beispielsweise jeweils eine Mittambelgrundkode auswählen, aus dem nur wenige weitere Mittambelkodes abgelei­ tet werden, da diese große Zeitintervalle für die Kanalschät­ zung zur Verfügung stellen. Diese Auswahl kann davon abhängig gemacht werden, in welchem Abstand sich die Funkstation von der zweiten Funkstation befindet.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung wird in der zweiten Funk­ station zusätzlich zumindest ein weiterer, aus dem selben und/oder aus einem weiteren Mittambelgrundkode abgeleiteter, Mittambelkode für die Kanalschätzung berücksichtigt. Diese gemeinsame Kanalschätzung für mehrere Mittambelkodes verein­ facht vorteilhafterweise ein eingangs beschriebenes Joint-De­ tection-Verfahren in der zweiten Funkstation.

Einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zufolge wird in der zweiten Funkstation für die Mittambelgrundkodes eine je­ weilige Korrelationseinrichtung vorgesehen. Diese Korrelati­ onseinrichtungen führen eine gemeinsame Kanalschätzung der jeweiligen aktiven Mittambelkodes durch. Diese parallele Aus­ führung ermöglicht vorteilhafterweise eine schnellere jewei­ lige Verarbeitung in den Korrelatoren und eine geringere Kom­ plexität.

Gemäß einer darauf basierenden weiteren Ausgestaltung der Er­ findung wird die gemeinsame Kanalschätzung der Mittambelkodes in der zweiten Funkstation für ein Joint-Detection-Verfahren zur Detektion von Informationen in dem gesendeten Funkblock verwendet. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen Einsatz des Joint-Detection-Verfahrens bei einer Verwendung mehrerer Mittambelgrundkodes, wodurch die Kanalschätzungen aller aktiven Teilnehmer in der Funkzelle für die Detektion der in dem Funkblock enthaltenen Informationen verwendet werden können.

Einer weiteren Ausgestaltung zufolge wird in den Korrelati­ onseinrichtungen eine parallele oder sequentielle Kanalschät­ zung der jeweiligen Mittambelkodes durchgeführt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beilie­ genden Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Funk-Kommunikationssystems, insbesondere eines Mobilfunksystems,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Empfangseinrichtung einer Funkstation des Funk-Kommunikationssystems,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Rahmenstruktur der Funkschnittstelle und des Aufbaus eines Funkblocks,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Ableitung mehrerer Mittambelkodes aus einem Mittambelgrundkode, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung von aus jeweils einem Mittambelgrundkode abgeleiteten Mittambelkodes.

Das in Fig. 1 dargestellte und beispielhaft als ein Mobilfunk­ system ausgestaltete Funk-Kommunikationssystem entspricht in seiner Struktur dem bekannten GSM-Mobilfunksystem, das aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC besteht, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungsstel­ len MSC mit jeweils zumindest einer Einrichtung zur Zuweisung funktechnischer Ressourcen RNM verbunden. Jede dieser Ein­ richtungen RNM ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS. Diese Basisstation BS ist eine Funkstation, die über eine Funkschnittstelle Kommunikations­ verbindungen zu weiteren Funkstationen, die als Mobilstatio­ nen MS oder stationäre Teilnehmerendgeräte ausgestaltet sein können, aufbauen und auslösen kann. Die Funktionalität dieser Struktur wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren genutzt.

In Fig. 1 ist beispielhaft Funkverbindungen zur Übertragung von Nutzdaten und Signalisierungsinformationen zwischen der Basisstation BS und zwei Mobilstationen MS dargestellt, die sich in dem Funkversorgungsgebiet resp. in der Funkzelle C der Basisstation BS befinden.

Von einer jeweiligen Datenquelle in der Mobilstation MS resp. in der Basisstation BS wird eine Folge modulierter und ko­ dierter Symbole in Form eines Sendesignals abgegeben und in einem hochfrequenten Frequenzband über einen als Funkkanal ausgebildeten Übertragungskanal fk zu der jeweils empfangenen Basisstation BS resp. Mobilstation MS übertragen.

Das Sendesignal besteht entsprechend dem GSM-Mobilfunksystem aus mindestens einer als Trainingssequenz bezeichneten vorge­ gebenen Folge von Symbolen und mindestens einem, die Daten­ symbole enthaltenen, Datenteil mit Datensymbolen. Das Sende­ signal unterliegt zeitvarianten Einflüssen des mehrwegebehaf­ teten Funkkanals, den Funkstörungen, die als Impuls-, Burst- oder Dauerstörer auftreten können, sowie dem Einfluß des Rau­ schens. Die detaillierte Struktur der Funkschnittstelle wird nachfolgend in der Fig. 3 erläutert.

Die Basisstation BS signalisiert periodisch mittels einer Sy­ stemnachricht in einem allgemeinen Signalisierungskanal, der beispielsweise auf dem von dem GSM-Mobilfunksystem bekannten BCCH (Broadcast Control Channel) basieren kann, daß die Mit­ tambelgrundkodes bc1, bc2 unterstützt werden. Diese Systemnachricht wird von den Mobilstationen MS in der Funkzelle C ausgewertet und beispielsweise für eine Auswahl eines freien Mittambelkodes für einen Verbindungsaufbauversuch mittels ei­ nes spezifischen Signalisierungskanals RACH (Random Access Channel) berücksichtigt.

Die Signale der in der Funkzelle C der Basisstation BS be­ findlichen Mobilstationen MS müssen innerhalb eines bestimm­ ten Zeitintervalls an der Empfangseinrichtung EE der Basis­ station BS anliegen, damit in dieser eine jeweilige Kanal­ schätzung der Übertragungskanäle fk durchgeführt werden kann. Die Mobilstation MS mit der bereits bestehenden Kommunika­ tionsverbindung und einem zugewiesenen Übertragungskanal fk sowie Mittambelkode m21 synchronisiert sich fortlaufend mit der Basisstation BS auf der Grundlage einer periodisch er­ mittelten Signallaufzeit, wodurch in der Basisstation BS ein kurzes Zeitintervall zur Kanalschätzung ausreicht.

Diese Signallaufzeit ist der einen Verbindungsaufbauversuch unternehmenden Mobilstation MS nicht bekannt. Hierdurch kann der Fall auftreten, daß es bei der Kanalschätzung in der Ba­ sisstation BS zu einer zeitlichen Überlagerung mehrerer emp­ fangener Mittambelnkodes und somit zu einer fehlerhaften Ka­ nalschätzung kommt, wenn beispielsweise die Signallaufzeit von der Mobilstation MS zu der Basisstation BS sehr groß ist. Die Mobilstation MS wählt daher, wie nachfolgend zu den Fig. 4 und Fig. 5 erläutert wird, einen Mittambelkode m11 aus, der in der Basisstation BS ein längeres Zeitintervall zur Kanal­ schätzung ermöglicht.

In der Fig. 2 sind nur die für den Empfangsfall relevanten Einrichtungen der Basisstation BS bzw. Mobilstation MS darge­ stellt, es besteht üblicherweise jedoch eine beschriebene zweiseitige Verkehrsverbindung, d. h. die Basisstation BS und die Mobilstation MS weisen in gleicher Weise eine Sendeein­ richtung auf.

Über eine Antenneneinrichtung AE werden Empfangssignale rx empfangen und einer Empfangseinrichtung EE zugeführt. Aus den Empfangssignalen rx werden in der Empfangseinrichtung EE z. B. durch eine Übertragung ins Basisband und eine darauffolgende Analog/Digitalwandlung digitale Signale drx erzeugt, die in­ nerhalb der Empfangseinrichtung EE einem Kanalschätzer KS zu­ geführt werden. In dem Kanalschätzer KS sind entsprechend der Anzahl verwendeter Mittambelgrundkodes bc1, bc2 beispielhaft zwei Korrelatoren CORR1, CORR2 verwirklicht. Sind diese Kor­ ralatoren CORR1, CORR2 jeweils als zyklische Korrelatoren nach Steiner DE 42 12 300 C2 ausgestaltet, so liegen am Aus­ gang sequentiell die Kanalimpulsantworten für die jeweiligen Mittambelkodes an. In dem nachgeschalteten Detektor DT er­ folgt anschließend die Detektion der empfangenen Datensym­ bole, wobei für den Fall eines Joint-Detection-Verfahrens die Kanalimpulsantworten aller aktiven Mittambelkodes der Funk­ zelle C für die Detektion berücksichtigt werden.

Die Rahmenstruktur der Funkschnittstelle ist aus der Fig. 3 ersichtlich. Gemäß einer TDMA-Komponente ist eine jeweilige Aufteilung mehrerer breitbandiger Frequenzbereiche, bei­ spielsweise der Bandbreite B = 5 MHz, in mehrere Zeitschlitze ts, beispielsweise 16 Zeitschlitze ts0 bis ts15 vorgesehen. Jeder Zeitschlitz ts innerhalb des Frequenzbereiches B bildet einen physikalischen Übertragungskanal fk. Die 16 Zeit­ schlitze ts0 bis ts15 werden entsprechend einer Rahmen­ struktur zu einem Zeitrahmen zusammengefaßt. Innerhalb der Übertragungskanäle fk, die zur Nutzdatenübertragung vorgese­ hen sind, werden wiederkehrend Informationen einer jeweiligen Kommunikationsverbindungen in Funkblöcken übertragen. Weitere Übertragungskanäle, beispielsweise zur Frequenz- oder Zeit­ synchronisation werden nicht in jedem Rahmen, jedoch zu vorgegebenen Zeitpunkten innerhalb eines Multirahmens einge­ führt. Gemäß einer FDMA-Komponente sind dem Funk-Kommunikati­ onssystem ggf. mehrere Frequenzbänder B zugeordnet.

Bei einer Nutzung eines TDD-Übertragungsverfahrens wird ein Teil der Zeitschlitze ts0 bis ts7 in Aufwärtsrichtung und ein Teil der Zeitschlitze ts8 bis ts15 in Abwärtsrichtung be­ nutzt, wobei die Übertragung in Aufwärtsrichtung beispiels­ weise vor der Übertragung in Abwärtsrichtung erfolgt. Da­ zwischen liegt ein Umschaltzeitpunkt SP. Ein Übertragungs­ kanal fk für die Aufwärtsrichtung entspricht in diesem Fall dem Übertragungskanal fk für die Abwärtsrichtung. In gleicher Weise sind die weiteren Übertragungskanäle fk strukturiert.

Gemäß der Fig. 3 bestehen diese Funkblöcke zur Nutzdatenüber­ tragung aus Datenteilen dt mit Datensymbolen d, in denen Ab­ schnitte mit empfangsseitig bekannten Mittambelkodes m11 . . . m14 eingebettet sind. Die Daten d sind verbindungsindi­ viduell mit einer Feinstruktur, einem Spreizkode c (CDMA- Kode), gespreizt, so daß empfangsseitig beispielsweise n Übertragungskanäle fk durch diese CDMA-Komponente separierbar sind. Jedem dieser Übertragungskanäle fk wird senderseitig pro Symbol eine bestimmte Energie E zugeordnet.

Die Spreizung von einzelnen Symbolen der Daten d mit Q Chips bewirkt, daß innerhalb der Symboldauer Ts Q Subabschnitte der Dauer Tc übertragen werden. Die Q Chips bilden dabei den in­ dividuellen CDMA-Kode c. Der Mittambelkode m11 . . . m14 besteht aus L Chips, ebenfalls der Dauer Tc. Weiterhin ist innerhalb des Zeitschlitzes ts eine Schutzzeit guard zur Kompensation unterschiedlicher Signalaufzeiten der Kommunikationsverbin­ dungen aufeinanderfolgender Zeitschlitze ts vorgesehen.

Die beispielhaften Parameter der Funkschnittstelle sind wie folgt:

Dauer eines Funkblocks	577 µs
Anzahl Chips pro Mittambel m	512
Schutzzeit Tg	32 µs
Datensymbole pro Datenteil N	33
Symboldauer Ts	6,46 µs
Chips pro Symbol Q	14
Max. Anzahl K Mittambelkodes m pro ts	8

In Aufwärts- (MS → BS) und Abwärtsrichtung (BS → MS) können die Parameter auch unterschiedlich eingestellt sein.

Wird die Mittambelkodelänge dynamisch der Anzahl der Kommuni­ kationsverbindungen im Zeitschlitz ts und an die Länge W der zu schätzenden Kanalimpulsantwort angepaßt, so erhöht sich im Mittel die spektrale Effizienz der Funkschnittstelle. Dabei ist zu beachten, daß pro Zeitschlitz ts nur eine begrenzte Anzahl von Kanalimpulsantworten gemeinsam schätzbar ist. Diese Limitierung ergibt sich daraus, daß die Mittambelkodes L auswertbare Chips enthalten, die Kanalimpulsantwort zur ge­ nauen Kanalschätzung W Koeffizienten aufweisen und M die An­ zahl der Kommunikationsverbindungen pro Zeitschlitz ts dar­ stellt. Die Anzahl gemeinsam schätzbarer Kanalimpulsantworten ist dabei durch die Ungleichung L ≧ M . W + W - 1 begrenzt.

Durch die Nutzung eines gemeinsamen Mittambelkodes m für meh­ rere Übertragungskanäle fk einer Kommunikationsverbindung ist es möglich, in einem Zeitschlitz ts eine größere Anzahl von Übertragungskanälen fk zu übertragen. Dies führt zu einer Er­ höhung der Datenrate pro Zeitschlitz ts oder zu einer Verlän­ gerung der schätzbaren Kanalimpulsantworten in diesem Zeit­ schlitz ts.

In der Fig. 4 ist beispielhaft die Ableitung einer Anzahl K von Mittambelkodes m21 . . . aus einem Mittambelgrundkode bc2 schematisch dargestellt. Aus dem Mittambelgrundkode bc2 mit einer Anzahl P = 456 Chips werden mittels einer zyklischen Verschiebung die Anzahl K von Mittambelkodes m21 . . . mit einer jeweiligen Anzahl von L = 512 erzeugt, wobei als maximale An­ zahl ableitbarer Mittambelkodes K = 8 angenommen wird. Für die Ermittlung einer jeweiligen Kanalimpulsantwort stehen W = 57 Chips zur Verfügung, welches einem Zeitintervall von 13,9 µs entspricht.

In dem zukünftigen UMTS-Funk-Kommunikationssystem entspricht dieses Zeitintervall einer einfachen Signallaufzeit bei einer Entfernung von ca. 3,5 km zwischen der Mobilstation MS und der Basisstation BS. Diese Entfernung entspricht somit dem maximalen Radius der von der Basisstation BS ausgeleuchteten Funkzelle C. Für den beschriebenen Fall eines Verbindungsauf­ bauversuchs durch eine Mobilstation MS muß jedoch aufgrund der fehlenden zeitlichen Synchronisation der Mobilstation MS mit der Basisstation BS mit einer deutlich längeren Signal­ laufzeit gerechnet werden. Bei einer Entfernung von 3,5 km entspricht diese Signallaufzeit ca. 23,3 µs. Dieses bedeutet, daß sich die Mobilstation MS, die einen Verbindungsaufbauver­ such unternimmt, innerhalb eines Radius von ca. 1 km um die Basisstation BS befinden muß, damit es zu keiner fehlerhaften Kanalschätzung kommt.

Hier setzt das erfindungsgemäße Verfahren an, das bezugneh­ mend auf die Darstellung der Fig. 5 und der beschriebenen Si­ tuation der Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben wird. In dem unteren Teil der Fig. 5 sind die aus dem Mittambelgrundkode bc2 durch eine zyklische Verschiebung abgeleiteten Mittambelkodes m21 . . . m28 entsprechend den Erläuterungen zu der Fig. 4 darge­ stellt. Da die Anzahl der Symbole des Mittambelkodes konstant ist, erfolgt praktisch eine Verschiebung des jeweiligen Startpunktes des Mittambelkodes, wie es durch den fetten Strich verdeutlicht ist. Zwischen diesem Startpunkt und dem nachfolgenden Mittambelkode befindet sich das der Anzahl W = 57 Chips entsprechende Zeitintervall von 13,9 µs, in dem die Kanalschätzung des jeweiligen Mittambelkodes m21 . . . n28 er­ folgt. In dem oberen Teil der Fig. 5 ist eine gegenüber dem unteren Teil eine kleinere Anzahl K = 4 aus dem Mittambel­ grundkode bc1 abgeleiteter Mittambelkodes m11 . . . m14 darge­ stellt. Durch die geringere Anzahl K = 4 Mittambelkodes m11 . . . m14 ist das jeweils für die Kanalschätzung zur Verfü­ gung stehende Zeitintervall größer und ermöglicht somit eine fehlerfreie Kanalschätzung von Mittambelkodes, wie beispiels­ weise dem von der einen Verbindungsaufbauversuch ausführenden Mobilstation MS ausgewählten Mittambelkode m11, auch bei ei­ ner großen Signallaufzeit. Nach einem erfolgreichen Verbin­ dungsaufbau kann der Mobilstation MS von der Basisstation BS beispielsweise der Mittambelkode m22 zugewiesen werden, da die verringerte maximale Signallaufzeit nach einer erfolgten Synchronisierung der Mobilstation MS auf das Zeitschema der Basisstation BS eine Kanalschätzung innerhalb eines kurzen Zeitintervalls gestattet.

Wie zu der Fig. 1 beschrieben, kann die Basisstation BS beide Mittambelgrundkodes bc1, bc2 zur Verfügung stellen und hier­ aus jeweils Mittambelkodes m11 . . ., m21 . . . ableiten. Die je­ weils erzeugten Mittambelkodes m11 . . ., m21 . . . sind derart ge­ staltet, daß sie gute gegenseitige Korrelationseigenschaften aufweisen. Um diese weiter zu verbessern, können die Anfänge der jeweiligen Mittambelkodes m11 . . . bzw. m21 . . . wie darge­ stellt beispielsweise durch einen bestimmten Zeitversatz von­ einander getrennt sein. Die maximale Gesamtanzahl K = 12 von der Basisstation BS unterstützter Mittambelkodes ist in dem dargestellten Beispiel frei gewählt, eine Ausgestaltung hin­ sichtlich einer Gesamtanzahl K = 8 ableitbarer Mittambelkodes aus beispielsweise zwei Mittambelgrundkodes bc1, bc2 entspre­ chend der standardisierten Funkschnittstelle des UMTS-Funk- Kommunikationssystems oder eine weitere Erhöhung der Anzahl der Mittambelgundkodes sind ebenfalls denkbar.

Im RACH wählt die Mobilstation MS einen von mehreren Mitt­ ambelgrundkodes und eine Verschiebung willkürlich, bei den übrigen Kanälen erfolgt eine neztseitige Zuweisung von Mitt­ ambelgrundkode und Verschiebung. Damit kann der Durchsatz in den Kanälen erhöht werden. Im RACH sind auch in großen Funk­ zellen acht Aussendungen der Mobilstationen MS trennbar und in anderen Kanälen, die bereits vorsynchronisiert sind, sind 16 gleichzeitige Kanalschätzungen und damit eine anschließ­ ende Detektion erreichbar.

Gemäß der Erfindung sind in einem Funk-Kommunikationssystem entsprechend der gewünschten Größe der Funkzelle eine unter­ schiedliche Anzahl von gleichzeitig genutzten Mittambel­ grundkodes und zeitlichen Verschiebungen innerhalb des Mitt­ ambelgrundkodes definierbar, wodurch eine flexible Funknetz­ planung und eine gute Ausnutzung der funktechnischen Ressour­ cen ermöglicht wird.

Claims (17)

1. Verfahren zur Kanalschätzung in Funkstationen (MS, BS) eines Funk-Kommunikationssystems, bei dem
in einer Funkzelle (C) aus zumindest zwei Mittambelgrund­ kodes (bc1, bc2) eine jeweilige Anzahl (K) von Mittambel­ kodes (m11 . . ., m21 . . .) mittels einer zyklischen Verschie­ bung abgeleitet wird, wobei eine erste Anzahl Mittambel­ kodes (m11 . . .) kleiner als eine zweite Anzahl Mittambel­ kodes (m21 . . .) gewählt wird,
bei einem Verbindungsaufbauversuch von einer ersten Funk­ station (MS, BS) zu einer zweiten Funkstation (BS, MS) ein Mittambelkode (m11) der ersten Anzahl Mittambelkodes (m11 . . .) ausgewählt wird, und
der ausgewählte Mittambelkode (m11) von der ersten Funk­ station (MS, BS) in einem Funkblock gesendet und von der zweiten Funkstation (BS, MS) empfangen und für die Kanal­ schätzung berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der ersten Funkstation (MS, BS) nach einem erfolgreichen Ver­ bindungsaufbau ein Mittambelkode (m22) der zweiten Anzahl Mittambelkodes (m21 . . .) zugewiesen wird.

3. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Mittambelgrundkodes (bc1, bc2) derart ausgewählt werden, daß die abgeleiteten Mittambelkodes (m11 . . ., m21 . . .) gute ge­ genseitige Korrelationseigenschaften aufweisen.

4. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Anzahl der Mittambelgrundkodes (bc1, bc2) abhängig von einer Größe einer mit funktechnischen Ressourcen versorgten Funkzelle (C) und/oder einer maximal auftretenden einfachen Laufzeit beim Senden des Funkblocks gewählt wird.

5. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem von der zweiten Funkstation (BS, MS) die Anzahl der Mittam­ belgrundkodes (bc1, bc2) in einem allgemeinen Signalisie­ rungskanal (BCCH) zu der ersten Funkstation (MS, BS) signali­ siert wird.

6. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Zeitversatz durch eine jeweilige zyklische Verschiebung einer Anzahl (W) von Symbolen (chip) des Mittambelgrundkodes (bc1, bc2) erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem aus den Mittambelgrundkodes (bc1, bc2) eine jeweils unter­ schiedliche Anzahl (K1, K2) von Mittambelkodes (mid1 . . .) ab­ geleitet wird.

8. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Verbindungsaufbauversuch in einem spezifischen Signali­ sierungskanal (RACH) durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem in der zweiten Funkstation (BS, MS) zusätzlich zumindest ein weiterer, aus dem selben (bc1) und/oder aus einem weiteren Mittambelgrundkode (bc2) abgeleiteter, Mittambelkode (m12 . . .) für die Kanalschätzung berücksichtigt wird.

10. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem in der zweiten Funkstation (BS, MS) für die Mittambelgrund­ kodes (bc1, bc2) eine jeweilige Korrelationseinrichtung (CORR1, CORR2) vorgesehen wird, die eine gemeinsame Kanal­ schätzung der jeweiligen Mittambelkodes (m11 . . ., m21 . . .) durchführt.

11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die gemeinsame Kanalschätzung der Mittambelkodes (m11 . . ., m21 . . .) in der zweiten Funkstation (BS, MS) für ein Joint-Detection-Verfahren zur Detektion von Informationen in dem ge­ sendeten Funkblock verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem in den Korrelationseinrichtungen (CORR1, CORR2) eine paral­ lele oder sequentielle Kanalschätzung der jeweiligen Mittam­ belkodes (m11 . . ., m21 . . .) durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der zugeordnete Mittambelkode (m11) in einer Trainingssequenz (tseq) des Funkblocks angeordnet wird.

14. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem in dem Funk-Kommunikationssystem eine Teilnehmerseparierung gemäß einem CDMA-Verfahren durchgeführt wird, wobei ein Über­ tragungskanal (fk) zumindest durch ein Frequenzband (B) und einen CDMA-Kodes (c) definiert ist.

15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem zusätzlich eine Teilnehmerseparierung gemäß einem TDMA-Ver­ fahren durchgeführt wird, wobei der Übertragungskanal (fk) zusätzlich durch einen Zeitschlitz (ts) definiert ist.

16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Übertragung in Abwärtsrichtung (DL) von der zweiten Funk­ station (BS, MS) zu der ersten Funkstation (MS, BS) und in Aufwärtsrichtung (UL) von der ersten Funkstation (MS, BS) zu der zweiten Funkstation (B5, MS) zeitlich getrennt in dem gleichen Frequenzband (B) gemäß einem TDD-Verfahren durchge­ führt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem der ersten Funkstation (MS, BS) zumindest zwei Übertragungs­ kanäle (fk) entsprechend einem Channel-Pooling-Verfahren zu­ gewiesen werden, wobei der zugeordnete Mittambelkode (m11) von der ersten Funkstation (MS, BS) in den Funkblöcken der zugewiesenen Übertragungskanäle (fk) gesendet wird.