DE19910586A1 - Verfahren zur Zuweisung von Übertragungskanälen in einem Funk-Kommunikationssystem - Google Patents

Abstract

In einem Funk-Kommunikationssystem, das ein TD/CDMA-Teilnehmerseparierungsverfahren nutzt, wird bei einem Verbindungsaufbau von/zu einer Funkstation von einer Basisstation zumindest ein bestimmter Zeitschlitz signalisiert, in dem mindestens ein charakteristischer Wert bezüglich von Übertragungsverhältnissen der Funkschnittstelle zwischen der Basisstation und der Funkstation ermittelt werden soll. Von der Funkstation wird anschließend der ermittelte charakteristische Wert zu der Basisstation signalisiert, und von der Basisstation der charakteristische Wert für die Zuweisung zumindest eines Übertragungskanals berücksichtigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuweisung von Über­ tragungskanälen in einem Funk-Kommunikationssystem, insbeson­ dere in einem Mobilfunksystem.

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. Funksta­ 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.

In dem bekannten GSM-Mobilfunksystem erfolgt eine Zuweisung eines Übertragungskanal zu einer Mobilstation in der Weise, daß der Mobilstation von der Basisstation, in dessen Funkver­ sorgungsbereich sich die Mobilstation befindet, bei einem Verbindungsaufbau ein bestimmter nicht belegter Zeitschlitz in einer bestimmte von der Basisstation unterstützten Träger­ frequenz zugewiesen wird, der einem Übertragungskanal ent­ spricht. Grundlage für die Zuweisung von Übertragungskanälen in dem GSM-Mobilfunksystem ist eine Frequenzplanung, die die Ausmaße einer jeweiligen Funkzelle einer Basisstation fest­ legt. Diese Frequenzplanung ist aufgrund von Interferenzbe­ einflussung benachbarter Funkzellen in den Randzonen der Funkzellen notwendig.

In den Funk-Kommunikationssystemen der 3. Generation wird durch den Einsatz eines CDMA-Teilnehmerseparierungsverfahrens (Code Division Multiple Access) eine Verwendung der gleichen Trägerfrequenz in benachbarten Funkzellen ermöglicht. Durch die Möglichkeit der Übertragung einer Vielzahl von unter­ schiedlichen Diensten, wie Echtzeit- (RT - Real Time), bspw. Sprachübertragung, und Nicht-Echtzeitdiensten (NRT - Non Real Time), bspw. Datenpaketübertragung, mit unterschiedlichen Übertragungsraten mit bis zu 2 Mbit/s variiert die effektive Funkzellengröße einer Basisstation, wobei höherratige Dienste eine geringere Reichweite als niederratige Dienste aufweisen. Hierdurch kommt es zu einer diensteabhängigen Variation der Funkzellengröße.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu­ geben, das eine flexible Zuweisung von Übertragungskanälen ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Anordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weiter­ bildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entneh­ men.

Die erfindungsgemäße Signalisierung für die Durchführung ei­ ner dynamischen Zuweisung zumindest eines Übertragungskanals ermöglicht vorteilhaft eine Entbindung des Betreibers des Funk-Kommunikationssystems von einer Frequenzplanung, wie sie in dem aktuellen GSM-Mobilfunksystem nach dem genannten Stand der Technik notwendig ist. Das dynamische Zuweisungsverfahren paßt sich adaptiv an die Verkehrsbegebenheiten, welche wie­ derum gewisse Interferenzszenarien erzeugen, an.

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

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Verbindungsaufbau und bei einer bestehenden Verbindung.

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 zumin­ dest 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 eine Funkverbindungen zur Übertra­ gung von beispielsweise Nutzdaten und Signalisierungsinforma­ tionen zwischen der Basisstation BS und einer Mobilstation MS dargestellt, die sich in dem Funkversorgungsgebiet der Basis­ station BS befindet.

Eine beispielhafte Rahmenstruktur der Funkschnittstelle ist aus der Fig. 2 ersichtlich. Gemäß einer TDMA-Komponente ist eine Aufteilung eines breitbandigen Frequenzbandes, bei­ spielsweise der Bandbreite B = 5 MHz, in mehrere Zeitschlitze ts, beispielsweise 16 Zeitschlitze ts0 bis ts15 vorgesehen. Jeder Zeitschlitz ts innerhalb des Frequenzbandes B bildet einen Frequenzkanal fk. Innerhalb eines breitbandigen Fre­ quenzbandes B werden die aufeinanderfolgenden Zeitschlitze ts nach einer Rahmenstruktur gegliedert. So werden 16 Zeit­ schlitze ts0 bis ts15 zu einem Zeitrahmen tf zusammengefaßt.

Bei einer Nutzung eines TDD-Übertragungsverfahrens wird ein Teil der Zeitschlitze ts0 bis ts15 in Aufwärtsrichtung und ein Teil der Zeitschlitze ts0 bis ts15 in Abwärtsrichtung be­ nutzt, wobei die Übertragung in Aufwärtsrichtung beispiels­ weise vor der Übertragung in Abwärtsrichtung erfolgt. Dazwi­ schen liegt ein Umschaltzeitpunkt SP, der entsprechend dem jeweiligen Bedarf an Übertragungskanälen für die Auf- und Ab­ wärtsrichtung flexibel positioniert werden kann. Ein Fre­ quenzkanal fk für die Aufwärtsrichtung entspricht in diesem Fall dem Frequenzkanal fk für die Abwärtsrichtung. In glei­ cher Weise sind die weiteren Frequenzkanäle fk strukturiert.

Innerhalb der Frequenzkanäle fk werden Informationen mehrerer Verbindungen in Funkblöcken übertragen. Diese Funkblöcke be­ stehen aus Abschnitten mit Daten d, in denen jeweils Ab­ schnitte mit empfangsseitig bekannten Trainingssequenzen tseq1 bis tseqn eingebettet sind. Die Daten d sind verbin­ dungsindividuell mit einer Feinstruktur, einem Spreizkode c (CDMA-Kode), gespreizt, so daß empfangsseitig beispielsweise n Verbindungen durch diese CDMA-Komponente separierbar sind. Die Kombination aus einem Frequenzkanal fk und einem Spreiz­ kode c definiert einen physikalischen Übertragungskanal TCH, der für die Übertragung von Signalisierungs- und Nutzinforma­ tionen genutzt werden kann. Für die Übertragung von Nutzin­ formationen wird dieser Übertragungskanal auch als Verkehrs­ kanal (Traffic Channel) bezeichnet.

Die Spreizung von einzelnen Symbolen der Daten d mit Q Chips bewirkt, daß innerhalb der Symboldauer tsym Q Subabschnitte der Dauer tchip übertragen werden. Die Q Chips bilden dabei den individuellen CDMA-Kode c. Weiterhin ist innerhalb des Zeitschlitzes ts eine Schutzzeit gp zur Kompensation unter­ schiedlicher Signalaufzeiten der Verbindungen aufeinanderfol­ gender Zeitschlitze ts vorgesehen.

In der Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben, bei dem beispielhaft ein Verbindungs­ aufbau von der Funkstation MS angeregt wird.

Die Funkstation MS ermittelt in dem Zustand einer nicht be­ stehenden Verbindung, dem sogenannten Idle-Mode die stärkste Basisstation BS. Aus dieser Beobachtung der umgebenden Basis­ stationen BS ermittelt die Funkstation MS die Basisstation BS, deren allgemeinen Signalisierungskanal (BCCH - Broadcast Control Channel) sie mit der größten Empfangsstärke empfängt, und signalisiert dieser Basisstation BS über einen Zugangs­ signalisierungskanal BACH (Random Access Channel) eine Ver­ bindungsanforderung.

Die Basisstation BS wertet den Zugangssignalisierungskanal RACH aus und signalisiert der Funkstation MS einen oder meh­ rere Zeitschlitze ts, in denen die Funkstation MS nachfolgend einen jeweiligen charakteristischen Wert ermitteln soll. Diese Vorauswahl der Zeitschlitze ts ist durch ein a-priori- Wissen über die Belegung von Übertragungskanälen in den je­ weiligen Zeitschlitzen ts möglich. So können beispielsweise Zeitschlitze ts, in denen kein freier Übertragungskanal TCH mehr zur Verfügung steht, außer Acht gelassen werden, wohin­ gegen Zeitschlitze ts mit noch freien Übertragungskanälen TCH für eine Zuweisung der gewünschten Anzahl Übertragungskanäle TCH zu der Funkstation MS in Frage kommen.

Über eine Bestätigungssignalisierung Access-Grant wird die Verbindungsanforderung von der Basisstation BS bestätigt und die ausgewählten Zeitschlitze ts der Funkstation MS signali­ siert.

Die Funkstation MS ermittelt anschließend in den signalisier­ ten Zeitschlitzen ts einen jeweiligen charakteristischen Wert und signalisiert diesen in einer Signalisierungsnachricht Measurement Report zu der Basisstation BS.

Die Basisstation BS wertet den signalisierten Measurement Re­ port aus und wählt aufgrund der jeweiligen charakteristischen Werte und gegebenenfalls eigenen ermittelten charakteristi­ schen Werten einen oder mehrere Zeitschlitze ts resp. Über­ tragungskanäle TCH aus, die sie anschließend der Funkstation MS signalisiert.

Nach dem erfolgreichen Verbindungsaufbau ermittelt die Funk­ station MS periodisch mit einem bestimmten Zeitintervall tr (bspw. tr = 2 s), das beispielsweise durch einen programmier­ baren Timer in der Funkstation MS gesteuert werden kann, wei­ tere charakteristische Werte. Hierbei kann auch eine Mitte­ lung der ermittelten charakteristischen Werte über das Zei­ tintervall tr erfolgen.

Von der Basisstation BS kann nachfolgend der Funkstation MS signalisiert werden (nicht dargestellt), in welchen Zeit­ schlitzen ts die periodische Ermittlung der charakteristi­ schen Werte erfolgen soll. Hierdurch kann ein schnelles In­ trazell-Handover durchgeführt werden.

Vorteilhaft wird durch die konkrete Angabe der Zeitschlitze ts zum einen Rechenleistung in der Funkstation MS, insbeson­ dere in dem Idle-Mode, eingespart, zum anderen nur die in den jeweiligen Zeitschlitzen ts eine Beeinträchtigung durch In­ terferenz verursachenden Basisstationen BS in der Kanalzuwei­ sungsprozedur berücksichtigt.

In gleicher Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren bei ei­ nem netzseitigen Verbindungsaufbau durchgeführt werden, wobei von der Basisstation BS beispielsweise bereits bei der Signa­ lisierung des Verbindungsaufbaus eine Signalisierung der Zeitschlitze ts erfolgen kann, in der die gerufene Funksta­ tion MS einen jeweiligen charakteristischen Wert ermitteln soll. Hierzu kann beispielsweise die aus dem GSM-Mobilfunksy­ stem bekannte Signalisierung erweitert werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur Zuweisung von zumindest einem Übertragungs­ kanal (TCH) in einem Funk-Kommunikationssystem, das ein TD/CDMA-Teilnehmerseparierungsverfahren nutzt, wobei ein Übertragungskanal (TCH) zumindest durch einen Zeitschlitz (ts) und einen Spreizkode (c) definiert ist, bei dem

• - bei einem Verbindungsaufbau von/zu einer Funkstation (MS) von einer Basisstation (BS) zumindest ein bestimmter Zeit­ schlitz (ts) signalisiert wird, in dem mindestens ein cha­ rakteristischer Wert (RXLEV, RXQUAL, ta, C/I) bezüglich von Übertragungsverhältnissen der Funkschnittstelle zwi­ schen der Basisstation (BS) und der Funkstation (MS) er­ mittelt werden soll,
• - von der Funkstation (MS) der ermittelte charakteristische Wert (RXLEV, RXQUAL, ta, C/I) zu der Basisstation (BS) signalisiert wird, und
• - von der Basisstation (BS) der charakteristische Wert (RXLEV, RXQUAL, ta, C/I) für die Zuweisung des Übertra­ gungskanals (TCH) berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als charakteristischer Wert (RXLEV, RXQUAL, ta, C/I) eine In­ terferenzsituation in dem jeweiligen Zeitschlitz (ts), ein Empfangspegel, eine Bitfehlerrate und/oder ein der Signal­ laufzeit (ta) zwischen der Funkstation (MS) und der Basissta­ tion (BS) proportionaler Wert und/oder ein Signal-Rausch-Ver­ hältnis bestimmt wird.

3. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem von der Funkstation (MS) für jeden signalisierten Zeitschlitz (ts) ein charakteristischer Wert (RXLEV, RXQUAL, ta, C/I) er­ mittelt wird.

4. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das für Zuweisung von Übertragungskanälen (TCH) zu Echtzeit-Dien­ sten verwendet wird.

5. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem von der Funkstation (MS) nach einem erfolgreichen Verbin­ dungsaufbau periodisch in einem bestimmten Zeitintervall (tr) ein charakteristischer Wert (RXLEV, RXQUAL, ta, C/I) ermit­ telt und zu der Basisstation (BS) signalisiert wird.

6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Funkstation (MS) die Dauer des Zeitintervalls (tr) von der Basisstation (BS) signalisiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der charakteristische Wert (RXLEV, RXQUAL, ta, C/I) von der Funkstation (MS) über das Zeitintervall (tr) gemittelt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem von der Funkstation (MS) zusätzlich eine Sendeleistung zu der Basisstation (BS) signalisiert wird.

9. Verfahren nach einem Ansprüche 5 bis 8, bei dem der Funkstation (MS) von der Basisstation (BS) signalisiert wird, in welchen Zeitschlitzen (ts) nach dem erfolgreichen Verbindungsaufbau ein charakteristischer Wert (RXLEV, RXQUAL, ta, C/I) ermittelt werden soll.

10. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Parameter des charakteristischen Wertes (RXLEV, RXQUAL, ta, C/I) in der Funkstation (MS) quantisiert und die quanti­ sierten Werte zu der Basisstation (BS) signalisiert werden.

11. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Informationsübertragung gemäß einem TDD-Verfahren durch­ geführt wird, wobei die Übertragung von der Funkstation (MS) zu der Basisstation (BS) und von der Basisstation (BS) zu der Funkstation (MS) zeitlich getrennt in einem gleichen Fre­ quenzband (B) erfolgt.