DE19949610A1 - Verfahren zum Übertragen von Informationen in einem Mobilfunksystem und entsprechendes Mobilfunksystem - Google Patents

Abstract

In einem Mobilfunksystem, beispielsweise einem UMTS-Mobilfunksystem, ist vorgesehen, die Informationen bestimmter Rahmen komprimiert zu übertragen. Zur Realisierung der Übertragung dieser komprimierten Rahmen wird vorgeschlagen, die Informationen des jeweiligen komprimierten Rahmens während eines Soft-Handover-Vorgangs zu übertragen, wobei die Informationen des komprimierten Rahmens auf mehrere an dem Soft-Handover-Vorgang beteiligte Basisstationen (BS1, BS2) aufgeteilt und von diesen unabhängig voneinander an eine Mobilstation (MS) übertragen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum Übertragen von Informationen in einem Mobilfunksystem sowie ein entsprechendes Mobilfunksystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 10.

Die Mobilfunktechnik befindet sich in einer raschen Entwicklung. Augenblicklich wird an der Standardisierung des sogenannten UMTS-Mobilfunkstandards ("Universal Mobile Telecommunication System") für Mobilfunkgeräte der dritten Generation gearbeitet. Gemäß dem derzeitigen Stand der UMTS- Standardisierung ist vorgesehen, den Sender des Mobilfunksystems in einem als "Slotted Mode" oder "Compressed Mode" bezeichneten Modus zu betreiben, wobei in diesem Fall die zu übertragenden Informationen innerhalb bestimmter Rahmen in komprimierter Form an einen Empfänger übertragen werden, um in dem entsprechenden komprimierten Rahmen eine Sendeaustastlücke mit einem oder mehreren sogenannten "Idle Slots" zu erhalten, welche von Informationsbits frei ist und beispielsweise für Zwischenfrequenzmessungen und zur Vorbereitung eines Handover-Vorgangs genutzt werden kann. Zur Komprimierung müssen die Informationen in einem verkürzten Zeitintervall übertragen werden.

Das Prinzip der Komprimierung ist schematisch in Fig. 4 dargestellt, wobei mehrere sequentiell übertragene Rahmen dargestellt sind, die jeweils eine identische Rahmendauer, beispielsweise 10 ms, besitzen. Bezüglich des in Fig. 4 gezeigten zweiten Rahmens ist der "Compressed Mode" angewendet, d. h. in diesem Rahmen werden die Informationen in komprimierter Form übertragen, so daß eine Sendeaustastlücke ("Idle Period") mit mehreren "Idle Slots" auftritt, in der keine Informationen übertragen werden. Wie ebenfalls in Fig. 4 gezeigt ist, kann während dieses im "Compressed Mode" betriebenen Rahmens die Sendeleistung erhöht werden, um eine von dem "Compressed Mode" nicht beeinträchtigte Übertragungsqualität zu erzielen. Die komprimierten Rahmen können periodisch oder infolge eines von dem Mobilfunknetz initiierten Befehls auftreten.

Bei dem Übergang vom Normalbetrieb in den "Compressed Mode" ist problematisch, daß auch die Informationen oder Daten der komprimierten Rahmen trotz der Sendeunterbrechung infolge der "Idle Slots" vollständig übertragen werden müssen. Hierzu wurden verschiedene Realisierungsmöglichkeiten vorgeschlagen.

Gemäß einem ersten Ansatz wurde vorgeschlagen, für die Informationen der komprimierten Rahmen die Coderate durch Punktierung oder Lochung zu erhöhen. Bei diesem Ansatz ist jedoch insbesondere bei zeitlich gemultiplexten Übertragungskanälen mit unterschiedlichen Übertragungsperioden zur Anpassung der Coderaten ein sehr aufwendiger "Rate Matching"-Algorithmus erforderlich. Zudem ist bei diesem Ansatz die Länge der Austastlücke begrenzt.

Gemäß einem zweiten Ansatz ist die Einführung eines gemeinsamen Kanals zur Multicode-Übertragung der Informationen der komprimierten Rahmen verschiedener Mobilstationen vorgesehen. Bei dieser Vorgehensweise ist jedoch eine komplizierte Koordination zwischen einzelnen Funkzellen erforderlich. Zudem müssen bei diesem Ansatz auch sogenannte "Low-End"-Mobilfunkgeräte den Multicodeempfang unterstützen, was jedoch hinsichtlich der Komplexität dieser "Low-End"-Mobilfunkgeräte nicht wünschenswert ist.

Gemäß einem dritten Ansatz wurde schließlich vorgeschlagen, während der Übertragung der Informationen eines komprimierten Rahmens den Spreizfaktor, mit dem diese Informationen bei CDMA-Mobilfunksystemen ("Code Division Multiple Access") gespreizt werden, um den Faktor 2 zu reduzieren. Da jedoch die Menge der zur Verfügung stehenden Codes beispielsweise auf dem Downlink-Kanal, d. h. dem von einer Basisstation zu einer Mobilstation gerichtete Übertragungskanal, beschränkt ist, wird befürchtet, daß durch diese Vorgehensweise die Downlink-Kapazität negativ beeinträchtigt wird. Um diesem Problem entgegenzuwirken, wurde daher zudem vorgeschlagen, bei diesem Ansatz während der komprimierten Rahmen unterschiedliche Verwürferlungscodes ("Scrambling Codes") und Kanalisierungscodes ("Channelization Codes") zu verwenden. Dies hat zur Folge, daß einerseits die Nichtorthogonalität erhöht wird und andererseits jeder Mobilstation zum Empfang der gemäß diesem Ansatz im "Compressed Mode" übertragenen Informationen exakt bekannt sein muß, welche Verwürfelungscode/Kanalisierungscode-Kombination in welches komprimierten Rahmen verwendet worden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zum Übertragen von Informationen im sogenannten "Compressed Mode" in einem Mobilfunksystem und ein entsprechendes Mobilfunksystem vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. ein Mobilfunksystem mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß werden die Informationen der im "Compressed Mode" übertragenen Rahmen während eines Soft-Handover- Vorgangs übertragen, wobei die Informationen des komprimierten Rahmens auf mehrere an dem Soft-Handover- Vorgang beteiligte Basisstationen aufgeteilt und von diesen unabhängig voneinander an die gewünschte Mobilstation übertragen werden.

Erfindungsgemäß wird somit erstmals die Tatsache, daß sich eine Mobilstation während des "Compressed Mode" in einem Soft-Handover befinden kann, zur Übertragung der Nutzdaten der komprimierten Rahmen ausgenutzt. Durch diese Vorgehensweise kann der Spreizfaktor der existierenden Verkehrskanäle beibehalten werden und die Qualität des Dienstes (QoS) wird nicht durch eine Reduzierung des Spreizgewinns beeinflußt.

Befindet sich die Mobilstation mit mehr als zwei Basisstationen im Soft-Handover, können die Informationen des jeweiligen komprimierten Rahmens auf lediglich N-X dieser Basisstationen aufgeteilt werden, von denen die einzelnen Informationsanteile nahezu zeitgleich an die Mobilstation übertragen werden, wobei N die Gesamtzahl der an dem Soft- Handover beteiligten Basisstationen und X die Anzahl der nicht an der Daten- oder Informationsaufteilung bezeichneten Basisstationen bezeichnet. Durch die X Basisstationen kann der sogenannte "Multipath Diversity Gain" verbessert werden, wenn sie alle oder jede für sich dieselben Informationen oder Daten wie eine der N-X Basisstationen senden. Durch diese Redundanz der Informationsübertragung wird eine Erhöhung der Übertragungssicherheit erzielt.

Die von den an der Informationsaufteilung beteiligten Basisstationen übertragenen Informationsanteile werden vorzugsweise in unkomprimierter Form an die Mobilstation übertragen und können zur Verbesserung der Übertragungssicherheit vor ihrer Übertragung zusätzlich codiert werden.

Die Erfindung kann auf verschiedene Arten von Mobilfunksystemen angewendet werden, wobei jedoch die vorliegende Erfindung insbesondere für UMTS-Mobilfunksysteme bzw. Mobilfunksysteme mit Codemultiplexverfahren (Code Division Multiple Access, CDMA) interessant ist.

Die Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Informationsübertragung im sogenannten "Compressed Mode" während eines Soft-Handover-Vorgangs in Übereinstimmung mit dem der Erfindung zugrundeliegenden Prinzip,

Fig. 2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Informationsübertragung im Normalbetrieb während eines Soft- Handover-Vorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Informationsübertragung im "Compressed Mode" während eines Soft-Handover-Vorgangs in einem herkömmlichen Mobilfunksystem, und

Fig. 4 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Rahmenstruktur in dem "Compressed Mode".

Erfindungsgemäß werden die Informationen der im "Compressed Mode" komprimierten Rahmen während eines Soft-Handover- Vorgangs übertragen, wobei die Informationen des komprimierten Rahmens auf mehrere an dem Soft-Handover- Vorgang beteiligte Basisstationen aufgeteilt und von diesen unabhängig voneinander an die gewünschte Mobilstation übertragen werden.

Bewegt sich eine Mobilstation aus dem Versorgungsbereich ihrer Basisstation heraus, muß die Verbindung über eine andere Basisstation geführt werden. Das Weiterreichen der Verbindung von einer Basisstation auf eine andere Basisstation wird als "Handover" bezeichnet. Der Handover (HO) ist ein sehr zeitkritischer Vorgang in Mobilfunksystemen, da die Kontinuität der laufenden Verbindung gewährleistet sein muß.

Dieses Problem wird beim sogenannten Soft-Handover (SHO) dadurch gelöst, daß gleichzeitig zu der bestehenden Verbindung mit der augenblicklich zuständigen Basisstation auch eine Verbindung mit der neuen Basisstation aufgebaut wird. Anschließend wird während einer bestimmten Zeitspanne über beide Verbindungen ein gemeinsamer Datenstrom an die Mobilstation gesendet, so daß diese während dieses Zeitraums stets das Signal auswählen kann, welches augenblicklich am stärksten bzw. am wenigsten gestört ist.

Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt, wobei beispielsweise zwei Basisstationen BS1 und BS2 an einem Soft- Handover mit einer Mobilstation MS beteiligt sind. Das Umschalten einer beispielsweise zwischen der Basisstation BS1 und der Mobilstation MS bestehenden Verbindung auf die Basisstation BS2 wird von einer Vermittlungsstelle SC ("Switching Centre") gesteuert. Während des gleichzeitigen Bestehens der Verbindungen zwischen den Basisstationen BS1 und BS2 mit der Mobilstation MS werden über die Basisstationen BS1 und BS2 dieselben Informationen an die Mobilstation MS gesendet, was in Fig. 2 in Form eines Rahmens dargestellt ist, welcher zwei zeitlich aufeinanderfolgende und mit "Datenl" bzw. "Daten2" bezeichnete Datenabschnitte umfaßt.

Nach Ablauf dieser Zeitspanne wird die Verbindung ausschließlich auf die neue Basisstation umgeschaltet, wodurch der Soft-Handover-Vorgang abgeschlossen wird.

Die in Fig. 2 gezeigte Darstellung entspricht einer Datenübertragung im Normalbetrieb des erfindungsgemäßen Mobilfunksystems.

Soll jedoch im sogenannten "Compressed Mode" ein bestimmter Rahmen in komprimierter Form übertragen werden, erfolgt erfindungsgemäß die Datenübertragung wie in Fig. 1 dargestellt. Im "Compressed Mode" werden die Daten eines zu komprimierenden Rahmens auf mehrere an dem Soft-Handover- Vorgang beteiligte Basisstationen aufgeteilt. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mit zwei an dem Soft-Handover beteiligten Basisstationen BS1 und BS2 bedeutet dies, daß von der Vermittlungsstelle SC der Datenabschnitt "Datenl" der Basisstation BS1 und der Datenabschnitt "Daten2" der Basisstation BS2 zugewiesen wird. Die Basisstationen BS1 und BS2 senden dann die ihnen jeweils zugewiesenen Datenabschnitte unabhängig voneinander nahezu zeitgleich, d. h. über parallele Übertragungskanäle, an die Mobilstation MS. Insbesondere erfolgt die Übertragung der einzelnen Datenabschnitte nicht zeitlich komprimiert, und jeder Übertragungsrahmen der Basisstationen BS1 und BS2 ist durch "Idle Slots", welche einen Zeitabschnitt ohne Informationsbits bilden, aufgefüllt.

Zum Vergleich des erfindungsgemäßen Prinzips mit dem Stand der Technik ist in Fig. 3 die herkömmliche Übertragung von Daten zwischen den beiden an einem Soft-Handover beteiligten Basisstationen BS1 und BS2 und der Mobilstation MS dargestellt. Gemäß Fig. 3 werden im "Compressed Mode" während des Soft-Handovers von beiden Basisstationen BS1 und BS2 dieselben komprimierten Rahmen übertragen, wobei die Daten jedes Rahmens in Übereinstimmung mit einem der eingangs beschriebenen Komprimierungsverfahren zeitlich komprimiert werden, so daß jeder komprimierte Rahmen "Idle Slots" aufweist, welche eine Sendeaustastlücke bilden, die frei von Informationsbits ist und beispielsweise für Zwischenfrequenzmessungen genützt werden kann.

Bei einem Vergleich der in Fig. 3 gezeigten herkömmlichen Vorgehensweise im "Compressed Mode" mit der zuvor erläuterten Erfindung wird deutlich, daß beim Stand der Technik gemäß Fig. 3 keine Aufteilung der Daten eines komprimierten Rahmens stattfindet, sondern von jeder am Soft-Handover beteiligten Basisstation BS1 und BS2 dieselben zeitlich komprimierten Daten übertragen werden. Erfindungsgemäß werden hingegen im "Compressed Mode" die Daten eines zu komprimierenden Rahmens auf mehrere der an dem Soft-Handover beteiligten Basisstationen aufgeteilt und von diesen nahezu zeitgleich und nicht zeitkomprimiert übertragen.

An einem Soft-Handover können nicht nur zwei, sondern auch mehr Basisstationen beteiligt sein. In diesem Fall können im "Compressed Mode" die Daten eines komprimierten Rahmens auf sämtliche an dem Soft-Handover beteiligte Basisstationen aufgeteilt werden, wobei die einzelnen Basisstationen die ihnen jeweils zugewiesenen Datenabschnitte nahezu zeitgleich übertragen.

Ebenso ist jedoch in diesem Fall auch möglich, die Daten eines komprimierten Rahmens lediglich auf eine Gruppe von N-X Basisstationen, die an dem Soft-Handover beteiligt sind, aufzuteilen, wobei N die Gesamtanzahl der an dem Soft- Handover beteiligten Basisstationen bezeichnet. Diese N-X Basisstationen übertragen die ihnen jeweils zugewiesenen Datenabschnitte nahezu zeitgleich an die Mobilstation MS. Die Anzahl X der an dieser Datenaufteilung nicht beteiligten Basisstationen können zur Erhöhung des sogenannten "Multipath Diversity Gain" an der Mobilstation MS eingesetzt werden, indem sie alle oder jede für sich dieselben Daten wie eine der N-X Basisstationen übertragen. Auf diese Weise kann die Übertragungssicherheit erhöht werden. Die Aufteilung der einzelnen Basisstationen zu der Gruppe der N-X Basisstationen, welche an der Datenaufteilung beteiligt sind, bzw. zu der Gruppe der X nicht an der Datenaufteilung beteiligten Basisstationen wird dabei in der Vermittlungsstelle SC vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der Übertragungsqualität des jeweiligen Mobilfunkkanals getroffen.

Um im "Compressed Mode" die Übertragungssicherheit weiter zu verbessern, kann in den an dem Soft-Handover beteiligten Basisstationen eine zusätzliche Codierung, beispielsweise durch Reduzierung der Coderate der ohnehin vorgesehenen Kanalcodierung, von wenigstens einem Teil der auf die einzelnen Basisstationen aufgeteilten Daten des komprimierten Rahmens vorgesehen sein. Auch in diesem Fall kann der Umfang der zusätzlichen Codierung in Abhängigkeit von der Übertragungsqualität des jeweiligen Übertragungskanals gewählt werden.

Des weiteren ist es auch vorteilhaft, wenn im "Compressed Mode" die Sendeleistung von wenigstens einem Teil der auf die einzelnen Basisstationen aufgeteilten Daten des komprimierten Rahmens unabhängig voneinander entsprechend der Übertragungsqualität des jeweiligen Übertragungskanals geregelt wird. Zu diesem Zweck kann der Empfangspegel eines zwischen der entsprechenden Basisstation und der Mobilstation übertragenen Signals ausgewertet und die Sendeleistung der jeweiligen Basisstation entsprechend eingestellt werden.

Claims (12)

1. Verfahren zum Übertragen von Informationen in einem Mobilfunksystem,
wobei die Informationen zwischen einer Basisstation (BS1,BS2) und einer Mobilstation (MS) des Mobilfunksystems in einer Rahmenstruktur eingebettet übertragen werden, und wobei in einem bestimmten komprimierten Rahmen die Informationen zwischen der Basisstation (BS1,BS2) und der Mobilstation (MS) zeitlich komprimiert derart zu übertragen sind, daß innerhalb dieses komprimierten Rahmens ein nicht mit Informationen belegter Zeitabschnitt vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Informationen des komprimierten Rahmens während eines Soft-Handover-Vorgangs, an dem die Basisstation (BS1,BS2) und die Mobilstation (MS) beteiligt sind, übertragen werden, wobei die Informationen des komprimierten Rahmens auf mehrere an dem Soft-Handover-Vorgang beteiligte Basisstationen (BS1,BS2) aufgeteilt und von diesen unabhängig voneinander an die Mobilstation (MS) übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Informationsanteile der auf die an dem Soft-Handover-Vorgang beteiligten Basisstationen (BS1,BS2) aufgeteilten Informationen des komprimierten Rahmens von den einzelnen Basisstationen (BS1,BS2) annähernd zeitlich parallel an die Mobilstation (MS) übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Informationsanteile der auf die an dem Soft-Handover-Vorgang beteiligten Basisstationen (BS1,BS2) aufgeteilten Informationen des komprimierten Rahmens von den einzelnen Basisstationen (BS1,BS2) unkomprimiert an die Mobilstation (MS) übertragen werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Soft-Handover-Vorgang N Basisstationen (BS1,BS2) mit N ≧ 3 beteiligt sind,
daß die Informationen des komprimierten Rahmens auf N-X dieser an dem Soft-Handover-Vorgang beteiligten Basisstationen (BS1,BS2) mit X ≧ 1 aufgeteilt und die einzelnen Informationsanteile von diesen N-X Basisstationen (BS1,BS2) unabhängig voneinander an die Mobilstation (MS) übertragen werden, und
daß wenigstens eine der X Basisstationen, auf welche die Informationen des komprimierten Rahmens nicht aufgeteilt worden sind, an die Mobilstation (MS) einen Informationsanteil überträgt, welcher zu dem Informationsanteil einer der N-X Basisstationen redundant ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tatsache, ob eine der an dem Soft-Handover-Vorgang beteiligten N Basisstationen (BS1,BS2) zu der Gruppe der N-X Basisstationen oder zu der Gruppe der X Basisstationen gehört, von der Übertragungsqualität des Mobilfunkkanals zwischen der entsprechenden Basisstation (BS1,BS2) und der Mobilstation (MS) abhängig gemacht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Informationsanteil der auf die an dem Soft-Handover-Vorgang beteiligten Basisstationen (BS1,BS2) aufgeteilten Informationen des komprimierten Rahmens von der entsprechenden Basisstation (BS1,BS2) mit einer zusätzlichen Codierung an die Mobilstation (MS) übertragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß von mindestens einer der an dem Soft-Handover-Vorgang beteiligten Basisstationen (BS1,BS2), auf welche die Informationen des komprimierten Rahmens aufgeteilt worden sind, die Coderate des dieser Basisstation (BS1,BS2) zugewiesenen Informationsanteils reduziert und der entsprechenden Informationsanteil mit der reduzierten Coderate an die Mobilstation (MS) übertragen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tatsache, ob von einer der an dem Soft-Handover- Vorgang beteiligten Basisstationen (BS1,BS2) der ihr zugewiesene Informationsanteil zusätzlich codiert wird, von der Übertragungsqualität des Mobilfunkkanals zwischen dieser Basisstation (BS1,BS2) und der Mobilstation (MS) abhängig gemacht wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeleistung wenigstens einer der an dem Soft- Handover-Vorgang beteiligten Basisstationen (BS1,BS2), auf welche die Informationen des komprimierten Rahmens aufgeteilt worden sind, unabhängig von den anderen an dem Soft-Handover- Vorgang beteiligten Basisstationen geregelt wird.

10. Mobilfunksystem,
mit einer Basisstation (BS1,BS2) und einer Mobilstation (MS), wobei zwischen der Basisstation (BS1,BS2) und der Mobilstation (MS) Informationen in einer Rahmenstruktur eingebettet übertragen werden, und
wobei von der Basisstation (BS1,BS2) die Informationen eines bestimmten komprimierten Rahmen an die Mobilstation (MS) derart zeitlich komprimiert zu übertragen sind, daß innerhalb dieses komprimierten Rahmens ein nicht mit Informationen belegter Zeitabschnitt vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel (SC) vorgesehen sind, um die Informationen des komprimierten Rahmens während eines Soft-Handover- Vorgangs, an dem die Basisstation (BS1,BS2) und die Mobilstation (MS) beteiligt sind, auf mehrere an dem Soft- Handover-Vorgang beteiligte Basisstationen (BS1,BS2) aufzuteilen, wobei diese Basisstationen (BS1,BS2) die ihnen zugewiesenen Informationsanteile des komprimierten Rahmens unabhängig voneinander an die Mobilstation (MS) übertragen.

11. Mobilfunksystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (SC) bzw. die an dem Soft-Handover- Vorgang beteiligten Basisstationen (BS1,BS2) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-9 ausgestaltet sind.

12. Mobilfunksystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mobilfunksystem ein UMTS-Mobilfunksystem ist.