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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf den Bereich der digitalen Funkübertragung zwischen Basisstationen
und beweglichen Endgeräten
unter Einsatz eines frequenzbezogenen Duplexbetriebs logischer Verkehrskanäle.
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Insbesondere bezieht sie sich auf
Anwendungen bei der professionellen Funkübermittlung.
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Bei einem Funktelefonsystem müssen die beweglichen
Endgeräte
in der Lage sein, die übertragenen
Signale zu empfangen, während
ein Anruf auf einem Verkehrskanal aufgebaut wird, um so Informationen
auszutauschen, die sich auf Dienste, die den Endgeräten angeboten
werden, oder auf die Verwaltung von Funkverbindungen beziehen.
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Bei den zellulär aufgebauten Systemen mit frequenzbezogenem
Duplexverkehr wie zum Beispiel GSM sind Signalübertragungskanäle, die
als SACCH bezeichnet werden, den Verkehrskanälen zugeordnet. Sie arbeiten
mit den gleichen Trägerfrequenzen
wie die Verkehrskanäle
mittels eines Mechanismus für
den zeitbezogenen Multiplexbetrieb. Diese Signalübertragungskanäle befinden
sich wie ihre zugehörigen
Verkehrskanäle
im vollständigen Duplexmodus.
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Dieses Konzept ist nicht an die Bedürfnisse von
professionellen Funkübertragungssystemen
angepasst, die häufig
im Simplex- bzw. Halbduplexbetrieb funktionieren und für welche
die Gruppenkommunikation eine sehr große Rolle spielt. Bei einem derartigen
System besteht eine bekannte Lösung
darin, ein Paar Steuerfrequenzen vorzusehen, die al-len Endgeräten gemeinsam
sind, die von einer Basisstation aus bedient werden, und auf denen
die mobilen Endgeräte
im Übertragungsbetrieb
periodisch umschalten, um so den Bedürfnissen der zugeordneten Signalübertragungskanäle zu entsprechen.
Diese Lösung
ist nicht sehr flexibel. Außerdem
setzt sie eine Synchronizität
zwischen den Verkehrsrastern und den Steuerrastern, was den Nachteil
mit sich bringt, dass die Mechanismen der exakten Überprüfung und
der Vorsynchronisierung unmöglich
werden, die eine bessere Verwaltung der Funkressourcen ermöglichen,
insbesondere durch die wirksame Realisierung der Übergaben
zwischen den Zellen (Handover-Prozeduren).
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Die europäische Patentanmeldung EP-A-O 896
443 beschreibt ein System zur Funkkommunikation mit mobilen Endgeräten, welches
die Besonderheit bietet, dass Dienste mit zeitbezogenem Multiplexbetrieb
mit unterschiedlichen Schutzgraden, die mit der eventuellen Verwendung
einer kodierten Modulation auf der Trägerwelle verknüpft sind.
Bei einer gegebenen Leistung, die für die Realisierung des Dienstes
angeboten wird, ist die Anzahl der zeitlichen Intervalle, die dem
Dienst zugewiesen sind, mit der Kodierung oder der fehlenden Kodierung
der Modulation und/oder der Leistung der eingesetzten Kodierung
verknüpft.
Bei einer speziellen Ausführung
dieses Systems kann ein und derselbe Dienst in einem ersten Modus
auf einem Halbkanal mit nicht kodierter Modulation oder in einem
zweiten Modus auf einem Vollkanal mit einer Modulation angeboten
werden, die mittels eines Leistungskodes von 1/2 kodiert ist.
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Die europäische Patentanmeldung EP-A-O 677
930 beschreibt ein System für
die Funkkommunikation mit frequenzbezogenem Multiplexbetrieb, bei
welchem eine Trägerfrequenz
ein Funksignal unterstützt,
das in mehreren Rastern aufgebaut ist, die aufwärts führende oder abwärts führende Verkehrsraster
und Signalübermittlungsraster
umfassen, die den mobilen Stationen im Sendemodus vorbehalten sind.
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In der europäischen Patentanmeldung EP-A-O
644 702 wird ein System zur Funkkommunikation mit zeitbezogenem
Multiplexbetrieb beschrieben, bei welchem zeitliche Rasterintervalle,
die zwischen der aufwärts
führenden
Verbindung und der abwärts
führenden
Verbindung versetzt sind, logische Kanäle zur aufwärts führenden oder abwärts führenden
Signalübermittlung
für mobile
Stationen im Sende- oder Empfangsmodus unterstützen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau von mit einander verknüpften Kanälen zur
Signalübermittlung
zu entwickeln, welcher den Bedürfnissen
von professionellen Systemen zur Funkkommunikation entspricht.
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Somit regt die Erfindung ein Verfahren
zur Übermittlung
von Funksignalen zwischen einer Basisstation und mobilen Endgeräten auf
einer ersten Frequenz für
Signale an, die von der Basisstation zu mindestens einem der mobilen
Endgeräte übertragen
werden, sowie auf einer zweiten Frequenz für Signale, die von mindestens
einem der mobilen Endgeräte
zur Basisstation übermittelt
werden, wobei die Übertragungen
auf der ersten und der zweiten Frequenz entsprechend einer Rasterstruktur
ausgeführt werden,
die zeitliche Intervalle von gleicher Dauer umfasst. Die erste Frequenz
unterstützt
dabei einen logischen Verkehrskanal, der zu mindestens einem der
mobilen Endgeräte
abgeht, wohingegen die zweite Frequenz einen logischen Verkehrskanal
unterstützt,
der von einem der mobilen Endgeräte
aus eingeht. Die erste Frequenz unterstützt außerdem einen ersten logischen
Kanal zur Signalübertragung,
der zu einem der mobilen Endgeräte
hin in der Sendephase auf dem logischen aufwärts führenden Verkehrskanal abgeht,
und einen zweiten logischen Kanal zur Signalübermittlung, der zu mindestens
einem der mobilen Endgeräte
hin in der Empfangsphase auf dem abwärts führenden logischen Verkehrskanal
abgeht. Die zweite Frequenz unterstützt außerdem einen ersten logischen
Kanal zur Signalübermittlung,
die von mindestens einem der mobilen Endgeräte in der Empfangsphase auf
dem abwärts
führenden
logischen Verkehrskanal eingeht, sowie einen zweiten logischen Kanal
zur Signalübertragung,
der von einem der mobilen Endgeräte
in der Sendephase auf dem aufwärts
führenden
logischen Verkehrskanal eingeht. Der erste logische Kanal zur abwärts führenden
Signalübertragung
und der erste logische Kanal zur aufwärts führenden Signalübertragung
werden jeweils von einem ersten zeitlichen Intervall der Rasterstruktur
unterstützt,
wohingegen die zweiten logischen Kanäle zur abwärts führenden und aufwärts führenden
Signalübermittlung
jeweils ein zweites zeitliches Intervall der Rasterstruktur belegen,
das von dem ersten Intervall getrennt ist.
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Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel des
Verfahrens umfasst die Rasterstruktur zeitliche Intervalle, die
den logischen Verkehrskanälen
gewidmet sind, zumindest ein zeitliches Intervall, das den logischen
Kanälen
zur Signalübermittlung
gewidmet ist, und mindestens ein zeitliches Intervall, das für die mobilen
Endgeräte
ein Hörfenster
für die
von anderen Basisstationen übertragenen
Signalen bildet.
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Vorzugsweise umfasst die Rasterstruktur
ein programmierbares zeitliches Intervall, das für die Übertragung auf mindestens dem
ersten logischen Kanal zur aufwärts
führenden
Signalübertragung
der Basisstation vorgesehen ist, die während der zeitlichen Intervalle,
die den logischen Verkehrskanälen gewidmet
sind, Signale zur Steuerung des Zugriffs zu dem programmierbaren
zeitlichen Intervall durch die mobilen Endgeräte in der Empfangsphase aussenden.
Somit lässt
sich je nach den Anforderungen die Leistung der abwärts führenden
und der aufwärts führenden
Kanäle
zur Signalübermittlung
zwischen der Basisstation und den Endgeräten in der Empfangsphase auf
dem Verkehrskanal einstellen. Die Signale zur Zugriffssteuerung
können
Signale umfassen, welche die mobilen Endgeräte in der Empfangsphase freischaltet,
damit diese während
eines nächsten
programmierbaren zeitlichen Intervalls senden, sowie Signale, die
es ermöglichen,
die Abarbeitung von Anforderungen zu berücksichtigen, die von den mobilen
Endgeräten
in der Empfangsphase während eines
vorhergehenden programmierbaren zeitlichen Intervalls eingehen.
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Wenn die logischen Verkehrskanäle im Simplex-
bzw. Halbduplexbetrieb mit aufeinander folgenden Halbperioden bzw.
Wechselfolgen eingesetzt werden, während derer sich ein einziges
der mobilen Endgeräte
in der Sendephase auf dem aufwärts
führenden
Verkehrskanal befindet, wohingegen sich eines oder mehrere der mobilen
Endgeräte
in der Empfangsphase auf dem abwärts
führenden
logischen Verkehrskanal befindet, dann kann die Basisstation Signale
zur Zugangssteuerung in der Weise aussenden, dass die Aussendungen
der mobilen Endgeräte während der
programmierbaren zeitlichen Intervalle in einer Ausgangsperiode
einer Halbperiode bezüglich
der Abfolge der Halbperioden eingeschränkt werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden
Erfindung bezieht sich auf eine Basisstation für die Funkkommunikation, welche
Einrichtungen zum Senden und Empfangen von Funksignalen aufweist,
welche die vorstehend beschriebene Struktur aufweist, soweit es
um die logischen Verkehrskanäle
und um die zugeordneten Kanäle
zur Signalübermittlung
geht.
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Ein dritter Aspekt der vorliegenden
Erfindung bezieht sich auf ein mobiles Endgerät für die Funkkommunikation, welches
Einrichtungen zum Senden und Empfangen von Funksignalen aufweist
und die vorstehend beschriebene Struktur besitzt, soweit es um die
logischen Verkehrskanäle
und um die zugeordneten Kanäle
zur Signalübermittlung
geht.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen, die
keine Einschränkung
bedeuten, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen
wird, in welchen:
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1 eine
schematische Übersichtszeichnung
eines Beispiels für
eine erfindungsgemäße Basisstation
zeigt
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2 eine
schematische Übersicht
eines Beispiels für
ein erfindungsgemäßes mobiles
Endgerät
darstellt;
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3 eine
schematische Ansicht mit der Darstellung der Struktur der Raster
ist, die auf physischen Steuerkanälen übertragen werden, die bei einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung realisiert sind;
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4 und 5 jeweils eine schematische
Darstellung sind, welche zwei jeweilige Strukturen der Raster zeigen,
die auf Verkehrskanälen übertragen werden,
die bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung gebildet werden;
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6 und 7 jeweils schematische Ansichten zeigen,
welche die jeweiligen Strukturen von zwei zeitlichen Rasterintervallen
gemäß 3 detailliert darstellen;
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8 eine
schematische Ansicht zur Darstellung einer Variante der Rahmenstruktur
mit den Rahmen zeigt, die auf den physischen Steuerkanälen übertragen
werden;
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9 und 10 jeweils schematische Ansichten
zeigen, welche die jeweiligen Strukturen von zwei zeitlichen Intervallen
des Rasters gemäß 8 detailliert zeigen, und
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11 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer anderen Variante der Struktur der Rahmen ist, die auf physischen
Steuerkanälen übertragen
werden.
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Bei der hier beispielhaft beschriebenen
Ausführungsform
gehören
die Basisstation und das bewegliche Endgerät, die in den 1 und 2 dargestellt sind, zu einem
professionellen Funkkommunikationssystem, das mit Mehrfachzugriff
mit Frequenzverteilung (FDMA) funktioniert. Dabei wird zur Darstellung hier
davon ausgegangen, dass dieses System das Verfahren zur Definition
der Kanäle
anwendet, wie sie in der vorgenannten europäischen Patentanmeldung EP-A-O
896 443 beschrieben ist, wobei für
ein und denselben Dienst entweder ein Vollkanal mit einer Modulation
eingesetzt wird, die mittels eines Kodes mit der Leistung 1/K (Modus
2) kodiert ist, oder ein Teilkanal mit der Leistung, die kmal schwächer ist,
mit einer unkodierten Modulation (Modus 1), wobei K = 2 ist. Nun
betrachtet man elementare zeitliche Intervalle, deren Dauer d1 beispielsweise 20 ms beträgt und die
im Modus 1 eingesetzt werden, sowie zusammengesetzte zeitliche Intervalle,
deren Dauer d2 = K.dl bei diesem Beispiel
40 ms beträgt,
wie sie im Modus 2 verwendet werden.
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Für
jede Basisstation ist auf einer speziellen Frequenz fCD ein
physischer abwärts
führender
Kanal definiert, der für
die Aussendung von Steuerinformationen reserviert ist. Symmetrisch
hierzu ist auf einer Frequenz fCU für die Übertragung
von Informationen zur Steuerung von mobilen Endgeräten zur
Basisstation hin ein aufwärts
führender
physischer Kanal definiert. Diese physischen Steuerkanäle sind
durch zeitbezogene Aufteilung in mehrere Kanäle in logische Steuerkanäle unterteilt.
Bestimmte Kanäle
unter diesen logischen Kanälen
sind gemeinsame Kanäle,
in die sich die mobilen Endgeräte
im Bereich der Basisstation teilen. Andere Kanäle sind reservierte Kanäle, welche
die Basisstation zur Kommunikation mit speziellen Mobilgeräten verwendet.
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Das Signal, das auf jedem der physischen Steuerkanäle übertragen
wird, liegt in Form von aufeinander folgenden Rastern vor, die in
K.M. zeitliche Elementarintervalle unterteilt sind, welche unterschiedlichen
logischen Kanälen
zugeordnet sind. Bei dem in 3 dargestellten
Beispiel, bei dem M = 13 ist, beziehen sich die mit F, SO und P
bezeichneten Elementarintervalle auf gemeinsame abwärts führende Kanäle, während die
mit Si (wobei 1 < i < 11) bezeichneten
Kanäle
sich auf reservierte bidirektionale Kanäle beziehen.
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Die Intervalle F haben eine Dauer
d1 und wiederholen sich alle K'.M zeitlichen Elementarintervalle, wobei
bei dem Beispiel aus 3 d1' =
d1 und K' =
K = 2. Sie enthalten ein Synchronisationsmuster, das von einer vorgegebenen
Bitfolge gebildet wird und es dabei ermöglicht, dass die frequenzbezogene
und zeitbezogene Synchronisierung der mobilen Endgeräte vorgenommen
werden kann.
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Die Intervalle SO besitzen eine Dauer
d1' und wiederholen
sich alle K'.M zeitlichen
Elementarintervalle. Sie enthalten Systeminformationen, die für die Koordinierung
zwischen den Mobilgeräten
und der Basisstation notwendig sind und beispielsweise folgendes
umfassen: (i) ein Feld H mit 5 Bits, welches die Position des zeitlichen
Intervalls SO in dem aktuellen Superraster markiert (ein Superraster
stellt das kleinste gemeinsame Vielfache zwischen der Periodizität der Verkehrskanäle und der
Periodizität
der Steuerkanäle
dar, und zwar 13 × 27
zusammengesetzte zeitliche Intervalle bei dem hier angesprochenen
Beispiel, d.h. 14,04 s); (ii) ein Feld X von 3 Bits, welches die
Position des zeitlichen Intervalls SO innerhalb eines längeren Zeitraums
(Hyperraster) markiert, wie zum Beispiel eine Periode zur Verschlüsselung
der Luftschnittstelle (im typischen Fall in der Größenordnung
von einer Stunde); und (iii) ein Feld R von 3 Bits, welches den
minimalen Pegel des empfangenen Felds für den Zugang zu der Zelle anzeigt (zum
Beispiel in Stufen zu jeweils 5 dB quantifiziert).
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Die Intervalle P dienen der Basisstation
zur Adressierung von Meldungen an mobile Endgeräte, mit denen sie sich gerade
nicht im Kommunikationsbetrieb (Paging-Betrieb) befindet. In aufwärts führender
Richtung können
die zeitlichen Elementarintervalle, die in 3 unbezeichnet belassen wurden, oder
die mit Si bezeichneten Elementarintervalle (wobei 1 < i < 11), die nicht
als reservierte Kanäle
zugewiesen sind, von den mobilen Endgeräten dazu verwendet werden,
auf Zufall beruhend Zugriff zu nehmen (gemeinsamer aufwärts führender
Kanal).
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Die Intervalle Si (1 < i < 11) der reservierten Kanäle werden
zeitlich nach einer Zuweisungsprozedur verwendet. Sie kommen bei
dem hier angesprochenen Beispiel jeweils zweimal pro Raster vor.
Da das Steuerraster eine Länge
von 520 ms besitzt, tritt ein zeitliches Intervall Si bei gegebenem
Wert von i im Mittel alle 260 ms mit einer Dauer von 100 ms auf, und
zwar zwischen der Aussendung einer Meldung von der Basisstation
auf einem abwärts
führenden
Intervall Si und der Aussendung der Antwort von dem mobilen Endgerät auf dem
nächsten
aufwärts
führenden
Intervall, sowie mit einer Dauer von 140 ms oder 180 ms zwischen
der Aussendung einer Meldung von dem mobilen Endgerät auf einem
aufwärts
führenden Intervall
Si und der Aussendung der Antwort von der Basisstation auf dem nächsten abwärts führenden
Intervall Si.
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Die Basisstation kann darüber hinaus
nach einer Ausbauprozedur, die mit Hilfe eines reservierten Steuerkanals
Si abgewickelt wird, Verkehrskanäle
mit einem oder mehreren mobilen Endgeräten aufbauen, die sich in ihrem
Bereich befinden. Der zu einem Endgerät aufgebaute Verkehrskanal
kann ein abwärts
führender
Kanal (Frequenz fTD) und/oder ein aufwärts führender
Kanal (Frequenz fTU) sein. Der Verkehrskanal
wird auf der Frequenz fTD und/oder auf der
Frequenz fTU mit zugeordneten Signalübertragungskanälen mehrfach
in Kanäle
unterteilt, die dazu dienen, die laufende Signalübermittlung bei der Kommunikation
(beispielsweise Messsignale oder Befehle für die Steuerung der Funkleistung,
die von den Mobilgeräten
ausgesendet wird, die Signalübermittlung
für Anrufe,
Anforderungen und Befehle für
die Zellenänderung,
das Vorrecht im Halbduplexbetrieb, usw.) auszutauschen.
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Die aufwärts führenden und abwärts führenden
Verkehrskanäle
können
die in 4 dargestellte Rasterstruktur
aufweisen, welche dem Modus 1 entspricht, oder die in 5 dargestellte Rasterstruktur, welche
dem Modus 2 entspricht. Jedes Raster des Verkehrskanals
weist eine Dauer auf, welche K.Q = 54 zeitlichen Elementarintervallen
entspricht (Q = 27) und in drei Abschnitte zu 18 Elementarintervallen
unterteilt ist. In jedem dieser drei Abschnitte werden die acht
ersten zusammengesetzten zeitlichen Intervalle von dem logischen
Verkehrskanal belegt. Das neunte zusammengesetzte zeitliche Intervall
wird von zugeordneten Steuerkanälen
bei den beiden ersten Abschnitten belegt und ist bei dem dritten
Abschnitt nicht belegt. Dieses nicht belegte Intervall, das in den 4 und 5 schraffiert ist, stellt ein Prüffenster
dar, innerhalb dessen das mobile Endgerät die Frequenz ändert, um
die physischen Steuerkanäle
der Basisstationen der benachbarten Zellen zu beobachten, um so
einen Zellenwechsel vornehmen zu können, wenn dies nötig ist.
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Bei dem in 4 dargestellten Modus 1 weist
jedes der acht ersten zusammengesetzten zeitlichen Intervalle jedes
Drittels des Rahmens ein ungeradzahliges Elementarintervall für die abwärts führende Richtung
und ein geradzahliges Elementarintervall für die aufwärts führende Richtung auf, die in der
Figur mit dem Buchstaben T markiert sind. Infolgedessen kann auf
der gleichen abwärts
führenden Trägerfrequenz
fTO die Basisstation einen logischen Kanal,
der zu einem anderen mobilen Endgerät aufgebaut ist, in mehrere
Kanäle
aufteilen. Wenn außerdem
das mobile Endgerät
in der Lage ist, innerhalb der kurzen Zeitspanne, welche zwei Elementarintervalle
von einander trennt, von der Frequenz fTD auf die
Frequenz fTU und umgekehrt umzuschalten, macht
es der Modus 1 möglich,
die Kommunikation im Zeit-Duplexbetrieb aufzubauen.
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Bei dem in 5 dargestellten Modus 2 sind die
zusammengesetzten zeitlichen Intervalle der auf den Verkehrskanälen übertragenen
Raster nicht in zwei Elementarintervalle unterteilt. Das mit der
gleichen Informationsleistung übertragene
Signal ist Objekt einer Modulation, die mit einer Leistung von 1/K =
1/2 kodiert ist, wie dies in der europäischen Patentanmeldung EP-A-O
896 443 dargelegt ist, wodurch man eine bessere Empfindlich keit
beim Empfänger erreicht.
Bei diesem Betriebsmodus kann nicht mit dem vorstehend beschriebenen
Zeit-Duplexbetrieb gearbeitet werden. In dem allgemeinen Fall, in
dem die mobilen Endgeräte
nicht in der Lage sind, um zwei verschiedene Trägerfrequenzen herum gleichzeitig
zu modulieren und zu demodulieren, setzt dieser Betriebsmodus eine
Kommunikationsdisziplin in der Art eines Halbduplexbetriebs voraus.
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In dem Prüffenster eines Verkehrsrasters versucht
das mobile Endgerät,
das in dem zeitlichen Intervall F des Steuerrasters von der Basisstation
einer benachbarten Zelle ausgesendete Synchronisationsmuster zu
erkennen. Es demoduliert somit das empfangene Signal entsprechend
der Frequenz fCD, die in dieser benachbarten
Zelle verwendet wird. Wenn das Synchronisationsmuster erfasst ist,
arbeitet das Endgerät
mit der gleichen Frequenz fCD in dem Prüffenster
eines folgenden Rasters und versucht, die Systeminformationen zu
extrahieren, die von der gleichen Basisstation in deren Intervall
SO ausgesendet werden. Wenn diese Informationen korrekt empfangen
werden, ist das mobile Endgerät
dazu bereit, die Zelle bei Bedarf zu wechseln.
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Das Prüffenster hat eine Dauer d2, die einem zusammengesetzten zeitlichen
Intervall entspricht, nämlich
K = 2 Elementarintervallen. Um sicher zu sein, dass diese Fenster
während
eines Superrasters die zeitlichen Intervalle F und SO der abwärts führenden
Steuerraster der benachbarten Zellen abdecken, ist es angemessen,
dass die Periodizität
dieser zeitlichen Fenster und die Periodizität der zeitlichen Intervalle
F und SO auf dem physischen Steuerkanal, ausgedrückt durch die Anzahl der zusammengesetzten
zeitlichen Intervalle, untereinander jeweils eine Primzahl sind.
Anders ausgedrückt:
da die Periodizität
der Prüffenster
Q zusammengesetzte Intervalle beträgt und die Periodizität der zeitlichen
Intervalle F und So M zusammengesetzte Intervalle beträgt, wählt man
die Zahlenwerte M und Q so, dass sie untereinander Primzahlen sind,
was bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Fall ist, wo
M = 13 und Q = 27. Das mobile Endgerät überprüft nun die verschiedenen möglichen
Frequenzen fCD im Rhythmus der Superraster,
bis das in einer benachbarten Zelle ausgesendete Synchronisationsmuster
entdeckt wird.
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Da außerdem das zeitliche Intervall
SO im Anschluss an das zeitliche Intervall F auf der Trägerfrequenz
fCD – bei
p < M (p = 1 bei
dem in 3 dargestellten
Beispiel) – p
zusammengesetzte Intervalle später
auftritt, ist es ratsam, Q ganzzahlig in der Form q.M+p zu wählen, wobei
q eine ganze Zahl ist). Diese Bedingung wird bei dem beschriebenen
Beispiel erfüllt,
wo p = 1, q = 2, M = 13 und Q = 27 ist. Aus diesem Grund kann das
mobile Endgerät
die von dieser gleichen Zelle ausgesendeten Systeminformationen ab
dem folgenden Prüffenster
erfassen, wenn es das von einer Zelle in einem Prüffenster
ausgesendete Synchronisiermuster erfasst, wodurch die Dauer des Erfassungsvorgangs
auf ein Minimum reduziert wird.
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In 1 bezeichnet
der Block 30 die Quelle des in den Intervallen F ausgesendeten
Synchronisiermusters und gibt der Block 31 die Quelle der
in den Intervallen SO ausgesendeten Systeminformationen an. Der
Block 32 stellt schematisch die Schaltungen dar, die dazu
dienen, die auf den anderen gemeinsamen Steuerkanälen ausgetauschten
Informationen, vornehmlich die Paging-Informationen und die Informationen
für den
stochastischen Zugriff, zu verarbeiten. Der Block 33 stellt
schematisch die Schaltungen dar, die für die Verarbeitung und den Austausch
von Informationen auf den reservierten Steuerkanälen S1 - S11 vorbehalten sind,
welche zu unterschiedlichen mobilen Endgeräten in der Zelle aufgebaut
wurden. Ein Multiplexer 35 empfängt die von den Blöcken 30 bis 33 abgegebenen
Signale und baut unter Steuerung durch ein Modul 36 zur
Synchronisierung und Verwaltung der Raster die abwärts führenden
Raster auf, die im oberen Teil der 3 dargestellt
sind. Der vom Multiplexer 35 ausgehende Signalstrom wird
einem Modulator 37 zugeleitet, der die Modulation um die
Trägerfrequenz
fCD herum vornimmt, welche von dem Modul 38 zur
synthetischen Erzeugung von Frequenzen geliefert wird.
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Für
den Empfang auf dem Steuerkanal weist die Basisstation einen Demodulator 49 auf,
der das empfangene Signal relativ zur Trägerfrequenz fCU demoduliert,
die von dem Modul 38 geliefert wird, und leitet die abwärts führenden
binären
Raster mit der im unteren Teil der 3 dargestellten
Struktur an das Demultiplexer 51 weiter. Unter der Steuerung
des Moduls 36 zur Synchronisierung und Verwaltung der Raster
extrahiert der Demultiplexer 51 die zugehörigen Informationen
für die
gemeinsamen Steuerkanäle 32 und
die reservierten Steuerkanäle 33.
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Zusätzlich zu dem physischen Steuerkanal kann
die Basisstation eine gewisse Zahl von Verkaufskanälen zu den
mobilen Endgeräten
aufbauen, die sich in deren Bereich befinden. Bei dem in 1 dargestellten vereinfachten Beispiel
wird davon ausgegangen, dass die Basisstation mit einer einzigen Verkehrsfrequenz
fTD in abwärts führender Richtung und mit einer
einzigen Verkehrsfrequenz fTD in aufwärts führende r
Richtung arbeitet, wobei der Block 40 die Schaltungen bezeichnet,
die von dem Modul 36 überwacht
werden und die zur Verarbeitung und den Austausch auf diesen Verkehrskanälen und
den zugehörigen
Steuerkanälen
dienen.
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Ein Modulator 41 moduliert
das vom Block 40 generierte digitale Signal, das die im
oberen Teil der 4 oder 5 dargestellte Struktur aufweist,
um die Trägerfrequenz
fTD, die von dem Modul 38 zur synthetischen
Generierung der Frequenz abgegeben wird. Ein Demodulator 50 empfängt von
dem Synthesemodul 38 die Frequenz fTU des
aufwärts
führenden
Verkehrskanals. Das daraus resultierende digitale Signal, das die
im unteren Teil der 4 oder 5 dargestellte Struktur aufweist,
wird an die Schaltungen 40 zur Bearbeitung des Verkehrskanals
adressiert wird.
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Wenn ein Verkehrskanal zugewiesen
wurde, steuert das Modul 36 zur Synchronisierung und Verwaltung
der Raster den Modulator 41 und den Demodulator 50,
um so die Kodierung der Modulation und die Berücksichtigung des entsprechenden
Demodulationsschemas nur dann zu aktivieren, wenn der Modus 2 benötigt wird
(5).
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Um in der Praxis den mehrfachen Zugang
sicherzustellen, weist die Basisstation mehrere Modulatoren 41 und
mehrere Demodulatoren 50 auf, die entsprechend den verschiedenen
Verkehrsfrequenzen arbeiten.
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Die von den Modulatoren 37 und 41 abgegebenen
Funksignale werden von dem Summierglied 42 mit einander
kombiniert. Das sich daraus ergebende Signal wird im Baustein 43 in
ein analoges Signal umgewandelt, anschließend im Baustein 44 verstärkt, ehe
es von der Antenne 45 der Basisstation ausgesendet wird.
Ein Duplexer 46 extrahiert das von der Antenne 45 der
Basisstation erfasste Funksignal und leitet dieses an einen Verstärker 47 weiter.
Nach seiner Digitalisierung wird das empfangene und verstärkte Signal
an die Demodulatoren 49 und 50 weitergeleitet.
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Ein mobiles Endgerät, das in
Kommunikationsverbindung mit der vorgenannten Basisstation steht,
kann der schematisierten Übersichtsdarstellung
in 2 ausgeführt sein.
Die Antenne 55 ist mit einem Duplexer 56 verbunden,
um die ausgesendeten und empfan genen Signale zu trennen. Das empfangene
Signal wird im Baustein 57 verstärkt, dann im Baustein 58 digitalisiert
und schließlich
an den Demodulator 59 adressiert. Das mobile Endgerät weist ein
Modul 60 zur Synchronisierung und Verwaltung der Raster
auf, welches das Modul 61 zur synthetischen Frequenzerzeugung
steuert, damit dieses entweder die Frequenz fCD eines
physischen Steuerkanals oder die Frequenz fTD eines
dem Endgerät
zugewiesenen abwärts
führenden
Verkehrskanals an den Demodulator 59 liefert.
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Wenn der Demodulator 59 auf
der Frequenz fCD arbeitet, werden die Raster
des digitalen Signals, welche die im oberen Teil der 3 dargestellte Struktur
aufweisen können,
an einen Demultiplexer 64 adressiert, das von dem Modul 60 zur
Synchronisierung gesteuert wird, um die jeweiligen Signale der verschiedenen
logischen Kanäle
an die Blöcke 65, 66, 67, 68 zu
verteilen, welche die Schaltungen bezeichnen, die jeweils zum Erfassen
der Synchronisiermuster auf dem logischen Kanal F verwendet werden,
um die Systeminformationen des logischen Kanals SO zu extrahieren,
um die gemeinsamen Steuerkanäle
zu bearbeiten, und um den reservierten Steuerkanal Si zu bearbeiten,
der gegebenenfalls dem Endgerät
zugewiesen ist. Das Modul 60 zur Synchronisierung und Verwaltung
der Raster steuert ebenfalls einen Multiplexer 70, welcher
den Beitrag des Endgeräts
zu den aufwärts
führenden
Rastern auf der Frequenz fCU (unterer Teil
der 3) darstellt.
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Wenn ein Verkehrskanal zugewiesen
ist, arbeitet der Demodulator 59 auf der Frequenz fTD (ausgenommen in den Prüffenstern) und sein Ausgangssignal
wird an die Schaltungen 71 geleitet, welche den Verkehrskanal
und die zugeordneten Steuerkanäle
bearbeiten (Empfang der Kanäle
DT, DL aus den 4 und 5). Diese Schaltungen 71 geben
außerdem
den Informationsstrom ab, der auf der Frequenz fTU zu übertragen
ist, der in 4 oder 5 dargestellt ist (Verkehrskanal
und zugehörige
Kanäle
UL, UT).
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Der Modulator 72 des mobilen
Endgeräts, der
von dem Modul 60 gesteuert wird, empfängt entweder den vom Multiplexer 70 abgegebenen
Informationsstrom und die Frequenz fCU zur
Aussendung auf dem physischen Steuerkanal oder den von den Schaltungen 71 abgegebenen
Informationsfluss und die Frequenz fTU zur
Aussendung auf dem Verkehrskanal. Das Ausgangs-Funksignal des Modulators 72 wird
im Bauteil 73 in ein analo-ges Signal umgewandelt, dann im Bauteil 74 verstärkt und
schließlich
von der Antenne 55 abgestrahlt.
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Wenn ein Verkehrskanal zugewiesen
wurde, steuert das Modul 60 zur Synchronisierung und Verwaltung
der Raster den Modulator 72 und den Demodulator 59,
um die Kodierung der Modulation und die Berücksichtigung des entsprechenden
Schemas für die
Demodulation nur dann zu aktivieren, wenn der Modus 2 benötigt wird
(5).
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In den Prüffenstern zeigt das Modul 60 zur Synchronisierung
und Verwaltung der Raster des Endgeräts dem Modul 61 zur
synthetischen Frequenzerzeugung die Frequenz fCD an,
die an dem Demodulator 59 zu übermitteln ist und die sich
von der Frequenz fCD der bedienenden Basisstation
unterscheidet. Darüber
hinaus steuert es den Demultiplexer 64 in der Weise, dass
das demodulierte Signal an den Block 65 zur Erfassung des
Synchronisiermusters adressiert wird. Wenn das Synchronisiermuster nicht
erfasst wird, wiederholt das Modul 60 den gleichen Vorgang
während
des nächsten
Prüffensters, bis
die gleiche Frequenz fCD M mal geprüft wurde. Wenn
das Synchronisiermuster in einem Prüffenster erfasst wurde (Daten
A in 2), veranlasst
das Modul 60, dass während
des nächsten
Fensters die gleiche Frequenz fCD aufrecht
erhalten wird und steuert dabei den Demultiplexer 64 in
der Weise, dass das demodulierte Signal an den Block 66 zur
Extrahierung der Systeminformationen adressiert wird.
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Ein mit der in 4 dargestellten Betriebsweise kompatibles
mobiles Endgerät
mit Zeitduplexbetrieb muss ein Modul 60 zur synthetischen
Frequenzerzeugung aufweisen, das in der Lage ist, zu sehr nah an
den Grenzen zwischen den zeitlichen Elementarintervallen liegenden
Augenblicken zwei verschiedene Frequenzen fTD,
fTU zu liefern. In der Praxis setzt dies
voraus, dass das Modul 60 zwei getrennte Bauelemente zur
synthetischen Frequenzerzeugung aufweist, was erhebliche Auswirkungen
auf die Kosten des Endgeräts
hat.
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Eine vereinfachte Version des Endgeräts gestattet
keine Wechselfolgen bzw. Halbperioden zwischen den Frequenzen fTD und fTU zwischen
den zeitlichen Elementarintervallen. Dieses vereinfachte Endgerät funktioniert
nur im Halbduplexbetrieb, wobei die relative Langsamkeit in der
Frequenzumschaltung im Augenblick der Wechselfolgen keine Probleme
aufwirft.
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In jedem Fall muss das Synthesemodul 60 in dem
Prüffenster
jedes Rasters in der Lage sein, seine Frequenz umzuschalten, um
die physischen Steuerkanäle
benachbarter Zellen zu prüfen.
Wenn das zeitliche Intervall F einer benachbarten Zelle in das Prüffenster des
mobilen Endgeräts
fällt,
das auf die Frequenz des Steuerkanals dieser benachbarten Zelle
eingeregelt ist, läuft
das Endgerät
Gefahr, dass ihm die Erfassung des Synchronisiermusters aufgrund
seiner relativen Langsamkeit in der Frequenzumschaltung und/oder
des Fehlens einer Synchronisierung zwischen den Zellen misslingt.
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Um dies zu verhindern, wird das elementare Zeitintervall
F in N Teilintervalle von gleicher Dauer unterteilt, in deren Verlauf
das Synchronisiermuster FF wiederholt ausgesendet wird. Diese Teilintervalle werden
hier als "Vorsynchronisier-Intervalle" bezeichnet. Zum
Beispiel kann N = 4 gewählt
werden, wobei die Dauer der Vorsynchronisier-Intervalle gleich d1'/N
= 5 ms ist (vgl. 6).
Das Synchronisiermuster F könnte
nun auch dann erfasst werden, wenn dem mobilen Endgerät die Demodulation
am Beginn des Zeitintervalls F misslingt.
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Die Synchronisierung, die man somit
vornehmen kann, ist in dem Sinne unvollständig, dass man ignoriert, welches
der N Auftreten des Synchronisiermusters erfasst wurde.
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Diese unvollständige Synchronisierung macht
es dennoch möglich,
die optimale Frequenzeinstellung des Synthesemoduls 61 des
Endgeräts vorzunehmen
und das mobile Endgerät
auf die Struktur der Steuerraster der benachbarten Zelle zu positionieren,
allerdings mit einem Versatz um k.d1'/N, wobei k eine
unbekannte ganze Zahl ist, die zwischen 0 und N-1 liegt. Unter Rückkehr zu
derselben Steuerfrequenz fCD mit einer Verzögerung um
Q zusammengesetzte zeitliche Intervalle, bezogen auf den Augenblick,
in dem das erfasste Synchronisiermuster beginnt, ermöglicht das
Prüffenster
des folgenden Rasters die Erfassung von mindestens einem Teil des
zeitlichen Intervalls SO, welches die Systeminformationen enthält.
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Die Basisstation unterteilt auch
dieses zeitliche Elementarintervall SO in N Teilintervalle von gleicher
Dauer d1'/N,
von denen jedes neben den schon genannten Federn H, X und R ein
Feld SS von n Bits enthält,
in dem n die ganze Zahl ist, die gleich log2N (n
= 2 bei dem hier angesprochenen Beispiel) oder die unmittelbar höhere ganze
Zahl ist. Diese n Bits enthalten die Ordnungsnummer des Teilintervalls
in dem zeitlichen Intervall SO, nämlich SS = 0, 1,...l N-1 (7). Die Felder H, X und
R enthalten die gleichen Werte in den verschiedenen Teilintervallen
desselben Intervalls SO. Diese N Teilintervalle des Intervalls SO werden
hier "Ergänzungsintervalle
zur Synchronisation" bezeichnet.
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Eine unveränderliche Verschiebung um d2 tritt zwischen jedem Vorsynchronisier-Intervall und einem
Ergänzungsintervall
zur Synchronisation auf, das diesem zugeordnet ist.
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Der Block 66 des mobilen
Endgeräts
extrahiert die Systeminformationen (Felder H, X, R) in einem der
Fälle,
in denen sie auftreten, mit zeitweiliger fester Einstellung bezüglich des
Auftretens des zuvor entdeckten Synchronisiermusters. Er erhält überdies die
Nummer in der Reihenfolge dieses Auftretens SS und leitet diese
an das Modul 60 zur Synchronisierung und Verwaltung der
Raster mit dem Inhalt der Felder H, X und R weiter. Diese Ordnungsnummer SS
versetzt das Modul 60 in die Lage, die schon genannte ganze
Zahl k zu ermitteln und die Unsicherheit festzustellen, die diese
bei der zeitlichen Synchronisierung hatte, die allein auf der Grundlage
der Erfassung des Synchronisiermusters FF vorgenommen wurde. Nachdem
die Synchronisierung auf diese Weise abgeschlossen wurde, ist das
mobile Endgerät
bereit, die Zelle zu wechseln, wenn dies notwendig ist.
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Wenn man zum Beispiel davon ausgeht, dass
das Endgerät 5 ms
benötigt,
um seine Frequenz zu ändern,
wird das Prüffenster
mit der Dauer d2 = 40 ms am Anfang und am
Ende gekappt. Da bei dem in 3 dargestellten
Beispiel das gesuchte Synchronisiermuster FF sich in einem Intervall
F von der Dauer d1' = 20 ms mod eine Periodizität von einem
Mehrfachen von 40 ms, ohne Synchronizität bezüglich des Taktes der Raster,
auf welche das Endgerät
eingeregelt ist, beträgt
die Dauer des Vorsynchronisier-Intervalls, das dieses Muster FF
enthält,
mindestens 5 ms, wenn man seine Feststellung gewährleisten will. Dies rechtfertigt,
das in dem hier angesprochenen Fall N = 4 gewählt wird.
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Wenn die Zellen synchronisiert wurde,
dann könnte,
da nur die zum Umschalten benötigte
Zeit hier zu berücksichtigen
ist, die Dauer des Vorsynchronisier-Intervalls bis zu 10 ms betragen
(N = 2). Doch diese Art der Synchronisierung wird üblicherweise
nicht herangezogen, da sie Probleme bei der Netzarchitektur schaffen.
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Sieht man vor, dass das Muster FF
in allen Teilintervallen des Intervalls F vorhanden ist, wie dies in 6 dargestellt wird, dann
wird die Wahrscheinlichkeit, mit der es erfasst wird, maximiert.
Doch ist dabei festzustellen, dass bei dem Beispiel gemäß 3 nur das erste und das
letzte Teilintervall von 5 ms des Intervalls F die Aufgabe von Vorsynchronisier-Intervallen übernehmen
könnten,
welche das Synchronisiermuster FF ent halten, wobei die beiden anderen
Teilintervalle etwas anderes enthalten können. Dies genügt, um sicherzustellen,
dass das Muster FF von den mobilen Endgeräten erfasst werden könnte. Unter
diesen Bedingungen könnten
in ähnlicher
Weise das erste und das letzte Teilintervall im Intervall SO die
Aufgabe eines Ergänzungsintervalls zur
Synchronisierung übernehmen,
welches die Systeminformationen enthält. Somit genügt ein Bit
in den Ergänzungsintervallen
zur Synchronisierung, um zu identifizieren, um welches Intervall
es sich gerade handelt, und um die Ergänzung der Synchronisierung zu
ermöglichen.
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Bei einer Variante des Verfahrens
beträgt
die Dauer d1' der zeitlichen Intervalle F und SO
40 ms, während
ihr Wiederholungstakt genauso wie im zuvor beschriebenen Fall ist,
nämlich
M × d2 = 520 ms beträgt. Mit anderen Worten gilt:
K' = d2/d1' =
1. Zum Beispiel sind bei bestimmten Ausführungsformen die zeitlichen
Intervalle F, P und Si (i > 0)
nicht auf den physischen Steuerkanälen (Trägerfrequenzen fCD und
fCU) in zwei Abschnitte unterteilt, was
bedeutet, dass kein zeitbezogener Multiplexbetrieb der Größenordnung 2 auf
diesen Trägerfrequenzen
stattfindet. Die Steuerkanäle
können
ebenfalls eine Struktur aufweisen, wie sie in schematisierter Form
in 8 dargestellt ist
und die der in 3 dargestellten Struktur ähnlich ist,
allerdings mit den folgenden Unterschieden:
– die zeitlichen
Intervalle F und SO betragen d1' = d2 =
40 ms, während
die Intervalle Si mit 1 < i < 11 bei d1 = 20 ms bleiben;
– der von den mit S6 bezeichneten
Intervallen gebildete logische Kanal besitzt eine um die Hälfte verringerte
Leistung.
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Die zeitlichen Intervalle F und SO
von jeweils 40 ms können
nun in N = 4 Teilintervalle von jeweils 10 ms unterteilt werden,
wodurch sichergestellt wird, dass das Muster FF mit einer Frequenz-Umschaltzeit von
5 ms bei den mobilen Endgeräten
erfasst werden kann, ohne Synchronizität zwischen den Zellen.
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Dies ermöglicht die Übertragung von mehr Informationen
auf den logischen Kanal SO. Insbesondere kann man das Feld X verlängern, um
so längere
Kodierperioden zu ermöglichen
(zum Beispiel 24 bis 48 Stunden) oder die Angabe eines Index für den zu
verwendenden Kodierungsschlüssel
oder eines zu verwendenden Algorithmus zur Kodierung.
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Dabei ist zu beobachten, dass nur
die Teilintervalle von 10 ms der Rangstufen 1 und 3 (oder 2 und
4) der Intervalle F und SO in diesem Fall Vorsynchronisier-Intervalle
und Ergänzungsintervalle
zur Synchronisierung sein könnten,
welche jeweils das Muster FF und die Systeminformationen transportieren,
wobei die beiden anderen Teilintervalle etwas anderes enthalten
können.
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Die 9 und 10 stellen eine mögliche Struktur
der Intervalle F und SO von 40 ms dar, die in N = 4 Teilintervalle
von jeweils 10 ms unterteilt sind. Bei diesem Beispiel, bei dem
das Synchronisiermuster FF 9,5 ms lang ist, weist jedes Teilintervall
des Intervalls F oder SO einen Abschnitt von 0,5 ms auf, der für einen
logischen Kanal zur Zugangssteuerung AC reserviert ist. Das erste
und das dritte Teilintervall in dem Intervall F sind jeweils ein
Vorsynchronisier-Intervall, das mit dem 0,5 ms langen Abschnitt des
Kanals AC beginnt, auf den das Muster FF folgt, wohingegen das zweite
und vierte Teilintervall im Intervall F Vorsynchronisier-Intervalle
sind, die mit dem Muster FF beginnen, auf das der 0,5 ms lange Abschnitt
des Kanals AC folgt. Ebenso beginnen das erste und das dritte Teilintervall
des Ergänzungsintervalls
für die
Synchronisierung jeweils mit dem 0,5 ms langen Abschnitt AC, auf
den die Felder SS = 0 oder 2, H, X, R folgen, welche eine Dauer
von 9,5 ms belegen, wohingegen das zweite und das vierte Teilintervall
des Ergänzungsintervalls
zur Synchronisierung mit den Feldern SS = 1 oder 3, H, X, R beginnen,
woran sich der 0,5 ms lange Abschnitt des Kanals AC anschließt.
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Die anderen zeitlichen Intervalle
(P, Si mit 1 < i < 11) des physischen
Steuerkanals auf der Frequenz fCD, die jeweils
eine Länge
d1 von 20 ms besitzen (8), weisen jeweils zwei Abschnitte von
0,5 ms auf, die für
den Kanal AC reserviert sind und von denen sich eines am Anfang
und das andere am Ende des Intervalls befindet. Deren jeweilige
Anordnung ist somit jeweils genauso wie in den beiden Hälften der
Intervalle F und SO. In jedem dieser Intervalle P, Si belegen die
Nutzdaten – soweit
solche vorhanden sind – beispielsweise
einen Mittelbereich von 17,5 ms, der von zwei Synchronisierwörtern von
jeweils 0,75 ms Länge
(welche es den Endgeräten möglich machen,
die Synchronisierung mit ihrer Versorgungszelle fortzusetzen) und
von den beiden Abschnitten AC von jeweils 0,5 ms eingeschlossen
ist: Die beiden 0,5 ms langen Abschnitte des Kanals AC, die in ein
20 ms lange Intervall der Rangstufe n des abwärts führenden Steuerkanals einbezogen
sind, tragen vier Bits X1, XZ,
Y1 und YZ, die von
einem Leistungskode 1/2 geschützt
werden, dessen Bedeutung zum Beispiel wie folgt ist:
X1X2 = 00. Das 20
ms lange Intervall von der Rangordnung n+j des aufwärts führenden
physischer Steuerkanals fCU steht für die Zugriffe
nach dem Zufallsprinzip durch die mobilen Endgeräte nicht zur Verfügung (da
es von einem zugewiesenen reservierten Kanal Si belegt wird);
X1X2 = 01: das 20
ms lange Intervall von der Rangordnung n+j des aufwärts führenden
Kanals fCU steht für die Zugriffe nach dem Zufallsprinzip
im geschützten
Modus zur Verfügung
(wobei die Zugriffe in anderer Weise als die Zugriffe im Normalbetrieb
behandelt werden);
X1X2 =
11 reserviert;
Y1Y2 =
00: Die Basisstation zeigt an, dass sie einen stochastischen Zugriff
erfasst und korrekt bearbeitet hat, den ein mobiles Endgerät während des
20 ms langen Intervalls von der Rangordnung n-j' des aufwärts führenden Kanals fCU genommen
hat;
Y1Y2 =
01 : Die Basisstation zeigt an, dass sie einen stochastischen Zugriff
erfasst hat, der während
des 20 ms langen Intervalls von der Rangfolge n-j' des aufwärts führenden
Kanals fCU genommen wurde, ohne dass sie
die Bearbeitung dieses stochastischen Zugriffs vollständig korrekt
ausführen
konnte, und zwar aus einem Grund, der höchstwahrscheinlich kein Problem
mit einer Kollision zwischen zwei gleichzeitig vorgenommenen stochastischen
Zugriffen darstellt;
Y1Y2 =
1( : Die Basisstation zeigt an, dass sie einen stochastischen Zugriff
erfasst hat, der während
des 20 ms langen Intervalls von der Rangfolge n-j' des aufwärts führenden
Kanals fCU genommen wurde, ohne dass sie
die Bearbeitung dieses stochastischen Zugriffs vollständig korrekt
ausführen
konnte, höchstwahrscheinlich
aufgrund einer Kollision zwischen zwei gleichzeitigen stochastischen
Zugriffen (die mobilen Endgeräte
folgen einem anderen Wiederholungsprotokoll, je nachdem, ob es eine
Kollision gegeben hat oder nicht);
Y1Y2 = 11: reserviert.
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Dabei sind die positiven Zahlen j
und j' beispielsweise
gleich 3 oder 4.
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Bei dem in 11 dargestellten Beispiel ist das Zeitintervall
F mit einer Dauer von d2 = 40 ms in N =
4 Teilintervalle F1, F2, F3, F4 unterteilt, während das zeitliche Intervall
SO in N = 4 entsprechende Teilintervalle S01, S02, S03, S04 unterteilt
ist. Wie dies auch bei den 9 und 10 der Fall ist, beginnen die
Teilintervalle mit ungeradzahliger Rangzahl F1, F3, S01, S03 mit
0,5 ms, die dem Kanal zur Zugriffssteuerung AC gewidmet sind. Bei
den Teilintervallen mit ungeradzahliger Rangzahl F1, F3 handelt
es sich um die Vorsynchronisier-Intervalle, welche das Synchronisiermuster
FF mit sich führen,
während
es sich bei den Teilintervallen mit ungeradzahliger Rangzahl S01,
S03 um Ergänzungsintervalle
zur Synchronisation handelt, welche die Systeminformationen H, X,
R und ein Bit von 0 mit sich führen,
um das Teilintervall S01 zu bezeichnen, sowie ein Bit von 1, um
das Teilintervall S03 anzugeben. Dieses Bit macht es möglich, die
Doppeldeutigkeit bei der Synchronisation aufzugeben, die sich allein
aus der Erfassung des Musters FF ergibt. Dabei ist jedem Ergänzungsintervall
zur Synchronisation S01, S03 ein Teilintervall mit einer Länge von
d2/N = 10 ms vorgestellt und nachgestellt,
welches die ergänzenden,
mit Z bezeichneten Systeminformationen enthält. Diese Informationen Z werden
somit von der Basisstation in die Teilintervalle F4, S02 und S04
einbezogen, da die zusammengesetzten Intervalle F und SO bei diesem
Beispiel (p = 1) aufeinander folgen.
-
Diese Art des Vorgehens lässt sich
in dem Fall verallgemeinern, in dem N > 4 ist. Sie beruht auf der Beobachtung,
dass ein mobiles Endgerät,
auch in der vereinfachten Ausführung,
während
seines Prüffensters
immer mindestens zwei aufeinander folgende Perioden von 10 ms erfasst.
Da ein mobiles Endgerät
in der ersten Hälfte
eines Prüffensters
das Muster FF erfasst hat, kann es nun die ergänzenden Informationen Z in
der zweiten Hälfte
des folgenden Prüffensters
(Teilintervall S02 oder S04) aufarbeiten, nachdem es die Systeminformationen
in dem Teilintervall S01 oder S03 empfangen hat. Und ein mobiles Endgerät, das in
der zweiten Hälfte
eines Prüffensters
das Muster FF erfasst hat, kann die ergänzenden Informationen Z in
der ersten Hälfte
des darauf folgenden Prüffensters
erfassen (Teilintervall F4 oder S02), ehe es die Systeminformationen
im Teilintervall S01 oder S03 empfangen hat.
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Auf diese Weise steht eine verstärkte Leistung
zur Verfügung,
soweit es um den von den Intervallen SO gebildeten Steuerkanal geht.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 4 und 5 wird nachstehend der Aufbau der Kanäle zur Signalübermittlung
im Einzelnen erläutert,
die den Verkehrskanälen
zugeordnet sind und sich in die gleichen Trägerfrequenzen teilen.
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Wenn die Basisstation dabei ist,
die Information aufzunehmen, die das mobile Endgerät auf der Trägerfrequenz
fTU aussendet, so steht ihr bei Ende des
ersten Drittels jedes Rasters auf der Trägerfrequenz fTD ein
zeitliches Intervall zur Verfügung,
das zu einem mit DT („downlink
talker") bezeichneten
zugeordneten logischen Kanal zur Signalübertragung gehört. Der
Kanal DT ist der Träger
für die
abwärts führende Signalübermittlung
und kann sich insbesondere auf die Steuerung der Sendeleistung durch
das mobile Endgerät
beziehen (Leistungsmessungen, die von der Basisstation aus vorgenommen
werden und die es ermöglichen,
dass das Endgerät
in der Sendephase seine Leistung so einregelt, dass die Interferenzen
im gesamten Netzverbund eingeschränkt werden), wobei sich die
Kommunikationsanzeigen auf das Endgerät in der Sendephase oder auch
auf die Reihenfolgen der Beendigung der Übertragung beziehen (zum Beispiel
in dem Fall, dass der Verkehrskanal von einem Endgerät mit höherer Priorität präemptiv genutzt
wird).
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Wenn die Basisstation gerade dabei
ist, zu hören,
was von einem mobilen Endgerät
auf der Trägerfrequenz
fTD gesendet wird, steht ihr bei Ende des zweiten
Drittels jedes Rasters auf der Trägerfrequenz fTD ein
zeitliches Intervall zur Verfügung,
welches zu einem mit DL („downlink
listener") bezeichneten
zugeordneten logischen Kanal zur Signalübermittlung gehört. Der
Kanal DL führt
die abwärts
führende
Signalübertragung,
die sich insbesondere auf die Identifizierung (Farbkodierungen)
der benachbarten Zellen bezieht, in welchen die Gruppenkommunikation
aufgebaut ist oder wird (welche es ermöglicht, dass Endgeräte in der
Empfangsphase eine neue Zelle wählen können, wenn
die Empfangsbedingungen schlechter werden), wobei die Kommunikationsangaben
sich auf das Endgerät
in der Sendephase oder auch auf die Übermittlung der Identität des sprechenden
Teilnehmers oder auf Parameter beziehen, die zur Dekodierung der
auf dem Verkehrskanal übermittelten
Signale dienen.
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Wenn das mobile Endgerät gerade
so betrieben wird, dass es hört,
was die Basista-tion
auf der Trägerfrequenz
fTD aussendet, steht ihm zum Ende des ersten
Drittels jedes Rasters auf der Trägerfrequenz fTU ein
zeitliches Intervall zur Verfügung,
das zu einem mit UL („uplink
listener") bezeichneten
zugeordneten logischen Kanal zur Signalübermittlung gehört. Der
Kanal UL führt
die aufwärts
gerichtete Signalübertragung,
die sich insbesondere auf stochastische Zugriffe des Endgeräts beziehen
kann, um im Halbduplexbzw. Simplextrieb die Berechtigung zu erbitten,
oder auch auf Antworten auf Anfragen, die von der Basisstation (auf
dem logischen Kanal DL) kommen, um die Präsenz von Endgeräten zu steuern.
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Wenn das mobile Endgerät gerade
dabei ist, zu einer Basisstation auf der Trägerfrequenz fTU zu senden,
so steht ihm bei Ende des zweiten Teils jedes Rasters auf der Frequenz
fTU ein zeitliches Intervall zur Verfügung, das
zu einem mit UT („uplink
talker") bezeichneten
zugeordneten logischen Kanal zur Signalübermittlung gehört. Der
Kanal UT führt
die aufwärts
gerichtete Signalübertragung,
die sich insbesondere auf Anforderungen eines Zellenwechsels beziehen
kann, wenn das Endgerät
nach den von der Basisstation auf dem logischen Kanal DT übermittelten
Messungen oder den vom Endgerät
selbst vorgenommenen Messungen eine Verschlechterung der Funkbedingungen
feststellt, oder auch auf eine Anforderung der Änderung der Übertragungsart
(zum Beispiel Wechsel von Sprechfunk auf Datenfunk).
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Die verschiedenen Elemente zur Signalübertragung,
die auf den Kanälen
D7, DL, UL und UT ausgetauscht werden, beschränken sich selbstverständlich nicht
auf die vorstehend beispielhaft beschriebenen Elemente.
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Bei den zeitlichen Intervallen, die
zu den zugeordneten Kanälen
DT, DL, UL, UT gehören,
handelt es sich um Elementarintervalle im Modus 1 (4) und um zusammengesetzte
Intervalle im Modus 2 (5).
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Wie aus 4 ersichtlich ist, werden die Elementarintervalle,
welche die logischen Kanäle
DT und UL anpeilen, innerhalb ihres zusammengesetzten Intervalls
im Modus 1 vertauscht. Die Elementarintervalle, welche
die logischen Kanäle
DT und UL anpeilen, sind jeweils geradzahlig und ungeradzahlig,
was bedeutet, dass das Intervall des aufwärts führenden Kanals UL vor dem Intervall
auf dem abwärts führenden
Kanal DT auftritt, wohingegen dies bei den zusammengesetzten Intervallen,
welche die aufwärts und
abwärts
führenden
Verkehrskanäle
anpeilen, umgekehrt ist. Mit dieser Anordnung ist es möglich, das
vereinfachte Endgeräte,
die einige Millisekunden zum Umschalten der Frequenz benötigen, auf
die Intervalle DT und UL von jeweils 20 ms zur Gänze Zugriff nehmen können.
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Wenn auf den logischen Verkehrskanälen die
ungeradzahligen Elementarintervalle der aufwärts führende Richtung vorbehalten
sind und die geradzahligen Elementarintervalle für die abwärts führende Richtung reserviert
sind, so kann man vorsehen – um
das gleiche Ergebnis zu erhalten – dass auf den logischen Kanälen zur
Signalübermittlung
DT und UL die ungeradzahligen Elementarintervalle der abwärts führenden
Richtung vorbehalten sind und die geradzahligen für die aufwärts führende Richtung reserviert
sind.
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Soweit es um die Intervalle DL und
UT geht, die keine Frequenzänderung
bei den mobilen Endgeräten
erfordern, so ist im Modus 1 die Umordnung der Elementarintervalle
innerhalb des zusammengesetzten Intervalls, in dem sie enthalten
sind, fakultativ.
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Dabei ist festzustellen, dass im
Modus 1 mit zeitbezogenem Duplexbetrieb keine Unterscheidung zwischen
den Kanälen
DT und DL und auch nicht zwischen den Kanälen UT und UL getroffen wird,
da das Endgerät
sich gleichzeitig in der Sendephase und der Empfangsphase auf dem
im Duplexbetrieb arbeitenden Verkehrskanal befindet.
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Bei Modus 2 (5) handelt es sich bei den Intervallen,
welche zugeordnete Kanäle
zur Signalübermittlung
DT, UL, DL, UT anpeilen, um zusammengesetzte Intervalle. Die Verwaltung
der Kanäle
DL und UT wirft keine besonderen Probleme auf, da sie (i) keine
Veränderung
der Frequenz der mobilen Endgeräte
erfordern und da (ii) nur das gerade sendende mobile Endgerät in der
Lage ist, den Kanal UT zu nutzen.
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Um anzugeben, dass das neunte zeitliche
Intervall mit einer Dauer d2 eines Rasters
dem abwärts führenden
Kanal DT oder dem aufwärts
führenden Kanal
UL zugeordnet werden soll, arbeitet die Basisstation mit einem Mechanismus
mit Steuerbits X1, X2, Y1, Y2, die ähnlich den
vorstehend beschriebenen sind. Die Basisstation ist nun dabei, auf
dem Verkehrskanal auf der Trägerfrequenz
fTP so zusenden, dass sie die Bits X1, X2, Y1,
Y2 in die zeitlichen Intervalle des Verkehrskanals
einfügt,
um so den Zugriff zum neunten zusammengesetzten zeitlichen Intervall zu
steuern.
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Zum Beispiel geben die in das sechste
zeitliche Intervall des Rasters (Fall j = 3) eingefügten Bits X1, X2 an, ob die
Mobilgeräte
berechtigt sind oder nicht, nach dem Zufalls prinzip Zugriff zu nehmen, d.h.
ob das neunte Intervall zu einem aufwärts führenden Kanal zur Signalübertragung
(UL) oder zu einem abwärts
führenden
Kanal (DT oder DL) gehört, während die
in das zwölfte
zeitliche Intervall des Rahmens (Fall j' = 3) eingefügten Bits Y1,
Y2 die Bearbeitung der stochastischen Zugriffe
berücksichtigen,
die gegebenenfalls im vorhergehenden Intervall UL genommen wurden.
Die Kodierung der Steuerbits X1, X2, Y1, Y2 kann
dabei genauso wie zuvor vorgenommen werden.
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Das neunte zusammengesetzte zeitliche
Intervall des Rasters lässt
sich somit von der Basisstation programmieren. Je nach den Anforderungen wird
es dabei entweder einem aufwärts
führenden Kanal
UL oder einem abwärts
führenden
Kanal zugeordnet. Dabei ist zu beachten, dass dann, wenn die Zuordnung
zu einem abwärts
führenden
Kanal erfolgt, die während
dieses Intervalls übermittelten
Informationen sich gleichzeitig auf Endgeräte in Sendephase (Kanal DT)
und auf Endgeräte
in Empfangsphase (Kanal DL) beziehen können. Dies gilt für den Modus
2, wie er vorstehend dargestellt wurde, aber auch für den Modus
1: ein vereinfachtes Endgerät kann
keine Frequenz nicht unmittelbar zwischen den mit UL und DT in 4 bezeichneten Elementarintervallen
umschalten, so dass es von Vorteil ist, wenn die Basisstation diesem
Endgerät
anzeigt, ob das neunte Intervall der Übertragung bei der abwärts führenden
Signalübermittlung
(auf dem logischen Kanal DL, der das mit DT bezeichnete Intervall
verwendet) oder bei der eventuellen Übertragung zur aufwärts führenden
Signalübermittlung
(auf dem Kanal UL) dient.
-
Es ist sehr vorteilhaft, dass die
Basisstation die Möglichkeit
hat, die Gesamtleistung des logischen Kanals DL zu Lasten der Leistung
des logischen Kanals UL in programmierter Weise zu erhöhen. Dies
ermöglicht
eine gute Anpassung an die Anforderungen, die sich bei den Kommunikationsabläufen im
Kommunikationsverkehr im Simplex-Modus ergeben, d.h. bei aufeinander
folgenden Wechselfolgen bzw. Halbperioden, während welcher sich nur ein einziges
der mobilen Endgeräte
auf dem aufwärts führenden
logischen Verkehrskanal in Sendephase befindet, während ein
oder mehrere andere mobile Endgeräte sich auf dem abwärts führenden
logischen Verkehrskanal in Empfangsphase befinden.
-
Die Basisstation kann somit Bits
zur Zugriffssteuerung X1, X2 aussenden,
die dazu geeignet sind, die Möglichkeiten
für den
stochastischen Zugriff durch die mobilen Endgeräte zu Beginn wie auch während der
Abfolge einer Halbperiode einzuschränken (Reduzie rung der Gesamtleistung
auf dem Kanal UL). Es ist tatsächlich
nur wenig interessant, eine neue Anforderung der Bevorrechtigung
für die
Halbperiode nur kurze Zeit nach einer Änderung des sprechenden Teilnehmers
zuzulassen, während
im Gegenzug die Übermittlung
von Informationen auf dem abwärts
führenden
Kanal DL in diesen Augenblicken von besonderem Interesse ist. Die
Zuordnung von ergänzenden
Intervallen zum Kanal DL zu Beginn der Periode der Wechselfolge
ermöglicht
somit die Übertragung
von Informationen wie zum Beispiel der Identität des sprechenden Teilnehmers – oder im
Falle eines Systems mit Kodierung bei externer Synchronisierung:
des Vektors zur Initialisierung des Dekodierungssystems – so häufig wie
möglich.
Somit wird eine Lösung
für die
Probleme geschaffen, die mit der Auslöschung infolge schlechter Bedingungen
bei der Ausbreitung von Funkwellen verbunden sind. Ebenso werden
die Leistungsfähigkeit
und die Bequemlichkeit für
den Benutzer der Funktion eines späteren Beitritts zu einer Gruppenkommunikation
verbessert.
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Um die Regelmäßigkeit der Struktur der zeitlichen
Intervalle zu sichern, können
die Steuerbits X1, X2,
Y1, Y2 jeweils in
jedes der zeitlichen Intervalle des Verkehrsrasters auf der Trägerfrequenz
fTD eingefügt werden (wie dies bei dem
Steuerraster auf der Trägerfrequenz
fCD der Fall ist), auch wenn nur einige von
diesen den Bedingungen für
die Kodierung der Zuordnung des neunten zusammengesetzten Intervalls
entsprechen.