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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft das Messen von Verbindungsfrequenzen in einem
Mobiltelephonsystem, das Frequenzduplex (FFD) verwendet und insbesondere
das Definieren von Messlücken,
die erzeugt werden, um Messungen in einem Codemultiplex-Vielfachzugriff-(CDMA)
System auszuführen.
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Mobiltelephonsysteme
der dritten Generation, die z. B. als UMTS (Universales Mobiltelephonsystem) und
IMT-2000 (Internationales Mobiltelephonsystem) bezeichnet werden,
werden auf dem Funkweg die Breitband-Codemultiplex-Vielfachzugriff-Technologie,
d. h. die WCDMA-Technologie
verwenden. In einem WCDMA-System verwenden alle Mobilstationen in
einer Zelle untereinander die gleiche Frequenz auf dem Übertragungsweg
von der Mobilstation zur Basisstation und dementsprechend untereinander
die gleiche Frequenz auf dem Übertragungsweg
von der Basisstation zur Mobilstation. Ein WCDMA-System kann in
einem Mobiltelephonsystem entweder als Frequenzmultiplex-Duplex
(FDD) oder als Zeitmultiplex-Duplex (TDD) implementiert sein.
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In
einem WCDMA-System des FDD-Typs sind die Auswärtsverbindungsrichtung (von
der Mobilstation zur Basisstation) und die Abwärtsverbindungsrichtung (von
der Basisstation zur Mobilstation) voneinander unabhängig. Somit
müssen
die Basisstationen nicht aufeinander synchronisiert sein. Es ist
jedoch für
WCDMA-Systeme typisch, dass eine Übertragung der Auswärtsverbindung
gleichzeitig von mehreren Basisstationen zu einer Mobilstation ausgeführt wird,
wobei der Empfänger
der Mobilstation für
den Empfang der Übertragung
geeignet ist. Diese Anordnung wird als eine weiche Gesprächsübergabe
bezeichnet und um sie zu steuern, muss die Mobilstation verschiedene
Parametermessungen sowohl für
Aufwärtsverbindungen
als auch für
Abwärtsverbindungen
ausführen.
Entsprechende Messungen werden außerdem beim Aktualisieren des Standorts
einer Mobilstation und bei Gesprächsübergaben
zwischen WCDMA- und GSM-Systemen verwendet.
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Der
Empfänger
einer Mobilstation ist typischerweise so beschaffen, dass er lediglich
eine Frequenz zu einem Zeitpunkt empfängt, d. h. dass eine Gruppe
von Empfangsmitteln für
die Mobilstation ausreichend ist und dass keine Notwendigkeit besteht,
für sie
eine Antennen-Diversity vorzusehen, was sowohl im Hinblick auf die
Kosten vorteilhaft ist als auch den Aufbau der Mobilstation einfach
macht. Die Mobilstation kann außerdem so
vorgesehen sein, dass sie mehrere Empfangsmittel (Dual-Empfänger) umfasst,
die gewöhnlich
eine Antennen-Diversity enthalten. Dieser Typ der Mobilstation ist
jedoch teurer und komplex zu implementieren.
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Somit
kann die obenbeschriebene Parametermessung in einer typischen Ein-Empfänger-Mobilstation lediglich
dann ausgeführt
werden, wenn keine Übertragung
erfolgt. Das gilt ebenfalls für
Dual-Empfänger-Mobilstationen,
wenn eine Gruppe von Sende/Empfangsmitteln auf fast der gleichen
Frequenz sendet wie jene, auf der eine zweite Gruppe von Sende/Empfangsmitteln
Messungen ausführt.
In einem WCDMA-System des FDD-Typs wird die Übertragung für einen
Moment unterbrochen, indem in einem Rahmen eine Lücke erzeugt wird,
während
der die Übertragung
unterbrochen ist. Das erfolgt durch die Verwendung der Betriebsart,
die als komprimierter Modus oder geschlitzter Modus bekannt ist,
bei der Informationen, die normalerweise in einem 10 ms-Rahmen übertragen
werden, in einer kürzeren
Zeit übertragen
werden. Da die gleichen Informationen in einer kürzeren Zeit übertragen
werden, bleibt in dem Rahmen eine Lücke, während der dann Messungen der
obenbeschriebenen Parameter ausgeführt werden können. In
Abhängigkeit
von der Messsituation und den Sendereigenschaften wird der komprimierte
Modus lediglich in Aufwärts-
oder Abwärtsübertragungen
verwendet oder es kann außerdem
ein komprimierter Modus für
kombinierter Aufwärts/Abwärtsübertragungen
verwendet werden.
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Im
komprimierten Modus kann eine Lücke
in der Übertragung
in wenigstens drei Weisen erzeugt werden: Durchlöchern der gesendeten Daten,
Halbieren des Spreizungsfaktors oder Puffern der gesendeten Daten
auf höhere
Protokollschichten für
einen Zeitraum. Eines der obigen Verfahren des komprimierten Modus wird
an die Mobilstation zur Verwendung signalisiert. Bis zu einem Drittel
der gesendeten Bits kann mit den Durchlöcherungsverfahren entfernt
werden, wenn sie in einem WCDMA-System verwendet werden, wodurch in
einem Rahmen mit 15 Zeitschlitzen im komprimierten Modus eine Lücke von
bis zu fünf
Zeitschlitzen erzeugt werden kann. Es ist jedoch häufig unmöglich, eine
Lücke dieser
Länge zu
erzeugen, da das Durchlöchern
außerdem
verwendet wird, um Datenraten bei einer gewöhnlichen Übertragung anzupassen, was
bedeutet, dass dadurch ein Teil der Durchlöcherungskapazität aufgebraucht
wird und die Lücke
des komprimierten Modus kleiner als fünf Zeitschlitze wird. Durch
Halbieren des Spreizungsfaktors ist es möglich, die Datenrate zu verdoppeln
und in einem Rahmen aus 15 Zeitschlitzen kann eine Lücke von
bis zu sieben Zeitschlitzen erzeugt werden. In diesem Fall muss
die Sendeleistung erhöht
werden, um den Störabstand
des empfangenen Signals im Wesentlichen konstant zu halten. Das
Puffern von Daten auf höhere
Protokollschichten ist lediglich bei Nicht-Echtzeit-Verbindungen
möglich,
wie etwa Paket-Datenübertragungen,
die eine geringe Dienstgüte (QoS)
besitzen.
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Bei
der obigen Anordnung besteht ein Problem darin, dass bei den meisten
Messungen, wie z. B. bei Gesprächsübergabe-Messungen
zwischen UMTS und GSM, eine längere
Messlücke
als die obenerwähnte Lücke von
höchstens
sieben Zeitschlitzen vorteilhafter wäre. Eine längere Lücke kann erzeugt werden, indem zwei
Lücken
nacheinander angeordnet werden, so dass die erste Lücke am Ende
des ersten Zeitschlitz-Rahmens ist und die zweite Lücke am Anfang
des nächsten
Zeitschlitz-Rahmens ist. Wenn das Durchlöcherungsverfahren verwendet
wird, ist es auf diese Weise möglich,
eine Lücke
von maximal 10 Zeitschlitzen zu erzeugen, jedoch ist eine maximale
Durchlöcherung
im komprimierten Modus wegen einer möglichen Anpassung der Datenrate
nicht immer möglich.
Durch Halbieren des Spreizungsfaktors ist es möglich, eine Lücke von
bis zu 14 Zeitschlitzen zu erzeugen, dann muss jedoch die Übertragungsrate
während
zwei Rahmen erhöht
werden, was Störungen
an den Übertragungen
zu anderen Mobilstationen in der gleichen Zelle bewirkt, und demzufolge
müssen
sie ebenfalls ihre Sendeleistung erhöhen, um die Störung auszugleichen.
Das Puffern von Daten auf höhere
Schichten kann bei Echtzeit-Verbindungen nicht verwendet werden.
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Ein
Dokument 3G TS 25.212 v. 3.1.1, "Multiplexing
and channel coding (FDD)",
01-2000, S. 43–47
offenbart, wie eine derartige längere
Messlücke
aus zwei Lücken
in zwei aufeinander folgenden Zeitschlitz-Rahmen zusammengesetzt
wird, wobei beide Lücken
durch das gleiche Verfahren erzeugt werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Definieren
von Messlücken
und eine Vorrichtung, die das Verfahren implementiert, zu entwickeln.
Die Aufgabe der Erfindung wird erreicht durch ein Verfahren zum
Definieren von Messlücken
in einem drahtlosen Telekommunikationssystem, das wenigstens eine
Basisstation und wenigstens ein drahtloses Endgerät umfasst,
wobei die Messlücken
in der Datenübertragung
zwischen diesen beiden in mehreren verschiedenen Weisen erzeugt
werden. Das Verfahren umfasst: Definieren von Messmuster-Parametern,
die das Erzeugungsverfahren der Messlücke für das Endgerät bestimmen,
Definieren einer gleichmäßigen Messlücke für das Endgerät, die Messlücken umfasst,
die durch aufeinander folgende Zeitschlitze in zwei verschiedenen
Zeitschlitz-Rahmen gebildet werden, und Senden der Messmuster-Parameter
mittels der Basisstation an das Endgerät. Das Verfahren ist gekennzeichnet
durch das Erzeugen der Messlücken
in dem ersten und in dem zweiten Zeitschlitz-Rahmen mit einem unterschiedlichen Messlücken-Erzeugungsverfahren.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein drahtloses Telekommunikationssystem, das wenigstens eine Basisstation
und wenigstens ein drahtloses Endgerät umfasst, wobei Messlücken in
der Datenübertragung
zwischen diesen beiden auf mehrere verschiedene Weisen erzeugt werden
können.
Das Telekommunikationssystem umfasst Steuermittel zum Definieren
von Messmuster-Parametern, die das Erzeugungsverfahren der Messlücke für das Endgerät bestimmen,
und zum Definieren einer gleichmäßigen Messlücke für das Endgerät, die Messlücken enthält, die
durch aufeinander folgende Zeitschlitze in zwei verschiedenen Zeitschlitz-Rahmen gebildet
sind, und einen Sender, der Messmuster-Parameter mittels der Basisstation
an das Endgerät
sendet. Das Telekommunikationssystem ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuermittel so beschaffen sind, dass sie die Messlücken in
dem ersten und in dem zweiten Zeitschlitz-Rahmen mit einem unterschiedlichen
Messlücken-Erzeugungsverfahren
erzeugen.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Endgerät für ein drahtloses Telekommunikationssystem,
wobei das Endgerät
einen Empfänger
zum Empfangen von Messmuster-Parametern, die durch das Telekommunikationssystem
definiert sind, und Verarbeitungsmittel, die in einem Zeitschlitz-Rahmen
in Übereinstimmung
mit den Messmuster-Parametern
Lücken
anordnen und eine gleichmäßige Messlücke erzeugen,
die Messlücken
enthält,
die durch aufeinander folgende Zeitschlitze in zwei verschiedenen
Zeitschlitz-Rahmen erzeugt werden, umfasst. Das Endgerät ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsmittel so beschaffen sind,
dass sie die Messlücken
in dem ersten und in dem zweiten Zeitschlitz-Rahmen mit einem unterschiedlichen
Messlücken-Erzeugungsverfahren
erzeugen.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Basisstation in einem drahtlosen
Telekommunikationssystem, wobei mit der Basisstation funktional
Steuermittel verbunden sind, die Messmuster-Parameter für Endgeräte definieren,
wobei die Messmuster-Parameter die Art der Erzeugung einer Messlücke aus
mehreren verschiedenen Alternativen auswählen, wobei die Steuermittel
so beschaffen sind, dass sie für
ein Endgerät
eine gleichmäßige Messlücke definieren,
die Messlücken
umfasst, die durch aufeinander folgende Zeitschlitze in zwei verschiedenen
Zeitschlitz-Rahmen gebildet sind, und wobei die Basisstation einen
Sender zum Senden der Messmuster an die Endgeräte umfasst. Die Basisstation
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel so beschaffen
sind, dass sie die Messlücken
in dem ersten und in dem zweiten Zeitschlitz-Rahmen mit einem unterschiedlichen
Messlücken-Erzeugungsverfahren
erzeugen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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Die
Erfindung basiert auf der Idee, dass insbesondere bei Messungen,
die im komprimierten Modus ausgeführt werden, bei dem die erforderliche
Messlücke
Zeitschlitze von zwei aufeinander folgenden Zeitschlitz-Rahmen umfasst,
die Messlücken
in verschiedenen Zeitschlitz-Rahmen mit unterschiedlichen Messlücken-Erzeugungsverfahren
erzeugt werden. Das Verfahren ist typischerweise eines der folgenden
Verfahren: Durchlöchern
der gesendeten Daten, Halbieren des Spreizungsfaktors oder Puffern
der gesendeten Daten auf höhere
Protokollschichten. Weitere mögliche
Messlücken-Erzeugungsverfahren
können
außerdem
verwendet werden.
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Das
Verfahren und das System der Erfindung schaffen den Vorteil, dass
durch das Begrenzen der Verwendung des Verfahrens zum Halbieren
des Spreizungsfaktors auf lediglich einen Zeitschlitz-Rahmen die
Störungen,
die durch Mobilstationen am System bewirkt werden, durch eine höhere Sendeleistung
verringert werden. Das schafft den weiteren Vorteil, dass die mittlere
Sendeleistung des Systems gering bleibt, wodurch die Kapazität des Systems
verbessert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Verfahren
außerdem
verwendet werden kann, um kurze Messlücken zu erzeugen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Nachfolgend
wird die Erfindung mittels bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme
auf die beigefügte
Zeichnung genauer beschrieben, in der:
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1 den Aufbau eines UMTS-Mobiltelephonsystems
in einem vereinfachten Blockschaltplan zeigt;
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2 eine Rahmenstruktur zeigt,
die in einer Funkverbindung eines WCDMA-Systems verwendet wird;
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3 die Erzeugung einer Messlücke der
Erfindung veranschaulicht; und
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4 die Struktur eines Funksystems
und einer Mobilstation der Erfindung zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung kann in allen drahtlosen Telekommunikationssystemen verwendet
werden, bei denen in einer Übertragung
Messlücken
erzeugt werden, um verschiedene Messungen auszuführen. Die Beispiele beschreiben
die Verwendung der Erfindung in einem universellen Mobiltelephonsystem,
das Breitband-Codemultiplex-Vielfachzugriff verwendet, ohne jedoch
die Erfindung darauf zu beschränken.
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Der
Aufbau eines UMTS-Mobiltelephonsystems wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die 1 enthält die Blöcke, die für die Erläuterung der Erfindung wesentlich
sind, es ist jedoch für
einen Fachmann klar, dass ein herkömmliches Mobiltelephonsystem
außerdem
weitere Funktionen und Strukturen enthält, die nicht genauer beschrieben
werden müssen.
Die wesentlichen Teile eines Mobiltelephonsystems sind ein Kernnetz
CN, ein terrestrisches Funkzugriffsnetz des UMTS-Mobiltelephonsystems
UTRAN und eine Mobilstation oder ein Teilnehmergerät UE. Die
Schnittstelle zwischen UTRAN und UE wird als Uu bezeichnet.
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UTRAN
umfasst typischerweise Funknetz-Untersysteme RNS, wobei die Schnittstelle
zwischen den RNS als lur (nicht gezeigt) bezeichnet werden.
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Ein
Funknetz-Untersystem RNS umfasst einen Funknetz-Controller RNC und
einen oder mehrere Knoten B. Die Schnittstelle zwischen RCN und
B wird als lub bezeichnet. Der Servicebereich, d. h. die Zelle des
Knotens B ist in 1 mit
C angegeben.
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Das
Teilnehmergerät
UE kann z. B. ein feststehendes oder tragbares Endgerät oder ein
in einem Fahrzeug installiertes Endgerät sein. Die Infrastruktur UTRAN
des Funknetzes umfasst Funknetz-Untersysteme RNS, d. h. Basisstationssysteme.
Das Funknetz-Untersystem RNS umfasst einen Funknetz-Controller RNC, d.
h. einen Basisstation-Controller und wenigstens einen Knoten B,
d. h. eine von ihm gesteuerte Basisstation.
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Die
Basisstation B besitzt einen Multiplexer 114, Sender-Empfänger 116 und
eine Steuereinheit 118, die den Betrieb der Sender-Empfänger 116 und
des Multiplexers 114 steuert. Durch den Multiplexer 114 sind die
Verkehrs- und Steuerkanäle, die
von mehreren Sender-Empfängern 116 verwendet
werden, in der lub der Sendeverbindung angeordnet.
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Die
Sender-Empfänger 116 der
Basisstation B sind mit einer Antenneneinheit 120 verbunden,
mit der eine bidirektionale Funkverbindungs-Uu mit dem Teilnehmergerät UE implementiert
wird. Die Struktur der über die
bidirektionale Funkverbindungs-Uu gesendeten Rahmen ist deutlich
angegeben.
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Der
Funknetz-Controller RNC umfasst ein Gruppenschaltfeld 110 und
eine Steuereinheit 112. Das Gruppenschaltfeld 110 wird
für Sprach-
und Datenverbindungen und zum Verbinden von Signalisierungsschaltungen
verwendet. Das Basisstationssystem, das durch die Basisstation B
und den Funknetz-Controller RNC gebildet ist, umfasst außerdem einen
Transcoder 108. Die Arbeitsverteilung zwischen dem Funknetz-Controller
RNC und der Basisstation B sowie deren physikalischer Aufbau kann
sich in Abhängigkeit
von der Implementierung ändern.
Die Basisstation B überwacht
typischerweise die Implementierung des Funkwegs, wie oben beschrieben
wurde. Der Funknetz-Controller RNC überwacht: die Verwaltung der
Funkbetriebsmittel, die Steuerung der Gesprächsübergabe zwischen Zellen, die
Leistungseinstellung, die Taktgebung und die Synchronisation sowie
Funkrufe des Teilnehmer-Endgeräts.
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Der
Transcoder 108 befindet sich gewöhnlich so nahe wie möglich an
einem Mobilvermittlungszentrum 106, da Sprache dann im
Format des Mobiltelephonsystems zwischen dem Transcoder 108 und
dem Funknetz-Controller
RNC übertragen
werden kann, wodurch Sendekapazität eingespart wird. Der Transcoder 108 setzt
die verschiedenen digitalen Codierungsformate von Sprache, die zwischen
dem öffentlichen
Fernsprechwählnetz
und dem Mobiltelephonnetz verwendet werden, so um, dass sie miteinander
kompatibel sind, z. B. von dem Format mit 64 kBit/s eines öffentlichen
Netzes zu einem anderen Format (z. B. 13 kBit/s) eines Zellennetzes
und umgekehrt. Die erforderliche Hardware ist hier nicht genau beschrieben,
es sollte jedoch angemerkt werden, dass keine anderen Daten als
Sprache in dem Transcoder 108 umgesetzt werden. Die Steuereinheit 112 überwacht
die Anrufsteuerung, die Mobilitätsverwaltung,
die Sammlung statistischer Angaben und die Signalgebung.
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Das
Kernnetz CN umfasst eine Infrastruktur, die zu einem Mobiltelephonsystem
gehört
und außerhalb von
UTRAN liegt. 1 beschreibt
zwei der Komponenten in einem Kernnetz, d. h. ein Mobilvermittlungszentrum 106 und
ein Gateway-Mobilvermittlungszentrum 104, das die Verbindungen
des Mobiltelephonsystems zur äußeren Welt,
wie etwa ein öffentliches
analoges Telephonnetz (PSTN, öffentliches
Fernsprechwählnetz) 101 oder
ein digitales Telephonnetz (ISDN, digitales Netz integrierter Dienste) 102,
oder zum Internet 103 behandelt. Es sollte angemerkt werden,
dass das UMTS-System
so beschaffen ist, dass das Kernnetz CN mit dem des GSM-Systems
identisch ist, wodurch es nicht erforderlich ist, die gesamte Netz-Infrastruktur neu
aufzubauen.
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2 zeigt die Rahmenstruktur
eines WCDMA-Systems des FDD-Typs in einem physikalischen Kanal.
Rahmen 240A, 240B, 240C, 240D sind
nacheinander von 1 bis 72 nummeriert und sie bilden einen Superrahmen,
der 720 Millisekunden lang ist. Die Länge dieses Superrahmens ist
ein Vielfaches des Mehrfachrahmens des GSM-Systems (6 × 120 ms),
wodurch es möglich
ist, das GSM-Kernnetz in einem WCDMA-System zu verwenden. Die Länge eines
Rahmens 240 beträgt
10 Millisekunden. Der Rahmen 240 ist in fünfzehn (0
bis 14) Schlitze 230A, 230B, 230C, 230D unterteilt.
Die Länge
eines Schlitzes 230C beträgt 2560 Chips, d. h. 0,666
Millisekunden. Ein Schlitz 230 entspricht typischerweise
einer Leistungseinstellungsperiode, während der die Leistung z. B.
um ein Dezibel größer oder
kleiner eingestellt wird.
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Physikalische
Kanäle
werden in zwei Gruppen unterteilt: gemeinsame physikalische Kanäle und dedizierte
physikalische Kanäle.
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Die
folgenden Transportkanäle
werden in den gemeinsamen physikalischen Kanälen übertragen: PCH (Funkrufkanal),
BCH (Rundsendekanal), RACH (Kanal mit willkürlichem Zugriff) und FACH (Kanal
mit Vorwärtszugriff).
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Dedizierte
physikalische Kanäle
umfassen dedizierte physikalische Datenkanäle (DPDCH) 210 und dedizierte
physikalische Steuerkanäle
(DPCCH) 212. Dedizierte physikalische Datenkanäle 210 werden
verwendet, um dedizierte physikalische Steuerkanäle zu übertragen, d. h. Daten 200,
die in der zweiten Schicht des OSI (Verbindung von offenen Systemen)
und darüber
erzeugt werden. Dedizierte physikalische Steuerkanäle 212 übertragen
Steuerinformationen, die in der ersten Schicht des OSI erzeugt werden.
Steuerinformationen umfassen wenigstens Pilotbits 208,
die bei der Kanalschätzung
verwendet werden, Rückinformationen (FBI) 204,
Sendeleistungssteuerbefehle (TPC) 206 und optional eine
Transportformat-Kombinationsanzeige (TFCI) 202.
Die Transportformat-Kombinationsanzeige 202 gibt dem Empfänger die Übertragungsformate
in den verschiedenen Transportkanälen an, d. h. die Transportformat-Kombination,
die in dem fraglichen Rahmen verwendet wird.
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Wie
in 2 gezeigt ist, sind
die dedizierten physikalischen Datenkanäle 210 und die dedizierten
physikalischen Steuerkanäle 212 in
der Abwärtsverbindung
im gleichen Schlitz 230C zeitmultiplexiert. In der Aufwärtsverbindung
werden die fraglichen Kanäle
jedoch parallel gesendet, so dass sie in jedem Rahmen 240C IQ/Code-multiplexiert
sind.
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Informationen,
die in CDMA-Systemen gesendet werden, werden mit einem Spreizungsfaktor
multipliziert, wodurch verhältnismäßig schmalbandige
Informationen auf ein breites Frequenzband gespreizt werden. Jede
Verbindungs-Uu besitzt ihren eigenen Spreizungsfaktor, durch den
der Empfänger
für ihn
bestimmte Übertragungen
identifiziert. Es ist typischerweise möglich, gleichzeitig höchstens 256 Spreizungsfaktoren,
die zueinander orthogonal sind, zu verwenden. Wenn ein Träger von beispielsweise
4096 Megachips verwendet wird, entspricht der Spreizungsfaktor 256 einer Übertragungsrate
von 32 kBit/s. Demzufolge wird die höchste praktische Übertragungsrate
mit dem Spreizungsfaktor vier erreicht, bei dem die Datenübertragungsrate
2048 kBit/s beträgt.
Die Übertragungsrate
in den Kanälen
verändert
sich somit schrittweise von 32, 64, 128, 256, 512, 1024 auf 2048
kBit/s, während
sich der Spreizungsfaktor dementsprechend von 256, 128, 64, 32,
16, 8 auf 4 ändert.
Mit anderen Worten, wenn der Spreizungsfaktor halbiert wird, verdoppelt
sich die Datenübertragungsrate
des Kanals. Die Datenübertragungsrate,
die dem Benutzer zur Verfügung
steht, hängt
von der verwendeten Kanalcodierung ab. Wenn z. B. eine 1/3-Faltungscodierung
verwendet wird, beträgt
die Datenübertragungsrate
des Benutzers etwa ein Drittel der Datenübertragungsrate des Kanals.
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Der
Spreizungsfaktor kann die Länge
des Spreizungscodes angeben. Der Spreizungscode, der dem Spreizungsfaktor
eins entspricht, lautet (1). Der Spreizungsfaktor zwei besitzt zwei
zueinander orthogonale Spreizungscodes (1, –1). Ferner besitzt der Spreizungsfaktor
vier vier zueinander orthogonale Spreizungscodes: unter dem höheren Spreizungscode
(1, 1) gibt es die Spreizungscodes (1, 1, 1, 1) und (1, 1, –1, –1) und unter
dem zweiten höheren
Spreizungscode (1, –1)
gibt es die Spreizungscodes (1, –1, 1, –1) und (1, –1, –1, 1).
Die Spreizungscodes einer bestimmten Ebene sind gewöhnlich zueinander
orthogonal, wie z. B. bei der Verwendung der Walsh-Hadamard-Codemenge.
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Die
Anzahl der zueinander orthogonalen Spreizungscodes ist typischerweise
begrenzt, wodurch dementsprechend Einschränkungen der Kapazität der verwendeten
Datenübertragungsverbindungen
festlegt werden. Die Datenübertragungsverbindungen
und ihre Kapazität
können
erhöht
werden, indem mehrere Verschachtelungscodes verwendet werden, mit
denen die gesendeten Informationen von der Übertragung verschachtelt werden.
Die Verwendung von mehreren Verschachtelungscodes z. B. in einer
Abwärtsverbindung führt zum
Verlust der Orthogonalität
der Datenübertragungsverbindungen,
wodurch die Datenübertragungsverbindungen
gegenseitige Störungen
bewirken und demzufolge die verfügbare
Kapazität
verringern.
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Beim
Durchlöchern
wird aus den gesendeten Informationen gemäß einem im Voraus festgelegten Schema
typischerweise nach der Faltungs- oder Turbocodierung eine bestimmte
Anzahl von Bits entfernt. Da der Empfänger das beim Durchlöchern verwendete
Schema kennt, kann er an Hand der empfangenen Informationen die
fehlenden Bits erzeugen. Eine zuverlässige Datenübertragung erfordert jedoch,
dass Begrenzungen gesetzt werden, wie viele Bits aus den zu sendenden
Informationen entfernt werden können,
damit es möglich
ist, die fehlenden Informationen an Hand der empfangenen Informationen
zu erzeugen. In einem UMTS-System des FDD-Typs kann z. B. ein 1/3-Codierungsschema
verwendet werden, bei dem etwa 33% der gesendeten Bits entfernt
werden können
und trotzdem ein zuverlässiger
Empfang von Informationen sichergestellt ist.
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Das
Codierungsschema definiert somit eine maximale Anzahl von Bits,
die von den gesendeten Informationen entfernt werden können. Da
in einem UMTS-System des FDD-Typs das Durchlöchern häufig bei der normalen Datenübertragung
verwendet wird, um die Datenübertragungsraten
gemäß der aktuellen
Kapazität des
Systems anzupassen, wird ein Teil der maximalen Durchlöcherungskapazität dafür aufgebraucht.
Wenn z. B. x% der Bits bei der Durchlöcherung für die Anpassung der Datenübertragungsrate
entfernt werden, ist es möglich,
höchstens
(33 – x)%
der Bits durch das Durchlöchern
zu entfernen, wenn das 1/3-Codierungsschema im
komprimierten Modus verwendet wird. Die erzeugte Lücke ist
dann kürzer
als fünf
Zeitschlitze.
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Wenn
zu sendende Daten auf höhere
Protokollschichten gepuffert werden, stellen die höheren Protokollschichten
Einschränkungen
an den verwendeten Transportformat-Kombinationen auf, derart, dass
lediglich eine bestimmte Menge der Transportformat-Kombinationen
zur Verwendung verfügbar
ist. Dabei ist die maximale Anzahl von Bits, die zur physikalischen
Schicht gesendet werden, bekannt, somit ist die Erzeugung von Lücken im
komprimierten Modus möglich.
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Der
komprimierte Modus eines WCDMA-Systems des FDD-Typs verwendet Messlücken mit
einer Länge
von 3, 4, 5, 7, 10, oder 14 Zeitschlitzen. Lücken mit 7 oder 14 Zeitschlitzen
werden für
interne Messungen des WCDMA-Systems verwendet, es können jedoch
alle obenerwähnten
Lückenlängen bei
Messungen zwischen WCDMA und UMTS verwendet werden. Eine Lücke mit
10 Zeitschlitzen ist besonders vorteilhaft für Messungen des GSM-Systems,
da seine Länge
gut mit der Rahmenlänge
des GSM-Systems übereinstimmt.
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Die
obenerwähnten
langen Messlücken
können
lediglich unter Verwendung des als Doppelrahmen-Verfahren bekannten
Verfahrens erzeugt werden, bei dem zwei Lücken nacheinander angeordnet
werden, so dass die erste Lücke
am Ende des ersten Rahmens und die zweite Lücke am Anfang des nächsten Rahmens
angeordnet ist. Das ist in 3 veranschaulicht,
in der der erste Rahmen Informationen umfasst, die in 12 Zeitschlitzen
gesendet werden (Zeitschlitz 0 bis 11), wobei eine Lücke von
drei Zeitschlitzen (12 bis 14) am Ende des Rahmens erzeugt ist.
Die Lücke
setzt sich im nächsten
Rahmen über
sieben Zeitschlitze fort (0 bis 6) und in den Zeitschlitzen 7 bis
14 werden wieder Informationen gesendet. Das Doppelrahmen-Verfahren
kann außerdem
zur Erzeugung kürzerer
Lücken
verwendet werden. Mehrere Parameter des komprimierten Modus, die
die Erzeugung von Messlücken
für verschiedene
Messungen bestimmen, werden an die Mobilstation signalisiert.
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Diese
Parameter enthalten eine Verbindungsrahmennummer (CFN), die die
Nummer des Zeitmultiplex-Rahmens definiert, in dem die Anwendung
des komprimierten Modus begonnen wird, eine Sendelücke-Anfangsschlitznummer
(TGSN), die den Zeitschlitz der 15 Zeitschlitze in dem fraglichen
Rahmen definiert, an dem die Lücke
beginnt, eine Sendelückenlänge 1/2
(TGL 1/2), die durch eine Anzahl von Zeitschlitzen definiert, wie
lang die Lücke
ist, einen Sendelückenabstand
(TGD), der der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Lücken ist,
und eine Sendelückenmuster-Länge 1/2
(TGPL 1/2), die die Anzahl von aufeinander folgenden Rahmen definiert,
die eine Lücke
oder zwei Lücken
umfassen. Das Verfahren des komprimierten Modus, das verwendet werden
soll, d. h. das Verfahren zur Lückenerzeugung
ist außerdem
ein signalisierter Parameter. Es sollte angemerkt werden, dass beim
Definieren des komprimierten Modus außerdem viele weitere Parameter
verwendet werden. Für
eine genauere Beschreibung dieser Parameter erfolgt ein Literaturhinweis
auf das Dokument 3G TS 25.215, Version 3.1.1, Kapitel 6.1, "UE measurements".
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist das Teilnehmergerät UE so beschaffen, dass es
lange Messlücken,
wie etwa die obenerwähnten
Lücken
aus 10 Zeitschlitzen, durch das Doppelrahmen-Verfahren so erzeugt, dass unterschiedliche
Verfahren zum Erzeugen der Lücken
für Lücken in
verschiedenen Rahmen verwendet werden. Somit können eine Lücke in einem ersten Rahmen
z. B. durch Halbieren des Spreizungsfaktors und eine Lücke in einem
zweiten Rahmen durch Durchlöchern
oder umgekehrt erzeugt werden. Wenn die durch eine Echtzeit-Verbindung
verursachten Einschränkungen
berücksichtigt
werden, ist es außerdem
möglich,
als Verfahren das Puffern von Daten auf höhere Schichten zu verwenden.
Das eliminiert die Notwendigkeit, die Sendeleistung in beiden Rahmen
zu erhöhen,
die durch das Halbieren des Spreizungsfaktors bewirkt wird, und
reduziert demzufolge die Störungen,
die durch das Erhöhen
der Sendeleistung bewirkt werden.
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Anschließend werden
verschiedene Ausführungsformen
durch Beispiele beschrieben. Für
eine Gesprächsübergabe
zwischen UMTS und GSM z. B. bittet eine Festnetz-UTRAN das Teilnehmergerät UE, Messungen
der GSM-Systemparameter
auszuführen
und in vielen dieser Messungen ist es vorteilhaft, eine Lücke aus
10 Zeitschlitzen zu verwenden. Dabei signalisiert das Festnetz-UTRAN
an das Teilnehmergerät
UE die Überwachung
der Einstellungen für
die Gesprächsübergabe
und Parameter des komprimierten Modus, damit sie für die erforderlichen
Messungen verwendet werden können.
Die Parameter des komprimierten Modus umfassen z. B. ein Lückenerzeugungsverfahren.
Um eine Lücke
aus 10 Zeitschlitzen zu erzeugen, sollte das Doppelrahmen-Verfahren
verwendet werden, wobei das Festnetz-UTRAN in den Parametern des
komprimierten Modus vorzugsweise unterschiedliche Lückenerzeugungsverfahren
für den
ersten Rahmen und den zweiten Rahmen, die bei der Lückenerzeugung
verwendet werden, definieren kann. Die beigefügte Tabelle veranschaulicht
die verschiedenen Alternativen beim Erzeugen einer Lücke aus
10 Zeitschlitzen.
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Die
Tabelle zeigt die Lückenlängen, die
in aufeinander folgenden Rahmen in dem Doppelrahmen-Verfahren als
Zeitschlitze erzeugt werden, und das Verfahren, mit dem die Lücken in
verschiedenen Rahmen erzeugt werden. In der ersten Alternative (Nr.
1) wird eine Lücke
aus 7 Zeitschlitzen am Ende des ersten Rahmens durch Halbieren des
Spreizungsfaktors (H) erzeugt. Eine Lücke aus 3 Zeitschlitzen wird
am Anfang des zweiten Rahmens durch Durchlöchern (P) erzeugt und diese
Lücke bildet
zusammen mit der Lücke
im ersten Rahmen eine Messlücke,
die 10 Zeitschlitze umfasst, wobei das Halbieren des Spreizungsfaktors
lediglich in einem Rahmen verwendet wird. Dementsprechend betragen
bei der zweiten Alternative die Lückenlängen sechs und vier Zeitschlitze,
während
die rahmenspezifischen Lückenerzeugungsverfahren
die gleichen bleiben.
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Bei
der dritten Alternative (Nr. 3) wird eine Lücke aus vier Zeitschlitzen
am Ende des ersten Rahmens durch Durchlöchern (P) erzeugt und eine
Lücke aus
sechs Zeitschlitzen wird am Anfang des zweiten Rahmens durch Halbieren
des Spreizungsfaktors (H) erzeugt und sie bilden zusammen eine Lücke aus
10 Zeitschlitzen, wobei das Halbieren des Spreizungsfaktors wieder
vorzugsweise in lediglich einem Rahmen verwendet wird. Dementsprechend
betragen bei der vierten Alternative (Nr. 4) die Längen der
Lücken
drei bzw. sieben Zeitschlitze.
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In
einer Ausführungsform
umfassen die verschiedenen Doppelrahmen-Verfahren, die an das Teilnehmergerät UE signalisiert
werden, nicht nur die obenerwähnten
Verfahren des Standes der Technik, sondern außerdem ein Kombinationsverfahren
der Erfindung. Die unterschiedlichen Alternativen können außerdem z. B.
gemäß der obigen
Tabelle codiert sein und das Festnetz-UTRAN signalisiert außerdem an
das Teilnehmergerät
mit den Parametern des komprimierten Codes den Code des Doppelrahmen-Verfahrens, das verwendet werden
soll. Alternativ kann das Festnetz das Lückenerzeugungsverfahren und
die Anzahl der Zeitschlitze in der Lücke für jeden Rahmen separat signalisieren.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann das obenerwähnte
Doppelrahmen-Verfahren
außerdem
verwendet werden, um kürzere
Lücken
zu erzeugen. Dabei können
z. B. eine Lücke
aus drei Zeitschlitzen am Ende des ersten Rahmens durch Halbieren
des Spreizungsfaktors und eine Lücke
z. B. aus vier Zeitschlitzen am Anfang des zweiten Rahmens durch
Durchlöchern
erzeugt werden, wodurch eine Lücke
mit sieben Zeitschlitzen erzeugt wird, die im Allgemeinen bei internen
Messungen im WCDMA-System verwendet wird. Das Verfahren ist somit
in keiner Weise auf die Länge
der Lücken
beschränkt;
wesentlich ist die Verwendung von unterschiedlichen Lückenerzeugungsverfahren
in aufeinander folgenden Rahmen. Dieses Verfahren schafft ebenfalls
den Vorteil der Verringerung der Störungen, die durch das Halbieren
des Spreizungsfaktors bewirkt werden.
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Das
oben Stehende beschreibt als ein Beispiel einer Messung typischer
Parameter im komprimierten Modus, wie die Erfindung bei Messungen
zwischen UMTS und GSM angewendet wird. Es sollte angemerkt werden,
dass die 3GPP-Spezifikation außerdem
in entsprechender Weise die Messungen weiterer Parameter im komprimierten
Modus definiert, wie etwa Messungen für eine interne Gesprächsübergabe
des WCDMA-Systems (Verbindungsfrequenz), bei der das Verfahren der
Erfindung außerdem
verwendet werden kann. Für
eine genauere Beschreibung dieser Messungen erfolgt ein Literaturhinweis
auf das Dokument 3G TR 25.922, Version 3.0.00, Kapitel 5, "RRC Connection Mobility". Außerdem sind
die Messlücken,
die gemäß der Erfindung
definiert sind, weder auf Messungen in WCDMA- oder GSM-Systemen
beschränkt,
noch sind die Messlückenerzeugungsverfahren
auf die obigen Beispiele beschränkt.
Alle Messungen, wie etwa Ortsbestimmung mittels des globalen Positionierungssystems,
können
während
Lücken
ausgeführt
werden. Weitere Messlückenerzeugungsverfahren
können
außerdem
verwendet werden.
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4 beschreibt die Teile,
die für
die Erfindung in einem Funknetz-Untersystem
RNS wesentlich sind, und das Teilnehmergerät UE. Ein Steuerabschnitt 412 eines
Funksenders 400 verarbeitet verschiedene Steuerkanäle und Dienste
des Systems, die in einem physikalischen Kanal angeordnet sind,
wie etwa Sprache, Daten, bewegte oder stehende Videobilder. Verschiedene
Dienste erfordern unterschiedliche Quellencodierungsmittel, z. B.
erfordert Sprache einen Sprach-Codec. Zur Klarheit sind die Quellencodierungsmittel
jedoch in 4 nicht gezeigt.
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In
einem Kanalcodierer 402 sind die Informationen, die über den
physikalischen Kanal gesendet werden, kanalcodiert, wobei typischerweise
Faltungscodierung und ihre verschiedenen Variationen, wie etwa Turbo-Codierung, verwendet
werden. Die Kanalcodierung enthält
außerdem
verschiedene Blockcodes, wie etwa die CRC-Prüfung (zyklische Redundanz-Prüfung), und
den Reed-Solomon-Code.
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Die
Verschachtelung ist in 4 nicht
gezeigt. Der Zweck der Verschachtelung besteht in der Vereinfachung
der Fehlerkorrektur. Bei der Verschachtelung werden die Bits des
Signals in einer bestimmten Weise untereinander verwürfelt, wobei
anschließend
ein vorübergehendes
Schwinden auf dem Funkweg die gesendeten Informationen nicht notwendigerweise
unidentifizierbar macht.
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Das
Signal wird mit einem Spreizungscode gespreizt und im Block 404 moduliert.
Die in dem Dienst gesendeten Informationen werden mit einem Spreizungscode
multipliziert, wodurch verhältnismäßig schmalbandige
Informationen auf ein breites Frequenzband gespreizt werden. Jede
Verbindungs-Uu besitzt ihren eigenen Spreizungscode, durch den der
Empfänger
für ihn
bestimmte Übertragungen
identifiziert. Das Impulsformat des Spreizungssignals kann gefiltert
werden, woraufhin das Signal auf einen Funkfrequenzträger moduliert
wird, indem es mit dem Träger
multipliziert wird. Das erhaltene Signal ist dann bereit, nach einer
möglichen
Filterung und Leistungsverstärkung
an die Funkweg-Uu gesendet zu werden.
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Das
modulierte Signal wird an Hochfrequenzabschnitte 406 weitergeleitet,
die einen Leistungsverstärker 408 umfassen.
Die Hochfrequenzabschnitte 406 können außerdem Filter enthalten, die
die Bandbreite begrenzen. Ein analoges Funksignal 440 wird
dann über
eine Antenne 410 an die Funkweg-Uu übertragen.
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Der
Funkempfänger 420 ist
typischerweise ein Rake-Empfänger.
Ein analoges Hochfrequenzsignal 440 wird mit einer Antenne 422 von
der Funkweg-Uu empfangen. Das Signal 440 wird zu einem Hochfrequenzabschnitt 424 weitergeleitet,
der ein Filter umfasst, das alle Frequenzen außerhalb des gewünschten
Frequenzbands sperrt. Anschließend
wird das Signal in einem Demodulator 426 zu einer Zwischenfrequenz
oder direkt zu einem Basisband umgesetzt und das auf diese Weise
umgesetzte Signal wird dann abgetastet und quantisiert.
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Das
fragliche Signal ist ein über
einen Mehrfachweg ausgebreitetes Signal, wobei das Ziel darin besteht,
die über
einen Mehrfachweg ausgebreiteten Signalkomponenten im Block 426 zu
kombinieren, der gemäß dem Stand
der Technik mehrere Rake-Finger umfasst. In jeder über einen
Mehrfachweg ausgebreiteten Signalkomponente werden in einem Reihen-Rake-Finger
Verzögerungen
gesucht. Wenn Verzögerungen
gefunden wurden, werden andere Rake-Finger angewiesen, jeweils ihre
eigene über
einen Mehrfachweg ausgebreitete Signalkomponente zu empfangen. Während des
Empfangs wird die empfangene Signalkomponente mit dem verwendeten
Spreizungscode korreliert, der durch die Verzögerung, die in dem fraglichen
Mehrfachweg gefunden wurde, verzögert
wurde. Die unterschiedlichen demodulierten und entspreizten, auf
einem Mehrfachweg ausgebreiteten Komponenten des gleichen Signals
werden kombiniert, um ein stärkeres
Signal zu erzeugen.
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Anschließend wird
das Signal an einen Kanaldecodierer 428 weitergeleitet,
in dem die Kanalcodierung, z. B. die in der Übertragung verwendete Blockcodierung
und Faltungscodierung decodiert wird. Eine Faltungscodierung wird
vorzugsweise mit einem Viterbi-Decodierer decodiert. Die auf diese
Weise erhaltenen ursprünglich
gesendeten Informationen werden für eine weitere Verarbeitung
an ein Teilnehmergerät
UE weitergeleitet.
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Im
Block 40 wird ein Gütewert
des empfangenen Signals gemessen, wie etwa der Wert der Verbindungsfrequenz-Messung
während
Lücken
im komprimierten Modus. Die Messungen betreffen die Kanalbedingungen,
wie etwa Kanalparameter, den Signalempfangspegel, die Bitfehlerrate,
das SINR-Verhältnis (das
Verhältnis
Signal/Störung),
das C/I-Verhältnis
(das Verhältnis
Träger/Störung) oder
jedes andere bekannte Verfahren zum Messen der Kanalgüte.
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Das
Teilnehmergerät
UE umfasst außerdem
einen Sender 432 und eine Antenne 434, die ihre
Gegenstücke,
einen Empfänger 414 und
eine Antenne 416, in dem Funknetz-Untersystem RNS zum Empfangen
der analogen Nachrichten 450, die durch das Teilnehmergerät UE übertragen
werden, besitzen. Der Sender 432 und der Empfänger 414 sind
im Aufbau dem Sender 400 und dem Empfänger 420, die oben
beschrieben wurden, ähnlich.
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Die
obige Beschreibung des Funknetz-Untersystems RNS und des Teilnehmergeräts UE entspricht dem
Aufbau des UMTS-Mobiltelephonsystems.
Die Erfindung kann in allen entsprechenden drahtlosen Telekommunikationssystemen
implementiert sein, in denen Messlücken zum Ausführen verschiedener
Messungen in der Übertragung
erzeugt werden und die die für
die Erfindung wesentlichen Mittel umfassen. Somit kann die Erfindung
z. B. auf verschiedene drahtlose Lokalnetze (WLAN), Internet-Protokoll-gestützte drahtlose
Netze oder Satellitensysteme angewendet werden. Es ist für die vorliegende
Erfindung wesentlich, dass das Funknetz-Untersystem RNS in dem Funksystem
von 4 Steuermittel 412 zum
Definieren verschiedener Lückenerzeugungsverfahren
für aufeinander
folgende Rahmen in den Parametern des komprimierten Modus umfassen,
wobei die Steuermittel 412 außerdem die Längen der
Messlücken
definieren. Außerdem
sollte das Funksystem, vorzugsweise seine Basisstation einen Sender 400 zum
Senden der Parameter des komprimierten Modus an die entsprechenden
Endgeräte
umfassen. Für
das Endgerät
der Erfindung ist es wesentlich, dass es einen Empfänger 420 zum
Empfangen der Parameter des komprimierten Modus, die von der Basisstation gesendet
werden, und Verarbeitungsmittel 430 zum Anordnen der Lücken in
den Zeitschlitzrahmen gemäß den Parametern
des komprimierten Modus umfasst, insbesondere zur Verwendung unterschiedlicher
Lückenerzeugungsverfahren
in aufeinander folgenden Rahmen.
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Die
Erfindung ist vorzugsweise durch Software implementiert, wobei in
dem Funknetz-Untersystem RNS ein Mikroprozessor z. B. an der Basisstation
B oder alternativ an den Steuermitteln (118, 112)
des Funknetz-Controllers RNC angeordnet ist, wobei in diesem Mikroprozessor
die Parameter des komprimierten Modus definiert werden. Die Steuermittel 118 von 1 entsprechen somit den
Steuermittel 412 von 4.
Die Erfindung kann natürlich
außerdem
durch Hardware, die die erforderliche Funktionalität besitzt,
z. B. ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) oder eine
separate Logik implementiert sein. Die erforderlichen Parameter
können
vorteilhaft auf der Grundlage eines Algorithmus oder einer für diesen
Zweck angepassten Verweistabelle definiert sein. Ein entsprechender
Algorithmus oder eine Verweistabelle werden außerdem auf die Verarbeitungsmittel
angewendet.
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Es
ist einem Fachmann klar, dass bei fortschreitender Technologie die
Grundidee der Erfindung in vielen verschiedenen Weisen implementiert
werden kann. Die Erfindung und ihre Ausführungsformen sind somit nicht
auf die obenbeschriebenen Beispiele beschränkt, sondern können im
Umfang der Ansprüche
variiert werden.
