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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verwenden mehrerer Teilnehmereinheiten
zur Herstellung etlicher architektur- und teilnehmereinheitsverbessernder
Funktionen, verbesserter Datenraten und verbesserter Zuverlässigkeit
bei bestehenden oder künftigen
drahtlosen oder integrierten drahtlosen und festen Kommunikationssystemen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Drahtlose
Kommunikationssysteme, zum Beispiel Zellulartelefonie- oder Betriebsfunkkommunikationssysteme,
gewährleisten üblicherweise,
dass Funktelekommunikationsverbindungen zwischen einer Mehrzahl
von Basistransceiverstationen (BTSs) und einer Mehrzahl von Teilnehmereinheiten,
meist als Mobilstationen (MSs) bezeichnet, eingerichtet werden.
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Die
Kommunikationsverbindung von einer BTS zu einer MS wird gewöhnlich als
ein Downlinkkommunikationskanal bezeichnet. Umgekehrt wird die Kommunikationsverbindung
von einer MS zu einer BTS gewöhnlich
als ein Uplinkkommunikationskanal bezeichnet.
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In
einem drahtlosen Kommunikationssystem weist jede BTS einen bestimmten
ihr zugeordneten geographischen Versorgungsbereich (oder Zelle) auf.
Der Versorgungsbereich wird durch einen bestimmten Bereich definiert,
in dem die BTS annehmbare Kommunikationen mit MSs, die innerhalb
ihrer versorgenden Zelle arbeiten, aufrechterhalten kann. Oft verbinden
sich diese Zellen, um einen umfassenden Versorgungsbereich herzustellen.
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Drahtlose
Kommunikationssysteme werden über
feste Kommunikationssysteme, wie z. B. das öffentliche Fernsprechnetz (PSTN),
vornehmlich insofern differenziert, als sich Mobilstationen zwischen Versorgungsbereichen,
die durch unterschiedliche BTS (und/oder unterschiedliche Dienstanbieter)
versorgt werden, bewegen und dadurch variierenden Funkausbreitungsumgebungen
ausgesetzt sind.
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Bei
solchen drahtlosen Kommunikationssystemen existieren Verfahren zu
einem simultanen Kommunizieren von Information, wo Kommunikationsressourcen
in einem Kommunikationsnetz von einer Anzahl von Teilnehmern gemeinsam
benutzt werden. Solche Verfahren werden als Mehrfachzugriffverfahren
bezeichnet. Es existiert eine Anzahl von Mehrfachzugriffverfahren,
wodurch eine begrenzte Kommunikationsressource in irgendeine Anzahl
physikalischer Parameter geteilt wird, wie z. B.:
- (i)
Mehrfachzugriff im Frequenzmultiplex (FDMA), wodurch in dem Kommunikationssystem
verwendete Frequenzen geteilt werden;
- (ii) Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA), wodurch jede in
dem Kommunikationssystem verwendete Frequenz unter Teilnehmern geteilt
wird, indem die Kommunikationsressource (jede Frequenz) in eine
Anzahl eindeutiger Zeitperioden (Zeitschlitze, Frames usw.) geteilt
wird; und
- (iii) Mehrfachzugriff im Codemultiplex (CDMA), wodurch eine
Kommunikation ausgeführt
wird, indem alle der entsprechenden Frequenzen in all den Zeitperioden
verwendet werden, und die Ressource geteilt wird, indem jeder Kommunikation ein
bestimmter Code zugeteilt wird, um erwünschte Signale von unerwünschten
Signalen zu unterscheiden.
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Innerhalb
solcher Mehrfachzugriffverfahren werden unterschiedliche Duplex
(im Wesentlichen simultane Zweiwegekommunikations-)-Pfade eingerichtet.
Solche Pfade können
in einer Frequenzmultiplexduplex (FDD)-Konfiguration eingerichtet
werden, wodurch eine Frequenz für
eine Uplinkkommunikation dediziert wird und eine zweite Frequenz
für eine Downlinkkommunikation
dediziert wird. Alternativ können
die Pfade in einer Zeitmultiplexduplex (TDD)-Konfiguration eingerichtet
werden, wodurch eine erste Zeitperiode für eine Uplinkkommunikation dediziert
wird und eine zweite Zeitperiode für eine Downlinkkommunikation
dediziert wird.
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Auf
dem Gebiet dieser Erfindung ist es bekannt, dass Leistung, Fähigkeit
und Versorgung eines drahtlosen Zellular/Mobilfunksystems stark
von einer Anzahl an Faktoren abhängen.
Zum Beispiel können
die Teilnehmerdatenratenanforderung und der Standort eines Teilnehmers
eine entscheidende Rolle bei einem Ermitteln der Effizienz und Verfügbar keit
einer Kommunikation zu/von der Einheit selbst sowie zu/von benachbarten
Teilnehmern spielen. Darüber
hinaus ist bekannt, dass diese Faktoren sehr zeitabhängig sind,
d. h. die Faktoren variieren im Zeitablauf stark. Das ist insbesondere
der Fall bei drahtlosen Mischkommunikationssystemen mit Sprache
und Daten mit Teilnehmern, die in dem drahtlosen Kommunikationssystem
sowohl häufig
zwischen Aktiv- und Inaktivzuständen
schalten als sich auch geographisch weit verteilt darin befinden.
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Im
Kontext mit eins-zu-eins oder eins-zu-vielen drahtlosen Kommunikationen,
zum Beispiel auf dem Gebiet eines Betriebsfunks (PMR), ist es bekannt,
dass eine MS außerhalb
eines dedizierten Netzversorgungsbereichs arbeiten kann, indem sie auf
einer direkten Kommunikationsverbindung mit zumindest einer anderen
MS kommuniziert. Solch ein Kommunikationsmodus wird gewöhnlich entweder
als Direct Mode Operation (DMO) (bei Verwendung in Verbindung mit
einem System, das einen Trunked Mode unterstützt), herkömmliche, Zweiwege- oder Back-to-Back-Kommunikation
bezeichnet.
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Folglich
gibt es, wenn eine MS in einem Direct Mode arbeitet, keinen Systemcontroller
und daher keine zentralisierte Timingsynchronisierung oder infrastrukturgesteuerte
Leistungssteuerung, um einen Aufbau von Rufen, ein Einteilen einer
Kommunikationsressource für
eine Interferenzminimierung usw. zu unterstützen.
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Im
Direct Mode werden Kommunikationsverbindungen auf eine ähnliche
Art und Weise wie der Direct Mode Operation herkömmlicher Halbduplexfunkschemata,
die durch viele bestehenden Betriebsfunksysteme, wie z. B. dasjenige
für die
Notdienste, verwendet werden, eingerichtet. Solche Rufe werden durch
eine Direct Mode(Ruf)-Kommunikationseinheit aufgebaut, wobei eine
Adresse (z. B. 5-Ton-Signalisierungssequenz
oder digitaler Selektivruf) einer empfangenden (gerufenen) Kommunikationseinheit selektiert
wird. Die gerufene Kommunikationseinheit wird dann direkt kontaktiert,
um eine Kommunikationsverbindung aufzubauen.
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Da
offene Kommunikationssysteme so ausgelegt sind, dass sie eine begrenzte
Kommunikationsressource unter einer großen Anzahl an Teilnehmereinheiten
teilen, sind die Teilnehmereinheiten darüber hinaus mit Betriebs- und
Funktionalitätsbeschränkungen,
wie z. B. einer maximalen Datenrate, die sie übertragen können, ausgelegt. Alternativ
sind sie so ausgelegt, dass sie alle Funktionen, die möglich sind,
ohne jegliche Berücksichtigung
dessen, ob der Teilnehmer sie tatsächlich verwenden wird, umfassen.
Das führt
zu Ineffizienz, sowohl, was die Wahrnehmung durch den Teilnehmer
betrifft, als auch im Hinblick auf den Betrieb des Systems.
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Es
ist wohlbekannt, dass Funkübertragungen
in einem drahtlosen Kommunikationsnetz Rayleigh-Fading, Mehrwege- und anderen Effekten,
die ein Rauschen erzeugen, unterworfen sind. Daher besteht für die meisten Übertragungen
ein Bedarf für ein
Bereitstellen irgendeiner Form von Fehlerschutz und/oder Fehlerkorrektur.
Da bestimmte Übertragungen,
wie z. B. Notrufe, erhöhte
Zuverlässigkeit
erfordern, werden diese Übertragungen
mit erhöhten Mengen
an Fehlerschutz und dadurch Redundanz ausgestattet. Dabei handelt
es sich abermals um eine ineffiziente Verwendung einer Ressource,
die ja immer beschränkt
ist.
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Im
Zusammenhang mit einem Verbinden von Kommunikationseinheiten zur
drahtlosen Kommunikation ist es auch bekannt, dass ein direktes
Miteinanderverbinden zellularer Kommunikationseinheiten, zum Beispiel
unter Verwendung des in UMTS (TDD-Modus) vorgeschlagenen Opportunity
Driven Multiple Access (ODMA)-Modus, verbesserte Datenraten zur
Verfügung
stellen kann. In diesem Betriebsmodus wird etwas von der gesamten
Zeit-Frequenz-Ressource des Systems verwendet, um es Mobilstationen
zu ermöglichen,
Signale an andere Teilnehmer weiterzuleiten.
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Die
internationale Patentzusammenarbeitsvertragspatentanmeldung WO 00/54539
offenbart ein Beispiel eines OD-MA-Kommunikationssystems, wobei
Daten zwischen Mobilstationen durch Mobilstationen weitergeleitet
werden.
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Die
DE 100 54 931 ist ein weiteres
Beispiel für
ein Weiterleiten in einem drahtlosen Kommunikationssystem.
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Wie
in der 3GPP Release 99-Spezifikation für UMTS TDD definiert wird,
kann OMDA einen Teil seiner Ressourcen zuteilen, um es Mobilstationen
zu ermöglichen,
Information untereinander weiterzuleiten, so dass sich eine Mobilstation
durch eine andere Mobilstation mit einem Netz "verbinden" kann. Da das TDD-System auf Zeitschlitzen
arbeitet, ist es möglich,
Teil der Systemressourcen für
eine Kommunikation Mobilstation zu Mobilstation zuzuteilen. Diese
Art von System kann eine Versorgung auf Kosten von Bandbreite erhöhen.
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Um
solche Probleme allgemein zu lösen, wäre es als
Folge hilfreich, wenn die Kommunikationslösung standardisiert werden
könnte.
Ein großer Nachteil
bei ODMA liegt allerdings darin, dass es komplex ist. Darüber hinaus
erfordert ODMA eine erhebliche Menge an Signalisierungsressource,
um das Weiterleiten von Kommunikationen zwischen den direkt gekoppelten
zellularen Einheiten zu unterstützen.
Deshalb ist es auf Grund der obigen Schwierigkeiten mit OD-MA unwahrscheinlich,
dass solch eine komplexe und ressour cenhungrige Lösung in
einem offenen Kommunikationsstandard annehmbar wäre.
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Somit
besteht auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung ein Bedarf für ein Verbinden
von mehreren Kommunikationseinheiten, wobei die oben genannten Nachteile
verringert werden können.
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Angabe der
Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Verbessern einer Kommunikationsfähigkeit
einer Kommunikationseinheit nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Speichermedium,
das prozessorimplementierbare Anweisungen speichert, nach Anspruch
30 zur Verfügung
gestellt.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationssystem
nach Anspruch 31 zur Verfügung
gestellt.
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Weitere
Aspekte der vorliegenden Erfindung erfolgen nach den abhängigen Ansprüchen.
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Kurz
gefasst wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein Konzept für ein Verwenden mehrerer Kommunikationseinheiten
(oder User Equipment (UE)), um die Betriebsfähigkeiten eines bestimmten
UE oder in der Tat des Kommunikationssystems zu erhöhen, beschrieben.
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Die
grundlegenden Architekturbereitstellungen unterstützen ein
Ermittlungs- und Koordinierungsprotokoll, wobei Geräte zur drahtlosen
Kommunikation einen benachbarten Teilnehmer auf einem System kurzer
Reichweite oder drahtgebundenen Bus ermitteln und sich untereinander
koordinieren, um zum Beispiel verglichen mit der Funktionalität, die anhand
des bestimmten UE allein verfügbar
ist, verbesserte Funktionalität
zu erzielen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Es
werden nun beispielhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Begleitzeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 ein
Flussdiagramm eines Kommunikationssystems darstellt, das angepasst
werden kann, um die verschiedenen erfinderischen Konzepte einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu unterstützen;
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2 ein
Funktionsflussdiagramm einer Uplinkkommunikationsanordnung gemäß verschiedenen
erfinderischen Konzepten einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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3 ein
Funktionsflussdiagramm einer Downlinkkommunikationsanordnung gemäß verschiedenen
erfinderischen Konzepten einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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4 ein
Flussdiagramm einer Kommunikationseinheit darstellt, die angepasst
werden kann, um die verschiedenen erfinderischen Konzepte einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu unterstützen;
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5a bis 5c Flussdiagramme
verschiedener Basisbandverarbeitungsanordnungen einer Kommunikationseinheit,
angepasst, um die verschiedenen erfinderischen Konzepte einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, darstellen.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Bezieht
man sich nun auf 1, erkennt man, dass gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ein zellularbasiertes Telefonkommunikationssystem 100 im
Umriss dargestellt wird. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt
das zellularbasierte Telefonkommunikationssystem 100 gemäß einer
UMTS-Luftschnittstelle und umfasst Netzelemente, die im Stande sind, über diese
zu arbeiten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Third
Generation Partnership Project (3GPP)-Spezifikation für den Breitband-Mehrfachzugriff
im Codemultiplex (WCDMA)-Standard
in Bezug auf die UTRAN-Funkschnittstelle (in der 3G TS 25.xxx Spezifikationsserie
beschrieben).
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Eine
Mehrzahl von Teilnehmerendgeräten (oder
User Equipment (UE) in der UMTS-Nomenklatur) 112, 114, 116 kommuniziert über Funkverbindungen 118, 119, 120 mit
einer Mehrzahl von Basistransceiverstationen, die unter UMTS-Terminologie als Knoten,
bzw. Node-Bs 122, 124, 126, 128, 130, 132 bezeichnet
werden. Das System umfasst viele weitere UEs und Node-Bs, die aus
Zwecken der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt sind.
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Das
drahtlose Kommunikationssystem, manchmal als eine Netzbetreibernetzdomain
bezeichnet, ist mit einem externen Netz 134, zum Beispiel
dem Internet, verbunden. Die Netzbetreibernetzdomain (mit Bezug
auf sowohl ein UMTS-System der 3. Generation als auch ein GSM-System
der 2. Generation beschrieben) umfasst:
- (i)
ein Kernnetz, nämlich
zumindest einen Gateway GPRS Support Node (GGSN) 144 und/oder zumindest
einen Serving GPRS Support Node (SGSN); und
- (ii) ein Zugangsnetz, nämlich:
(ai)
einen GPRS (oder UMTS)-Funknetzcontroller (RNC) 136–140;
oder
(aii) Basisstationscontroller (BSC) in einem GSM-System und/oder
(bi)
einen GPRS (oder UMTS) Node B 122–132; oder
(bii)
eine Basistransceiverstation (BTS) in einem GSM-System.
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Der
GGSN/SGSN 144 ist für
eine GPRS (oder UMTS)-Kopplung
mit einem öffentlichen
Datennetz (PSDN), wie z. B. dem Internet 134 oder einem öffentlichen
Fernsprechnetz (PSTN) 134, zuständig. Ein SGSN 144 führt eine
Routing- und Tunnelingfunktion für
Verkehr innerhalb, beispielsweise, eines GPRS-Kernnetzes durch,
während
sich ein GGSN 144 mit externen Paketnetzen, in diesem Fall
solche, die auf den GPRS-Modus des Systems zugreifen, verbindet.
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Die
Node-Bs 122–132 sind
durch Basisstationscontroller, unter UMTS-Terminologie als Radio Network
Controller-Stationen
(RNC) bezeichnet, die die RNCs 136, 138, 140 umfassen,
und Mobilfunkvermittlungsstellen (MSCs), wie z. B. eine MSC 142 (die
anderen sind aus Zwecken der Übersichtlichkeit nicht
dargestellt) und einen SGSN 144 (die anderen sind aus Zwecken
der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt), mit externen Netzen verbunden.
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Jeder
Node B 122–132 umfasst
eine oder mehrere Transceivereinheiten und kommuniziert mit dem
Rest der zellbasierten Systeminfrastruktur über eine Iub-Schnittstelle
wie in der UMTS-Spezifikation definiert.
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Jeder
RNC 136–140 kann
einen oder mehrere Node-Bs 122–132 steuern. Jede
MSC 142 stellt ein Gateway zu dem externen Netz 134 zur
Verfügung.
Das Betriebs- und Verwaltungszentrum (OMC) 146 ist betriebsfähig mit
den RNCs 136–140 und
den Node-Bs 122–132 (der Übersichtlichkeit
halber nur mit Bezug auf Node B 126 dargestellt) verbunden. Wie
es sich für
den Fachmann versteht, handhabt und verwaltet das OMC 146 Abschnitte
des zellularen Telefonkommunikationssystems 100.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind eine Anzahl von UEs 112–116 und
in bestimmten Ausführungsformen
zumindest ein Node-B 122–132 angepasst worden,
um Übertragung,
Empfang und Verarbeitung von Information zu und/oder von mehreren
UEs zu ermöglichen
und zu gewährleisten,
um eine bestimmte Funktionalität
eines UE zu verbessern.
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Insbesondere
sind in dieser Ausführungsform
die obigen Elemente so angepasst worden, dass sie die vorliegende
Erfindung in einem oder beiden übertragenden
und empfangenden Betriebsmodi implementieren, so dass in dieser
Ausführungsform die
Erfindung sowohl auf Downlink- als auch Uplinkübertragungen angewendet werden
kann.
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Innerhalb
der Erfindung wird auch erwogen, dass solch eine Anpassung der physikalischen Schicht
(Luftschnittstelle)-Elemente alternativ gesteuert, vollständig implementiert
oder teilweise implementiert werden kann, indem irgendein anderer
geeigneter Teil des Kommunikationssystems 100 angepasst
wird. Zum Beispiel können äquivalente
Elemente, wie z. B. feste Zwischenkommunikationseinheiten in anderen
Typen von Systemen, unter geeigneten Umständen angepasst werden, um die
Anordnung zur Verwendung mehrerer UEs wie hier beschrieben zur Verfügung zu
stellen oder zu unterstützen.
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Zwar
wird die bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung mit Bezug auf ein drahtloses Kommunikationssystem, das
eine UMTS-Luftschnittstelle verwendet, beschrieben, doch wird innerhalb
der Erfindung erwogen, dass die hier beschriebenen erfinderischen
Konzepte auf jedes feste oder drahtlose Kommunikationssystem angewendet
werden können.
Die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden insbesondere in Bezug auf eine
Bluetooth-Funkverbindung kurzer Reichweite zwischen Teilnehmereinheiten
zur drahtlosen Kommunikation, die gewöhnlich auf dem UMTS-System arbeiten,
beschrieben. Bluetooth bietet ein schnell ansprechendes Protokoll
hoher Datenrate, das sich für
einige der beschriebenen Ausführungsformen eignet.
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Bezieht
man sich nun auf 2, erkennt man, dass ein Diagramm
einer Uplinkkommunikationskonfiguration 200, zum Beispiel
einer Konfiguration aus einer Mehrzahl von User Equipment (UE) von 1,
dargestellt wird. Ein UE, beispielsweise, UE-1 112, möchte einen
Betriebsmodus verbesserter Funktionalität initiieren. Solche verbesserten
Funktionalitäten
können
einen Wunsch umfassen, eine große
Datenmenge oder Daten hoher Priorität, wie z. B. einen Notruf,
der in einer kurzen Zeitperiode empfangen werden muss, oder bei
schlechten Signalqualitätsbedingungen
zu senden. Solch eine Übertragung findet
auf Uplinkkanälen
statt.
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Um
den Betriebsmodus verbesserter Funktionalität zu initiieren, konfiguriert
sich in der ersten Ausführungsform
UE-1 112 selbst als die "Master"kommunikationseinheit, um die Kommunikation mit
den anderen UEs (UEs 2–11),
die es für
seine Uplinkkommunikation verwendet, zu steuern.
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Wie
in 2 dargestellt wird, empfangen geographisch nahe
(in einem drahtlosen Kommunikationssystem, wie z. B. Bluetooth)
oder verbundene (in einem festen Kommunikationssystem) UEs 2–11 eine Kommunikation 212–221 von
der Mastereinheit UE-1 112. Sobald UE-1 112 einen
Master-Slave-Übertragungsbetriebsmodus
initiiert hat, wird jedes der kommunizierenden UEs 2–11 als
Slaveeinheit konfiguriert, wobei sie unter Verwendung eines Master-Slave-Protokolls
auf die durch UE-1 112 ausgeübte Steuerung reagieren.
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Jedes
Gerät ist
im Stande und konfiguriert, ein Routing empfangener Daten 272–281 von
dem Mastergerät
UE-1 112 zu einer Zentraleinheit oder versorgenden Einheit
zu ermöglichen
(als Antwort auf die Anfrage von UE-1 112). In einer drahtlosen UMTS-Domain
würde solch
eine versorgende Einheit einen oder mehrere Node-Bs 122–132 umfassen. 2 stellt
all die UEs innerhalb einer geographischen Versorgung einer bestimmten
Zelle 210, versorgt durch einen bestimmten Node B, dar.
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Allerdings
wird innerhalb der Erfindung erwogen, dass solche Übertragungen
zu einem oder mehreren Node-Bs ausgeführt werden können, falls
sich ein Mastergerät
UE-1 112 an einem Rand einer Zelle befindet und sich ein
oder mehrere benachbarte (Slave) UEs geographisch nah an UE-1 112,
aber betrieblich auf einer oder mehreren angrenzenden Zellen befinden.
Als solches werden die empfangenen Daten von UEs 2-11 über eine
Anzahl von Node-Bs in den ursprünglich übertragenen
Datenstrom in den höheren
Schichten des Netzes, zum Beispiel den RNC 136, 138, 140 oder
GGSN/SGSN 144, rekonfiguriert.
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Das
Master-UE-1 112 steuert die mit jedem Endgerät ausgeführten Daten.
Auf diese Weise können
mehrere Einhei ten als weitere Slaveeinheiten einbezogen werden,
um die Kommunikation zu unterstützen
und dadurch einen größeren Datendurchsatz
zu erzeugen und ein Durchsatz-Sharing zu ermöglichen. Es schafft auch die
Möglichkeit,
viele Teilnehmer zu einem Telefon und bei Ausweitung im ganzen Kommunikationssystem
viele Telefone zu vielen Teilnehmern zu multiplexen.
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Als
eine alternative Ausführungsform
von 2 wird es innerhalb der Erfindung erwogen, dass sich
jedes der UEs mit einem Nicht-UE-Endgerät, zum Beispiel einem zentral
angeordneten Computerterminal, der als der Master fungiert, koppeln
kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Gruppe von unabhängigen Geräten zur
drahtlosen Kommunikation identifiziert und koordiniert (aggregiert),
wobei zum Beispiel in einer drahtlosen Domain ein drahtloses System kurzer
Reichweite, wie es z. B. in dem Zusatz-Bluetooth-System zur Verfügung gestellt
wird, verwendet wird.
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Dadurch,
dass eine "dynamische" Gruppe basierend
auf nahem Standort über
ein Zusatz-Bluetooth-System kurzer Reichweite gebildet wird, kann dann
jedes der Teilnehmer-UEs
1–11 davon
profitieren, dass es die Fähigkeiten
von einer oder mehreren der anderen Teilnehmereinheiten innerhalb
der Gruppe verwendet.
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Die
Bereitstellung solch einer größeren Kommunikationsleitung" zur Verwendung durch
jedes der UEs in einer Gruppe führt
unter anderem zu erhöhter Effizienz,
zum Beispiel einem Verwenden einer höheren Spitzendatenrate über die
Luftschnittstelle für eine
Paketdatenübertragung.
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Eine
Gruppe benachbarter Teilnehmer kann für einen Dienst hoher Datenrate
zusammenarbeiten und über
das System kurzer Reichweite kommunizieren, bevor auf den gemeinsamen
Kanal des Systems zugegriffen wird. Auf diese Weise sind sie im
Stande, untereinander eine Zugangsprozedur zu beschließen. Gemeinsam
reduzieren sie die Gesamtzahl an Kollisionen auf dem gemeinsamen
Kanal des Systems, wodurch die Systemausnutzung erhöht wird.
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Die
benachbarte Gruppe von Teilnehmern wird vorzugsweise unter Verwendung
eines Ermittlungs- und Koordinierungsprotokolls, wie z. B. desjenigen,
das mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben
wird, selektiert/koordiniert. Es ist vorgesehen, dass solch ein
Protokoll vorzugsweise den, beispielsweise, Bluetooth-Zusatzkanal kurzer
Reichweite verwenden würde.
Der Zusatzkanal ist vorzugsweise für eine solche Verwendung dediziert,
wo die verschiedenen Teilnehmergruppen im Stande sind, eine aggregierte
Gruppe, die für
den verbesserten Kommunikationsmodus verwendet werden kann, dynamisch
zu bilden oder sich ihr anzuschließen.
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Ein
Beispiel für
den verbesserten Betrieb ist, wo ein UE auf eine maximale Anzahl
an empfangenen oder übertragenen
Bursts pro Einheit Zeitperiode beschränkt ist – wie es immer der Fall ist.
Um die empfangene oder übertragene
Datenrate über
die auferlegte Grenze zu erhöhen,
könnte
das UE ein oder mehrere inaktive Mobilgeräte in der Gruppe auffordern,
für diesen
ressourcenbeschränkten
Teilnehmer Rufe zu initiieren oder Kommunikationen zu unterstützen.
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Durch
Verwenden eines Ermittlungs- und Koordinierungsprotokolls auf einem
Zusatzkanal kurzer Reichweite werden diese Teilnehmer Teil einer aggregierten
Gruppe, die für solche Übertragungen erhöhter Datenrate
verwendet werden kann. In 2 kann UE-1 112 zum
Beispiel beschließen,
eine sehr große
Datei zu dem Netz hochzuladen. Unter normalen Umständen wäre UE-1 112 auf
seine maximale Übertragungsrate
von, beispielsweise, 64 kbps beschränkt. Stattdessen bildet UE-1 112 unter
Verwendung der hier beschriebenen erfinderischen Konzepte eine dynamische
Gruppe von freien UEs 2–11
und verteilt die Information zur Übertragung an all die Teilnehmer
der aggregierten Gruppe, wobei der Zusatz-Bluetooth-Kanal verwendet wird. Solch
eine Verteilung von Information kann während UE-1 112s Inaktivitätsperioden
auf seinem Primärkommunikations-UMTS-System
stattfinden.
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Es
wird innerhalb der Erfindung auch erwogen, dass jedes Mitglied der
Gruppe unterschiedliche Datenmengen basierend auf den Verbindungsbedingungen
oder der bestimmten Konfiguration oder Fähigkeiten der UEs übertragen
kann. Falls wir allerdings der Einfachheit halber annehmen, dass
jedes Mitglied ebenfalls auf eine maximale Übertragungsrate von 64 kbps
beschränkt
ist, beträgt
das effektive Maximum 640 kbps. Es wird innerhalb der Erfindung auch
erwogen, dass UE-1 112 Information auch auf eine im Wesentlichen
simultane Art und Weise an das Netz übertragen kann, wobei die effektive
maximale Datenrate auf 704 kbps erhöht wird.
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Dieses
Verfahren verwendet Protokolle, die sowohl in den UEs als auch der
Zentraleinheit/versorgenden Einheit unterstützt werden, um den Multiplexdatendienst
zur Verfügung
zu stellen, während
jegliche Signalisierungsauswirkung auf das primäre drahtlose UMTS-System im
Wesentlichen vermieden wird. Darüber
hinaus unterstützt
das Protokoll- und Steuerschema vorzugsweise die Verteilung der
Daten an die unabhängigen
Mitglieder der aggregierten Gruppe wie auch die Rekonfiguration
der Information in dem Netz. Es ist vorgesehen, dass jede der entsprechenden Übertragungen
von den Gruppenmitgliedern ein Datenfeld, das bedeutet, dass die Übertragung
ein Teil einer größeren Übertragung
ist, überträgt. Das
Datenfeld würde
auch einen Hinweis darauf, wo die entsprechende Übertragung in der größeren Übertragung
angeordnet sein soll, umfassen.
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Gemäß der Ausführungsform
der Erfindung arbeiten zumindest zwei der teilnehmenden UEs 1–11 auf
unterschiedlichen Systemen, wie z. B. GSM, UMTS, wie später weiter
beschrieben wird. In solch einem Szenarium ist es möglich, für eine verbesserte Netzeffizienz
Verbindungsqualitätsinformation
zwischen den aggregierten Mitgliedern und den Netzen auszutauschen.
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Es
ist beachtenswert, dass nicht jedes UE dieselbe Kommunikationsqualität innerhalb
des Netzes erfahren mag; in einer drahtlosen Domain kann ein bestimmtes
UE zum Beispiel Rayleigh-Fading oder Mehrwegebedingungen unterworfen
sein. Außerdem
könnten
einige Teilnehmer weniger Interferenz erzeugen und/oder bessere
Verbindungsqualität erfahren.
Folglich wird in der Erfindung ebenfalls erwogen, dass diese Tatsache
nutzbringend verwertet wird. Zum Beispiel könnte ein UE, das sich an einem optimaleren
Standort, zum Beispiel nahe einem Fenster, befindet, im Stande sein,
eine größere Last des
Verkehrs für
die Gruppe zu tragen. Alternativ mag es nicht notwendig sein, dass
besser positionierte UEs die übertragenen
Daten in gleichem Maße
vor Fehlern schützen,
wodurch ein Verkehrsdurchsatz erhöht wird.
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Diese
Information könnte
durch das Netz oder durch die UEs selbst ermittelt werden. Diese
Erfindung antizipiert ein Sharing solcher Verbindungsqualitätsinformation
nicht nur mit dem Netz, sondern auch mit den anderen Mitgliedern
der aggregierten Gruppe. Das würde
es ermöglichen,
dass geändert wird,
wie eine Kommunikation innerhalb des Netzes ausgeführt wird,
um die Effizienz zu erhöhen,
während
eine bestimmte Dienstgüte
aufrechterhalten wird.
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Kurz
gefasst kann das vorteilhaft zumindest die folgenden neuen Konzepte
zur Verfügung
stellen: ein UE zur drahtlosen Kommunikation mit Bluetooth-Zusätzen, ein
Protokoll für
ein Einrichten einer aggregierten Gruppe von benachbarten Teilnehmern, Protokollunterstützung sowohl
in den UEs als auch dem Netz, um eine Kommunikation zwischen UEs und
dem Netz unter Verwendung der verteilten Funkressourcen der benachbarten
Teilnehmer nutzbringend zu verwerten, und optional Ausnutzen der unterschiedlichen
Qualität
usw. der unterschiedlichen Teilnehmerverbindungen zu der Infrastruktur.
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In
einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird eine weitere verbesserte Uplinkanwendung
zur Verfügung
gestellt. Eine große
Anzahl von entfernten Kommunikationseinheiten weist nun Notrufleistungsmerkmale,
nämlich
die Fähigkeit, einen
Ruf hoher Priorität
zu einer zentralen Empfangsstation durchzuführen, auf. Beispiele für Notrufe
umfassen einen Ruf an die Notdienste im Falle eines, beispielsweise,
zellularen Telefons oder einen Ruf an den Dispatcher im Falle eines
Mobilfunkgeräts.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben in der Wiederverwendung
von selektierten (oder zufälligen)
benachbarten UEs für
Notrufe eine weitere die Funktionalität verbessernde Operation erkannt.
Lassen Sie uns als ein Beispiel den Fall annehmen, wenn der Benutzer
des UE einen Notruf durchführen
möchte.
Jedoch befindet sich das UE vielleicht nicht innerhalb des Versorgungsbereichs seines,
beispielsweise, versorgenden Node B und es ist deshalb nicht im
Stande, das Netz zu kontaktieren.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben vorgesehen, dass der/das
Teilnehmer/UE andere selektierte oder zufällige benachbarte UEs auffordern
könnte,
den Notruf aufzubauen oder in der Tat die Notrufinformation weiterzuleiten.
Die Notrufinformation kann benachbarten UEs unter Verwendung von
zum Beispiel einem Bluetooth kurzer Reichweite, Infrarot-, Wireless
Local Loop- oder ähnlichen
Kommunikationsmedium unterbreitet werden.
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Bezieht
man sich nun auf 3, erkennt man, dass ein Flussdiagramm
einer Kommunikationskonfiguration, zum Beispiel einer Konfiguration des
User Equipment (UE) von 1, angepasst, um die erfinderischen
Konzepte der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, dargestellt wird. Es
wird allerdings in der Erfindung erwogen, dass die dynamische Verwendung
von Nachbar-UE-Ressourcen in einem Downlinkszenarium anwendbar ist.
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Zunächst führt eine
Teilnehmereinheit UE-1 112 eine Gerätermittlungs 312–321-Pollingoperation mit
anderen nahen Teilnehmereinheiten UEs 2-11 durch. Für verfügbare und
geeignete UEs, zum Beispiel UEs 2-6, verhandelt UE-1 112 mit
den selektierten benachbarten UEs, um zu ermitteln, wie sie im Stande
sind, UE-1 112 bei einem Empfangen von Downlinkdaten 372–376,
die für
UE-1 112 bestimmt sind, zu unterstützen.
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Es
wird in der Ausführungsform
erwogen, dass die eine Pollingoperation auch registrierungsbasiert
sein kann, wobei sich teilnehmende Geräte als Antwort auf einen Poll
o der wenn sie Aktivität
auf dem Zusatzkanal detektieren, miteinander registrieren.
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In
der bevorzugten Anordnung der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung versuchen UEs auch, drahtlose Datenübertragungen an UE-1 112 von
dem Netz zu empfangen. Falls UE-1 112 seine Daten nicht
decodieren kann, fragt UE-1 112 jedes der selektierten
benachbarten UEs hinsichtlich der Daten, ob sie die Daten richtig
empfangen haben. Falls die Daten von einem oder mehreren selektierten
benachbarten UEs verfügbar
sind, empfängt UE-1 112 die
vorgesehene Übertragung
von dem Netz über
den alternativen Kommunikationspfad 312–316.
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In
einem alternativen Betriebsmodus kann, wie in 3 dargestellt
wird, ein Teilnehmer, wie z. B. UE-1 112, immer augmentierende
Daten von nahen selektierten benachbarten UEs empfangen. In diesem
Permanent-Repeater-Betriebsmodus, der mit Bezug auf Ausführungsform
10 ausführlicher
beschrieben wird, ist es vorgesehen, dass UE-1 112 die empfangenen
augmentierenden Daten verwendet, um seine Decodierwahrscheinlichkeit
zu erhöhen, wie
in Ausführungsformen 6, 7 und 8 weiter
beschrieben wird.
-
Es
ist vorgesehen, dass eine Negativbestätigungsmeldung (nack) gesendet
werden kann, falls UE-1 112 sogar durch Kombinieren (oder
Selektieren) von all den verfügbaren
Eingängen
nicht im Stande ist, die augmentierenden Daten zu empfangen. Ähnlich ist
es vorgesehen, dass eine Bestätigungsmeldung
(ack) gesendet wird, falls das UE-1 112 bei einem Decodieren
erfolgreich ist, da UE-1 112 gemäß dem Protokoll zu einer Unterstützung bei einer
Verbindung mit dem Netz verpflichtet ist.
-
In
der Erfindung wird auch erwogen, dass die hier beschriebenen erfinderischen
Konzepte nicht auf die Verwendung von UEs in einem UMTS-System beschränkt sind,
sondern auf jegliches Gerät
zur drahtlosen Kommunikation angewendet werden können. Deshalb sind die Ausführungsformen
für eine Verwendung
mit allen Arten von persönlichen
Geräten
zur drahtlosen Kommunikation, wie z. B. einem zellularen Telefon,
einem tragbaren oder mobilen Funkgerät, einem persönlichen
digitalen Assistenten, einem Laptopcomputer oder einem drahtlos
vernetzten PC, geeignet.
-
Zusammengefasst:
das kann es ermöglichen,
dass ein Zusatzsystem kurzer Reichweite eine Kommunikation zu einem
bestimmten UE verbessert, um die Fähigkeiten oder Funktionen eines
oder mehrerer selektierter benachbarter UEs zu verwenden. Die Kommunikationsverbesserung
folgt vorzugsweise einem Ermittlungs- und Funktionsverhandlungsprotokoll.
Es ist beachtenswert, dass das ein Mittel zur Verfügung stellt,
um einen Empfang von Information, die für eine bestimmte Kommunikationseinheit bestimmt
ist, zu verbessern – im
Gegensatz zu einem Mittel, um Information unter Verwendung von Zwischenverbindungen
weiterzuleiten, was in der Technik bekannt ist.
-
In
einigen Ausführungsformen
kann ein weiteres Mittel für
ein Unterstützen
eines UE, beispielsweise, UE-1 112, in einer Downlinkkommunikation zur
Verfügung
gestellt werden. Lassen Sie uns das Szenarium betrachten, wo sich
Menschen mit zellularen Telefonen in Meetings versammeln. Aktuelle
zellulare Telefone werden nur auf eine unabhängige Art und Weise verwendet.
Das bedeutet, dass jeder Teilnehmer auf die Funkleistungsfähigkeiten
seines/ihres bestimmten zellularen Telefons beschränkt ist. Typische
implementierungs spezifische Beschränkungen, die in das zellulare
System konstruiert sind, bedeuten darüber hinaus, dass eine einzelne
omnidirektionale Antenne verwendet wird, ein Einzweigempfänger (da
es schwierig ist, Diversity in kleinen Einheiten zur Verfügung zu
stellen) und ein Einzweigübertragungssystem
werden verwendet.
-
Solche
Beschränkungen
werden durch eine Bereitstellung einer Gruppe von unabhängigen Geräten zur
drahtlosen Kommunikation, die unter Verwendung eines Systems kurzer
Reichweite (z. B. Bluetooth) identifiziert und koordiniert (aggregiert)
wird, gelöst.
Jeder Teilnehmer empfängt
Information von dem herkömmlichen
Kommunikationssystem, zum Beispiel dem UMTS-Zellularsystem von 1.
Jeder Teilnehmer leitet dann die empfangene Information an zumindest
ein anderes UE weiter. Der Teilnehmer kombiniert dann die mehreren
empfangenen Kopien vorteilhaft, um die Detektionszuverlässigkeit
zu verbessern (Diversity Combining).
-
Unter
Verwendung der Anordnung von 3 wird als
ein Beispiel eine benachbarte Gruppe von Teilnehmern unter Verwendung
von, beispielsweise, dem zuvor genannten Ermittlungs- und Koordinierungsprotokoll
unter Verwendung des Zusatzkanals kurzer Reichweite identifiziert.
Wie vorher werden diese Teilnehmer Teil einer aggregierten Gruppe,
die zu Zwecken verbesserter Kommunikation verwendet werden kann.
In 3 empfangen UEs 2–6 Information von dem UMTS-Zellularsystem und
leiten die empfangene Information 312–316 unter Verwendung des
Systems kurzer Reichweite an UE-1 112 weiter. UE-1 112 kombiniert
diese mehrfache empfangene Information optimal, um seine Detektionszuverlässigkeit
zu verbessern. Es ist vorgesehen, dass geeignete Synchronisierungsmechanismen
verwendet werden können,
um das Timing und die Verarbeitung der mehreren empfangenen Signale
zu koordinieren.
-
Kurz
gefasst stellt das in dem Downlinkzusammenhang die folgenden neuen
Merkmale zur Verfügung:
einen Teilnehmer, der mehrere Sätze
an Information kombiniert, um einen Diversitynutzen zu erzielen;
Bereitstellungen für
bestimmte Netzunterstützung
für bestimmte
Verwendungsmodi (z. B. Mehrfachübertragungscodes);
einen Node B, der bei unterschiedlichen Codes gesendete Information mehrerer
Teilnehmer vorteilhaft kombiniert, um einen Diversitynutzen zu erzielen.
-
Bezieht
man sich nun auf 4, erkennt man, dass ein Flussdiagramm
einer Kommunikationseinheit, zum Beispiel User Equipment (UE) 112, angepasst,
um die verschiedenen erfinderischen Konzepte der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, dargestellt wird. In
der Erfindung wird erwogen, dass ein ähnliches Flussdiagramm für ein Node
B-Element, beispielsweise, Node B 122, gelten würde. Deshalb
wird die vorangehende Beschreibung von 4 so geschildert,
dass sie auch eine Implementierung einer Node B-Basisbandverarbeitungsschaltung
umfasst, wie es sich für einen
Fachmann versteht.
-
Das
UE 112 umfasst eine Antenne 402, die vorzugsweise
mit einem Duplexfilter oder Zirkulator 404 gekoppelt ist,
der eine Trennung zwischen Empfangs- und Sendeketten innerhalb des
UE 112 zur Verfügung
stellt.
-
Die
Empfängerkette
umfasst Abtastempfängerfrontendschaltungseinrichtungen 406 (effektive Bereitstellung
von Empfang, Filterung und Zwischen- oder Basisbandfrequenzumwandlung).
Die Abtastfrontendschaltung 406 tastet Signalübertragungen von
ihrem zugeordneten Node B ab. Die Abtast frontendschaltung 406 ist
seriell mit einer Signalverarbeitungsfunktion (Prozessor, gewöhnlich durch
einen DSP realisiert) 408 gekoppelt. Bei den letzten Empfängerschaltungen
handelt es sich um eine Basisbandbackendschaltung 409,
die betriebsfähig
mit einer Anzeigeeinheit 410 gekoppelt ist, falls es sich
bei der Kommunikationseinheit um eine Teilnehmereinheit handelt.
-
Alternativ
handelt es sich, falls es sich bei der Kommunikationseinheit um
einen Node B handelt, bei den letzten Empfängerschaltungen um eine Basisbandbackendschaltung 409,
die betriebsfähig
mit einem Schnittstellenport 410 gekoppelt ist, um das demodulierte
empfangene Signal zu, beispielsweise, einem Funknetzcontroller (RNC)
weiterzuleiten.
-
Gemäß den Downlinkausführungsformen der
Erfindung ist die Empfängerkette 410,
insbesondere die Signalverarbeitungsfunktion 408, die mit
der Basisbandbackendschaltung 409 gekoppelt ist, so angepasst
worden, dass eine Empfangskommunikationseinheit mehrere Signale
von benachbarten UEs empfängt
und verarbeitet. Darüber
hinaus ist die Verarbeitungsschaltung so angepasst worden, dass
sie die Übertragungen
von benachbarten UEs während der
Ermittlungs- und Verhandlungsprozesse empfängt und verarbeitet.
-
Ein
Controller 414 ist betriebsfähig mit den Abtastfrontendschaltungseinrichtungen 406 gekoppelt,
so dass der Empfänger
Empfangsbitfehlerrate (BER) oder -Framefehlerrate (FER) oder ähnliche Verbindungsqualitätsmessungsdaten
von wiedererlangter Information über
eine Empfangssignalstärkenanzeige
(RSSI) 412-Funktion berechnen kann. Die RSSI 412-Funktion
ist betriebsfähig
mit der Abtastfrontendschaltung 406 gekoppelt. Auf eine
Art und Weise, die der Anpassung der Signalverarbeitungsfunktion 408 oben ähnlich ist, ist
der Controller so angepasst worden, dass er Übertragung und Empfang von
Signalen von dem UE 112 steuert, um eine Verwendung benachbarter
UEs zu unterstützen.
-
Die
Speichereinheit 416 speichert eine große Menge an UE-spezifischen
Daten, wie z. B. Decodier-/Codierfunktionen,
Timingdetails, Nachbar- und Versorgungszelleninformation in Bezug
auf Timing, Kanäle,
Leistungssteuerung und ähnliches.
Darüber hinaus
wurde die Speichereinheit 416 nun angepasst, um Nachbar-UE-Information
zur Verwendung mit den hier beschriebenen funktionalitätsverbessernden
Ausführungsformen
zu speichern.
-
Ein
Timer 418 ist betriebsfähig
mit dem Controller 414 gekoppelt, um das Timing von Operationen,
nämlich
der Übertragung
oder des Empfangs von zeitabhängigen
Signalen, innerhalb des UE 112 zu steuern.
-
Im
Rahmen der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Timer 418 verwendet,
um das Timing der Empfangs- und/oder Sendeabschnitte des UE 112 zu
synchronisieren, um zu einem Verarbeiten von Übertragungen zu und/oder von
den selektierten benachbarten UEs im Stande zu sein.
-
Für die Vollständigkeit:
die Sendekette der Kommunikationseinheit (entweder eines UE oder
eines Node B) umfasst allgemein ausgedrückt im Wesentlichen ein Eingabegerät 420,
wie z. B. ein Mikrofon, in Serie durch einen Prozessor 408,
Sender/Modulationsschaltungseinrichtungen 422 und einen Leistungsverstärker 424 gekoppelt.
Der Prozessor 408, Sender/Modulationsschaltungseinrichtungen 422 und
der Leistungsverstärker 424 reagieren
betriebsfähig
auf den Controller, wobei ein Ausgang von dem Leistungsverstärker mit dem
Duplexfilter oder Zirkulator 404 gekoppelt ist, wie in
der Technik bekannt ist.
-
Auf
eine Art und Weise, die der oben für die Downlinkausführungsformen
beschriebenen ähnlich ist,
wurde eine Anpassung der Signalverarbeitungsfunktion 408,
des Controllers 414, des Timers 418 und der Speichereinheit 416 durchgeführt, um Uplinkübertragungen
zu selektierten benachbarten UEs auszuführen, wie es sich für den Fachmann
versteht.
-
Die
Signalprozessorfunktion 408 in der Sendekette kann als
von dem Prozessor in der Empfangskette verschieden implementiert
sein. Alternativ kann ein einziger Prozessor 408 verwendet
werden, um eine Verarbeitung sowohl von Sende- als auch Empfangssignalen zu implementieren,
wie in 4 dargestellt wird.
-
Natürlich können die
verschiedenen Komponenten innerhalb der Kommunikationseinheit 400 in diskreter
oder integrierter Komponentenform realisiert sein, wobei eine endgültige Struktur
deshalb lediglich eine willkürliche
Wahl darstellt.
-
Allgemeiner
kann jeder mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verbundene Kommunikationsverbesserungsmodus/UE-Verwendung
auf eine geeignete Art in einer entsprechenden Kommunikationseinheit
implementiert werden. Zum Beispiel kann eine herkömmliche Kommunikationseinheit
(zum Beispiel UE 112 oder Node B 122) mit neuer
Vorrichtung ergänzt
werden oder es können
alternativ vorhandene Teile einer herkömmlichen Kommunikationseinheit
angepasst werden, indem zum Beispiel ein oder mehrere Prozessoren
darin neu programmiert werden. Als solches kann die erforderliche
Anpassung in Form von auf einem Speichermedium, wie z. B. einer
Diskette, Festplatte, PROM, RAM o der irgendeiner Kombination aus
diesen oder weiteren Speichermultimedia, gespeicherten prozessorimplementierbaren
Anweisungen implementiert werden.
-
In
den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kommunizieren die UEs, um Fähigkeiten
auszutauschen und zu verhandeln, welche Funktionen des/r einzelnen
UE(s) realisiert werden.
-
Es
ist vorgesehen, dass eine oder mehrere der folgenden Funktionen
innerhalb eines empfangenden UE verwendet werden können, um
die funktionalitätsverbessernden
Prozesse zu unterstützen:
gemeinsame
Decodierung
gemeinsame Demodulation
gemeinsame Entzerrung
Multimodeoperation
Multiplexing
und Demultiplexing von Daten für
höheren
Durchsatz
-
Gemeinsame
Decodierung
-
Wenn
die UEs von derselben Architektur und Typ sind, sind sie betriebsfähig mit
einem empfangenden (vorgesehenen) UE gekoppelt, um eine gemeinsame
Decodierung oder eine gemeinsame Entzerrung von empfangener Information
zu ermöglichen,
so dass der effektive Durchsatz und/oder die Zuverlässigkeit
des/r empfangenen Signal(e) erhöht wird.
Eine Anzahl von Möglichkeiten
gemeinsamer Decodierung wird ausführlicher mit Bezug auf 5a–5c beschrieben.
Die UMTS-Sender/UE-Empfängeranordnungen
von 5a–5c werden
in Bezug auf einen Downlinkfunktionalitätsverbesserungsbetriebsmodus
beschrieben.
-
Bezieht
man sich nun auf 5a, erkennt man, dass eine UMTS-Sender/UE-Empfängeranordnung 500 dargestellt
wird. Ein Sender 510, zum Beispiel ein Sender eines Node
B, überträgt auf einem ersten
Kommunikationskanal und einem zweiten Kommunikationskanal 520, 525 an
zwei UE-Empfänger 550.
Während
der Übertragung
wären die
Signale Rauschen 530, 535, 540, Mehrwege-
und Rayleigh-Fadingeffekten ausgesetzt, wie in der Technik bekannt
ist.
-
In
entweder dem Fall eines Übertragens
einer Folge von Datenblöcken
an einzelne UEs für
ein nachfolgendes Kombinieren in einem einzelnen UE oder dem Fall
eines Übertragens
derselben Datenblöcke
an alle UEs für
eine erhöhte
Zuverlässigkeit wird
eine Anzahl an unabhängigen
Empfängern 550 verwendet
(wobei nur aus Zwecken der Übersichtlichkeit
zwei dargestellt werden).
-
Im
Fall einer gemeinsamen Decodierung kann das UE 112 (Mastereinheit),
das demodulierte Abtastungen von jedem der selektierten Nachbar-UEs
(Slaveeinheiten) empfangen soll, die Information auf eine Anzahl
von Arten decodieren. 5a stellt eine erste Art und
Weise einer Decodierung dar, wonach jeder UE-Empfänger seine
eigene Demodulation 560 und Kanaldecodierung 570 bei
seinen empfangenen Daten durchführt,
bevor UE 112 die weitergeleiteten decodierten Ergebnisse 580 kombiniert.
Solch eine Kombinieroperation kann zum Beispiel einen einfachen
Entscheidungsprozess für
ein Akzeptieren eines Blocks, der eine zyklische Redundanzprüfung (CRC)
besteht, umfassen. In diesem Fall sind die zwei empfangenen Signale
so konfiguriert, dass sie sich auf demselben physikalischen Kanal
(oder Zeitschlitz in GSM/TDMA-Systemen)
befinden. Die physikalischen Kanäle
können
nicht heterogen sein, da jede Einheit eine unterschiedliche Kanalausbreitungsbedingung
erfährt.
-
5b stellt
eine zweite Art und Weise einer Decodierung dar, wonach jeder UE-Empfänger seine eigene
Demodulation 560 durchführt
und die unabhängig
demodulierten Daten in jedem Fall an eine gemeinsame Kanaldecodierfunktion 572 in
dem UE 112 weitergeleitet werden. Auf diese Weise ist UE-1 112 im
Stande, seine eigene Kanaldecodierung für jedes empfangene demodulierte
Signal durchzuführen,
wodurch der Rechenaufwand in seinen benachbarten UEs für eine Bereitstellung
von kanaldecodierter Information gespart wird.
-
Gemeinsame
Entzerrung
-
Da
jedoch die Kanäle
gewöhnlich
nicht korreliert sind, kann das Kombinieren von Information auch
ebenso vor einer Kanalentzerrung durchgeführt werden, wie in 5c dargestellt
wird. 5c stellt daher eine dritte
Art und weise einer Decodierung dar, wonach jeder Empfänger dem
UE 112 sein empfangenes Signal zur Verfügung stellt und das UE 112 dann
eine gemeinsame Demodulation 562 vor einer gemeinsamen
Kanalentzerrung und einer gemeinsamen Kanaldecodierung 570 durchführt.
-
Auf
die in den obigen Ausführungsformen ausführlich beschriebenen
Arten nutzt die Erfindung Spatial Diversity, also räumliche
Diversität,
aus. Jedes der Mitglieder in, beispielsweise, einer aggregierten
Ausführungsform
wird als ein separates Antennenelement zusammen mit verschiedenen
Levels von Empfängerschaltungseinrichtungen
verwendet. Dieser Typ vorteilhafter Kombination unter Verwendung
mehrerer empfangener Signale verbessert die Zuverlässigkeit
des/r empfangenen Signale(e).
-
RAKE-Kombinierung
-
In
einer noch weiteren Empfängerdecodierausführungsform,
zum Beispiel bei Anwendung auf ein UMTS-FDD (CDMA)-System, können die
mehreren selektierten benachbarten UEs unterschiedliche Codes oder
denselben Code verwenden. Falls derselbe Code verwendet wird, würde der
UE-1-Empfänger
in einer Downlinkausführungsform
(oder Node B-Empfänger
in einer Uplinkausführungsform)
die verschiedenen empfangenen Informationssignale als Mehrwegeeffekte
erfassen. Folglich könnten
die unterschiedlichen Signale in einem RAKE-Empfänger kombiniert
werden.
-
Alternativ
könnte
der Ausgang der zwei oder mehreren unterschiedlichen RAKE-Empfänger kombiniert
werden, falls die Information unter Verwendung unterschiedlicher
Codes gesendet wurde. Wie zuvor realisiert die RAKE-Empfängerausführungsform
in wirksamer Weise eine Diversityverbesserung. Wie es dem Fachmann
bekannt ist, wäre
in diesem Fall natürlich
eine Signalisierungsprotokollnachricht erforderlich, um einen Node
B darüber
zu informieren, dass mehrere Codes verwendet wurden.
-
Multimodeoperation
-
Darüber hinaus
ist es von den Erfindern der vorliegenden Erfindung vorgesehen,
dass die zuvor genannte Funktionalitätsverbesserungsfähigkeit
auf Multimodekommunikationseinheiten und/oder mehrere Single (aber
unterschiedliche)- Modekommunikationseinheiten
angewendet wird. Im letzteren Fall würden zwei Kommunikationseinheiten,
die zwei unterschiedliche Mehrfachzugriffschemata unterstützen, kombiniert
werden, um für
die Dauer der Zeit, in der sie kombiniert sind, einen einzelnen
Multimodekommunikationsdienst zur Verfügung zu stellen.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird angenommen, dass ein Teilnehmer zum Beispiel
ein GSM-Telefon
und ein weiterer Teilnehmer ein UMTS-Telefon (oder ein Software
Definable Radio (SDR)) verwendet. Es ist vorgesehen, dass der GSM-Teilnehmer
die Fähigkeiten
der UMTS-Kommunikationseinheit
verwenden kann, um einen höheren
Durchsatz und/oder eine bessere Dienstgüte zu erzielen.
-
Darüber hinaus
können
insbesondere bei Wiederverwendung einer Kommunikationseinheit, die
sich in einem Idle Mode befindet, Redundanz- und Kosteneinsparungen
erzielt werden. Es ist zum Beispiel vorgesehen, dass eine Breitband
CDMA (WCDMR)-Zellularkommunikationseinheit selbst mit nur einem
Empfangspfad in nicht komprimiertem Modus arbeiten kann, während sie
Nachbarzellinformation mit einem GSM-Telefon austauscht.
-
Lassen
Sie uns als ein Beispiel annehmen, dass die Konfiguration der Kommunikationsverbindung
lautet:
UE-A ist eine Nur-GSM-Einheit;
UE-B ist eine UMTS-Einheit;
und
X ist ein UMTS-Node B.
-
In
Idle Mode wird zum Beispiel UE-B von UE-A (oder dem Netz) gebeten,
eine UMTS-Funkverbindung mit seinem versorgenden Knoten B-X herzustellen.
Dann wartet UE-B auf Über tragungen
von UE-A, beispielsweise, über
eine Bluetooth-Verbindung,
und leitet solche Uplinkinformation an seinen versorgenden Knoten
B-X weiter. In Wirklichkeit wird UE-B als ein Kommunikationsübersetzer
verwendet, da UE-A nicht die Fähigkeiten/Funktionalität zu einem
Kommunizieren auf dem UMTS-System aufweist. Allerdings sind UE-A
und UE-B beide Bluetooth-fähig.
-
Es
liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die obige Kommunikationsverbesserung auf
ein Downlinkszenarium angewendet werden könnte, zum Beispiel, um Information
an eine GSM-Kommunikationseinheit, die sich vorübergehend außerhalb
des Versorgungsbereichs des GSM-System befindet, weiterzuleiten.
-
Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben vorgesehen, dass zumindest
zwei Betriebsmodi in Betracht gezogen werden können:
- (i)
Permanentübertragungsmodus,
in dem die selektierten benachbarten UEs immer und im Wesentlichen
unverzüglich
die Signale echoen, die sie, für
ein alternatives UE bestimmt, empfangen; oder
- (ii) Auf-Anfrage-Übertragungsmodus,
in dem selektierte benachbarte UEs Signale, die für ein alternatives
UE bestimmt sind, empfangen und sie in einem Speicher speichern.
Gespeicherte und empfangene Signale werden dann nach Empfang einer
Anfrage von UE-1 112 durch, beispielsweise, die Bluetooth-Schnittstelle
kurzer Reichweite oder einen drahtgebundenen Bus erneut an das UE 112 übertragen.
-
Lassen
Sie uns nun diese zwei Betriebsmodi ausführlicher betrachten.
-
Permanentübertragungsmodus
-
In
einem Permanentübertragungsbetriebsmodus
sind die selektierten benachbarten UEs in wirksamer Weise als Repeatereinheiten
konfiguriert, d. h. sie sind so konfiguriert, dass sie die Datenblöcke, sobald
sie empfangen worden sind, erneut übertragen. Dieser Betriebsmodus
ist deshalb insbesondere auf die RAKE-Empfängerkonfiguration von Ausführungsform
7 anwendbar, in der ein gleichzeitiger Empfang zahlreicher Signale
mit Leichtigkeit gehandhabt werden kann. Darüber hinaus eignet sich der
Permanentübertragungsmodus
ebenfalls gut für die
Notrufanordnung von einer der Ausführungsformen, wo eine unverzügliche Übertragung
der Notrufdaten erwünscht
ist.
-
Auf-Anfrage-Übertragungsmodus
-
Als
eine Alternative zu dem Permanentübertragungsbetriebsmodus sehen
die Erfinder der vorliegenden Erfindung auch Möglichkeiten für eine Übertragung
auf Anfrage vor. Ein Betriebsmodus für eine Übertragung auf Anfrage erfordert,
dass die selektierten benachbarten UEs Signale empfangen und sie
in einem Speicher speichern. Gespeicherte Signale werden dann nach
Empfang einer UE 112-Anfrage durch, beispielsweise, die
Bluetooth-Schnittstelle kurzer Reichweite oder den drahtgebundenen Bus
erneut übertragen.
-
Als
Beispiel könnte
eine Downlinkübertragung
von einem Node B-X zu einem UE-A, betriebsfähig gekoppelt mit einem anderen
UE-B, beispielsweise, über
eine Bluetooth-Verbindung
kurzer Reichweite zum Beispiel unter Verwendung des Auf-Anfrage-Übertragungsmodus
und, beispielsweise, der Anordnung zur gemeinsamen Decodierung durchgeführt werden.
-
Solch
eine Downlinkübertragung
kann durch die folgenden Ereignisse beschrieben werden:
- (i) Node B-X überträgt ein Signal
an UE-A. Es wird angenommen, dass UE-A und UE-B dasselbe Signal,
obschon durch die zwei unterschiedlichen Kanalausbreitungsbedingungen
modifiziert, empfangen. Sowohl UE-A als auch UE-B speichern diese
Signale.
- (ii) UE-A führt
bei seinen gespeicherten Signalen irgendeine Verarbeitung durch,
um sein empfangenes Signal zu demodulieren und zu decodieren. Wenn
wir annehmen, dass die letzte CRC, die durch UE-A ermittelt wurde,
unrichtig ist, überträgt UE-A über die
Bluetooth-Funkverbindung kurzer Reichweite (oder drahtgebundenen
Bus) eine Anfrage, in der um eine Wiederholungsübertragung des Signals von
Node B-X ersucht wird.
- (iii) UE-B empfängt
diese Anfrage. Als Antwort auf die Anfrage ruft UE-B das empfangene
Signal aus seinem Speicher ab, führt
bei dem empfangenen Signal eine Demodulationsoperation durch und überträgt das demodulierte
Signal dann über
dieselbe Bluetooth-Funkverbindung kurzer Reichweite (oder drahtgebundenen
Bus) an UE-A.
Alternativ wird in der Erfindung erwogen, dass UE-B
das unverarbeitete empfangene Signal an UE-A echoen könnte, wenn
wir annehmen, dass UE-B zu derjenigen Zeit nicht die Verarbeitungsressource
aufweist, um die notwendige Demodulation durchzuführen. UE-A
könnte
dann wählen, eine
gemeinsame Decodierung auszuführen
oder zu einer gemeinsamen Entzerrung zu schalten.
- (iv) Wenn UE-A eine positive Antwort von UE-B empfängt, nämlich die
Bereitstellung eines demodulierten Signals, das für UE-A bestimmt
ist, ist UE-A im Stande, eine gemeinsame Decodieroperation gemäß der Anordnung
von 5a durchzuführen.
- (v) UE-A kann dann nach der letzten CRC ermitteln, dass der
Signalburst von Node B-X richtig decodiert ist. Somit würde UE-A
eine erneute Übertragung
des Bursts unter Verwendung des Protokolls des Kommunikationsstandards
nicht anfordern, wodurch für
Node B-X und das zellulare System mehr Ressource übrig bleibt.
-
Falls
es dem UE 112, das von seinen selektierten benachbarten
UEs Unterstützung
anfordert, nicht gelingt, eine positive Antwort auf seine Anfrage zu
empfangen, wird in der Erfindung erwogen, dass UE 112 dennoch
jedes verfügbare
Protokoll für
eine erneute Übertragung,
wie üblicherweise
in den meisten Kommunikationsstandards zur Verfügung gestellt, verwenden kann.
-
In
der Erfindung wird erwogen, dass das zuvor genannte Verfahren sowohl
in der Uplink- als auch der Downlinkrichtung verwendet werden kann. Zum
Beispiel könnte
ein Teilnehmer, der Information zu dem zellularen System übertragen
möchte,
diejenige Information an zumindest ein Mitglied der aggregierten
Gruppe senden, das die Information anschließend an das Netz überträgt.
-
Privat
Area Networks bestehen üblicherweise
aus zwei oder mehreren Teilnehmern in einem lokalen Netz, das ein
lokales drahtloses Zugangsverfahren und eine einzelne Verbindung
durch eine oder mehrere Gatewaykommunikationseinheiten zu einem
externen Netz verwendet. Ein Beispiel für solch ein Netz wäre der Bluetooth-Standard,
bei dem ein ISM-Band-Privat Area Network innerhalb eines sehr kleinen
Radius (beispielsweise 50 Meter) gebildet wird.
-
Das
lokale Netz ist somit sehr klein und bis zu einem gewissen Grad
weist eine Kommunikationseinheit angemessene Sichtlinienverbindungen mit
geringem Ausbreitungsverlust und geringen Verzögerungen mit benachbarten Kommunikationseinheiten
auf. Es ist bekannt, dass die externe drahtlose Verbindung zu dem
lokalen Netz die schwache Verbindung in solch einem Private Area
Network ist (falls es ein drahtloses Netz ist). Darüber hinaus
wird diese schwächste
Verbindung zu dem externen Netz natürlich der Engpass für alle anderen
Teilnehmerkommunikationen. Gewöhnlich
fungiert eine Kommunikationseinheit als das Gateway zu dem externen
Netz und alle anderen Local Private Area-UEs kommunizieren über diese
Gatewaykommunikationseinheit (oder UE) mit dem externen Netz (dabei
könnte
es sich um ein Inter- oder Intranet handeln).
-
Gemäß einem
bevorzugten Aspekt einer Ausführungsform
dieser Erfindung wird angenommen, dass zwei oder mehrere Teilnehmer
in dem Private Area Network wahrscheinlich räumlich getrennt sind. Als solches
wird auch angenommen, dass sie einen Grad an räumlicher Diversität zu der
externen Netzverbindung zur Verfügung
stellen. Das könnte
in Form eines Strahls zu dem externen Netz erfolgen, wobei jedes
der UEs in dem Private Area Network im klassischen Sinne als ein "Antennenelement" des Strahls verwendet
wird. Alternativ könnte
es in der Form erfolgen, dass jede der "primären" Verbindungen regelmäßig geschaltet
wird, um einen Grad an räumlicher
Diversität
zu bieten.
-
Gemäß dem bevorzugten
Aspekt dieser Ausführungsform
ist die externe Netzverbindung nicht auf eine Gatewaykommu nikationseinheit
(oder Gateway-UE) angewiesen. Die externe Netzverbindung ist nun
zweckmäßigerweise
unter einer Anzahl von Teilnehmern in dem Private Area Network verteilt.
Ein Schalten kann in dem Uplink und Downlink oder in dem Downlink
durch Maximum Ratio Combining der Signale von allen Teilnehmern
in dem Private Area Network stattfinden, um eine zusammengesetzte
zuverlässige
externe Verbindung zur Verfügung
zu stellen.
-
Die
obige Lösung
bietet den Vorteil dass, je größer das
Private Area Network, desto besser die Diversitygewinne und desto
zuverlässiger
die externe Verbindung. Ein wesentlicher Nutzen davon liegt darin,
dass die größeren Private
Area Networks einen höheren
Datendurchsatz an das externe Netz aufweisen würden.
-
Demzufolge
stellt das die neuen Funktionen einer Anwendung von Antennendiversityprinzipien auf
ein drahtloses Private Area Network mit einer drahtlosen externen
Internet- oder Intranetverbindung zur Verfügung. Darüber hinaus ist die gemeinsame
Verwendung von UE-Mitgliedern eines drahtlosen Privatnetzes für ein Bereitstellen
der zuverlässigsten
Uplink- und Downlinkverbindung ohne Verwendung von mehr externen
Netzressourcen wesentlich von Vorteil.
-
Darüber hinaus
wird die gemeinsame Verwendung von Mitgliedern in einem Private
Area Network, um Redundanz in der externen Netzverbindung zur Verfügung zu
stellen, für
sowohl neu als auch attraktiv für
Privatnetzhersteller und -betreiber gehalten. Außerdem steigt mit einer Erhöhung der Anzahl
von Teilnehmern in dem Private Area Network auch der Diversitygewinn
in der externen Verbindung. Das ist von Vorteil, da je höher die
Anzahl von Teilnehmern in dem Pri vate Area Network, desto höher ist
wahrscheinlich die externe Bandbreitenanforderung.
-
Zusammengefasst
stellen die hier beschriebenen erfinderischen Konzepte in Bezug
auf den bekannten Stand der Technik durch eine Verwendung von mehrfacher
Detektion einen größeren Durchsatz zur
Verfügung.
Darüber
hinaus werden neue Funktionen und Anwendungen, wie z. B. eine effektivere Multimodeoperation,
wo jede einzelne Einheit im Stande ist, getrennt und als ein UE
verwendet zu werden, zur Verfügung
gestellt. Wenn zusammen, können
sie so konfiguriert werden, dass sie kooperativ arbeiten. Darüber hinaus
wird im Gegensatz zu bekannten Multimode/Mehrfachendgerätpackungseinheiten
eine neue alternative Notruffunktion realisiert.
-
Es
versteht sich, dass das oben beschriebene Verbinden mehrerer Kommunikationseinheiten die
folgenden Vorteile bietet:
- (i) Die Verbesserung
für eine
einzelne Teilnehmerkommunikationseinheit in einem Downlinkempfangsmodus
entspricht im Wesentlichen einer Verbesserung, die durch ein Aufweisen
mehrerer Empfangsantennen zur Verfügung gestellt wird.
- (ii) Die gemeinsame Verwendung von Kommunikationseinheiten,
um eine aggregierte Gruppe zu bilden, versorgt jeden Teilnehmer
mit einem zuverlässigeren
Uplink- und Downlinkkommunikationskanal, ohne dass mehr Netzressourcen
verwendet werden.
- (iii) Angenommen, dass die Antenne jeder der Kommunikationseinheiten
nicht korreliert ist, wird die kombinierte Blockfehlerrate (BLER)
der mehreren Empfänger,
die einen Downlinkkommunikationsverbindungsverbesserungsmodus unter stützen, multipliziert.
Falls die BLER eines ersten Empfängers
0,3 betrug und diejenige eines zweiten 0,2 betrug, arbeitet der kombinierte
Empfänger
bei 0,06, was einem Gewinn von ein paar dB entspricht, der in einem
einzelnen Empfänger
schwer zu realisieren ist.
- (iv) Die Kosten des kombinierten Systems liegen viel niedriger,
da nicht jede Teilnehmerkommunikationseinheit so ausgelegt sein
muss, dass sie maximale Funktionalität aufweist – die Einheiten können die
Funktionalität
oder höherstufigen
Fähigkeiten
benachbarter Kommunikationseinheiten verwenden, wie und wann erforderlich.
- (v) Neue Funktionen können
mit den Funktionalitätswiederverwendungs/-verbesserungsvorkehrungen
realisiert werden.
- (vi) Die Funkverbindungseffizienz wird verbessert und die Zuverlässigkeit
einer Kommunikation wird erhöht.
- (vii) Wesentlich höhere
Datenraten für
Downlink- und/oder
Uplinkkommunikationen werden realisiert.
-
Zwar
werden oben die spezifischen und bevorzugten Implementierungen der
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch ist es offensichtlich,
dass Änderungen
und Modifikationen solcher erfinderischen Konzepte leicht durch einen
Fachmann angebracht werden könnten.