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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Verbindungsqualität und Systemkapazität in einem
Mobilfunksystem, das in jeder Zelle mindestens eine Basisstation
umfasst, die mit Teilnehmerendgeräten in ihrem Bereich kommuniziert,
wobei die Basisstation auf mindestens einer Trägerwellenfrequenz sendet, und
in dem System ein Signal, das gesendet wird, auf jeder Frequenz
zeitlich in einen Rahmen bestehend aus einer Vielzahl von Zeitschlitzen
aufgeteilt wird, und die Basisstationen Informationen, die sie selbst
betreffen, an die Teilnehmerendgeräte senden.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Mobilfunksystem, das in jeder Zelle
mindestens eine Basisstation umfasst, die mit Teilnehmerendgeräten in ihrem
Bereich kommuniziert, wobei die Basisstation auf mindestens einer
Trägerwellenfrequenz
sendet, und in dem System ein Signal, das gesendet wird, auf jeder Frequenz
zeitlich in einen Rahmen bestehend aus einer Vielzahl von Zeitschlitzen
aufgeteilt wird, und die Basisstationen Informationen, die sie selbst
betreffen, an die Teilnehmerendgeräte senden.
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In
einem Mobilfunksystem werden Benutzersprach- oder Dateninformationen
zwischen einer Basisstation und einem Teilnehmerendgerät auf einem Verkehrskanal übertragen.
Zusätzlich
werden verschiedene Steuernachrichten und Systeminformationen zwischen
der Basisstation und dem Teilnehmerendgerät benötigt. Steuerkanäle werden
verwendet, um Informationen dieser Art zu übertragen. In dem GSM-System
wird beispielsweise der BCCH-Kanal verwendet, um Verbindungsaufbau-Informationen von
einer Basisstation an Teilnehmerendgeräte zu senden bzw. zu übertragen.
Der BCCH-Kanal wird verwendet, um Zellen-spezifische Informationen
zu senden. Andere Kanäle,
die in dem ersten Zeitschlitz, bezeichnet mit der Zahl 0, der BCCH-Trägerwellenfrequenz
gesendet werden, sind z.B. AGCH und PCH, die zum Senden der Anrufaufbau-Informationen
verwendet werden, und SCH und FCCH, die zum Synchronisieren eines
Teilnehmerendgeräts
verwendet werden.
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In
dem derzeitigen GSM-System wird die Trägerwellenfrequenz, die in einem
BCCH-Signal enthalten ist, d.h. die BCCH-Trägerwellenfrequenz, kontinuierlich
bei dem gleichen Leistungspegel gesendet. Ein Teilnehmerendgerät misst
kontinuierlich den Leistungspegel von BCCH-Trägerwellenfrequenzen, die von
benachbarten Basisstationen gesendet werden, und teilt die Messergebnisse
der Basisstation mit, welche das Teilnehmerendgerät bedient.
Auf der Basis dieser Messergebnisse bestimmt das System einen geeigneten
Moment für
eine Übergabe
an eine andere Basisstation. Um in der Lage zu sein, die Signaldämpfung zwischen
Basisstationen und Teilnehmerendgeräten zu messen, müssen die BCCH-Trägerwellenfrequenzen
bei einem konstanten Leistungspegel gesendet werden.
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In
dem derzeitigen GSM-System hat ein Teilnehmerendgerät nur eine
sehr beschränkte
Zeit zur Verfügung,
um die Leistungspegel der BCCH-Trägerwellenfrequenzen benachbarter
Basisstationen zu messen. Wenn das Teilnehmerendgerät ein Signal von
der Basisstation in dem Zeitschlitz 0 eines Rahmens empfängt, sendet
es ein Signal an die Basisstation in dem Zeitschlitz 3 des Rahmens
und misst benachbarte Basisstationen in den Zeitschlitzen 5 und
6 des Rahmens. Da ein Empfang in irgendeinem bzw. jedem der Zeitschlitze
0 bis 7 eines Rahmens stattfinden kann, können Senden und Basisstationsmessung
auch in irgendeinem der Zeitschlitze eines Rahmens stattfinden.
Dies ist der Grund, warum die BCCH-Trägerwellenfrequenz kontinuierlich
gesendet werden muss.
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In
dem derzeitigen GSM-System verhindert die Voraussetzung, dass die
BCCH-Trägerwellenfrequenz
kontinuierlich bei einem konstanten Leistungspegel gesendet werden
muss, die Verwendung bestimmter Verfahren, die zum Verbessern der
Verbindungsqualität
und Systemkapazität
in niedrig-kapazitiven Basisstationen entwickelt worden sind, die
nur eine Funkeinheit aufweisen. Das Problem ist nicht ebenso schwerwiegend
in Basisstationen, die eine Vielzahl von Funkeinheiten aufweisen,
aber die Verbindungsqualität
und Systemkapazität
werden auch dann beeinträchtigt.
Verfahren zum Verbessern der Verbindungsqualität und Systemkapazität in Mobilfunksystemen
schließen
z.B. Frequenzsprung, diskontinuierliche bzw. nicht kontinuierliche Übertragung
und Leistungssteuerung ein.
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Die
Patent-Veröffentlichung
WO-A-9634468 offenbart ein asymmetrisches Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsverfahren.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verbindungsqualität und Systemkapazität in einem
Mobilfunksystem zu verbessern.
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Dies
wird erreicht mit einem Kommunikationsverfahren in einem Mobilfunksystem,
das in jeder Zelle mindestens eine Basisstation umfasst, die mit Teilnehmerendgeräten in ihrem
Bereich kommuniziert, wobei die Basisstation auf mindestens einer Trägerwellenfrequenz
sendet, und in dem System ein Signal, das gesendet wird, in einen
Rahmen bestehend aus einer Vielzahl von Zeitschlitzen aufgeteilt ist,
und die Basisstationen Informationen, die sie selbst betreffen,
an die Teilnehmerendgeräte
senden. Das Teilnehmerendgerät überträgt in zwei
Zeitschlitzen und empfängt
in zwei Zeitschlitzen während eines
Rahmens alle zwei Rahmen, und dass das Teilnehmerendgerät die Zeitschlitze
des Rahmens, der auf den Rahmen folgt, der für Senden und Empfangen verwendet
wird, zum Messen der Leistungspegel der BCCH-Trägerwellenfrequenzen benachbarter Basisstationen
verwendet.
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Das
Mobilfunksystem der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Basisstationen und Teilnehmerendgeräte, die von dem Mobilfunksystem umfasst
werden, Mittel zum Senden in zwei Zeitschlitzen und Empfangen in
zwei Zeitschlitzen während
eines Rahmens alle zwei Rahmen umfassen, und dass die Teilnehmerendgeräte Mittel
umfassen, um die Zeitschlitze des Rahmens, der auf den Rahmen folgt,
der für
Senden und Empfangen verwendet wird, zum Messen der Leistungspegel
der BCCH-Trägerwellenfrequenzen
benachbarter Basisstationen zu verwenden.
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Das
Verfahren und Mobilfunksystem der Erfindung stellen deutliche Vorteile
bereit, verglichen mit dem Stand der Technik. Dank dem Verfahren
und Mobilfunksystem der Erfindung können Verfahren, die zum Verbessern
der Verbindungsqualität
und Systemkapazität
entwickelt worden sind, so wie Frequenzsprung, nicht kontinuierliche Übertragung
und Leistungssteuerung, auf den Verkehrskanälen der BCCH-Trägerwellenfrequenz
der Basisstation verwendet werden. Die Verwendung des Verfahrens
der Erfindung bringt die vorstehenden Vorteile am besten in niedrig-kapazitiven
Basisstationen hervor, die nur eine Funkeinheit aufweisen. Das Verfahren
verbessert auch die Verbindungsqualität und Systemkapazität in Basisstationen,
die eine Vielzahl von Funkeinheiten aufweisen.
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Das
Verfahren und da Mobilfunksystem der Erfindung stellen auch Vorteile
in Situationen bereit, in denen die BCCH-Trägerwellenfrequenz kontinuierlich
bei einem konstanten Leistungspegel gesendet wird. Unter solchen
Umständen
können
die Teilnehmerendgeräte
mehr Messungen in einer Zeiteinheit ausführen als in dem derzeitigen
System. Dies unterstützt
wiederum das System dabei, den geeigneten Moment für die Übergabe
an eine andere Basisstation zu bestimmen, und verbessert demzufolge
die Verbindungsqualität.
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Frequenzsprung
bezieht sich darauf, dass die Sendefrequenz, die bei einer Verbindung
verwendet wird, in vorbestimmten Intervallen geändert wird. Durch Frequenzsprung
kann die Übertragungsqualität insbesondere
in Fällen
verbessert werden, wenn ein Teilnehmerendgerät sich sehr langsam bewegt oder
stationär
ist, wie es oft der Fall ist, wenn ein handgeführtes Mobiltelefon verwendet
wird. Frequenzsprung hilft auch dabei, die Interferenz, die von der
Funkverbindung bewirkt wird, auf mehrere Frequenzen aufzuteilen,
und dies führt
dazu, dass eine momentane Störung
bei einer gegebenen Frequenz klein bleibt.
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Nicht
kontinuierliche Übertragung
ist wiederum ein Betriebszustand, in dem der Sender für die Zeit
abgeschaltet wird, wenn keine Daten zu übertragen sind. Dies trägt dazu
bei, die Interferenz zu verringern, die von der Funkverbindung verursacht
wird, und verbessert die Wiederverwendung von Frequenzen, was zu
einer verbesserten Gesamtkapazität
des Systems führt.
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Da
der Sendepegel eines Teilnehmerendgeräts und einer Basisstation gesteuert
werden kann, kann eine Situation verhindert werden, in der die Sendeleistung
einer Zelle so erhöht
werden müsste, dass
sie aufgrund von Schattenbereichen den in normalen Bereichen benötigten Leistungspegel übersteigt,
um eine zufriedenstellende Feldstärke für die Schattenbereiche bereitzustellen.
Eine solche Situation würde
dazu führen,
dass die Feldstärke
in normalen Bereichen unnötig
hoch ist, was zu einer beeinträchtigten
Wiederverwendbarkeit der Frequenzen und demzufolge zu einer verringerten
Gesamtkapazität
des Systems führt.
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Im
Folgenden wird die Erfindung detaillierter beschrieben werden, unter
Bezug auf die Beispiele gemäß der angefügten Zeichnung,
in der
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1 ein
Mobilfunksystem zeigt, auf welches das Verfahren der Erfindung angewendet
werden kann;
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2 die
derzeitige Struktur eines TDMA-Rahmens eines Teilnehmerendgeräts in dem GSM-System
zeigt;
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3 die
Struktur zweier aufeinander folgender Rahmen eines Teilnehmerendgeräts in dem GSM-System
gemäß dem Verfahren
der Erfindung zeigt; und
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4 ein
Blockdiagramm ist, das die Struktur des Teilnehmerendgeräts des Mobilfunksystems der
Erfindung zeigt.
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1 stellt
ein Mobilfunksystem dar, auf das das Verfahren der Erfindung angewendet
werden kann. In dem Mobilfunksystem umfasst jede Zelle mindestens
eine Basisstation BS, die mit Teilnehmerendgeräten MS in ihrem Bereich kommuniziert.
In Mobilfunksystemen werden Benutzersprach- und Datenverkehr zwischen
den Basisstationen und einem Teilnehmerendgerät auf Verkehrskanälen übertragen.
Zusätzlich
werden zahlreiche Steuernachrichten und Systeminformationen zwischen
der Basisstation und dem Teilnehmerendgerät benötigt, und diese werden auf
Steuerkanälen übertragen.
Das Verfahren der Erfindung kann auf jedes Mobilfunksystem angewendet
werden, welches das Zeitvielfachzugriffs-TDMA-System verwendet.
Im Folgenden wird das Verfahren der Erfindung in dem GSM-System
beschrieben, aber sie ist keineswegs darauf zu beschränken.
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2 stellt
die derzeitige Struktur eines TDMA-Rahmens eines Teilnehmerendgeräts in dem GSM-System
dar. In dem GSM-System umfasst ein TDMA-Rahmen acht Zeitschlitze,
die von 0 bis 7 nummeriert sind. Eine Zelle kann eine Vielzahl von Trägerwellenfrequenzen
verwenden. GSM-Zellen umfassen immer eine Trägerwellenfrequenz, wobei der
erste Zeitschlitz, mit der Zahl 0 bezeichnet, deren TDMA-Rahmens
verwendet wird, um Anrufaufbauinformationen, d.h. der BCCH-Kanal
von der Basisstation zu Teilnehmerendgeräten zu übertragen. Die Basisstation
verwendet den gleichen Zeitschlitz zum Bestätigen des Verbindungsaufbausignals,
das von dem Teilnehmerendgerät
gesendet wird. Die vorstehende Frequenz wird hier als die BCCH-Trägerwellenfrequenz
bezeichnet. In einem freien Zustand empfangen Teilnehmerendgeräte die BCCH-Kanäle einer
Basisstation. Sie müssen
immer die Frequenzen kennen, auf denen das BCCH-Signal gesendet wird.
Demzufolge erlaubt die BCCH-Trägerwellenfrequenz
in dem derzeitigen GSM-System keinen Frequenzsprung.
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In
dem derzeitigen GSM-System wird die BCCH-Trägerwellenfrequenz kontinuierlich
bei einem konstanten Leistungspegel gesendet. Ein Teilnehmerendgerät misst
kontinuierlich die Leistungspegel der BCCH-Trägerwellenfrequenzen von benachbarten
Basisstationen und teilt die Messergebnisse der Basisstation mit,
die das Teilnehmerendgerät
bedient. Auf der Basis dieser Messergebnisse bestimmt das System
den geeigneten Moment für
eine Übergabe
an eine andere Basisstation. Um in der Lage zu sein, die Signaldämpfung zwischen
Basisstationen und Teilnehmerendgeräten zu messen, müssen die
BCCH-Trägerwellenfrequenzen
bei einem konstanten Leistungspegel gemessen werden.
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In
dem derzeitigen GSM-System hat ein Teilnehmerendgerät nur eine
sehr beschränkte
Zeit zum Messen der Leistungspegel der BCCH-Trägerwellenfrequenzen benachbarter
Basisstationen, wie aus 2 ersehen werden kann. In 2 bezeichnet
RX den Zeitschlitz eines Rahmens, in dem das Teilnehmerendgerät empfängt, und
TX bezeichnet den Zeitschlitz eines Rahmens, in dem das Teilnehmerendgerät sendet.
In dem GSM-System sendet und empfängt ein Teilnehmerendgerät bei verschiedenen
Frequenzen, d.h. die verschiedenen Übertragungsrichtungen besitzen
dedizierte Frequenzen. MON bezeichnet wiederum die Zeitschlitze
eines Rahmens, in denen das Teilnehmerendgerät benachbarte Basisstationen
misst. Wenn ein Teilnehmerendgerät
ein Signal von der Basisstation in dem Zeitschlitz 0 eines Rahmens
empfängt,
sendet es ein Signal an die Basisstation in dem Zeitschlitz 3 des
Rahmens und misst benachbarte Basisstationen in den Zeitschlitzen
5 und 6 des Rahmens. Da ein Empfang in irgendeinem der Zeitschlitze
0 bis 7 eines Rahmens stattfinden kann, kann Senden und Messung
einer Basisstation auch in irgendeinem der Zeitschlitze eines Rahmens
stattfinden. Dies ist der Grund, warum die BCCH-Trägerwellenfrequenz
kontinuierlich gesendet werden muss.
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3 stellt
die Struktur zweier aufeinander folgender Rahmen eines Teilnehmerendgeräts in dem
GSM-System gemäß dem Verfahren
der Erfindung dar. In 3 bezeichnet RX den Zeitschlitz
eines Rahmens, in dem das Teilnehmerendgerät empfängt, und TX den Zeitschlitz,
in dem das Teilnehmerendgerät
sendet. MON wiederum bezeichnet die Zeitschlitze, des Rahmens, in
dem das Teilnehmerendgerät
benachbarte Basisstationen misst. In dem Verfahren der Erfindung
empfängt
das Teilnehmerendgerät
in zwei Zeitschlitzen und sendet in zwei Zeitschlitzen während eines
Rahmens, und das Teilnehmerendgerät verwendet den folgenden Rahmen zum
Messen benachbarter Basisstationen. Dies bedeutet, dass das Teilnehmerendgerät jeden
zweiten Rahmen für
den Empfang und das Senden und jeden zweiten zum Messen benachbarter
Basisstationen verwendet. Wenn zum Beispiel das Teilnehmerendgerät ein Signal
von der Basisstation in den Zeitschlitzen 0 und 1 eines ersten Rahmens
empfängt,
sendet es ein Signal an die Basisstation in den Zeitschlitzen 3
und 4 des ersten Rahmens. Aufgrund dessen kann das Teilnehmerendgerät die benachbarten
Basisstationen für
eine Periode messen, die in dem Zeitschlitz 6 des ersten Rahmens
beginnt und ununterbrochen bis zu dem Zeitschlitz 6 eines zweiten
Rahmens fortgesetzt wird. Demzufolge kann das Teilnehmerendgerät bis zu
neun aufeinander folgende Zeitschlitze zum Messen benachbarter Basisstationen
verwenden. Da das Teilnehmerendgerät zumindest acht aufeinander
folgende Zeitschlitze zum Messen benachbarter Basisstationen verwenden
kann, ist es in der Lage den Zeitschlitz 0 der Basisstations-BCCH-Trägerwellenfrequenz,
d.h. den BCCH-Kanal mindestens während
zweier aufeinander folgender Rahmen zu messen. Da das Teilnehmerendgerät in der
Lage ist, den Zeitschlitz 0 der BCCH-Trägerwellenfrequenz während mindestens
zweier aufeinander folgender Rahmen zu messen, können Frequenzsprung, nicht kontinuierliche Übertragung
und Leistungssteuerung in den anderen Zeitschlitzen 1 bis 7 der
BCCH-Trägerwellenfrequenz
verwendet werden, um die Verbindungsqualität und Systemkapazität zu verbessern.
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Dank
des Verfahrens und Mobilfunksystems der Erfindung muss nur der Zeitschlitz
0, d.h. der BCCH-Kanal der BCCH-Trägerwellenfrequenz kontinuierlich
bei einem konstanten Leistungspegel gesendet werden. In dem derzeitigen
GSM-System werden alle Zeitschlitze 0 bis 7 der BCCH-Trägerwellenfrequenz
kontinuierlich bei konstantem Leistungspegel gesendet, d.h. sowohl
der BCCH-Kanal als auch Verkehrskanäle. Das Verfahren der Erfindung beeinflusst
die Datenübertragungsrate
der Verkehrskanäle
nicht.
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Lassen
wir uns nun die Struktur des Sender/Empfängers des Mobilfunksystems
der Erfindung studieren. 4 ist ein Blockdiagramm, welches
die wesentlichen Teile der Struktur eines Teilnehmerendgeräts in dem
Mobilfunksystem der Erfindung beispielhaft zeigt. Die Fachleute
werden einsehen, dass eine Basisstation auch entsprechende Komponenten umfasst.
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Ein
Teilnehmerendgerät 10 umfasst
eine Empfängerseite
A und eine Senderseite B. Die Empfängerseite A umfasst eine Antenne 11 zum
Transportieren eines empfangenen Signals zu Funkfrequenzeinheiten 12,
in denen das Signal in die Zwischen- und Basisbandfrequenz umgewandelt
wird und in denen das Signal in digitale Form umgewandelt wird.
Von den Funkfrequenzeinheiten wird das Signal zu Demodulationsmitteln 13 transportiert,
in denen das Signal demoduliert und erfasst wird. Von den Demodulationsmitteln
wird das Signal weiter zu Dekodierungsmitteln 14 transportiert,
in denen ein Kanal- und Sprachdekodieren ausgeführt wird. Von den Dekodierungsmitteln
wird das Signal zu einem Lautsprecher 15 transportiert.
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Die
Senderseite B umfasst ein Mikrofon 16, von welchem das
Signal durch Kodierungsmittel 17 zu Modulationsmitteln 18 und
weiter zu Funkfrequenzeinheiten 19 transportiert wird,
welche das Signal zu Funkfrequenzen umwandeln und verstärken und
es durch eine Antenne 20 senden. Das Teilnehmerendgerät umfasst
weiter Steuerungsmittel 21, die von der Empfängerseite
A und der Senderseite B geteilt werden bzw. ihnen gemein sind. Der
Sender/Empfänger der
Erfindung umfasst natürlich
andere Komponenten, z.B. Filter, wie die Fachleute einsehen werden. Diese
sind jedoch aus Gründen
der Klarheit nicht gezeigt.
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Der
Sender/Empfänger
des Mobilfunksystems der Erfindung umfasst Mittel zum Senden in zwei
Zeitschlitzen und Empfangen in zwei Zeitschlitzen während eines
Rahmens. Das Teilnehmerendgerät
des Mobilfunksystems der Erfindung umfasst weiter Mittel zum Verwenden
der Zeitschlitze des Rahmens, der dem Rahmen folgt, der für Senden
und Empfangen verwendet wird, zum Messen benachbarter Basisstationen.
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Obwohl
die Erfindung vorstehend unter Bezug auf das Beispiel gemäß der angefügten Zeichnung
erläutert
worden ist, ist es klar, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist,
sondern auf verschiedene Arten innerhalb des Schutzumfangs der erfinderischen
Idee modifiziert werden kann, wie sie in den angefügten Ansprüchen offenbart
ist.