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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verbindungsherstellungsverfahren mit einer
Herstellung einer zufallszugriffsartigen Verbindung unter Verwendung
eines Zufallszugriffskanals bzw. "random access channel", das in einem Funksystem
verwendet wird, das mehrere Teilnehmerendgerätvorrichtungen und Basisstationen
aufweist, wo eine oder mehrere Sende-Empfänger-Einheiten arbeiten, wobei
in dem System die Verbindungsherstellung zwischen der Teilnehmerendgerätvorrichtung
und der Basisstation möglich
ist, wenn sich die Teilnehmerendgerätvorrichtung im Versorgungsbereich
einer oder mehrerer Sende-Empfänger-Einheiten
der Basisstation befindet, wobei die Teilnehmerendgerätvorrichtung
die Qualität
der herzustellenden Verbindungen in diesem Bereich bewertet.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren eine Teilnehmerendgerätvorrichtung,
die dazu angepasst ist, eine zufallszugriffsartige Verbindung durch
Verwenden eines Zufallszugriffskanals in einem Funksystem herzustellen,
wobei das Funksystem mehrere Teilnehmerendgerätvorrichtungen und Basisstationen
aufweist, die eine oder mehrere Sende-Empfänger-Einheiten aufweisen, und
wobei in dem System die Verbindung zwischen der Teilnehmerendgerätvorrichtung
und der Basisstation möglich
ist, wenn sich die Teilnehmerendgerätvorrichtung im Versorgungsbereich
einer oder mehrerer Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten befindet, wobei
die Teilnehmerendgerätvorrichtung
eine Bewertungseinrichtung zum Überwachen
der Qualität
der herzustellenden Verbindungen aufweist.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Funksystem mit mehreren Teilnehmerendgerätvorrichtungen
und Basisstationen, die eine oder mehrere Sende-Empfänger-Einheiten
aufweisen, wobei die Teilnehmerendgerätvorrichtung dazu angepasst
ist, eine Aufforderung zu einer Herstellung einer zufallszugriffsartigen
Verbindung über
einen Zufallszugriffskanal zu senden, wobei in dem System die Verbindung
zwischen der Teilnehmerendgerätvorrichtung
und der Basisstation möglich
ist, wenn sich die Teilnehmerendgerätvorrichtung im Versorgungsbereich
einer oder mehrerer Sende-Empfänger-Einheiten
der Basisstation befindet, wobei die Teilnehmerendgerätvorrichtung
eine Bewertungseinrichtung zum Überwachen
der Qualität
der herzustellenden Verbindungen in diesem Bereich aufweist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
typisches Zellular-Funksystem, wie beispielsweise das CDMA-System
(Code-Multiplex bzw. "Code
Division Multiple Access"),
weist einen Satz von Teilnehmerendgerätvorrichtungen und Basisstationen
auf. Wenn eine Teilnehmerendgerätvorrichtung
keine Verbindung auf einem normalen Verkehrskanal aufweist, überwacht
sie Funkruf- bzw. "paging"-Kanäle der Basisstation
und sendet, wenn notwendig, Nachrichten auf einem Zugriffskanal
zur Basisstation. Der Funkrufkanal und der Zugriffskanal stellen
einen Organisationskanal bereit. Wenn in dem Zellular-Funksystem
eine Verbindung zwischen einer Teilnehmerendgerätvorrichtung und einer Basisstation
hergestellt wird, sendet entweder die Teilnehmerendgerätvorrichtung
oder die Basisstation eine Verbindungsherstellungsaufforderung auf
dem Organisationskanal. Von allen möglichen Zugriffskanälen und
von den für
die Phase eines Pseudo-Störungs-Code
bzw. "pseudo-noise
code" verfügbaren Phasen
wird üblicherweise
ein spezieller Zufallszugriffskanal (BACH), der ein Kanal einer
Teilnehmerendgerätvorrichtung ist,
als ein Zugriffskanal im CDMA-Zellular-Funksystem zum Herstellen
einer Verbindung verwendet. Wenn eine Funkverbindung herzustellen
ist, senden die Endgerätvorrichtungen
eine Verbindungsherstellungsnachricht über einen Zugriffskanal zur
Basisstation, die sie zu dem System weiterleitet, wo der Verbindung
Verkehrskanalressourcen zugewiesen werden. Wenn die Basisstation
eine Verkehrskanalverbindung anfordert, sendet sie eine Aufforderung über einen
Funkrufkanal zur Teilnehmerendgerätvorrichtung, die auf den Funkruf durch
Anfordern eines Verkehrskanals für
ihre Verwendung über
den Zugriffskanal antwortet.
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Im
CDMA-System sendet jede Basisstation kontinuierlich ein Pilotsignal,
so dass in verschiedenen Sektoren oder Strahlen bzw. "beams" der Basisstation
ein spezielles Pilotsignal vorhanden ist, weil jeder Sektor und
Strahl eine spezielle Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit aufweist. Es ist
bereits bekannt, ein Pilotsignal zum Identifizieren einer Basisstation,
eines Strahls oder Sektors der Basisstation zu verwenden. Ein Pilotsignal
ist ein spreizcodiertes Signal ohne Datenmodulation, wobei jede
Basisstation dieses Signal kontinuierlich zu ihrem Versorgungsbereich
sendet. Die Endgerätvorrichtung
kann die Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten durch das Pilotsignal
identifizieren, weil sich die Phasen der Spreizcodes im Pilotsignal
voneinander unterscheiden. Die Teilnehmerendgerätvorrichtungen führen kontinuierlich Messungen
von Pilotsignalen durch, und Teilnehmerendgerätvorrichtungen stellen eine
aktive Gruppe der Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten her, die die
besten Verbindungen bereitstellen, wobei beim Herstellen neuer Verbindungen die
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
in der Gruppe verwendet werden.
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Jede
Basisstation sendet auch auf einem Sync-Kanal. Ein Signal des Sync-Kanals
kann immer dann demoduliert und detektiert werden, wenn das Pilotsignal
identifiziert werden kann. Auf dem Sync-Kanal werden Informationen über die
Basisstation, über
die Leistung und die Phase des Pilotsignals und über die Größe von Aufwärtsstreckeninterferenzen übertragen.
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Zusätzlich zu
einer leitungsvermittelten Verbindung können die Basisstation und die
Teilnehmerendgerätvorrichtung über eine
Paketmodus-Verbindung
kommunizieren, die im PRMA-System (Paket-Reservierungs-Mehrfachzugriff bzw. "Packet Reservation
Multiple Access")
verwendet wird. In diesem Fall wird der zum Übertragen des Signals benötigte Kanal
nur für
die Dauer des Signals reserviert, und er wird sofort freigegeben,
wenn das Signal diskontinuierlich ist oder wenn es endet oder eine
Unterbrechung aufweist. Falls das Signal diskontinuierlich gesendet
wird muss der Kanal nach jeder Unterbrechung wieder reserviert werden.
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Die
Patentveröffentlichung
EP 0288904 lehrt ein Mikrozellular-Kommunikationssystem,
das Makro-Diversity verwendet.
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Die
Patentveröffentlichung
EP 0565507 lehrt eine Leistungssteuerung
für einen
Zufallszugriff-Rufaufbau in einem Mobiltelefonsystem.
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Wenn
in Lösungen
gemäß dem Stand
der Technik ein Teilnehmerendgerät
eine Verbindung mit einer Basisstation auf dem Zugriffskanal herstellt,
besteht die Verbindung nur zu einer Basisstation, einem Sektor oder
Strahl der Basisstation. Zugriffskanal- und Funkrufkanal-Verbindungen werden
insbesondere beim Herstellen einer Verkehrskanalverbindung verwendet,
wobei der Verkehrskanal in diesem Fall zumindest zunächst zu
nur einer Basisstation, einem Sektor oder Strahl der Basisstation
eine Verbindung aufweisen wird, wenn die Verbindungsherstellung
erfolgreich ist. Dies führt
zu der Notwendigkeit, die Übertragungsleistung
der Teilnehmerendgerätvorrichtung
und/oder der Basisstation wesentlich zu erhöhen, und ein Aktualisieren
der aktiven Gruppe schnell durchzuführen, wodurch der Interferenzpegel
und die Menge an Signalisierung zunehmen werden. Des Weiteren ist
es während
einer Paketmodus-Übertragung
schwierig, ein nachfolgend als "soft
handover" bezeichnetes
weiches Weiterreichen in der Mitte des Pakets durchzuführen, obwohl
sich die Qualität
der Verbindung während
der Übertragung
derart ändern
würde,
dass ein Weiterreichen bzw. "handover" günstig wäre.
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Eine Kurzbeschreibung
der Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Lösung zustande zu bringen, die
Interferenzen insbesondere bezüglich
des Anfangsstadiums der Verbindung vermindert und die Verwendung
von Makro-Diversity auch für
eine Paketmodus-Verbindung ermöglicht.
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Dies
wird erreicht mit einem Verbindungsherstellungsverfahren mit einer
Herstellung einer zufallszugriffsartigen Verbindung unter Verwendung eines
Zufallszugriffskanals, das in einem Funksystem verwendet wird, das
eine Vielzahl von Teilnehmerendgerätvorrichtungen und eine Vielzahl
von Basisstationen aufweist, wo eine oder mehrere Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
arbeiten, wobei in dem System eine Verbindungsherstellung zwischen
einer aus der Vielzahl von Teilnehmerendgerätvorrichtungen und einer aus
der Vielzahl von Basisstationen möglich ist, wenn sich die Teilnehmerendgerätvorrichtung
im Versorgungsbereich einer oder mehrerer Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
der Basisstation befindet, wobei die Teilnehmerendgerätvorrichtung
die Qualität
der Verbindungen bezüglich
einer Vielzahl von in der zumindest einen Basisstation enthaltenen
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
bewertet. Das Verfahren weist weiter auf: ein Auswählen einer
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit
mit der Verbindung der besten Qualität von der Teilnehmerendgerätvorrichtung;
ein Übermitteln
einer Verbindungsherstellungsaufforderungsnachricht von der Teilnehmerendgerätvorrichtung
auf einem Zufallszugriffskanal zu der Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit mit
der Verbindung der besten Qualität,
wobei die Verbindungsherstellungsaufforderungsnachricht Informationen über die
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten umfasst,
welche von der Teilnehmerendgerätvorrichtung
für die
Verbindungsherstellung ausgewählt
wurden; und ein Übermitteln
einer Kanalzuweisungsnachricht von der Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit
mit der Verbindung der besten Qualität an die Teilnehmerendgerätvorrichtung.
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Dies
wird des Weiteren erreicht mit einer Teilnehmerendgerätvorrichtung,
die dazu angepasst ist, eine zufallszugriffsartige Verbindung durch
Verwenden eines Zufallszugriffskanals in einem Funksystem herzustellen,
wobei das Funksystem eine Vielzahl von Teilnehmerendgerätvorrichtungen
und eine Vielzahl von Basisstationen aufweist, die eine oder mehrere
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
aufweisen, und wobei in dem System die Verbindung zwischen einer
aus der Vielzahl von Teilnehmerendgerätvorrichtungen und einer aus
der Vielzahl von Basisstationen möglich ist, wenn sich die Teilnehmerendgerätvorrichtung
im Versorgungsbereich einer oder mehrerer Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
befindet, wobei die Teilnehmerendgerätvorrichtung eine Bewertungseinrichtung
zum Überwachen
der Qualität
der Verbindungen bezüglich
einer Vielzahl von in der zumindest einen Basisstation enthaltenen
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
aufweist. Die Teilnehmerendgerätvorrichtung
ist konfiguriert, um eine Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit mit der Verbindung
der besten Qualität
auszuwählen,
die Teilnehmerendgerätvorrichtung
ist auch konfiguriert, um eine Verbindungsherstellungsaufforderungsnachricht
auf einem Zufallszugriffskanal zu der Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit
mit der Verbindung der besten Qualität zu übermitteln, wobei die Verbindungsherstellungsaufforderungsnachricht
Informationen über
die Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten beinhaltet, welche
von der Teilnehmerendgerätvorrichtung
für die
Verbindungsherstellung ausgewählt
wurden, und die Teilnehmerendgerätvorrichtung
ist konfiguriert, um von der Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit
mit der Verbindung der besten Qualität als eine Antwort auf die
Verbindungsherstellungsaufforderungsnachricht eine Kanalzuweisungsnachricht
zu empfangen.
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Dies
wird des Weiteren erreicht mit einem Funksystem mit einer Vielzahl
von Teilnehmerendgerätvorrichtungen
und Basisstationen, die eine oder mehrere Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
aufweisen, wobei eine der Vielzahl der Teilnehmerendgerätvorrichtungen
dazu angepasst ist, eine Aufforderung zu einer Herstellung einer
zufallszugriffsartigen Verbindung über einen Zufallszugriffskanal
zu senden, wobei in dem System die Verbindung zwischen einer aus
der Vielzahl von Teilnehmerendgerätvorrichtungen und einer aus der
Vielzahl von Basisstationen möglich
ist, wenn sich die Teilnehmerendgerätvorrichtung im Versorgungsbereich
einer oder mehrerer Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten der Basisstation
befindet, wobei die Teilnehmerendgerätvorrichtung eine Bewertungseinrichtung
zum Überwachen
der Qualität
der Verbindungen bezüglich
einer Vielzahl von in der zumindest einen Basisstation enthaltenen
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
aufweist. Die Teilnehmerendgerätvorrichtung
ist konfiguriert, um eine Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit mit der Verbindung
der besten Qualität
auszuwählen,
und auch, um eine Verbindungsherstellungsaufforderungsnachricht
auf einem Zufallszugriffskanal zu der Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit mit
der Verbindung der besten Qualität
zu übermitteln,
wobei die Verbindungsherstellungsaufforderungsnachricht Informationen über die
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten aufweist,
welche von der Teilnehmerendgerätvorrichtung
für die
Verbindungsherstellung ausgewählt
wurden, und die Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit mit der Verbindung
der besten Qualität
ist konfiguriert, um durch Übermitteln
einer Kanalzuweisungsnachricht zu der Teilnehmerendgerätvorrichtung
zu antworten.
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Dies
wird des Weiteren erreicht mit einer Basisstation in einem Funksystem,
wobei das Funksystem eine Vielzahl von Teilnehmerendgerätvorrichtungen
und Basisstationen mit einer oder mehreren Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten aufweist,
wobei die Teilnehmerendgerätvorrichtung
dazu angepasst ist, über einen
Zufallszugriffskanal eine Aufforderung zur Herstellung einer zufallszugriffsartigen
Verbindung zu senden, und wobei im System die Verbindung zwischen
einer der Vielzahl von Teilnehmerendgerätvorrichtungen und einer der
Vielzahl von Basisstationen möglich
ist, wenn sich die Teilnehmerendgerätvorrichtung im Versorgungsbereich
einer oder mehrerer Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten der Basisstation
befindet, wobei die Teilnehmerendgerätvorrichtung eine Bewertungseinrichtung
zum Überwachen
der Qualität
der Verbindungen bezüglich
einer Vielzahl von in der zumindest einen Basisstation enthaltenen
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
aufweist. Eine Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit,
die von der Teilnehmerendgerätvorrichtung
basierend auf ihrer besten Verbindungsqualität ausgewählt wird, ist konfiguriert,
um eine Verbindungsherstellungsaufforderungsnachricht von einer
Teilnehmerendgerätvorrichtung
auf einem Zufallszugriffskanal zu empfangen, wobei die Verbindungsherstellungsaufforderungsnachricht
Informationen über
die Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten umfasst,
welche von der Teilnehmerendgerätvorrichtung
für die Verbindungsherstellung
ausgewählt
wurden, und die Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit mit der Verbindung
der besten Qualität
ist konfiguriert, um durch Übermitteln
einer Kanalzuweisungsnachricht zu der Teilnehmerendgerätvorrichtung
zu antworten.
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Mit
der Lösung
der Erfindung werden erhebliche Vorteile erreicht. Durch Verwenden
des Verfahrens der Erfindung wird vom Beginn einer Verbindungsherstellung
an ein Makro-Diversity-Zustand angenommen. In diesem Fall ist die
Aktualisierung der aktiven Gruppe weniger notwendig, und beim Beginn
der Verbindung kann eine niedrigere Übertragungsleistung als in
Lösungen
gemäß dem Stand
der Technik verwendet werden. Auf diese Weise wird der Bedarf an
Signalisierung verringert, und die Kapazität des Systems nimmt zu.
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Auch
in einer Paketmodus-Datenübertragung
wird ein Makro-Diversity-Zustand
direkt angenommen, wobei sich der Zustand für die Dauer des gesamten Pakets
fortsetzt, wobei sich in diesem Fall die Qualität der bereitgestellten Verbindung
mit geringerer Wahrscheinlichkeit während des Pakets verschlechtert.
Die Verwendung von Makro-Diversity auf einer Paketmodus-Verbindung ist nur
durch ein Verfahren gemäß der Erfindung
möglich,
weil es schwierig ist, ein soft handover während eines Pakets durchzuführen.
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Bei
der SDMA-Technik (Raummultiplex bzw. "Space Division Multiple Access") findet die Übertragung und
der Empfang der Basisstation in schmalen Strahlen statt, von denen
jeder eine spezielle Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit aufweist. In diesem Fall wird
die beste Verbindung mit dem Verfahren der Erfindung ermöglicht.
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
des Verfahrens der Erfindung treten auch in den beigefügten abhängigen Ansprüchen in
Erscheinung, die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Teilnehmerendgerätvorrichtung
der Erfindung treten in den beigefügten abhängigen Ansprüchen in
Erscheinung, die sich auf die Teilnehmerendgerätvorrichtung beziehen, und
die bevorzugten Ausführungsbeispiele
des Funksystems der Erfindung treten in den beigefügten abhängigen Ansprüchen in
Erscheinung, die sich auf das Funksystem beziehen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Die
Erfindung wird im Folgenden ausführlicher.
mit Bezug auf die Beispiele der beigefügten Zeichnung erläutert, wobei
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1 die
Teilnehmerendgerätvorrichtung
der Erfindung veranschaulicht, und
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2 das
Funksystem der Erfindung veranschaulicht.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Die
Erfindung wird im Folgenden ausführlicher
durch Untersuchen ihrer Arbeitsweise in einem CDMA-Zellular-Funksystem erläutert, ohne
sie darauf zu beschränken.
Die Erfindung ist auch zur Verwendung in einem Zeitmultiplex-GSM (Globales System
für Mobilkommunikation
bzw. "Global System
for Mobile communication")-System
und/oder in SDMA- und PRMA-Systemen geeignet.
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1 veranschaulicht
die Teilnehmerendgerätvorrichtung
der Erfindung in ihren wesentlichen Teilen. Die Teilnehmerendgerätvorrichtung
weist einen Empfängerteil
A und einen Senderteil B auf. Der Empfängerteil A weist eine Antenne 10,
Funkfrequenzteile 11, einen A/D-Wandler 12, einen
Demodulator 13, eine Signalqualität-Bewertungseinrichtung 14, eine
Auswahleinrichtung 15, einen Kanaldecodierer 16,
einen Quellendecodierer 17 und einen Lautsprecher 18 auf.
Der Senderteil B weist ein Mikrophon 20, einen Quellencodierer 21,
einen Kanalcodierer 22, einen Modulator 23, einen
D/A-Wandler 24, Funkfrequenzteile 25 und eine
Antenne 26 auf.
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Der
Basisstations-Sende-Empfänger
ist in wesentlichen Teilen der Teilnehmerendgerätvorrichtung ohne Lautsprecher
und ohne Mikrophon ähnlich.
Der Basisstations-Sende-Empfänger
weist jedoch im Allgemeinen mehrere Empfangsantennen für Raum-Diversity-Empfang
auf. Aufgrund dieser Tatsache werden die Signale von verschiedenen
Antennen auch durch eine Diversity-Kombinationseinrichtung kombiniert.
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Der
Empfangsteil A arbeitet in der folgenden Weise. Ein durch die Funkfrequenzteile 11 von
der Antenne 10 empfangenes Funkfrequenz-Analog-Signal wird
in eine Zwischenfrequenz transferiert und gefiltert. Das durch den
A/D-Wandler 12 gefilterte Signal wird in ein digitales
Signal gewandelt. Der Demodulator 13 weist einen inkohärenten Demodulator
auf, der aus einem breitbandigen, spreizcodierten Pseudo-Störungs-Signal
ein schmalbandiges Datensignal wiederherstellt, und einen orthogonalen
Demodulator, der die Bits des empfangenen Datensignals üblicherweise
auf der Basis von Korrelation bestimmt. Im Demodulator 13 werden auch
verschiedene Diversity-Kombinationen durchgeführt, falls derartige Diversity-Kombinationen
im Empfängerteil
A verwendet werden. Durch die Signalqualität-Bewertungseinrichtung 14 wird
ein Schätzwert,
wie beispielsweise ein Signalstörungsschätzwert,
bereitgestellt. Die Auswahleinrichtung 15 wählt die
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit-Kandidaten
mit den besten Verbindungen für
eine künftige
Verbindung aus. Der Kanaldecodierer 16 decodiert üblicherweise
ein faltungscodiertes Signal, und seine Arbeitsweise basiert beispielsweise
auf einem Viterbi-Algorithmus. Des Weiteren weist der Kanaldecodierer 16 im
Allgemeinen eine Einrichtung zum Entschlüsseln bzw. "decrypting" und Entschränken bzw. "de-interleaving" eines vorverarbeiteten Signals auf.
Der Quellendecodierer 17 decodiert im Allgemeinen ein vom
Kanaldecodierer 16 empfangenes RELP-codiertes Signal (residual
angeregter Linearprädiktionscodierer
bzw. "Residually
Excited Linear Predictive coder"),
D/A-wandelt und,
zum Schluss, verstärkt
das Signal in eine Form, die für
den Lautsprecher 18 geeignet ist.
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Der
Senderteil B arbeitet in der folgenden Weise. Das Mikrophon 20 empfängt ein
Audiosignal und sendet eine elektronische Antwort zum Quellendecodierer 21,
der sie A/D-wandelt und beispielsweise RELP-codiert. Das digitale
Signal vom Quellendecodierer 21 schreitet zum Kanalcodierer 22 fort,
der das Signal üblicherweise
faltungscodiert. Zusätzlich
verschlüsselt
der Kanalcodierer 22 üblicherweise
das Signal und verschränkt
die Bit oder Bitgruppen des Signals. Das faltungscodierte schmalbandige
Signal wird in einem Modulator 23 in ein breitbandiges
Spreizspektrumsignal pseudo-störungscodiert.
Anschließend
wird das Spreizspektrumsignal durch den D/A-Wandler in ein analoges
Signal gewandelt, und das analoge Signal wird in Funkfrequenzteilen 25 in
ein Funkfrequenzsignal gewandelt und über die Antenne 26 gemäß dem Stand
der Technik gesendet.
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Eine
Steuerungseinrichtung 19 steuert die Funktion sowohl des
Empfängerteils
A als auch das Senderteils B. Die Einrichtungen 13 bis 17, 19 und 21 bis 23 und
die darin umfassten Funktionen sind in Lösungen gemäß dem Stand der Technik durch
einen Signalverarbeitungsprozessor und/oder als ein ASIC-Schaltkreis implementiert.
Die Antennen 10 und 26 sind Sender- und Empfängerantennen
von Systemen gemäß dem Stand
der Technik. Das Mikrophon 20, der Lautsprecher 18,
die Funkfrequenzteile 11 und 24 und der A/D-Wandler 12 und
der D/A-Wandler 24 sind ebenso Teile gemäß dem Stand
der Technik, die in Funksystemen gemäß dem Stand der Technik verwendet
werden.
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2 veranschaulicht
eine schematische Darstellung des Funksystems, das nachfolgend auf
der Basis der CDMA-Technik
erläutert
wird, ohne die Erfindung darauf zu beschränken. Zwei Basisstationssteuerungen 31 und 32 sind
mit einer Mobilfunkvermittlung bzw. "mobile services switching centre" 30 durch
digitale Übertragungsverbindungen
bzw. "Übertragungs-Links" verbunden, wobei
die Basisstationssteuerungen beispielsweise die Anzahl der Verbindungen überwachen
und davon ableiten, welche der durch eine Teilnehmerendgerätvorrichtung 37 vorgeschlagenen
Verbindungen möglich
sind. Basisstationen 33 und 34 und, entsprechend,
Basisstationen 35 und 36 sind des Weiteren mit
den Basisstationssteuerungen 31 und 32 durch digitale Übertragungsverbindungen
verbunden. Teilnehmerendgerätvorrichtungen 37 und 38 weisen
eine Verbindung zu den Basisstationen 33 bis 36 auf.
Jede Basisstationssteuerung und die ihr zugeordneten Basisstationen
bilden ein Basisstationssystem. Der Versorgungsbereich einer Basisstation
bildet üblicherweise
eine Zelle. Jede der Basisstationen 33 bis 36 verfügt über eine
endliche Anzahl von Betriebsfunkkanälen, wo beispielsweise Pilot-,
Sync-, Funkruf- und Verkehrssignale übertragen werden. Jede Basisstation 33 bis 36 weist
eine oder mehrere Sende-Empfänger-Einheiten 40 bis 47 auf.
Ihre Basisstationsantennen können
Antennensysteme sein, mittels derer es für verschiedene Empfängereinheiten
der Basisstation möglich
ist, zu verschiedenen Strahlen zu verbinden. Es können auch
Diversity-Antennen verwendet werden. Die Basisstationen 33 bis 36 weisen
zusätzlich
zu den Sende-Empfänger-Einheiten 40 bis 47 periphere
Vorrichtungen 50 auf, die beispielsweise eine Einrichtung
und eine Energieversorgung gemäß dem Stand
der Technik aufweisen, die mit Signalübertragung in Beziehung stehen.
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Das
Verfahren der Erfindung wird nun anhand der 1 und 2 näher untersucht.
Es wird zunächst
angenommen, dass der Bedarf an einer Herstellung einer Verbindung
zwischen der Teilnehmerendgerätvorrichtung
und der Basisstation an der Teilnehmerendgerätvorrichtung 37 auftritt.
Wenn die Teilnehmerendgerätvorrichtung 37 eine
Verbindungsherstellung initiiert, sendet sie auf dem Zugriffskanal
(RACH) eine Übertragungsaufforderung
oder, allgemeiner, eine Verbindungsherstellungsaufforderung bezüglich mehrerer Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten zu einer
Basisstation 33, von der die Aufforderung zur Basisstationssteuerung 31 weitergeleitet
wird. In der Lösung
der Erfindung antworten mehrere Basisstationen, zum Beispiel Basisstationen 33 bis 35,
auf ihrem Funkrufkanal auf die Verbindungsherstellungsaufforderung,
oder die Antwortverbindung arbeitet über mehrere Basisstationen
oder Strahlen oder Sektoren der Basisstationen. Die Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit 40 bis 47 behandelt
die Übertragungs-
und Empfangsoperation und die Verbindung in der Richtung des Strahls
oder Sektors der Basisstationen 33 bis 36. In
der Lösung
der Erfindung wird somit die Verbindung zwischen der Teilnehmerendgerätvorrichtung 37 und
den Basisstationen 33 bis 36 in der Zufallszugriffsweise
zu mehr als einer in einer oder mehreren Basisstationen 33 bis 34 umfassten Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit 40 bis 42 hergestellt.
Nachdem die Verbindung hergestellt worden ist, hat die Teilnehmerendgerätvorrichtung 37,
falls eine Verkehrskanalverbindung notwendig ist, eine betriebsbereite
Verkehrskanalverbindung zu mehreren Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten 40 bis 42.
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Eine
typische Verbindungsherstellung, die auch Verkehrskanäle verwendet,
findet im CDMA-System wie in der folgenden Tabelle 1 statt:
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Tabelle
1. Verbindungsherstellung
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Die
Ereignisse in Tabelle 1 sind in zeitlicher Reihenfolge, so dass
sich die Zeitachse als von oben nach unten verlaufend vorstellen
lässt.
Die Basisstation ruft in der obersten Zeile die Teilnehmerendgerätvorrichtung auf
einem Funkrufkanal. Die Teilnehmerendgerätvorrichtung antwortet auf
diese Aufforderung auf ihrem Zugriffskanal und fordert eine Verbindung
zu mehreren Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
an, was in der zweiten Zeile in der Tabelle 1 gezeigt ist. Die Basisstation
antwortet auf die Aufforderung durch Senden einer Kanalzuweisungsnachricht
(Ch Ass M), nach der die Basisstation und die Teilnehmerendgerätvorrichtung
auf dem normalen Verkehrskanal kommunizieren. Die erste Zeile in
der Tabelle 1 ist eingeklammert, weil die Tabelle 1 ohne ihre erste
Zeile zu lesen ist, wenn die Teilnehmerendgerätvorrichtung die Basisstation
kontaktiert. Das heißt,
die Teilnehmerendgerätvorrichtung sendet
dann eine Verbindungsaufforderung zur Basisstation, was in der zweiten
Zeile der Tabelle gezeigt ist. Die Basisstation antwortet anschließend in
der gleichen Weise wie im vorangehenden Fall, und dies resultiert
in einer Verkehrskanalverbindung.
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Bevor
die Teilnehmerendgerätvorrichtung 37 eine
Verbindungsherstellungsaufforderung sendet, wählt die Teilnehmerendgerätvorrichtung 37 vorzugsweise
von den Basisstations-Sende-Empfängern 40 bis 47 diejenigen
aus, wo die Qualität
der Verbindung vermutlich die beste ist und mit denen sie vorzugsweise
in Verbindung wäre.
Auf diese Weise sendet die Teilnehmerendgerätvorrichtung Informationen über die
von ihr ausgewählten
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten 40 bis 45 auf
dem Zugriffskanal über
die Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit, die die
beste Verbindung bereitstellt, was die Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit 41 sein
kann, zur Basisstationssteuerung 30. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung lässt
die Basisstationssteuerung 31 alle oder zumindest einige
der durch die Teilnehmerendgerätvorrichtung ausgewählten Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten 40 bis 45 zu,
und die zugelassenen Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten, wie beispielsweise 40 bis 42,
antworten der Teilnehmerendgerätvorrichtung auf
ihrem Funkrufkanal und stellen somit vorzugsweise eine softzufallszugriffsartige
Makro-Diversity-Verbindung mit der Teilnehmerendgerätvorrichtung 37 her.
Der Grund, warum die Basisstationssteuerung 31 die Anzahl
der Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
beschränken
kann, kann die hohe Last des System zu diesem Zeitpunkt sein, wobei
die Basisstationssteuerung 31 wünscht, diese Last beim Zuweisen
neuer Kanäle
zu beschränken.
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In
einem alternativen Verfahren sendet die Teilnehmerendgerätvorrichtung 37 auch
eine Übertragungsaufforderung
zu mehreren Basisstations-Sende-Empfängern 40 bis 42.
Dies kann auf der Verwendung von einem Zufallszugriffskanal basieren,
oder darauf, dass der Basisstations-Sende-Empfänger 40 bis 42 einen
Empfänger
für Zufallszugriffskanäle von mehreren
Zellen aufweist. Dieses Verfahren kann mehreren Zwecken dienen.
Im einfachsten Fall wird eine Verbindungsherstellung in Zusammenhang
mit mehreren Basisstations-Sende-Empfängern 40 bis 42 initiiert,
die tatsächliche
Verbindung wird aber mit nur einem Sende-Empfänger hergestellt. Die Verbindung
wurde mit der zu diesem Zeitpunkt besten Verbindung hergestellt.
In einer fortgeschrittenen Alternative kann die Verbindungsherstellungsnachricht
auch über
mehrere Basisstations-Sende-Empfänger
fortschreiten. In der dritten Alternative schreitet die Nachricht
entlang einer Route fort, die anderen Basisstations-Sende-Empfänger sind
aber mit der Verbindungsaufforderung der Teilnehmerendgerätvorrichtung
synchronisiert, ohne dazu fähig
zu sein, die Nachricht korrekt zu interpretieren. Dies wird auch die
Erzeugung der tatsächlichen
Makro-Diversity-Verbindung beschleunigen.
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Wie
die anderen Teilnehmerendgerätvorrichtungen
des Systems bewertet die Teilnehmerendgerätvorrichtung 37 die
Qualität
der Verbindung durch Nutzen des Messergebnisses der Übertragungsleistung
des Pilotsignals der Basisstationen 33 bis 36 und
der Leistung des empfangenen Pilotsignals. Des Weiteren werden die
Messergebnisse der Abwärtsstreckeninterferenz
eine Auswirkung auf die Qualität
der Verbindung haben. Auf der Basis von zumindest einem der vorangehenden
Messergebnisse der Qualität
der Verbindung wählt
die Teilnehmerendgerätvorrichtung 37 von
den Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten 40 bis 47 diejenigen aus,
wo die Qualität
der Verbindung am besten ist.
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Die
Basisstationen
33 bis
36 senden generell ein basisstationsspezifisches
Pilotsignal und Daten bezüglich
der Übertragungsleistung
des Pilotsignals und der Größe der Aufwärtsstreckeninterferenz
I
Aufwärtsstrecke auf
ihrem Sync-Kanal. Die Teilnehmerendgerätvorrichtungen
37 und
38 messen
die Stärke
des empfangenen Pilotsignals und die Größe der Abwärtsstreckeninterferenz I
Abwärtsstrecke.
Falls die Übertragungsleistung
aller Pilotsignale gleich ist, wählt
die Auswahleinrichtung
15 der Teilnehmerendgerätvorrichtung
37 im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung die Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
aus, wo die empfangene Leistung des Pilotsignals am stärksten ist.
Falls die Pilotsignale mit unterschiedlicher Leistung gesendet werden,
wird die Leistung des übertragenen
und empfangenen Pilotsignals miteinander verglichen, was in einer Verbindungsdistanzdämpfung bzw. "connection distance
attenuation" L resultiert,
die als eine Formel in der folgenden Weise angegeben werden kann:
wobei
P
TX,Pilot die Leistung des übertragenen
Pilotsignals und P
RX,Pilot die Leistung
des empfangenen Pilotsignals ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird dieser Wert L zum Auswählen von Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
verwendet. Die Verbindungsbewertungseinrichtung
14 bildet
somit einen Parameter L, der eine Verbindungsdistanzdämpfung darstellt,
und die Auswahleinrichtung
15 wählt auf dieser Basis von den
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
die Kandidaten für
die Verbindung aus.
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Durch
zusätzliches
Berücksichtigen
des benötigten
Signal-Interferenz-Verhältnisses
SIR
req sowohl in Richtung der Aufwärtsstrecke
als auch in Richtung der Abwärtsstrecke
kann die benötigte Übertragungsleistung
sowohl für
die Teilnehmerendgerätvorrichtung
P
MS als auch die Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit P
BTS berechnet werden. Das benötigte Signal-Interferenz-Verhältnis SIR
req für
die Teilnehmerendgerätvorrichtung
ist
woraus
für die Übertragungsleistung
P
MS der Teilnehmerendgerätvorrichtung
PMS =
SIRreq·IAufwärtsstrecke·L (3)erhalten
wird. Das benötigte
Signal-Interferenz-Verhältnis SIR
req für
die Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit ist
woraus für die benötigte Übertragungsleistung P
BTS der Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit
in der gleichen Weise wie im Fall der Teilnehmerendgerätvorrichtung
PBTS =
SIRreq·IAbwärtsstrecke·L (5)erhalten
wird. Die Lösung
der Erfindung verwendet die Parameter L, P
MS und
P
BTS in einem zufallszugriffsartigen Algorithmus.
Mittels eines zufallszugriffsartigen Algorithmus wählt die
Auswahleinrichtung
15 der Teilnehmerendgerätvorrichtung
die Basisstations-Sende-Empfänger aus,
für die
die Verbindungsdistanzdämpfung
L kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und die Übertragungsleistung
sowohl der Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit
als auch Teilnehmerendgerätvorrichtung
ist vorzugsweise kleiner. Die Leistung der empfangenen Signale wird
vorzugsweise gemessen, bevor spreizcodierte Signale assembliert
werden, das heißt,
dass die Leistung von einem Breitbandsignal gemessen wird. Die Empfangsleistung
des Pilotsignals wird durch Assemblieren eines Pseudo-Störungs-Signals
des Pilotsignals mittels eines Korrelators gemessen.
-
Im
Folgenden wird angenommen, dass der Bedarf an einer Herstellung
einer Verbindung zwischen der Teilnehmerendgerätvorrichtung und der Basisstation
an der Basisstation auftritt, beispielsweise an der Basisstation 35.
In diesem Fall sendet die Basisstation 35 eine Verbindungsherstellungsaufforderung
auf ihrem Funkrufkanal zur Teilnehmerendgerätvorrichtung, die in diesem
Fall 38 sein kann. Die Teilnehmerendgerätvorrichtung 38 antwortet
auf diese Anfrage auf ihrem Zugriffskanal und informiert in ihrem
Antwortsignal die Basisstationssteuerung 31 über die
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten,
für die
sie für
eine Herstellung einer Verbindung bereit ist. Von diesem Punkt an
wird die Verbindung gemäß der Erfindung
in einer ähnlichen Weise
hergestellt, wie wenn die Teilnehmerendgerätvorrichtung 37 eine
Verbindungsherstellung initiiert.
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Wenn
sie in einem auf FDMA (Frequenzmultiplex bzw. "Frequency Division Multiple Access") oder TDMA (Zeitmultiplex
bzw. "Time Division
Multiple Access")
basierenden System arbeitet, ist die Lösung der Erfindung möglich, wenn
der gleiche Zugriffskanal zu einer zufallszugriffsartigen Verbindung
für mehrere
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
verwendet wird. Zum Beispiel wird im GSM-System kein Pilotsignal
gesendet, weshalb Makro-Diversity ohne jedweder vorher bewerteter
Qualitätsinformationen
der Verbindung erzeugt werden muss, oder ein anderes Signal muss
anstelle des Pilotsignals zur Bewertung der Qualität der Verbindung
verwendet werden. Es ist möglich,
anstelle eines Pilotsignals ein BCCH-Signal zu verwenden, das die
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit
auf einem BCCH-Kanal
(Ausstrahlungssteuerungskanal bzw. "Broadcast Control Channel") sendet.
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In
einem System, das die PRMA-Technik verwendet, findet eine Datenübertragung
im Paketmodus statt. Das Verbindungsherstellungsverfahren ist dem
vorangehend beschriebenen CDMA-System ähnlich. Durch Verwenden der
Lösung
der Erfindung auch bei Paketmodus-Datenübertragung können mehrere
Basisstations-Sende-Empfänger-Einheiten
verwendet werden und Makro-Diversity wird erreicht, wodurch Änderungen
in der Qualität
der Verbindung weniger bedeutsam sind als wenn eine Verbindung zu
nur einer Basisstation oder Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit
besteht.
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Obwohl
die Erfindung vorangehend mit Bezug auf die Beispiele der beigefügten Zeichnung
erläutert wurde,
ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist,
sondern auf zahlreiche Weisen innerhalb des Rahmens der in den beigefügten Patentansprüchen offenbarten
erfinderischen Idee modifiziert werden kann.
woraus für die benötigte Übertragungsleistung PBTS der Basisstations-Sende-Empfänger-Einheit in der gleichen Weise wie im Fall der Teilnehmerendgerätvorrichtung