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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen wahlfreien Zugriff (random
access) in einem mobilen Kommunikationssystem und insbesondere ein
Verfahren zum Generieren von Mobil-IDs (mobile IDs) in einem mobilen
Kommunikationssystem und die Verwendung einer mobilen Station für ein solches
Verfahren.
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Erörterung
des Stands der Technik
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Gewöhnlicherweise
ist eine Konkurrenzsituation nicht die Kollision von „physikalischen
Parametern" wie
beispielsweise einem Zugriffszeitfenster (access slot), einer Einleitungssignatur
(preamble signature) und einem Ausbreitungscode (spreading code),
sondern die Kollision von Mobil-IDs von mobilen Stationen. In einem
mobilen Kommunikationssystem werden mobile Stationen gemäß den physikalischen
Parametern voneinander unterschieden. Z. B. tritt eine Konkurrenzsituation,
das ist eine Synchronisation von Mobil-IDs von verschiedenen mobilen
Stationen, auf, wenn die mobilen Stationen das gleiche Zugriffszeitfenster
benutzen. Ein herkömmliches
Verfahren zum Realisieren der Auflösung der Konkurrenzsituation
in einem mobilen Kommunikationssystem wird unten mit Bezug auf die
beigefügte
Zeichnung erläutert. 1 zeigt ein Flussdiagramm,
das das herkömmliche
Verfahren zum Realisieren der Auflösung der Konkurrenzsituation
in dem mobilen Kommunikationssystem zeigt.
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Mit
Bezug auf 1 sendet eine
erste mobile Station ein Direktzugriffsssignal (random access signal)
an eine Basisstation mit einer ersten beliebigen Mobil-ID über einen
gemeinsamen Kanal, um Mehrdienste anzufordern. Eine zweite mobile
Station sendet ein Direktzugriffsssignal an die Basisstation mit
der ersten zufälligen
Mobil-ID, die für
die erste mobile Station verwendet wurde, über einen Direktzugriffskanal,
der eine vorbestimmte Zeitdifferenz zu dem Direktzugriff der ersten
mobilen Station aufweist. Die erste und zweite zufällige Mobil-ID
der ersten und zweiten mobilen Station können in Konflikt geraten bzw.
nicht, wenn die physikalischen Parameter der Einleitungssignatur
und das Zugriffszeitfenster identisch sind bzw. voneinander verschieden
sind.
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Dann
führt die
Basisstation die folgende Operation gemäß der Direktzugriffs-Anfragen
der ersten und zweiten mobilen Station durch. Wenn die ersten zufälligen Mobil-IDs
der Direktzugriffssignale von der ersten und zweiten mobilen Station
miteinander kollidieren, so dass die Basisstation kein Signal empfangen
kann, überträgt die Basisstation
kein Signal an die erste und zweite mobile Station. Dann wiederholen
die mobilen Stationen den Direktzugriff nach dem Verstreichen einer
vorbestimmten Zeit ihrer inneren Zeitgeber. Wenn die Basisstation
ein Signal gemäß dem Direktzugriff
der ersten zufälligen Mobil-ID
von der ersten mobilen Station empfangen hat aber keine zufällige Mobil-ID
von der zweiten mobilen Station empfangen hat, sendet sie ein Zugriffsgewährungssignal
ACK für
die erste beliebige Mobil-ID, die angibt, dass sie den wahlfreien
Zugriff von der ersten mobilen Station empfangen hat. Demgemäß werden
reservierte Kanäle
der ersten und zweiten mobilen Station gemäß dem Zugriffsgewährungssignal
ACK der ersten zufällige
Mobil-ID zugeordnet, die von der Basisstation gesendet werden, was
zur Erzeugung einer Konkurrenzsituation führt.
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Insbesondere,
weil die zweite mobile Station das Zugriffsgewährungssignal ACK von der Basisstation
abhängig
von der ersten zufälligen
Mobil-ID empfängt,
die durch eine Direktzugriffs-Anfrage durch sie selbst erzeugt wurde,
obwohl der wahlfreie Zugriff der ersten zufälligen Mobil-ID nicht durch die
Basisstation empfangen worden ist, erkennt die zweite mobile Station
fälschlicherweise,
dass ihr wahlfreier Zugriff erfolgreich ist. Somit ist der reservierte
Kanal, der in dem Gewährungssignal
ACK der ersten zufälligen
Mobil-ID enthalten ist, der zweiten mobilen Station zugeordnet.
Demgemäß übertragen
die erste und zweite mobile Station Signale einschließlich ihrer Verzeichnisnummern,
die ihren Identitäten
entsprechen, durch die reservierten Kanäle, die ihnen zugeordnet sind.
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Dann
sucht die Basisstation die Verzeichnisnummern, die in den Signalen
enthalten sind, die über
die reservierten Kanäle
von der ersten und zweiten mobilen Station empfangen worden sind,
dupliziert ein Signal, das die Verzeichnisnummer der ersten mobilen
Station enthält,
an die erste mobile Station mit der Mobil-ID, die bei dem wahlfreien
Zugriff Erfolg hatte und sendet sie dann. Die erste mobile Station
vergleicht das Signal, das ihre Verzeichnisnummer enthält, die
durch die Basisstation gesendet worden ist, mit dem Signal, das
durch sie übertragen worden
ist, und führt
eine kontinuierliche Kommunikation durch, weil die beiden Signale
zueinander identisch sind. Die zweite mobile Station vergleicht das
Signal ACK mit ihrer Verzeichnisnummer, die von der Basisstation übertragen
worden ist, mit dem Signal, das sie selbst gesendet hat. Dann versucht
die zweite mobile Station erneut den wahlfreien Zugriff oder stoppt
ihn nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit ihres inneren
Zeitgebers, weil die beiden Signale voneinander verschieden sind.
Dadurch wird das Auflösen
der Konkurrenzsituation zwischen der ersten und zweiten mobilen
Station realisiert.
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Die
Basisstation betreibt das Auflösen
der Konkurrenzsituation zwischen der ersten und zweiten mobilen
Station durch das zuvor beschriebene Verfahren, wenn sie das Signal
durch den wahlfreien Zugriff der ersten zufälligen Mobil-ID von der zweiten mobilen
Station empfängt,
aber nicht das Signal gemäß dem wahlfreien
Zugriff der ersten zufälligen
Mobil-ID von der ersten mobilen Station empfängt.
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Weiterhin
ist ein Verfahren für
den wahlfreien Zugriff in einem mobilen Kommunikationssystem, das
mehrere mobile Stationen und mindestens eine Basisstation, die diese
mobile Stationen bedient, umfasst, auch in
US 5517681 offenbart.
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Um
das Kollisionsproblem zu vermeiden, das hervorgerufen wird, wenn
mobile Stationen den gleichen zufälligen Identifizierer in ihren
Anfragen für einen
wahlfreies Zugriff benutzen, sendet die Basisstation eine Aufrufnachricht
an die mobilen Stationen in einem ersten Zeitfenster, um den mobilen
Stationen das Recht einzuräumen,
eine Nachricht zum wahlfreien Zugriff an die Basisstation zu senden.
Die jeweilige mobile Station sendet eine Nachricht für einen
wahlfreien Zugriff, die einen bestimmten zufälligen Identifizierer enthält, das
ist z. B. eine Zufallszahl, ähnlich
wie in dem Beispiel der 1,
an die Basisstation in einem zweiten Zeitfenster, das auf das erste
Zeitfenster folgt. Dann sendet die Basisstation eine Antwortnachricht,
die eine Zufallszahl enthält,
und weiterhin den Identifizierer des zweiten Zeitfensters enthält, dessen
Identifizierer die fortlaufende Zahl des zweiten Zeitfensters ist,
die von dem Zeitfenster berechnet ist, das auf die Aufrufnachricht folgt.
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Die
Druckschrift WO-A-9849857 beschreibt ebenfalls ein Verfahren für einen
wahlfreien Zugriff in einem mobilen Telekommunikationssystem. Das
Verfahren benutzt z. B. ein S-ALOHA-Schema für den wahlfreien Zugriff, bei
dem eine mobile Station ein Datenpaket für den wahlfreien Zugriff generiert
und an die Basisstation sendet. Das Datenpaket umfasst einen Einleitungsbereich
und einen Datenbereich. Der Einleitungsbereich enthält einen
Signaturcode, der mit einem ersten Ausbreitungscode verbreitet wird,
wobei der erste Ausbreitungscode einem vorbestimmten Sektor zugeordnet
ist. Weiterhin enthält
der Datenbe reich des Datenpakets für den wahlfreien Zugriff bestimmte
Informationen für
den wahlfreien Zugriff einschließlich einer Mobil-(Benutzer-)Identitätsinformation
in der Form von verschiedenen Zufallszahlen (ähnlich zu dem Beispiel der 1), um Nachrichtenkollisionen
zu vermeiden.
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Um
jedoch das Auflösen
der Konkurrenzsituation zu realisieren, benötigen die herkömmlichen Verfahren
zum Bereitstellen eines wahlfreien Zugriffs in einem mobilen Kommunikationssystem
unnötigerweise
elektrische Leistung der mobilen und/oder Basisstationen und verschlechtern
die Leistungsfähigkeit
des Kommunikationssystems.
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Somit
besteht ein fortgesetzter Bedarf für einen alternativen Weg, einen
wahlfreien Zugriff in einem mobilen Kommunikationssystem bereitzustellen,
das eines oder mehrere der Probleme aufgrund der Beschränkungen
und Nachteile des Stands der Technik vermeidet.
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Kurzfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Generieren von Mobil-IDs in einem mobilen
Kommunikationssystem bereitgestellt, in dem mehrere mobile Stationen
jeweils verschiedene Mobil-IDs erzeugen, um einen wahlfreien Zugriff
auf eine Basisstation bereitzustellen, mit folgenden Schritten:
die mobilen Stationen erzeugen verschiedene Mobil-IDs mit Hilfe
von mindestens zwei physikalischen Parametern, von denen einer eine
unterschiedliche Einleitungssignatur enthält; die mobilen Stationen senden
ein Direktzugriffssignal mit Hilfe der erzeugten Mobil-IDs an die
Basisstation; und die mobilen Stationen empfangen Zugriffsgewährungssignale
von der Basisstation.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verwendung einer
mobilen Station in einem solchen Verfahren zum Generieren einer
Mobil-ID in einem mobilen Kommunikationssystem zur Verfügung gestellt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst jede Mobil-ID einen Einleitungssignaturbereich,
einen Zugriffszeitfensterbereich und einen Zufallszahlbereich.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
entsprechen der Einleitungssignaturbereich, der Zugriffszeitfensterbereich
und der Zufallszahlbereich 4 Bit, 3 Bit bzw. 9 Bit.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
enthält
die Mobil-ID eines von mehreren Zugriffszeitfenstern.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
verwendet die Basisstation die Mobil-ID des Direktzugriffssignals
und überträgt dann
ein Zugriffsgewährungssignal
an die mobile Station, wobei die Mobil-ID in dem Zugriffsgewährungssignal
enthalten ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung bauen mehrere mobile Stationen verschiedene mobile
Identitäten
aus physikalischen Parametern mit verschiedenen Einleitungssignaturbereichen und
Zugriffszeitfensterbereichen auf, um den wahlfreien Zugriff zu versuchen
und verhindern dadurch eine unnötige
Leistungsaufnahme, Verschlechterung der Leistungsfähigkeit
des Systems und Interferenz aufgrund der Auflösung des Konfliktes.
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Es
ist selbstverständlich,
dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung und die nachfolgende
ausführliche
Beschreibung beispielhaft und lediglich erklärend sind, und es ist beabsichtigt,
eine weitere Erläuterung
der Erfindung in den Ansprüchen bereitzustellen.
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Kurzbeschreibung
der beigefügten
Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die für
ein besseres Verständnis
der Erfindung beigefügt
und in diese Beschreibung aufgenommen und Teil dieser Beschreibung
darstellen, zeigen Ausführungsformen der
Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien
der Erfindung zu erläutern:
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Es
zeigen:
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1 ein Flussdiagramm, das
ein herkömmliches
Verfahren zur Realisierung der Auflösung einer Konkurrenzsituation
in einem mobilen Kommunikationssystem zeigt;
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2 ein Beispiel eines Format
einer Mobil-Identität
(ID), die in einem Verfahren für
einen wahlfreien Zugriff in einem mobilen Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, zeigt; und
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3 ein Flussdiagramm zeigt,
das ein Verfahren für
einen wahlfreien Zugriff in einem mobilen Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Nachfolgend
wird nun ausführlich
auf die bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in
den beigefügten
Zeichnungen dargestellt sind.
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2 zeigt ein Beispiel eines
Formats einer mobilen ID bzw. Mobil-Identität (ID), die in einem Verfahren
für den
wahlfreien Zugriff in einem mobilen Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird. Mit Bezug auf 2 besteht die Mobil-Identität aus einer
Einleitungssignatur in einem 4-Bit-Einleitungssignaturbereich, einem
Zugriffszeitfenster in einem 3-Bit-Zugriffszeitfensterbereich und
einer Zufallszahl in einem Zufallszahlbereich. 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren
für den
wahlfreien Zugriff in einem mobilen Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. Nachfolgend wird das Verfahren für den wahlfreien
Zugriff in einem mobilen Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Im
Fall, dass die erste und zweite mobile Station einen wahlfreien
Zugriff auf eine Basisstation versuchen, weisen sie Mobil-IDs zu,
die voneinander verschieden sind, um wahlfrei zuzugreifen, um eine Konkurrenzsituation
zu vermeiden. Insbesondere generieren die Steuereinrichtungen für die Sendeeinrichtung
(RRC) der ersten und zweiten mobilen Station zufällig Zahlen der physikalischen
Parameter in dem Einleitungssignaturbereich, in dem Zugriffszeitfensterbereich
und in dem Zufallszahlbereich, um verschiedene Mobil-IDs zuzuweisen,
und versuchen dann mit Hilfe der erzeugten Mobil-IDs zufällig zuzugreifen.
Der Einleitungssignaturbereich, der Zugriffszeitfensterbereich und
der Zufallszahlbereich entsprechen 4 Bit, 3 Bit bzw. 9 Bit.
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Die
Mobil-ID ist in mehrere Bereiche unterteilt und jedes Bit der Bereiche
wird mit Hilfe der physikalischen Parameter bestimmt. Die Anzahl
der Bits kann variieren, und die Mobil-ID jeder mobilen Station
kann variiert werden, wenn sich die physikalischen Parameter ändern. Z.
B. erzeugt die RRC der ersten mobilen Station zufällig Nummern
der physikalischen Parameter in dem „0110"-Einleitungssignaturbereich und dem „110"-Zugriffszeitfensterbereich dem Zufallszahlbereich,
um eine erste Mobil-ID (ID1) zuzuweisen, und sendet dann ein Direktzugriffssignal an
die Basisstation. Die RRC der zweiten mobilen Station generiert
zufällig
Nummern entsprechend der physikalischen Parameter des „1110"-Einleitungssignaturbereichs
und des „010"-Zugriffszeitfensterbereichs
und des Zufallszahlbereich, um eine zweite Mobil-ID (ID2) zuzuweisen,
und sendet dann ein Direktzugriffssignal an die Basisstation.
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Dann
sucht die Basisstation ein Empfangszustand der Direktzugriffssignale,
die von der ersten und zweiten mobilen Station empfangen wurden,
um eine Mobil-ID von jedem empfangenen Direktzugriffssignal zu detektieren,
und sendet dann Zugriffsgewährungssignale
ACK an die mobile Station mit der Mobil-ID. D. h., wenn nur das
Direktzugriffssignal der ersten Mobil-ID (ID1), das von der ersten
mobilen Station gesendet wurde, empfangen wird, sendet die Basisstation
die Zugriffsgewährungssignale
ACK an die erste mobile Station, das die erste Mobil-ID (ID1) enthält. Demgemäß sucht
die erste mobile Station Zugriffsgewährungssignale ACK, die von
der Basisstation gesendet werden, um das Zugriffsgewährungssignal
ACK zu seiner ersten Mobil-ID zu empfangen, und führt dann
eine Kommunikation durch einen reservierten Kanal aus, der durch
die Basisstation zugewiesen wird und der in dem Zugriffsgewährungssignal
ACK enthalten ist. Die zweite mobile Station versucht erneut einen
wahlfreien Zugriff mit Hilfe einer weiteren Mobil-ID oder hält an, nachdem
eine vorbestimmte Zeit ihres internen Zeitgebers verstrichen ist,
weil sie kein Zugriffsgewährungssignal
ACK bezüglich
ihrer zweiten Mobil-ID von der Basisstation empfangen hat.
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Im
Fall, dass die Basisstation nur das Direktzugriffssignal von der
zweiten mobilen Station empfangen hat, sendet sie die Zugriffsgewährungssignale
ACK an die zweite mobile Station, die die zweiten Mobil-ID (ID2)
enthalten. Demgemäß sucht
die zweite mobile Station die Zugriffsgewährungssignale ACK, die von
der Basisstation gesendet werden, um das Zugriffsgewährungssignal
ACK ihrer zweiten Mobil-ID zu empfangen, und führt dann eine Kommunikation
durch einen reservierten Kanal durch, der durch die Basisstation
zugewiesen ist und in dem Zugriffsgewährungssignal ACK enthalten
ist. Die erste mobile Station versucht erneut, einen wahlfreien
Zugriff mit Hilfe einer weiteren Mobil-ID oder hält ihn an, nachdem eine vorbestimmte
Zeit ihres inneren Zeitgebers verstrichen ist, weil es kein Zugriffsgewährungssignal
ACK von ihrer ersten Mobil-ID von der Basisstation empfangen hat.
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Gemäß des Verfahrens
zum Realisieren der Auflösung
der Konkurrenzsituation in einem mobilen Kommunikationssystem der
vorliegenden Erfindung erzeugen mehrere mobile Stationen verschiedene mobile
Identitäten
mit Hilfe physikalischer Parameter von verschiedenen Einleitungssignaturbereichen
und Zugriffszeitfensterbereichen, um einen wahlfreien Zugriff zu
versuchen, wodurch eine unnötige
Leistungsaufnahme, die Verschlechterung der Leistungsfähigkeit
des Systems und Interferenz aufgrund des Auflösens der Konkurrenzsituation
verhindert wird.
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Es
ist für
einen Fachmann selbstverständlich,
dass vielfältige
Modifikationen und Variationen im Verfahren für einen wahlfreien Zugriff
in einem mobilen Kommunikationssystem der vorliegenden Erfindung
gemacht werden können,
ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen. Somit ist es beabsichtigt,
dass die vorliegende Erfindung Modifikationen und Variationen dieser
Erfindung abdeckt, wenn sie im Bereich der beigefügten Ansprüche liegen.