DE69923298T2

DE69923298T2 - Behandlung von paketdatenverlusten in basisstationen zwischen einem pakketvermittlungsnetzwerk und einem cdma makrodiversitynetzwerk

Info

Publication number: DE69923298T2
Application number: DE69923298T
Authority: DE
Inventors: Lars Johansson; Tomas Sandin; Peter Butovitsch
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2019-03-11
Also published as: CA2323447C; CN1118220C; JP4290879B2; AU752736B2; KR100614777B1; WO1999046946A1; AU2967099A; AR014723A1; DE69923298D1; KR20010041745A; TW416187B; EP1062824B1; CN1299574A; CA2323447A1; JP2002507104A; EP1062824A1; US6341124B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Datenübertragung von einer Basisstation an eine Mobiltelekommunikationseinrichtung unter Verwendung eines Code Division Multiple Access (Code-Teilungs-Vielfachzugriff; CDMA) und insbesondere auf eine CDMA Datenübertragung von einer Vielzahl von Basisstationen, die in einem Makro-Diversity-Modus arbeiten und mit einem Paketvermittlungsnetz verbunden sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein grundlegendes Prinzip von herkömmlichen CDMA Systemen ist die sogenannte Makro-Diversity, bei der eine Vielzahl von Basis-Transceiver-Stationen (Basisstationen) mit einer Mobilstation zur gleichen Zeit über die Luftschnittstelle kommunizieren. Diese in 1 dargestellte Technik wird zum Beispiel während herkömmlicher Softhandover-Prozeduren verwendet, wenn die Mobilstation von einer Basisstation (d.h. Zelle) zu einer anderen übergeht (Roaming). In der abwärtsgerichteten Strecke (Downlink) empfängt die Mobiltelekommunikationseinrichtung (oder Mobilstation) 11 Daten von sämtlichen Basisstationen BTS1 und BTS2, die gerade an die Mobilstation über die Luftschnittstelle 13 übertragen. Die Mobilstation kombiniert dann sämtliche empfangenen Daten, um ein kombiniertes Ergebnis zu erzeugen.
Die CDMA Rahmen, die durch die Basisstationen übertragen werden, umfassen herkömmlich Steuerinformation, wie TPC (Sendeleistungssteuerung; Transmit Power Control) Befehle, so dass die Mobilstation eine geeignete Ausgangsleistung aufrechterhalten kann, und Pilotbits, so dass die Mobilstation eine geeignete Synchronisation aufrechterhalten und eine kohärente Erfassung ausführen kann. Die CDMA Rahmen umfassen auch substantielle Information, das heißt, eine Nachricht, die die Mobilstation mit der entsprechenden Nachricht von dem entsprechenden Rahmen (oder Rahmen) von der anderen Basisstation (oder Basisstationen) kombinieren wird. Diese CDMA Makro-Diversity-Technik ist in dem technischen Gebiet altbekannt.
Die Basisstationen werden normalerweise ihre Daten an die Mobilstation unter Verwendung von CDMA in der Luftschnittstelle übertragen und in der herkömmlichen Makro-Diversity-Technik sind die Basisstationen synchronisiert, um ihre Daten über die Luftschnittstelle zu übertragen, so dass Daten von sämtlichen Basisstationen durch die Mobilstation zu der gleichen Zeit empfangen werden. Wenn die Basisstationen der 1 so verbunden sind, wie in 2 gezeigt, um Paketdaten von einem Steuerknoten 21 in einem Paketvermittlungsnetz 23 zu empfangen, ist es möglich, dass als Folge der altbekannten Art der Paketvermittlung eine der Basisstationen ihre beabsichtigten Paketdaten zu der Zeit für die nächste CDMA Datenübertragung über die Luftschnittstelle nicht empfangen haben wird. Es ist auch möglich, dass eine der Basisstationen von dem Paketvermittlungsnetz Paketdaten empfangen wird, die bei der Übertragung zwischen dem Knoten 21 und der Basisstation gestört worden sind. Eine derartige Datenzerstörung wird herkömmlicher Weise an der Basisstation durch Verwendung von herkömmlichen Fehlererfassungstechniken (zum Beispiel auf Basis des Cyclic Redundancy Code (Zyklischer Redundanzcode; CRC)).
In einem System des Standes der Technik überträgt die Datenstation eine Blindnachricht (mit TPC und Pilotbits) anstelle von Paketdaten, die nicht empfangen worden sind oder gestört worden sind, oder alternativ überträgt die Basisstation die gestörte Nachricht.
Bei dem herkömmlichen CDMA Makro-Diversity-Betrieb kombiniert die Mobilstation die substantielle Nachrichteninformation, die von allen Basisstationen empfangen wird, die gerade an die Mobilstation senden. Wenn die gleiche substantielle Nachrichteninformation von sämtlichen Basisstationen empfangen wird, ist das durch die Mobilstation erzeugte kombinierte Ergebnis besser als das Ergebnis, das aufgetreten wäre, wenn weniger als sämtliche Basisstationen diese Information an die Mobilstation gesendet hätten. Wenn einige der Basisstationen die gleiche (richtige) Information senden, aber ein oder mehrere Basisstationen Information senden, die sich von der richtigen Information unterscheidet, dann wird das kombiniere Ergebnis, das durch die Mobilstation erzeugt wird, weniger zuverlässig sein als bei dem Fall, bei dem sämtliche Basisstationen die richtige Information gesendet hätten.
Es ist deshalb wünschenswert, dass jede Basisstation die gleiche richtige Nachrichteninformation an die Mobilstation in einem CDMA Makro-Diversity-Modus übertragen.
In Übereinstimmung mit einem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird versucht eine Nachricht an die Makro-Diversity-Basisstationen über ein Paketdatennetz zu übertragen, für weitere Übertragungen von den Basisstationen an eine Mobilstation zu einer synchronisierten Übertragungszeit. Wenn eine oder mehrere Basisstationen die Nachricht zu der synchronisierten Übertragungszeit nicht richtig empfangen hat (empfangen haben), dann unterlässdunterlassen sie eine Übertragung von irgendeiner substantiellen Information der Nachricht über die Luftschnittstelle. Wenn ein oder mehrere der Basisstationen die Nachricht zu der synchronisierten Übertragungszeit richtig empfangen hat/haben, dann überträgt/übertragen sie die Nachricht über die Luftschnittstelle unter Verwendung eines Code Division Multiple Access.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Basisstation mit einer Paketnetzschnittstelle und einer Luftschnittstelle zum Kommunizieren mit ein oder mehreren Mobilstationen. Die Mobilstation ist ferner dafür ausgelegt eine Nachricht auf der Paketnetzschnittstelle zu empfangen und diese auf der Luftschnittstelle, wenn sie richtig empfangen worden ist, zu einer synchronisierten Übertragungszeit zu übertragen, während sie auch dafür ausgelegt ist eine Übertragung von irgendeiner substantiellen Nachrichteninformation zu unterlassen, wenn die Nachricht zu der synchronisierten Übertragungszeit nicht richtig empfangen worden ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine herkömmliche CDMA Makro-Diversity-Übertragung über die Luftschnittstelle;
2 die Basisstationen der 1, verbunden mit einem Steuerknoten über ein Paketvermittlungsnetz;
3 eine CDMA Makro-Diversity-Übertragung gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn eine der Basisstationen ihre richtigen Paketdaten zu der CDMA Übertragungszeit nicht empfangen hat;
4 ein Flussdiagramm, welches darstellt, wie die Basisstationen der 3 eine Kopplung zwischen dem Paketvermittlungsnetz und der CDMA Makro-Diversit-Luftschnittstelle herstellen; und
5 ein Flussdiagramm, welches darstellt, wie eine Mobilstation bestimmen kann, ob eine Basisstation irgendeine Nachrichteninformation übertragen hat.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Das Beispiel der 3 illustriert eine Vielzahl von Basisstationen, die mit einer Mobilstation 11 in einem CDMA Makro-Diversity-Übertragungsmodus kommunizieren. Es wird insbesondere auf die Basisstationen BTS3 und BTS4 Bezug genommen. Wenn eine herkömmliche CDMA Synchronisationssteuerung anzeigt, dass es Zeit für eine CDMA Datenübertragung ist, ist es dann, wenn eine der Basisstationen ihre gesamten richtigen Paketdaten noch nicht empfangen hat, oder wenn die durch eine der Basisstationen empfangenen Paketdaten während einer Übertragung durch das Paketvermittlungsnetz gestört worden sind, nicht möglich, dass diese Basisstation die gleiche Information wie die andere Basisstation überträgt, die sämtliche ihrer beabsichtigten Paketdaten in nicht gestörter Form empfangen hat. Um die Mobilstation mit der besten Chance zum Empfangen der beabsichtigten Information zu versehen, unterlässt demzufolge eine Basisstation, die sämtliche ihrer richtigen Paketdaten nicht empfangen hat oder gestörte Paketdaten empfangen hat, in diesem Beispiel die Basisstation BTS3, ein Senden von irgendeiner substantiellen Nachrichteninformation an die Mobilstation.
Es wird weiter spezifisch auf die Basisstationen BTS3 und BTS4 Bezug genommen. In diesem Beispiel hat BTS4 ihre beabsichtigten Paketdaten in nicht gestörter Form empfangen. Die Mobilstation hat deshalb die beste Chance ihre beabsichtigten CDMA Daten zurück zu gewinnen, wenn die Basisstation BTS3 es unterlässt irgendeine substantielle Nachrichteninformation zu übertragen, und nur die Basisstation BTS4 überträgt eine substantielle Nachrichteninformation. Herkömmliche Pilotbits und TPC Befehle werden vorzugsweise durch die Basisstation BTS3 gesendet, obwohl gerade keine substantielle Nachrichteninformation übertragen wird, so dass die Mobilstation richtig eine Synchronisation und eine Ausgangsleistung aufrechterhalten kann. Die 3 illustriert bei 31 einen CDMA Rahmen, der nur TPC und Pilotinformation einschließt, aber schließt nicht irgendeine substantielle Nachrichteninformation ein, im Gegensatz zu den anderen Rahmen, die in der Tat eine substantielle Information einschließen.
Dadurch, dass es unterlassen wird irgendeine substantielle Nachrichteninformation bei den voranstehend beschriebenen Umständen zu senden, gibt die Basisstation BTS3 der Mobilstation nicht nur die beste Gelegenheit die Nachricht zu empfangen, die für sie vorgesehen war, sondern verringert auch in vorteilhafter Weise den gesamten Störungspegel in dem CDMA Makro-Diversity-System.
Das Paketvermittlungsnetz bei 23 kann zum Beispiel ein ATM (Asynchronous Transfer Mode; asynchroner Transfermodus) Netz oder ein Rahmenweitergabe-Netz (Frame Relay Netz) sein. Die Erfindung ist jedoch in vorteilhafter Weise in Verbindung mit anderen Typen von Paketvermittlungsnetzen genauso anwendbar.
Obwohl in dem Beispiel der 3 zur Übersichtlichkeit nur zwei Basisstationen ausführlich gezeigt sind, ist die Erfindung für Systeme mit irgendeiner Anzahl von Basisstationen, die CDMA Rahmen an eine Mobilstation in einem Makro-Diversity-Modus senden, gültig. Dies ist diagrammartig bei 35 in 3 angezeigt. Wie voranstehend diskutiert werden irgendwelche oder sämtliche Basisstationen, die zu der Zeit für die CDMA Übertragung ihre Paketdaten nicht empfangen haben oder gestörte Paketdaten empfangen haben, es unterlassen eine substantielle Nachrichteninformation an die Mobilstation zu senden, während sämtliche anderen Basisstationen, die nicht gestörte Paketdaten empfangen haben, ihre vollständigen CDMA Rahmen an die Mobilstation wie üblich senden werden. In dieser Weise wird jede Basisstation, die eine substantielle Nachrichteninformation überträgt, die gleiche richtige Nachrichteninformation übertragen. Dies stellt die beste Chance für die Mobilstation bereit, um die beabsichtigte Nachricht zurück zu gewinnen.
Das Beispiel der 4 illustriert den Betrieb der Basisstationen der 3. Bei 41 überwacht jede Basisstation Paketübertragungen von dem Steuerknoten. Bei 43 bestimmt die Basisstation, ob es Zeit ist CDMA Daten über die Luftschnittstelle zu übertragen. Wenn nicht, dann setzt die Basisstation eine Überwachung von Paketübertragungen von dem Steuerknoten fort. Wenn es Zeit ist bei 43 über die Luftschnittstelle zu übertragen, dann wird bei 45 bestimmt, ob die Paketdaten von dem Steuerknoten empfangen worden sind. Wenn nicht, dann überträgt die Basisstation bei 47 nur die TPC und Pilotinformation, überträgt aber nicht irgendeine substantielle Nachrichteninformation, die die Fähigkeit der Mobilstation stören würde, die substantielle Nachrichteninformation zu empfangen, die durch eine andere Basisstation übertragen wird, die ihre Paketdaten in nicht gestörter Form empfangen hat.
Wenn die Paketdaten von dem Steuerknoten bei 45 empfangen worden ist, dann wird bei 48 bestimmt, ob die über die Paketübertragung empfangene Information gestört ist oder nicht. Wenn dem so ist, dann überträgt die Basisstation bei 47 nur die TPC und die Pilotinformation und überträgt keinerlei substantielle Nachrichteninformation. Wenn die Information bei 48 gestört worden ist, dann überträgt die Basisstation bei 49 die substantielle Nachrichteninformation, zusammen mit der TPC und der Pilotinformation, an die Mobilstation.
Die Fähigkeit der Mobilstation die beabsichtigte Nachricht zurückzugewinnen kann ferner durch die in 5 dargestellte Beispielprozedur verbessert werden. Die Prozedur der 5 erlaubt der Mobilstation zu bestimmen, ob ein CDMA Rahmen, der an der Mobilstation empfangen wird, von dem Typ ist, der bei 31 in 3 dargestellt ist, nämlich ein Rahmen ohne irgendeine substantielle Nachrichteninformation.
Nach dem Empfangen des Rahmens bei 51 in der 5 bestimmt die Mobilstation das Signal-zu-Rauschverhältnis SNR_M eines Nachrichtenabschnitts des Rahmens und das Signal-zu-Rauschverhältnis SNR_C eines Steuerabschnitts des Rahmens und vergleicht diese Verhältnisse bei 53. SNR_C kann zum Beispiel das durchschnittliche Signal-zu-Rauschverhältnis darstellen, das zu den folgenden beispielhaften Steuersignalen gehört, die in dem Rahmen empfangen werden: TPC Befehle; Pilotbits; und Rateninformation. TPC Befehle und Pilotbits werden voranstehend beschrieben und die Rateninformation bezieht sich auf die Rate von Benutzerdaten und einer Kanalcodierungsinformation; siehe zum Beispiel, Volume 3 Specification of Air-interface for a 3G (generation) Mobile System Ver. 0, herausgegeben von ARIB am 18. Dezember 1997. Wie bei TPC Befehlen und Pilotbits kann die Rateninformation an die Mobilstation übertragen werden, wenn eine substantielle Nachrichteninformation in der Übertragung enthalten ist, und auch, wenn keine substantielle Nachrichteninformation enthalten ist.
Das SNR_M wird im Vergleich mit SNR_C relativ gering sein, wenn die Basisstation nicht irgendeine substantielle Nachrichteninformation übertragen hat, weil die Mobilstation nur Rauschen empfangen wird, wo ansonsten das Auftreten der Nachrichtensignalisierung erwartet worden wäre. Jedoch kann sogar dieses Rauschen wenigstens zu einem gewissen Ausmaß die Fähigkeit der Mobilstation die beabsichtigte Nachricht aus der Nachrichtensignalisierung von anderen Basisstationen zurück zu gewinnen beeinträchtigen. Wenn das Verhältnis von SNR_C zu SNR_M einen Schwellwert TH bei 53 übersteigt, wird somit angenommen, dass der Nachrichtenabschnitt des Rahmens nur Rauschen ist, und der Rahmen wird bei 55 von der herkömmlichen Nachrichtenwiedergewinnungsverarbeitung der Mobilstation ausgeschlossen. Wenn das Verhältnis bei 53 kleiner als die Schwelle TH ist, dann zeigt dies an, dass eine substantielle Nachricht in dem Rahmen vorhanden ist, und der Rahmen wird deshalb bei 57 in die herkömmliche Nachrichtenwiederherstellungsverarbeitung der Mobilstation eingeschlossen. Irgendein geeigneter Wert oder Werte für die Schwelle TH können empirisch für eine Eignung zu den Charakteristiken der erwarteten Betriebsumgebung bestimmt werden.
Für Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet wird offensichtlich sein, dass der voranstehend beschriebene Betrieb der Basisstation BTS3 und BTS4 leicht in Hardware, Software oder einer Kombination davon in dem Datenverarbeitungsabschnitt einer herkömmlichen Basisstation implementiert werden kann, und der voranstehend beschriebene Betrieb der Mobilstation 11 leicht in Hardware, Software oder einer Kombination davon in dem Datenverarbeitungsabschnitt einer herkömmlichen Mobilstation implementiert werden kann.
Obwohl beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung voranstehend ausführlich beschrieben worden sind, engt dies den Umfang der Erfindung nicht ein, die in einer Vielzahl von Ausführungsformen praktisch umgesetzt werden kann.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Vielzahl von Basisstationen (BTS3, BTS4) in einem Code Division Multiple Access Makro-Diversity-Modus, um eine Nachricht an eine Mobilstation (11) über eine Luftschnittstelle (13) zu einer synchronisierten Übertragungszeit zu kommunizieren, umfassend die folgenden Schritte: Versuchen die Nachricht an die Basisstation (BTS3, BTS4) über ein Paketnetz (23) zu kommunizieren; wenn die Nachricht durch das Paketnetz (23) an eine oder mehrere der Basisstationen (BTS3, BTS4) zu der synchronisierten Übertragungszeit erfolgreich kommuniziert wird, Kommunizieren der Nachricht von der Basisstation/den Basisstationen, die die Nachricht richtig empfangen hat/haben, über die Luftschnittstelle unter Verwendung eines Code Division Multiple Access; gekennzeichnet durch Unterlassen (47) irgendeine substanzielle Nachrichteninformation von der Basisstation/den Basisstationen (BTS3, BTS4), die die Nachricht zu der synchronisierten Übertragungszeit nicht richtig empfangen hat/haben, zu übertragen, wenn die Nachricht durch das Paketnetz (23) an eine oder mehrere der Basisstationen (BTS3, BTS4) zu der synchronisierten Übertragungszeit nicht erfolgreich kommuniziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, einschließlich, für jede Basisstation, eines Bestimmens, ob eine Nachricht von dem Paketnetz durch die Basisstation empfangen wurde.
Verfahen nach Anspruch 1, einschließlich, für jede Basisstation, eines Bestimmens, ob die Basisstation eine zerstörte Nachricht von dem Paketnetz empfangen hat.
Verfahren nach Anspruch 1, einschließlich eines Kommunizierens von Synchronationsinformation von der einen oder den mehreren unterlassenden Basisstation/Basisstationen an die Mobilstation über die Luftschnittstelle unter Verwendung eines Code Division Multiple Access.
Verfahren nach Anspruch 1, einschließlich eines Kommunizierens von Übertragungsleistungs-Verwaltungsinformation von der einen oder den mehreren unterlassenden Basisstation/Basisstationen an die Mobilstation über die Luftschnittstelle unter Verwendung eines Code Division Multiple Access.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Paketnetz ein Netz mit einem asynchronen Transfermodus ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Paketnetz ein Rahmenweitergabenetz ist.
Verfahren nach Anspruch 1, einschließlich einer Verwendung eines Steuerabschnitts (31) eines Code Division Multiple Access Rahmens, um Steuerinformation von der einen oder den mehreren unterlassenden Basisstation/Basisstationen an die Mobilstation über die Luftschnittstelle zu kommunizieren, und danach Bestimmen an der Mobilstation, dass die eine Basisstation Steuerinformation, aber nicht Nachrichteninformation, an die Mobilstation kommuniziert hat, einschließlich eines Vergleichens der jeweiligen Signal-zu-Rausch-Verhältnisse des Steuerabschnitts und eines Nachrichtenabschnitts des Code Division Multiple Access Rahmens an der Mobilstation.
Verfahren nach Anspruch 1, einschließlich, für jede Basisstation, an die die Nachricht über das Paketnetz nicht erfolgreich kommuniziert wurde, Verwenden eines Steuerabschnitts eines Code Division Multiple Access Rahmens, um Steuerinformation von der Basisstation an die Mobilstation über die Luftschnittstelle zu kommunizieren, und danach Bestimmen an der Mobilstation, dass die Basisstation Steuerinformation, aber nicht Nachrichteninformation, an die Mobilstation kommuniziert hat, einschließlich eines Vergleichens der jeweiligen Signal-zu-Rausch-Verhältnisse des Steuerabschnitts und eines Nachrichtenabschnitts des Code Division Multiple Access Rahmens an der Mobilstation.
Basisstation (BTS3, BTS4) zur Verwendung in einem Code Division Multiple Access Netz (21, 23, BTS3, BTS4), das einen Makro-Diversity-Modus verwendet, und umfassend: eine Schnittstelle für ein Paketnetz (23), eine Luftschnittstelle (13) zum Kommunizieren mit einer oder mehreren Mobilstationen (11), wobei die Basisstation (BTS3, BTS4) zum Empfangen einer Datennachricht auf der Paketnetz-Schnittstelle und zum Übertragen von dieser auf der Luftschnittstelle, wenn sie richtig empfangen worden ist, zu einer synchronisierten Übertragungszeit ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie: ausgelegt ist es zu unterlassen (47) irgendeine substanzielle Nachrichteninformation zu übertragen, wenn die Nachricht zu der synchronisierten Übertragungszeit nicht richtig empfangen worden ist.
Basisstation (BTS3, BTS4) nach Anspruch 10, ausgelegt zum Erfassen (48) eines Fehlers in der Nachricht.