DE69929504T2

DE69929504T2 - Verfahren und Gerät zur Herstellung kurzer Zugriffsrahmen für schnelle Latenz

Info

Publication number: DE69929504T2
Application number: DE69929504T
Authority: DE
Inventors: Chuah Eatontown Mooi Choo; Yue Middletown ON-Ching; Zhang Matawan QinQing
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: CA2287038A1; KR20000062179A; US6757293B1; KR100699184B1; JP2000228787A; EP1006743A1; EP1006743B1; JP3607545B2; DE69929504D1

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zum Anfordern von Systemzugriff auf einem Direktzugriffskanal in einem Kommunikationssystem und insbesondere Verfahren und Einrichtungen zur Bereitstellung von kurzen Direktzugriffskanalrahmen zur schnelleren Zugriffsanforderungsbestätigung in einem universellen Mobiltelekommunikationssystem (Universal Mobile Telecommunications System).
Stand der Technik
Im letzten Jahrzehnt sind bedeutende Bemühungen unternommen worden, um Multimedienfähigkeiten in Mobilkommunikationen zu integrieren. Die ITU (International Telecommunications Union) und andere Organisationen haben versucht, Standards und Empfehlungen zu entwickeln, die sicherstellen, daß die Mobilkommunikation der Zukunft in der Lage sein wird, Multimedienanwendungen mit mindestens derselben Güte wie bestehende Festnetze zu unterstützen. Insbesondere sind viele globale Forschungsprojekte unterstützt worden, um solche Mobilsystem der nächsten (dritten) Generation zu entwickeln. Forschung und Entwicklung fortgeschrittener Kommunikationstechnologien in Europa, RACE-1 und RACE-2, und fortgeschrittene Kommunikationstechnologie und Dienste (ACTS – Advanced Communications Technology and Services) sind Beispiele solcher Bemühungen in Europa. Es ist bekannt, daß zur Bereitstellung der erforderlichen Dienstgüte für Multimedienkommunikationen, Internetzugriff, Video-/Bildübertragung für Endbenutzer Fähigkeiten mit hoher Bitrate erforderlich sind. Für diese Erfordernisse sind Trägerfähigkeitsziele für ein System der dritten Generation als 384 Kilobit pro Sekunde (kb/s) für einen Vollversorgungsbereich und 2 Megabit pro Sekunde (Mb/s) für örtliche Bereichsversorgung definiert worden.
Das universelle Mobiltelekommunikationssystem UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) ist ein neues Funkzugangsnetz, das auf 5-Megahertz-W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) basiert und zur Unterstützung von Diensten der dritten Generation einschließlich multimedienfähigen Mobilkommunikationen optimiert ist. Da die Hauptauslegungsziele von UMTS darin bestehen, ein Breitband-Multimedienkommunikationssystem bereitzustellen, das Infrastruktur für mobile und feste Kommunikationen integriert und unter anderem den gleichen Umfang an Diensten bietet, wie durch die festen und drahtlosen Kommunikationsnetze bereitgestellt wird, muß UMTS leitungsvermittelte wie auch paketvermittelte Dienste, verschiedene Verkehrsarten mit gemischten Medien und Bandbreite auf Bedarf bereitstellen. Bereitstellung von Multimedienunterstützung bedeutet jedoch einen Bedarf an Flexibilität, das heißt in der Lage zu sein, Dienste mit unterschiedlichen Bitraten und E_b/N₀-Erfordernissen zu unterstützen und diese Dienste in einer Mehrdiensteumgebung zu multiplexen. UMTS ist dafür ausgelegt, solche Bedürfnisse unterstützen zu können.
Bezugnehmend auf 1 ist ein beispielhaftes Blockschaltbild eines UMTS-Zugangsnetzes dargestellt. Insbesondere kommunizieren mehrere entfernte Endgeräte 2 und 4 (z.B. Mobilendgeräte) mit Basisstationen (NODE-B) 6 über W-CDMA-Funkverbindungsstrecken 8. Die entfernten Endgeräte können verschiedene Vorrichtungen wie beispielsweise ein Funktelefon 2 oder ein tragbarer Personal Computer 4 mit einem internen oder externen Modem sein. Im UMTS-Standard wird eine Basisstation ein NODE-B genannt. Diese Basisstationen kommunizieren mit einer Netzkomponente, die Funkressourcenverwaltungsfunktionen bereitstellt und eine Funknetzsteuerung (RNC – Radio Network Controller) genannt wird. Da UMTS ein W-CDMA-System ist, werden sanfte Weiterschaltungen unterstützt. Im Fall von sanften Weiterschaltungen gibt es zwei Basisstationen 6, die ein entferntes Endgerät versorgen. So sendet das entfernte Endgerät Rahmen zu diesen zwei Basisstationen. Wenn die zwei Basisstationen die Rahmen vom entfernten Endgerät empfangen, senden sie sie zu einer Rahmenwählereinheit (FSU – Frame Selector Unit). Die FSU entscheidet, welcher bezüglich der Rahmengüte ein besserer, zum Kernnetz zu sendender Rahmen ist . Im UMTS kann die FSU physikalisch mit der RNC integriert sein und die RNC und FSU sind daher in der 1 als Block 10 dargestellt, sind aber auch funktionsmäßig als Block 12 (FSU) und Block 14 (RNC) getrennt. Andere Elemente im UMTS-Netz führen herkömmliche Funktionen durch wie beispielsweise die xLR-Datenbänke 20, die Heimat- und Besuchsortinformationen bereitstellen, und die IWF-Einheiten (interworking function – Übergangsfunktion). Es versteht sich, daß die universelle Mobilvermittlungsstelle UMSC (Universal Mobile Switching Center) 16 als die Mobilvermittlungsstelle für die Basisstationen 6 im UMTS dient. Teilnetze 18 sind drahtlose Diensteanbieternetze und CN1 bis CNn sind die Kernnetze 24, an die die entfernten Endgeräte letztendlich angekoppelt sind.
Bezugnehmend auf 2 ist ein Diagramm des typischen Protokollstacks in UMTS dargestellt. In UMTS ist die Schicht 1 (L1) die physikalische Schicht (PHY), die Informationsübertragungsdienste zur MAC-Schicht (Media Access Control) und höheren Schichten bietet. Die Transportdienste der physikalischen Schicht werden dadurch beschrieben, wie und mit welchen Eigenschaften Daten über die Transportkanäle der Funkschnittstelle übertragen werden. Die Schicht 2 (L2) besteht aus Teilschichten, die MAC, LAC (Link Access Control – Verbindungszugangssteuerung) und RLC und RLC' (Radio Link Control – Funkübertragungssteuerung) umfassen. In UMTS sind die in der RLC durchgeführten Funktionen getrennt und so werden zwei RLC-Protokolle (RLC und RLC') angegeben. Die RLC- und MAC-Schichten bieten Echtzeit- und Nicht-Echtzeit-Dienste. Durch die MAC-Schicht wird das Multiplexen von von unterschiedlichen Diensten stammenden Datenströmen gesteuert aber nicht ausgeführt. Das heißt die MAC-Schicht erlaubt über logische Kanäle, daß gemeinsame physikalische Kommunikationskanäle (z.B. Rundsendekanal) von einer Anzahl entfernter Endgeräte gemeinsam benutzt werden. IP (Internet Protocol) ist die Netzschicht.
"Uu" bezieht sich auf die UMTS-spezifische Schnittstelle zwischen einem entfernten Endgerät und einer Basisstation, während "Iub" sich auf die UMTS-spezifische Schnittstelle zwischen einer Basisstation und der RNC/FSU bezieht. Die Schicht 2 des Funkzugangsnetzes (d.h. die linke Seite von NODE-B im Protokollstack) ist in RLC- und MAC-Schichten aufgeteilt, während die Schicht 2 des Kernnetzes (d.h. die rechte Seite von NODE-B im Protokollstack) sich mehr auf die Technologie zum Transport von Netzschichtrahmen bezieht, z.B. ATM (Asynchronous Transfer Mode) oder Frame Relay. IP ist zwar als das Transportprotokoll dargestellt, doch ist UMTS nicht darauf begrenzt. Das heißt UMTS kann andere Transportprotokolle berücksichtigen. Weitere Einzelheiten über die Protokollschichten sind bei Dahlman et al., "UMTS/IMT-2000 Based on Wideband CDMA" (auf Breitband-CDMA basierendes UMTS/IMT-2000), IEEE Communications Magazine, S. 70-80 (September 1998) und in ETSI SMG2/UMTS L2 & L3 Expertengruppe "MS-ULTRAN Radio Interface Protocol Architecture; Stage 2" (MS-UTRAN-Funkschnittstellenprotokollarchitektur, Stufe 2), Tdoc SMG2 UMTS-L23 172/98 (September 1998) zu finden.
Einer der dem MAC-Protokoll (media access control) von UMTS zugeordneten logischen Kanäle ist der Direktzugriffskanal (RACH – random access channel). RACH ist ein gemeinsamer Aufwärts-Transportkanal, der dazu benutzt wird, Steuerungsinformationen und kurze Benutzerpakete von einem entfernten Endgeräte zu führen. In der Schrift WO 98/35522 A2 ist ein Verfahren zur dynamischen Steuerung der Länge von Nachrichten in einem RACH-Kanal offenbart. Bezugnehmend auf 3A ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Hardwareimplementierung eines nichtkohärenten RACH-Erkennungsalgorithmus zur Verwendung in einer UMTS-Basisstation (NODE-B in 1) dargestellt. Der RACH-Empfänger 30 ist in der Lage, folgende Funktionen bereitzustellen: Erkennung, Demodulation und Decodierung und Bestätigung. Der Zweck der Erkennung ist, zu Bestimmen, ob ein RACH-Burst (d.h. Zugriffsanforderungssignal) von einem entfernten Endgeräte gesendet wird und die stärksten Mehrwegekomponenten des ankommenden Bursts aufzulösen. Auch wird vom Empfänger 30 die im entsprechenden RACH enthaltene Nachricht demoduliert und decodiert, um die Kennung des entfernten Endgeräts und den angeforderten Dienst festzustellen. Nach Decodierung der RACH-Übertragung eines entfernten Endgeräts erzeugt der Empfänger ein Bestätigungssignal, das die Basisstation über einen Abtast-Zugriffkanal (FACH – Forward Access Channel) zum entfernten Endgerät überträgt.
Vom RACH-Empfänger 30 werden die obigen Funktionen vorzugsweise gemäß der folgenden Struktur durchgeführt. Ein RACH-Übertragungsburst wird von Mischern 32 empfangen und demoduliert und dann in Filtern 34 gefiltert. Dann wird das Signal in der Abtasteinheit 36 abgetastet. Vom Entspreizer 38 wird das Signal nach der Spreizfolge, im vorliegenden Fall 512-Gold-Code, decodiert. Das decodierte Signal wird gepuffert (Pufferspeicher 40) und zur Zeitverschiebungseinheit 50 gesendet. Auch wird die Ausgabe des Entspreizers 38 dem Integrator 42 zugeführt. Die Ausgaben des Integrators 42 werden gemischt (Mischer 44) und dem Taktdetektor 46 und dann dem Schwellwertdetektor 48 zugeführt. Die Ausgabe des Schwellwertdetektors 48 zeigt an, ob vom entfernten Endgerät ein gültiges Signal empfangen worden war. Dieses Ergebnis wird der Zeitverschiebungseinheit 50 zugeführt. Wenn es ein gültiges Signal ist (z.B. über dem vorbestimmten Schwellwert) wird das decodierte Signal dann durch die Einheit 52 unterabgetastet. Dann durchläuft das Signal je nach dem unten beschriebenen Vorspann die Filtereinheit 54 mit 16 Anzapfungen zum Vorspann-Signatursucher 56. Die Ausgabe des Suchers 56 stellt die codierte Kennung des entfernten Endgeräts und Informationen bezüglich des (der) vom entfernten Endgerät angeforderten Dienstes) für die Basisstation bereit. Die codierten Informationen werden dann durch einen Faltungsdecodierer 58 decodiert und durch einen CRC-Decodierer 59 (cyclical reduncancy check) überprüft.
Bezugnehmend auf 3B ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Hardwareimplementierung eines Aufwärtssenders 60 zur Verwendung in einem entfernten UMTS-Endgerät (entfernte Endgeräte 2 und 4) dargestellt. In einem entfernten UMTS-Endgerät ist die Datenmodulation Zweikanal-QPSK (quaternary phase shift keying), d.h. die I- und Q-Kanäle werden als zwei unabhängige BPSK-Kanäle (binary phase shift keying) benutzt. Für den Fall eines einzelnen Aufwärts-DPDCH (dedicated physical data channel) werden der DPDCH und der DPCCH (dedicated physical control channel) über Mischer 62 und 64 jeweils durch zwei verschiedene Kanaleinteilungscodes (C_c bzw. C_D) gespreizt und auf den I- und Q-Zweigen übertragen. Die I- und Q-Zweige werden im IQ-MUX 66 gemultiplext. Das gesamte Spreizsignal I + jQ wird dann komplex durch einen verbindungsspezifischen komplexen Verwürfelungscode im Mischer 68 verwürfelt. Der reelle Teil des Signals wird dann im RRC-Filter 70 (root-raised cosine) gefiltert, während der imaginäre Teil des Signals im RRC-Filter 72 gefiltert wird. Die Ausgabe des Filters 70 wird im Mischer 74 mit einem cos-(ωt-)Signal moduliert. Die Ausgabe des Filters 72 wird im Mischer 76 mit einem -sin-(ωt-)Signal moduliert. Die beiden modulierten Signale werden dann im Addierer 78 zusammenaddiert. Das zusammengesetzte Signal wird dann auf eine vorbestimmte Signalstärke (d.h. Leistungspegel) im Verstärker 80 verstärkt und dann durch eine (nicht dargestellte) Antenne übertragen. Durch ein Steuersignal von einem dem entfernten Endgerät zugeordneten Prozessor wird der Leistungspegel des zu übertragenden Signals festgelegt. Eine ähnliche Anordnung kann in der Basisstation benutzt werden.
Es ist bekannt, daß der physikalische RACH auf Grundlage eines Ansatzes nach Slotted ALOHA ausgelegt ist. Ein entferntes Endgerät kann einen Direktzugriffsburst 100 mit acht wohldefinierten Zeitversätzen (Zugriffsschlitz-Nr. 1, ..., Zugriffsschlitz-Nr. i, ..., Zugriffsschlitz-Nr. 8) bezüglich der Rahmengrenze des empfangenen Rundsendungs-Organisationskanals (BCCH – broadcast control channel) der gegenwärtigen Zelle wie in 4A dargestellt übertragen. Jeder Zugriffsschlitz ist vom vorhergehenden Schlitz um 1,25 ms versetzt. Nach der Darstellung in 4B besteht der Direktzugriffsburst aus zwei Teilen, einem Vorspannteil 102 mit Länge von 1 Millisekunde (ms), einem Nachrichtenteil 104 mit Länge 10 ms, und einer Ruhezeit 106 mit Länge 0,25 ms zwischen dem Vorspannteil und dem Nachrichtenteil. Es gibt insgesamt 16 verschiedene Vorspannsignaturen, die auf dem Orthogonal-Gold-Codesatz mit Länge 16 (512-Gold-Code) basieren. Die Informationen über die verfügbaren Signaturen und Zeitversätze werden auf BCCH rundgesendet. Auf Grundlage dieser Struktur können, wenn der Empfänger 128 (16 Vorspannsignaturen multipliziert mit 8 Zeitschlitzen) parallele Verarbeitungseinheiten aufweist, 128 Direktzugriffsversuche gleichzeitig erkannt werden. Anders gesagt gibt es das Äquivalent von 128 Direktzugriffskanälen für eine maximalkonfigurierte Basisstation für die gegenwärtige Zelle. Diese Anordnung entspricht der gegenwärtigen Spezifikation der Expertengruppe der Schicht 1 im UTRAN/FDD Physical Layer Description Document, "SMG2 UMTS Physical Layer Description FDD Part" Tdoc SMG2 UMTS-L1 221/98.
Bezugnehmend auf 4C ist die bestehende RACH-Zugriffsschlitzstruktur dargestellt, bei der die Rahmenstruktur (Rahmen 0, Rahmen 1, ..., Rahmen n) auf 10 Millisekunden (ms) basiert. Auch wird angenommen, daß der Empfänger zur Verarbeitung eines Zugriffsbursts mindestens 2,5 ms erfordert. Nach der Darstellung können diejenigen entfernten Endgeräte, die Zeitversätze 0, 1, 2, 3, 4 und 5 ausgewählt haben, ihre MAC-Bestätigungen (von der Basisstation) innerhalb von 8,75 ms ihre Übertragungen empfangen. Das heißt die maximale Wartezeit für einen durch ein entferntes Endgerät in Schlitzen 0 bis 5 übertragenen Zugriffsburst (Anforderungssignal) beträgt 8,75 ms. Beispielsweise wird der Burst 0 durch ein entferntes Endgerät zu Beginn des Rahmens 0 übertragen und das entfernte Endgerät kann eine antwortende Bestätigung zu Beginn des Rahmens 2, d.h. 8,75 ms später empfangen. Burst 1 bis 5 empfangen Bestätigungen zunehmend eher, bis zum Burst 5, der eine Bestätigung 2,5 ms nach der Übertragung empfangen kann. Von einer Basisstation zur Übertragung in einem gegebenen Rahmen erzeugte Bestätigungen sind typischerweise in einer gemeinsamen Paketrundsendung zu den übertragenden entfernten Endgeräten zusammengruppiert.
Es ist jedoch offenbar, daß diejenigen Endgeräte, die Zeitversätze 6 und 7 ausgewählt haben, ihre MAC-Schichtbestätigungen nur innerhalb maximal 11,25 ms ihrer Übertragung empfangen können, d.h. Burst 6 mit 11,25 ms und Burst 7 mit 10 ms. Dies steht wiederum mit der Tatsache in Verbindung, daß die Mindestzeit zur Verarbeitung einer Zugriffsanforderung als 2,5 ms angenommen wird. Dabei erstrecken sich die von entfernten Endgeräten im Rahmen 1 übertragenen Zugriffsbursts 6 und 7 über die Mindestverarbeitungszeit von 2,5 ms hinaus, so daß die Basisstation die Anforderung nicht verarbeiten und Bestätigungen im Rahmen 2 übertragen kann. So empfangen diese entfernten Endgeräte vor dem Rahmen 3 keine jeweiligen Bestätigungen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Durch die vorliegende Erfindung wird eine verbesserte RACH-Zugriffsburstanordnung und -rahmenstruktur bereitgestellt. Das heißt die Erfindung bietet Verfahren und Einrichtungen zum Unterstützen von mehr als einer Zugriffsburstlänge in der UMTS-Zugriffskanalstruktur. Vorzugsweise werden zwei Zugriffsburstlängen unterstützt, z.B. 5 ms und 10 ms. Eine solche Anordnung ist in Anwendungen vorteilhaft, wo es nützlich ist, eine schnelle Zugriffslatenz zu besitzen, wie beispielsweise Sprache oder sonstige Formen von Echtzeitverkehr. Auch bietet die Erfindung Verfahren und Einrichtungen zum Unterstützen von mehreren Rahmengrößen. Es versteht sich, daß weitere Verbesserung der Zugriffslatenz dadurch erhalten werden kann, daß die physikalische Schicht von UMTS mehrere Rahmengrößen unterstützt. Es versteht sich, daß das von einem entfernten Endgerät über den RACH übertragene Zugriffsburstsignal eine Zugriffsanforderung sein kann, oder Datenpakete im Fall, wo der RACH für UMTS-Kurznachrichtendienste benutzt wird.
Bei einem Aspekt der Erfindung umfaßt eine Einrichtung zum Verbessern von Zugriffslatenz in einem Direktzugriffskanal in einem Kommunikationssystem mit mindestens einer Basisstation ein entferntes Endgerät, das zum Auswählen einer einem Zugriffssignal zugeordneten Zeitdauer konfiguriert ist (z.B. Zugriffsanforderung oder Datenpakete), wobei die Zeitdauer unter Zeitdauern ausgewählt wird, die im Bereich von im wesentlichen einer Länge eines Übertragungsrahmens der Basisstation gleichwertig zu weniger als die Länge des Übertragungsrahmens der Basisstation liegen. Vorzugsweise kann das entfernte Endgerät zwischen einer Zugriffsburstdauer mit einem Nachrichtenteil von rund 10 ms und rund 5 ms wählen. Vom entfernten Endgerät wird dann das Zugriffssignal mit der diesem zugeordneten ausgewählten Zeitdauer zur Basisstation über den Direktzugriffskanal in einem dem Kanal zugeordneten ausgewählten Zeitversatzschlitz übertragen. Als Alternative kann das entfernte Endgerät der Basisstation vor dem Zugriffsburst die von ihm ausgewählte Zeitdauer anzeigen.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Verbessern der Zugriffslatenz in einem Direktzugriffskanal in einem Kommunikationssystem mit mindestens einem entfernten Endgerät folgendes: eine Basisstation zum Auswählen einer einem Direktzugriffskanal zugeordneten Übertragungsrahmenzeitdauer, die unter einer oder mehreren unterstützten Zeitdauern ausgewählt wird. Vorzugsweise kann die Basisstation zwischen einer Rahmengröße von rund 10 ms und rund 5 ms wählen. Auch ist die Basisstation zum Bestätigen eines durch das entfernte Endgerät über den Direktzugriffskanal in einem dem Kanal zugeordneten ausgewählten Zeitversatzschlitz übertragenen erfolgreichen Zugriffssignals konfiguriert. Als Alternative kann die Basisstation dem entfernten Endgerät im voraus die von ihr ausgewählte Übertragungsrahmenzeitdauer anzeigen.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen derselben offenbar, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild eines UMTS-Zugangsnetzes;
2 ist ein Diagramm eines einem UMTS zugeordneten Protokollstacks;
3A ist ein Blockschaltbild eines nichtkohärenten RACH-Empfängers zur Verwendung in einem UMTS;
3B ist ein Blockschaltbild eines Senders zur Verwendung in einem UMTS;
4A und 4B zeigen Zugriffsschlitze und eine Struktur eines in einem UMTS-RACH benutzten Direktzugriffsburst;
4C zeigt die in einem UMTS-RACH benutzte bestehende Zugriffsschlitzstruktur;
5A ist ein Blockschaltbild eines entfernten Endgeräts zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung;
5B ist ein Blockschaltbild einer Basisstation zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine beispielhafte Zugriffsschlitzstruktur zur Verwendung in einem UMTS-RACH gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7 zeigt eine beispielhafte Rahmengrößenstruktur zur Verwendung in einem UMTS-RACH gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
8 zeigt eine beispielhafte Rahmengrößenstruktur zur Verwendung in einem UMTS-RACH gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
9A ist ein Flußdiagramm eines Zugriffsanforderungsverfahrens zur Verwendung in einem entfernten Endgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
9B ist ein Flußdiagramm eines Zugriffsanforderungsverfahrens zur Verwendung in einer Basisstation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
10 zeigt einen beispielhaften Vergleich zwischen einer Zugriffsschlitzstruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Erkennungsverfahren mit mehreren Schwellwerten implementiert ist, und der in einem UMTS-RACH benutzten bestehenden Zugriffsschlitzstruktur;
11 ist ein Flußdiagramm eines in einer Basisstation implementierten Erkennungsverfahrens mit mehreren Schwellwerten;
12A und 12B sind graphische Darstellungen des Erkennungsverfahrens mit mehreren Schwellwerten der 11; und
13 ist ein Flußdiagramm eines in einem entfernten Endgerät implementierten Erkennungsverfahrens mit mehreren Schwellwerten.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird unten im Zusammenhang mit der MAC-Schicht des UMTS beschrieben, besonders hinsichtlich der Erkennung eines Direktzugriffsanforderungssignals im Direktzugriffskanal bzw. RACH (random access channel). Es versteht sich jedoch, daß die hier besprochene Leere der Erfindung nicht darauf begrenzt ist. Das heißt die Zugriffsmethodiken der Erfindung sind auf andere Kommunikationssysteme anwendbar, wo entfernte Endgeräte (z.B. mobile oder feste) Signale (z.B. Daten- und Steuerungssignale) zu und von einer Basisstation oder einem sonstigen Kommunikationssystemszugangspunkt übertragen und empfangen. Auch muß das Zugriffssignal wie erwähnt nicht unbedingt eine Zugriffsanforderung sein. Das heißt im Fall von UMTS-Kurznachrichtendiensten werden kurze Datenpakete über den RACH als Zugriffsburstsignale übertragen. Weiterhin versteht sich, daß hier beschriebene Methodiken zur Verwendung in einem entfernten Endgerät oder einer Basisstation durch einen oder mehrere, jeweils diesen zugeordnete Prozessoren ausgeführt werden. Der Begriff "Prozessor", so wie er hier benutzt wird, soll jede Verarbeitungsvorrichtung einschließlich einer CPU (central processing unit – Zentraleinheit) oder Mikroprozessor und zugehörigen Speicher einschließen. Der Begriff "Speicher", so wie er hier benutzt wird, soll einem Prozessor oder einer CPU zugeordneten Speicher wie beispielsweise RAM, ROM, eine feste Speichervorrichtung (z.B. Festplatte) oder eine herausnehmbare Speichervorrichtung (z.B. Diskette) umfassen. Zusätzlich kann die Verarbeitungseinheit eine oder mehrere Eingangsvorrichtungen, z.B. Tastenfeld oder Tastatur, zum Eingeben von Daten in die Verarbeitungseinheit wie auch eine oder mehrere Ausgangsvorrichtungen, z.B. CRT-Anzeige, zur Bereitstellung von der Verarbeitungseinheit zugeordneten Ergebnissen umfassen. Dementsprechend können der Implementierung der Methodiken der vorliegenden Erfindung zugeordnete Anweisungen oder Code in zugehörigen Speicher gespeichert und, wenn sie zur Verwendung bereitstehen, abgerufen und durch eine entsprechende CPU ausgeführt werden. Auch bezieht sich der Begriff "entferntes Endgerät" auf jede Vorrichtung, die in der Lage ist, mit einer Basisstation zu kommunizieren. Beispielsweise kann ein entferntes Endgerät mobil sein (z.B. Funktelefon oder drahtloser Personal Computer mit einem drahtlosen Modem) oder fest (z.B. stationärer Personal Computer mit einem drahtlosen Modem). Auch werden die Begriffe "Basisstation" und "Node b" hier austauschbar benutzt.
Wieder auf 1 bezugnehmend und wie schon erwähnt versteht es sich, daß die entfernten Endgeräte 2 und 4 über eine drahtlose Schnittstelle mit Basisstationen 6 an das UMTS-Zugangsnetz angekoppelt sind. Um Kommunikationen herzustellen, senden und empfangen die entfernten Endgeräte MAC-Rahmen (media access control) über die drahtlose Schnittstelle zu und von den Basisstationen 6. Im Fall des Endgeräts 4 kann ein internes oder externes Modem zur Bereitstellung einer drahtlosen Verbindung mit den Basisstationen benutzt werden. Ein entferntes Endgerät wie beispielsweise das entfernte Endgerät 2 weist typischerweise sein eigenes internes Modem auf. Trotzdem werden Pakete typischerweise am entfernten Endgerät auf zufallsmäßiger bursthaftiger Basis erzeugt oder empfangen. Die Pakete werden an den entfernten Endgeräten solange zwischengespeichert, bis sie zu einer Basisstation aufwärts übertragen werden. Wie bekannt ist, stellen die Basisstationen 6 drahtlose Versorgung über einen weiten Bereich und gemultiplexten Verkehr des entfernten Endgeräts aus ihrem jeweiligen Versorgungsbereich zur Mobilvermittlungsstelle ihres Systems, z.B. UMSC 16 in der 1, bereit. Auch werden von den Basisstationen Pakete (abwärts) rundgesendet, die für eines oder mehrere der entfernten Endgeräte in ihrer Zelle bestimmt sind. Das UMTS-Mehrfachzugriffsverfahren ist ein Zeitschlitzsystem (d.h. Slotted-ALOHA-Ansatz), bei dem ein Direktzugriffskanal (RACH) und ein Paketübertragungskanal auf schlitzweiser Basis gebildet werden. Die Zeitschlitzdauer in jedem Kanal wird auf Grundlage des bestimmten implementierten Systems gewählt. Im allgemeinen übertragen entfernte Endgeräte, die Pakete zu senden haben, Zugriffsanforderungen über den RACH zu einer Basisstation.
Bezugnehmend auf 5A ist ein Blockschaltbild eines entfernten Endgeräts (z.B. entferntes Endgerät 2 und 4) zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das entfernte Endgerät enthält einen Prozessor 402 zum Steuern von dem Endgerät zugeordneten Operationen in Zusammenwirkung mit seinem zugehörigen Speicher 404 einschließlich der ausführlich unten zu beschreibenden Methodiken der Erfindung. Auch enthält das entfernte Endgerät einen Empfängerteil 406 und einen Senderteil 408. Die bestimmten Elemente des Empfängerteils 406 sind für die Erfindung nicht kritisch und werden als solche nicht ausführlich hier beschrieben. Das heißt es kann ein herkömmlicher Empfängerteil eingesetzt werden, der zum Demodulieren und Decodieren von W-CDMA-artigen Signalen fähig ist. Der Senderteil 408 kann ebenfalls einer herkömmlichen Art sein, die zur Codierung und Modulierung von W-CDMA-artigen Signalen fähig ist. Der Senderteil kann wie in 3B gezeigt sein. Insbesondere erzeugt der Prozessor 402 ein Zugriffsanforderungssignal zur Übertragung durch den Senderteil 408 zur Basisstation innerhalb eines bestimmten Zeitschlitzes (Zeitversatz) im RACH. Der Empfängerteil 406 empfängt das Bestätigungssignal von der Basisstation und führt es dem Prozessor 402 zu.
Bezugnehmend auf 5B ist ein Blockschaltbild einer Basisstation (z.B. Basisstation 6) zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Basisstation enthält einen Prozessor 410 zum Steuern von der Station zugeordneten Operationen in Zusammenwirkung mit seinem zugehörigen Speicher 412 einschließlich der ausführlich unten zu beschreibenden Methodiken der Erfindung. Auch enthält die Basisstation einen Empfängerteil 414 und einen Senderteil 416. Die bestimmten Elemente des Senderteils 416 sind für die Erfindung nicht kritisch und werden als solche nicht ausführlich hier beschrieben. Das heißt es kann ein herkömmlicher Sender/Empfängerteil eingesetzt werden, der zur Codierung und Modulierung von W-CDMA-artigen Signalen fähig ist. Der Senderteil kann dem in 3C gezeigten ähnlich sein. Der Empfängerteil 414 kann ebenfalls einer herkömmlichen Art sein, die zum Demodulieren und Decodieren von W-CDMA-artigen Signalen fähig ist. Beispielsweise kann der Empfängerteil 414 ein RACH-Empfänger wie in 3A gezeigt sein. Dementsprechend wird, nachdem der Empfängerteil 414 ein Zugriffsanforderungssignal empfängt und es dem Prozessor 410 zuführt, vom Prozessor ein MAC-Bestätigungssignal erzeugt, das dann vom Senderteil 416 übertragen wird.
Wie erwähnt und wie weiterhin erläutert wird bietet die vorliegende Erfindung eine verbesserte Zugriffslatenz im UMTS-RACH, indem sie im Vergleich zu der herkömmlichen Zugriffsburstlänge kürzere Zugriffsburstlängen ermöglicht. Auch wird gemäß der Erfindung eine zusätzliche Latenzverbesserung durch Unterstützung von mehrfachen Rahmengrößen statt nur einer einzigen Rahmengröße wie bei dem herkömmlichen UMTS-RACH realisiert, wie erläutert wird. Es versteht sich, daß solche Methodiken und Vorrichtungen schneller Erkennung einen verbesserten Durchsatz im UMTS bereitstellen, da Zugriffsanforderungen und Bestätigungen schneller ausgetauscht werden, als bei dem herkömmlichen UMTS-Ansatz.
Nunmehr auf 6 bezugnehmend ist eine beispielhafte Zugriffsschlitzstruktur zur Verwendung in einem UMTS-RACH gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform übertragen die entfernten Endgeräte Zugriffsanforderungsbursts, die in ihrer Länge entweder 5 ms (kurzer Burst) oder 10 ms (normaler Burst) sind. Das heißt der Nachrichtenteil 104 (4B) des Zugriffsbursts beträgt entweder 5 ms oder 10 ms, aber der Vorspannteil (1 ms) und der Ruheteil (0,25 ms) bleiben die gleichen. Die vollständige Zugriffsburstlänge beträgt daher entweder 6,25 ms oder 11,25 ms. Es versteht sich, daß in einer Ausführungsform das entfernte Endgerät die Basisstation im voraus darüber informiert, welche Burstdauer es zu übertragen beabsichtigt. Dies kann auf dem zwischen den entfernten Endgeräten und einer Basisstation gebildeten Aufwärts-Organisationskanal geschehen. Als Alternative kann das entfernte Endgerät die Burstdauer dynamisch auswählen, das heißt ohne die Basisstation ausdrücklich zu informieren. In diesem Fall verarbeitet die Basisstation den Burst, als wenn er ein 5-ms-Burst wäre, und wenn zutreffende Teile der Nachricht nicht Teil der ersten 5 ms sind, dann verarbeitet die Basisstation die nächsten 5 ms, da es wahrscheinlich ist, daß der Zugriffsburst eine normale Burstlänge aufweist (10 ms). In der 6 sind Bursts 0, 1, 3, 5 und 6 kurze Bursts und Bursts 2, 4 und 7 sind normale Bursts. Die Rahmengröße bleibt 10 ms. Die gestrichelten Linien deuten 5 ms-Abstände in jedem Rahmen von 10 ms an. Fälle, wo die Zugriffsanforderung erfolgreich ist (d.h. von der Basisstation erkannt und decodiert ist und ein Bestätigungssignal von der Basisstation erzeugt und vom entfernten Endgerät empfangen ist) sind dargestellt. Auch wird angenommen, daß der Empfänger an der Basisstation zur Verarbeitung eines Zugriffsbursts mindestens 2,5 ms erfordert. Wie beispielsweise hinsichtlich Bursts 0 und 1 ersichtlich, da sie kurze Bursts sind, die im Rahmen 0 beginnen, kann ein Bestätigungssignal innerhalb von maximal 3,75 ms empfangen werden, das heißt im Rahmen 1. Anders gesagt kann hinsichtlich der Bursts 0 und 1, da zwischen dem Ende jedes Bursts und dem Ende des Rahmens 0 2,5 ms (Burst 1) oder mehr (3,75 ms für Burst 0) übrig sind, die Anforderung von der Basisstation verarbeitet werden, so daß Bestätigungen im Rahmen 1 gesendet werden können. Wiederum werden erzeugte und dann in einem gegebenen Rahmen übertragene Bestätigungen vorzugsweise in einem gemeinsamen Paket zusammengruppiert, das zu den sendenden entfernten Endgeräten übertragen wird.
Wie ersichtlich, muß, wenn ein Zugriffsburst nicht endet und mindestens 2,5 ms in dem bestimmten Rahmen verbleiben, in dem er endet, eine Bestätigung bis zum zweiten nachfolgenden Rahmen warten. Beispielsweise endet der Burst 3 gerade am Ende des Rahmens 0, so muß eine Bestätigung bis zum Rahmen 2 warten. Es ist jedoch zu erkennen, daß die Verwendung kurzer und normaler Burstlängen verbesserte Zugriffslatenz, d.h. schnelle Bestätigung, bezüglich einzelner entfernter Endgeräte wie auch in dem System als ganzes erreichen kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine weitere Verbesserung der Zugriffslatenz dadurch erreicht werden, daß erfordert wird, daß die physikalische Schicht des UMTS mehrere Rahmengrößen unterstützt. Das kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, daß eine Basisstation veranlaßt wird, den Endgeräten anzuzeigen, welche Rahmengröße sie augenblicklich einsetzt, über eine über einen Abwärts-Rundsende-Organisationskanal (BCCH) übertragene Nachricht. Vorzugsweise können zwei verschiedene Rahmengrößen unterstützt werden, z.B. 5 ms (kurze Rahmengröße) und 10 ms (normale Rahmengröße). Nunmehr auf 7 und 8 bezugnehmend sind Beispiele von Rahmengrößenstrukturen der Erfindung dargestellt. In der 7 ist der Fall dargestellt, wo 5-ms-Rahmen mit kurzen Zugriffsbursts benutzt werden. Bei der 5-ms-Rahmenstruktur und kurzen Zugriffsbursts können diejenigen Endgeräte, die Zeitversatz 0 bis 5 gewählt haben, ihre MAC-Schicht-Bestätigungen innerhalb von 3,75 ms nach ihren Übertragungen empfangen. Diejenigen, die Zeitversätze 6 und 7 gewählt haben, können ihre Bestätigungen innerhalb von 6,25 ms nach ihren Übertragungen empfangen. Wiederum betrifft die für Bestätigungsverzögerung gezeigte Latenz erfolgreiche Bursts. 8 zeigt den Fall, wo eine Mischung von 5-ms (kurzen) und 10-ms (normalen) Zugriffsbursts und 5-ms-Rahmen eingesetzt werden. In diesem Fall beträgt die Verzögerung des schlimmsten Falls zum Empfangen irgendeiner MAC-Schicht-Bestätigung 6,25 ms nach Übertragung.
Als Alternative kann die Basisstation, ähnlich der dynamischen Änderung seiner Zugriffsburstlänge durch das entfernte Endgerät, eine unterschiedliche Rahmengröße dynamisch auswählen, ohne diese Änderung zu den entfernten Endgeräten rundzusenden. In diesem Fall verarbeitet das entfernte Endgerät einen Rahmen, als wenn er ein 5-ms-Rahmen wäre und wenn zutreffende Teile der Bestätigung nicht Teil der ersten 5 ms sind, dann verarbeitet das entfernte Endgerät die nächsten 5 ms, da es wahrscheinlich ist, daß die Basisstation mit einer 10-ms-Rahmenstruktur arbeitet.
Nunmehr auf 9A bezugnehmend ist ein Flußdiagramm eines Zugriffsanforderungsverfahrens zur Verwendung in einem entfernten Endgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Schritt 902 überträgt ein entferntes Endgerät ein Signal zu einer Basisstation über einen Aufwärts-Organisationskanal, das die ausgewählte Länge des Zugriffsbursts anzeigt, den es übertragen wird. Beispielsweise kann, wie in den obigen Ausführungsformen, das entfernte Endgerät anzeigen, daß es einen kurzen Burst (5 ms Nachrichtendauer) oder einen normalen Burst (10 ms Nachrichtendauer) übertragen wird. Natürlich muß das entfernte Endgerät im Fall einer dynamischen Auswahl von Zugriffsburstlänge die Basisstation nicht ausdrücklich informieren. Vom entfernten Endgerät wird dann sein Zugriffsanforderungssignal mit der der Basisstation vorher angezeigten Dauer über den RACH übertragen (Schritt 904). Das entfernte Endgerät wartet dann auf Bestätigung von der Basisstation, die eine erfolgreiche Anforderung anzeigt (Schritt 906). Nach Empfang einer erfolgreichen Bestätigung überträgt das entfernte Endgerät dann seine gewünschten Datenpakete (Schritt 908). In dem Fall, wo der in Schritt 904 übertragene Zugriffsburst UMTS-Kurznachrichtendiensten zugeordnete Datenpakete umfaßt, ist der Schritt 908 nicht notwendig.
Nunmehr auf 9B bezugnehmend ist ein Flußdiagramm eines Zugriffsanforderungsverfahrens zur Verwendung in einer Basisstation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Schritt 922 wird von der Basisstation die von ihr unterstützte ausgewählte Rahmengröße rundgesendet. Beispielsweise kann wie in den obigen Ausführungsformen die Basisstation anzeigen, daß sie 5-ms- oder 10-ms-Rahmen unterstützen wird. Natürlich muß die Basisstation im Fall einer dynamischen Auswahl von Rahmengröße das entfernte Endgerät nicht ausdrücklich informieren. Dann wartet die Basisstation auf Zugriffsanforderungssignale (Schritt 924) und verarbeitet empfangene Signale (Schritt 926). Wenn eine ordnungsgemäße Zugriffsanforderung empfangen wird, überträgt die Basisstation ein Bestätigungssignal zum sendenden entfernten Endgerät, das anzeigt, daß das Endgerät nunmehr Datenpakete übertragen kann (Schritt 928).
Nunmehr auf 10 bezugnehmend ist ein beispielhafter Vergleich zwischen einer Zugriffsschlitzstruktur (als B bezeichnet) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die einen unten beschriebenen Erkennungsalgorithmus mit mehreren Schwellwerten implementiert, und der bestehenden, in einem UMTS-RACH benutzten Zugriffsschlitzstruktur (als A bezeichnet) dargestellt. Es versteht sich, daß Implementierung des schnellen Erkennungsalgorithmus der Erfindung mit dem Erkennungsalgorithmus mit mehreren Schwellwerten eine noch kürzere Zeitdauer zum Bestimmen, ob ein Zugriffsanforderungssignal erfolgreich empfangen wird, ergibt. Ein Grund dafür, daß ein Zugriffsanforderungssignal bei Verwendung eines herkömmlichen RACH-Empfängers nicht erfolgreich empfangen wird, ist, wenn das (als X bezeichnete) Zugriffsanforderungssignal im gleichen Zeitversatzschlitz wie ein (als Y bezeichnetes) an einem anderen entfernten Endgerät gesendetes Zugriffsanforderungssignal gesendet wurde. In diesem Fall können die Bursts weit genug auseinander ankommen, daß eines der Signale erfaßt wird aber aufgrund schwacher Signalstärke nicht richtig decodiert wird. In diesem Fall erkennt ein herkömmlicher RACH-Empfänger mit einem einzigen Erkennungsschwellwert möglicherweise nicht eines oder beide Signale (X und Y), da sie unter den einzigen Erkennungsschwellwert fallen. Diese Situation ist in 10 hinsichtlich einer herkömmlichen Anordnung (A) und der erfindungsgemäßen Anordnung (B) dargestellt, wobei in beiden Fällen die Bursts X und Y im Zugriffszeitversatz 2 übertragen werden. Vor Erläuterung der Vorteile dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird unten der Erkennungsalgorithmus mit mehreren Schwellwerten erläutert.
Erkennungsalgorithmus mit mehreren Schwellwerten
Es folgt eine Beschreibung eines Erkennungsverfahrens mit mehreren Schwellwerten zur Verwendung gemäß einem RACH-Empfänger einer Basisstation und einem Sender eines entfernten Endgeräts. Dieser Algorithmus wird in der Patentanmeldung EP 1006674 A2 mit dem Titel "Methods And Apparatus For Enhanced Power Ramping Via Multithreshold Detection" (Verfahren und Vorrichtungen für verbesserten Leistungshochlauf über Erkennung mit mehreren Schwellwerten), veröffentlicht am 7.6.2000, beschrieben.
Nunmehr auf 11 und 13 bezugnehmend sind Flußdiagramme eines Erkennungsverfahrens mit mehreren Schwellwerten dargestellt. Die Schritte der 11 (1102 bis 1120) werden in einer Basisstation durchgeführt und die Schritte der 13 (1302 bis 1320) werden in einem entfernten Endgerät durchgeführt. Als erstes empfängt die Basisstation im Schritt 1102 ein Signal, wahrscheinlich ein durch ein entferntes Endgerät übertragenes Anforderungssignal (Schritt 1302), das Zugriff zum Kommunikationssystem über die Basisstation ersucht. Als nächstes bestimmt die Basisstation im Schritt 1104, ob das Signal DTHRESH1 (Erkennungsschwellwertpegel) überschreitet. DTHRESH1 kann beispielsweise rund 7 dB betragen. Diese Bestimmung kann beispielsweise durch den Schwellwertdetektor 48 (3A) bewirkt werden, der dann den Prozessor 410 (5B) informiert. Dann bestimmt die Basisstation im Schritt 1106, ob die CRC gültig ist. Diese Bestimmung kann beispielsweise durch den CRC-Decodierer 59 (3A) bewirkt werden, der dann ebenfalls den Prozessor 410 informiert (5B).
Wenn das Signal DTHRESH1 überschreitet und sich die CRC als gültig herausstellt, wird von der Basisstation eine Nachricht "korrekter Empfang" erzeugt (über den Prozessor 410) und (über ihren Senderteil 416) zum entfernten Endgerät übertragen (Schritt 1108). Wenn das entfernte Endgerät die Nachricht "korrekter Empfang" (über seinen Empfängerteil 406) im Schritt 1304 empfängt, weiß es, daß seine Zugriffsanforderung erfolgreich war (Schritt 1306) und kann dann zur Übertragung gewünschter Daten zur Basisstation fortschreiten.
Wenn jedoch, zurückkehrend zur Basisstation, die CRC nicht gültig ist, überträgt die Basisstation im Schritt 1110 eine Nachricht "überschreitet DTHRESH1" um anzuzeigen, daß das Zugriffsanforderungssignal stark genug war, aber daß die CRC nicht gültig war. Wenn diese Nachricht vom entfernten Endgerät empfangen wird (Schritt 1308), wird das Anforderungssignal vom entfernten Endgerät ohne Erhöhung des Leistungspegels des Signals wiederholt (Schritt 1310).
Es versteht sich, daß während diese Beschreibung das erläutert, was geschieht, wenn ein ursprüngliches Zugriffsanforderungsignal hinsichtlich des entfernten Endgeräts und der Basisstation gesendet und empfangen wird, jedesmal, wenn die Basisstation ein (wiederholtes oder ursprüngliches) Signal empfängt, der Erkennungsalgorithmus zum Schritt 1102 zurückkehrt, um das Erkennungsverfahren zu wiederholen.
Nunmehr zum Schritt 1104 in der Basisstation zurückkehrend, bestimmt die Basisstation (Schwellwertdetektor), wenn das vom entfernten Endgerät übertragene ursprüngliche Signal DTHRESH1 nicht überschritten hat, ob das Signal PTHRESH1 überschreitet (Schritt 1112). PTHRESH1 (power threshold level 1 – Leistungsschwellwertpegel 1) soll vorzugsweise rund 5 dB betragen. Wenn die Signalstärke des ursprünglich empfangenen Signals PTHRESH1 überschreitet, dann überträgt die Basisstation eine Nachricht "überschreitet PTHRESH1" zum entfernten Endgerät (Schritt 1114). Wenn das entfernte Endgerät diese Nachricht empfängt (Schritt 1312), erhöht das entfernte Endgerät seine Signalstärke um rund 1 dB und wiederholt das Zugriffsanforderungssignal (Schritt 1314). Das bedeutet, daß das entfernte Endgerät die Signalstärke erhöht, indem der Prozessor 402 die Nachricht von seinem Empfängerteil 406 empfängt und ein Steuersignal an seinen Senderteil 408, besonders den Ausgangsverstärker 80 sendet, den Leistungspegel des zu übertragenden Signals anzuheben.
Zurückkehrend zum Schritt 1112 in der Basisstation wird, wenn das ursprüngliche vom entfernten Endgerät übertragene Signal PTHRESH1 nicht überschritten hat, von der Basisstation (Schwellwertdetektor) bestimmt, ob das Signal PTHRESH2 überschreitet (Schritt 1116). PTHRESH2 (power threshold level 2) soll vorzugsweise rund 3 dB betragen. Wenn die Signalstärke des ursprünglich empfangenen Signals PTHRESH2 überschreitet, dann überträgt die Basisstation eine Nachricht "überschreitet PTHRESH2" zum entfernten Endgerät (Schritt 1118). Wenn das entfernte Endgerät diese Nachricht empfängt (Schritt 1316), erhöht es seine Signalstärke um rund 2 dB und wiederholt das Zugriffsanforderungssignal (Schritt 1318).
Wenn jedoch das ursprüngliche Signal PTHRESH2 nicht überschreitet, dann überträgt die Basisstation keine Nachricht (Schritt 1120). Da vom entfernten Endgerät nach Übertragung des ursprünglichen Signals keine Nachricht empfangen wird, erhöht das entfernte Endgerät seine Signalstärke um rund 3 dB und wiederholt die Zugriffsanforderung (Schritt 1320).
Bezugnehmend auf 12A ist eine graphische Darstellung der Erkennungschwellwerte (DTHRESH1, PTHRESH1, PTHRESH2) dargestellt. Es versteht sich, daß mehr oder weniger Schwellwertpegel enthalten sein können, so daß feinere bzw. gröbere Erkennung erzielt werden kann. Auch können andere Schwellwerte eingesetzt werden, beispielsweise statt daß ein Signal den Schwellwert überschreiten muß, kann das dem Schwellwert gleiche Signal zum Auslösen von Übertragung der oben beschriebenen Nachrichten benutzt werden. Vorteilhafterweise werden Zugriffsanforderungssignale unter einem typischen Erkennungspegel noch von einem Empfänger erkannt, bei dem das Erkennungsverfahren mit mehreren Schwellwerten implementiert wird, so daß diese schwächeren Signale von durch Kollision bewirkten Signalen oder Rauschen unterschieden werden. So werden, während nur das Signal 1 unter Verwendung eines bestehenden Erkennungsalgorithmus erkannt werden würde, die Signale 1, 2 und 3 vom Erkennungsalgorithmus erkannt. Schließlich ist die 12B eine graphische Darstellung der Übertragung von Nachrichten zwischen dem Sender (entferntes Endgerät) und Empfänger (Basisstation) wie oben im Zusammenhang mit 11 und 13 erläutert. Die Nachrichten 1, 2 und 3 entsprechen den vom Empfänger übertragenen Nachrichten "überschreitet DTHRESH1", "überschreitet PTHRESH1" und "überschreitet PTHRESH2". Die erste schraffierte Nachricht mit der Bezeichnung A ist das ursprüngliche, vom Sender übertragene Signal. Jedes wiederholte Signal (retx) danach entspricht dem als Antwort auf eine Basisstationsnachricht gesendeten Signal. Die Größe jedes wiederholten Signals wird proportional zur Erhöhung der Signalstärke dargestellt. Die Größe des (schraffierten) ursprünglichen Signals ist zum Vergleich neben dem wiederholten Signal dargestellt. Es versteht sich, daß andere Leistungsschritte eingesetzt werden können.
Nunmehr zur 10 zurückkehrend ist ersichtlich, daß im Fall, wo das bestehende RACH-Verfahren benutzt wird (bezeichnet als A), jedes entfernte Endgerät, das einen Zugriffsburst im Rahmen n beginnt, bis zum Rahmen n + 2 warten muß, ehe es entdeckt, daß seine Zugriffsanforderungsübertragung fehlgeschlagen ist. Nach der Darstellung zeigt ein Wert von null (0) im zweiten Bestätigungsfeld (entsprechend dem Zeitversatz 2) der während der Abwärtsverbindung empfangenen Bestätigungsnachricht jedem entfernten Endgerät an, daß sein Zugriffsburst nicht erfolgreich empfangen wurde, das heißt fehlgeschlagen ist. Es versteht sich, daß ein Zugriffsburstsignal aus mehreren Gründen fehlschlagen kann. Ein typischer Grund dafür besteht darin, daß zwei entfernte Endgeräte versuchten, Zugriffsburst im gleichen Zeitschlitz (Versatz) zu übertragen und die Bursts kollidiert sind, wie es der Fall im Beispiel A in der 10 ist. Anderseits zeigt ein Wert von eins (1) im entsprechenden Feld der während der Abwärtsverbindung empfangenen Bestätigungsnachricht einem entfernten Endgerät an, daß sein Zugriffsburst erfolgreich empfangen wurde, d.h. gelungen ist. So wissen die entfernten Endgeräte im Beispiel A bis zu irgendeinem Zeitpunkt im Rahmen n + 3 nicht, daß ihre jeweiligen Zugriffsbursts fehlgeschlagen sind. Der Grund dafür ist, daß ein Bestätigungsanzeiger von einer Basisstation nur nach Empfang des gesamten Abwärtsrahmens verarbeitet werden kann.
Bei Verwendung des Erkennungsalgorithmus der Erfindung ist jedoch die Bestätigungsverzögerung für erfolglose Bursts vorteilhafterweise kleiner. Wenn nach der Darstellung Burst X und Y, die von der Art der kurzen Burstlänge sind, im gleichen Zeitversatzschlitz (z.B. Zeitversatzschlitz 2) übertragen werden und kollidieren, woraus sich Signalstärken unter 5 dB aber über 3 dB ergeben, empfängt jedes entfernte Endgerät eine Nachricht "überschreitet PTHRESH2" und erhöht seine Signalstärke dementsprechend zur Wiederholung. Das Bestätigungssignal in Beispiel B zeigt einen Wert von drei (3) im 2. Bestätigungsfeld (entsprechend einem Zeitversatz 2), was anzeigt, daß das empfangene Signal PTHRESH2 überschritten hat, aber trotzdem nicht decodiert worden ist. Anderseits zeigt ein Wert von 0 einen erfolgreichen Zugriffsburst an, ein Wert von 1 zeigt an, daß das empfangene Signal DTHRESH1 überschritten hat aber trotzdem fehlgeschlagen ist, und ein Wert von 2 zeigt an, daß das empfangene Signal PTHRESH1 überschritten hat, aber trotzdem fehlgeschlagen ist. Da die Nachricht im nächsten nachfolgenden Rahmen (Rahmen n + 1) gesendet wird, könnte ein entferntes Endgerät vor dem Ende dieses Rahmens oder im nächsten Rahmen die Übertragung wiederholen.
Obwohl hier beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben worden sind, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf diese genauen Ausführungsformen begrenzt ist und daß vom Fachmann verschiedene andere Änderungen und Abänderungen daran bewirkt werden können, ohne aus dem Rahmen der Ansprüche zu weichen.

Claims

Verfahren zur Verwendung in einem entfernten Endgerät (2, 4) zum Verbessern von Zugriffslatenz in einem Direktzugriffskanal in einem Kommunikationssystem mit mindestens einer Basisstation (6), mit folgenden Schritten: Auswählen (902) einer einem Zugriffssignal zur Übertragung zugeordneten Zeitdauer, wobei die Zeitdauer unter Zeitdauern ausgewählt wird, die im Bereich von im wesentlichen einer Länge eines Übertragungsrahmens der Basisstation gleichwertig zu weniger als die Länge des Übertragungsrahmens der Basisstation liegen; und Übertragen (904) des Zugriffssignals mit der diesem zugeordneten ausgewählten Zeitdauer zur Basisstation über den Direktzugriffskanal in einem dem Direktzugriffskanal zugeordneten ausgewählten Zeitversatzschlitz.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt des Anzeigens (902) der ausgewählten Zeitdauer vor Übertragung des Zugriffssignals für die Basisstation.
Vorrichtung zum Verbessern der Zugriffslatenz in einem Direktzugriffskanal in einem Kommunikationssystem mit mindestens einer Basisstation (6), mit folgendem: einem entfernten Endgerät (2, 4) zum Auswählen (902) einer einem Zugriffssignal zugeordneten Zeitdauer, die unter Zeitdauern ausgewählt wird, die im Bereich von im wesentlichen einer Länge eines Übertragungsrahmens der Basisstation gleichwertig bis zu weniger als die Länge des Übertragungsrahmens der Basisstation liegen, wobei das entfernte Endgerät auch zum Übertragen (904) des Zugriffssignals mit der diesem zugeordneten ausgewählten Zeitdauer zur Basisstation über den Direktzugriffskanal in einem dem Direktzugriffskanal zugeordneten ausgewählten Zeitversatzschlitz konfiguriert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Übertragungsrahmenlänge rund 10 ms beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das entfernte Endgerät weiterhin zum Anzeigen (902) der ausgewählten Zeitdauer vor Übertragung des Zugriffssignals für die Basisstation konfiguriert ist.
Verfahren zur Verwendung in einer Basisstation (6) zum Verbessern von Zugriffslatenz in einem Direktzugriffskanal in einem Kommunikationssystem mit mindestens einem entfernten Endgerät (2, 4), mit folgenden Schritten: Auswählen (922) einer einem Direktzugriffskanal zugeordneten Übertragungsrahmenszeitdauer, die unter einer oder mehreren unterstützten Zeitdauern ausgewählt wird; und Bestätigen (928) eines durch das entfernte Endgerät über den Direktzugriffskanal in einem dem Direktzugriffskanal zugeordneten ausgewählten Zeitversatzschlitz übertragenen erfolgreichen Zugriffssignals.
Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin mit dem Schritt des Anzeigens (922) der ausgewählten Übertragungsrahmenzeitdauer für das entfernte Endgerät.
Vorrichtung zum Verbessern von Zugriffslatenz in einem Direktzugriffskanal in einem Kommunikationssystem mit mindestens einem entfernten Endgerät (2, 4), mit folgendem: einer Basisstation (6) zum Auswählen (922) einer einem Direktzugriffskanal zugeordneten Übertragungsrahmenzeitdauer, die unter einer oder mehreren unterstützten Zeitdauern ausgewählt wird, wobei die Basisstation auch zum Bestätigen (928) eines durch das entfernte Endgerät über den Direktzugriffskanal in einem dem Direktzugriffskanal zugeordneten ausgewählten Zeitversatzschlitz übertragenen erfolgreichen Zugriffssignals konfiguriert ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Übertragungsrahmenzeitdauer eine von rund 5 ms oder rund 10 ms ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, oder Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 8, wobei eine Zeitdauer eines Nachrichtenteils des Zugangssignals eine von rund 5 ms oder rund 10 ms ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 6 oder Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 8, wobei das Kommunikationssystem ein UMTS ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 6 oder Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 8, wobei der Direktzugriffskanal ein logischer Kanal einer dem Kommunikationssystem zugeordneten Medienzugriffssteuerungsschicht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Basisstation weiterhin zum Anzeigen (922) der ausgewählten Übertragungsrahmenzeitdauer für das entfernte Endgerät konfiguriert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 6 oder Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 8, wobei das Zugriffssignal eine Zugriffsanforderung enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 6 oder Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 8, wobei das Zugriffssignal ein Datenpaket enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Länge des Übertragungsrahmens durch die Basisstation unter einer oder mehreren unterstützten Zeitdauern ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das entfernte Endgerät eine Anzeige der ausgewählten Übertragungsrahmenlänge von der Basisstation empfängt.