DE69937952T2 - Datenübertragung in einem drahtlosen kommunikationssystem - Google Patents

Datenübertragung in einem drahtlosen kommunikationssystem Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Kommunikationssysteme und insbesondere auf Datenübertragung innerhalb eines drahtlosen Kommunikationssystems.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Architektur drahtloser Kommunikationssysteme der nächsten Generation muss in der Lage sein, eine Reihe von Diensten, die mit drahtgebundenen Diensten vergleichbar sind, bereitzustellen. Ein derartiger Dienst, der für die Code Division Multiple Access(CDMA)-Architektur der nächsten Generation vorgeschlagen wurde, ist das Multicasting. Laut Definition ist Multicasting ein Verfahren, das den Transport von Information zu mehreren Zielen ohne separates Übertragen desselben Informationsinhalts an jedes Ziel bereitstellt.
  • Üblicherweise erzeugt drahtgebundenes Multicasting ein großes Nachrichtenaufkommen in dem Netzwerk, was in einer drahtlosen Umgebung nicht akzeptabel ist. Insbesondere kann ein großer Anteil des mit einem empfangenen Signal assoziierten Rauschens auf weitere gleichzeitige Übertragungen zurückgeführt werden, weil jedes in einem CDMA-System übertragene Signal üblicherweise auf demselben Frequenzband übertragen wird. Die Menge des Rauschens steht in direkter Beziehung zu der Datenmenge, die gleichzeitig innerhalb des Kommunikationssystems übertragen wird. Somit ist es für ein Kommunikationssystem vorteilhaft, so wenig wie möglich zu übertragen, um das Gesamtrauschen in dem System zu reduzieren.
  • XYLOMENOS G ET AL: „IP multicasting for point-to-point local distribution" INFOCOM '97. SIXTEENTH ANNUAL JOINT CONFERENCE OF THE IEEE COMPUTER AND COMMUNICATIONS SOCIETIES. DRIVING THE INFORMATION REVOLUTION., PROCEEDINGS IEEE KOBE, JAPAN 7-11 APRIL 1997, LOS ALAMITOS. CA, USA, IEEE COMPUT. SOC, US, 7. April 1997 (1997-04-07), Seiten 1380–1387, XP010251982 ISBN: 0-8186-7780-5, erläutert lokales und weitreichendes IP-Multicasting.
  • US 5627829 beschreibt optimierende Standardprotokolle durch Filtern einiger Pakete, Eliminieren und Reduzieren der Größe weiterer Felder und Substituieren noch weiterer Felder, um die Größe der Datenpakete zu reduzieren.
  • Aus diesem Grund werden ein Verfahren und Gerät für Datenübertragung in einem drahtlosen Kommunikationssystem benötigt, welche die Anzahl der an eine Remote-Einheit übertragenen Nachrichten minimieren.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren für eine Basisstation für das Übertragen von Daten innerhalb eines Kommunikationssystems, wie in Anspruch 1 beansprucht, bereit.
  • In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Basisstationsgerät für die Datenübertragung innerhalb eines Kommunikationssystems, wie in Anspruch 4 beansprucht, bereit.
  • Weitere Aspekte sind wie in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Blockschaltbild einer Basisstation von 1 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Blockschaltbild der Schaltung des Hauptkanals von 2 für das Senden von Steuerungsnachrichten an eine Remote-Einheit in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Blockschaltbild der Schaltung des zusätzlichen Kanals von 2 für das Übertragen von Daten in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist eine Veranschaulichung eines langen Spreizcodes in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der logischen Einheit von 1 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Emulators von 1 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Basisstation von 1 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Fall, dass eine Multicast-Übertragung von einer Remote-Einheit ausgeht, zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • Um die Aufgabe der Datenübertragung in einem Kommunikationssystem, welche die Anzahl von an eine Remote-Einheit übertragenen Nachrichten minimiert, zu lösen, wird ein Emulator bereitgestellt, der Multicast-Paketdaten von einem Router empfängt. Die Multicast-Paketdaten werden von einem Server aus übertragen und sind für wenigstens eine Remote-Einheit bestimmt. Der Emulator empfängt zusätzlich Steuerungsdaten für die aktuelle Multicast-Sitzung von dem Router. Die Paketdaten werden an die Remote-Einheit übertragen und der Emulator antwortet auf die Steuerungsdaten (über eine Antwortnachricht), ohne die Steuerungsnachrichten an die Remote-Einheit zu übertragen. Da die Steuerungsdaten für die aktuelle Multicast-Sitzung nicht über die Luftschnittstelle an die Remote-Einheit übertragen werden, wird die Menge der Nachrichten innerhalb des Kommunikationssystems reduziert, was zu einer verringerten System-Interferenz führt.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren für die Datenübertragung innerhalb eines drahtlosen Kommunikationssystems. Das Verfahren umfasst die Schritte des Empfangens eines ersten Datensatzes und eines zweiten Datensatzes, wobei der zweite Datensatz repräsentativ für die Steuerungsnachrichten für den ersten Datensatz ist. Anschließend wird der erste Datensatz an eine Remote-Einheit übertragen, und eine Antwort auf den zweiten Datensatz erfolgt ohne Übertragung des zweiten Datensatzes an die Remote-Einheit.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren, das die Schritte des Empfangens einer Anfrage von einer drahtlosen Remote-Einheit für das Initiieren einer Übertragung von der Remote-Einheit und das Bestimmen ungenutzter Adressen an einer zellulären Infrastrukturausrüstung umfasst. Die ungenutzten Adressen werden für eine Verwendung bei dem Übertragen von Daten von der Remote-Einheit übertragen.
  • Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Gerät für die Datenübertragung innerhalb eines drahtlosen Kommunikationssystems. Das Gerät umfasst einen Emulator mit einem ersten Datensatz und einem zweiten Datensatz als Eingaben, der den ersten Datensatz für die Übertragung über eine Luftschnittstelle an eine Remote-Einheit ausgibt, während eine Antwort auf den zweiten Datensatz ohne das Übertragen des zweiten Datensatzes an die Remote-Einheit erfolgt.
  • Es soll nun Bezug genommen werden auf die Zeichnungen, wobei ähnliche Bezugszeichen ähnliche Komponenten bezeichnen und 1 ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems 100 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet Kommunikationssystem 100 eine CDMA-Architektur der nächsten Generation wie in dem Dokument cdma2000 International Telecommunication Union-Radiocommunication (ITU-R) Radio Transmission Technology (RTT) Candidate Submission beschrieben, in alternativen Ausführungsformen jedoch kann Kommunikationssystem 100 weitere analoge oder digitale Protokolle für zelluläre Kommunikationssysteme nutzen, wie etwa, jedoch ohne eine Beschränkung darauf, das Global System for Mobile Communications (GSM) Protokoll oder das CDMA-System-Protokoll wie in „Personal Station-Base Station Compatibility Requirements for 1.8 to 2.0 GHz Code Division Multiple Access (CDMA) Personal Communication Systems" (American National Standards Institute (ANSI) J-STD-008) beschrieben. Kommunikationssystem 100 schließt Server 120, das öffentliche Telefonnetz (PSTN) 122, Basis-Transceiver-Station (BTS) 130, Emulator 137 und Remote-Einheiten 113–117 ein. Obwohl diese nicht gezeigt werden, umfasst Kommunikationssystem 100 hinreichend bekannte Netz-Elemente wie etwa Mobilvermittlungszentralen (MSCs), zentralisierte Basisstations-Controller (CBSCs) und ähnliches.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist Server 120 geeignet, eine Multicasting-Sitzung über PSTN/Internet 122 für Clients wie etwa Local Area Networks 126–128, Wide Area Network 124 und BTS 130 bereitzustellen. Insbesondere verwendet Server 120 das Internet Group Management Protocol (IGMP), wie in dem Dokument Request for Comments (RFC) 1112 und RFC 2236 der Internet Engineering Task Force (IETF) beschrieben, um Multicasting bereitzustellen. Remote-Einheiten 113–117, die eine Multicast-Session empfangen möchten, überwachen eine Multicast-Anzeigenachricht auf einem System-Sendekanal, um eine zu empfangende Sitzung zu bestimmen. Sendekanäle sind Teil des herkömmlichen physikalischen/Rufkanals wie in Mobile Station-Base Station Compatibility Standards for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular Systems, Telecommunications Industry Association Interim Standard 95A, Washington, DC Juli 1993 (IS-95A), das durch die Bezugnahme darauf hierin inkorporiert ist, beschrieben.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließen Anzeigenachrichten Information über für Remote-Einheiten 113–117 verfügbare Multicast-Ereignisse ein. Die Information schließt die Internet Protokoll (IP) Adresse der Sitzung, Portnummer, Zeit und Dauer der Übertragung, sowie eine kurze Beschreibung des Ereignisses ein. Basisstation 130 tritt einer Multicast-Sitzung bei und leitet sie über die Luftschnittstelle über einen Hochgeschwindigkeits-Datenkanal (zusätzlicher Kanal) weiter, falls wenigstens eine Remote-Einheit 113–117, die eine Teilnahme an der Sitzung angefordert hat, existiert. Sobald eine Remote-Einheit die Teilnahme an dem Multicast-Ereignis anfordert, wird der Remote-Einheit ein herkömmlicher zusätzlicher Kanal zugewiesen, und die Multicast-Sitzung wird an sämtliche derzeit an dem Multicast-Ereignis teilnehmende Remote-Einheiten gesendet. Wie untenstehend detaillierter beschrieben nutzt der herkömmliche zusätzliche Kanal zwei eindeutige Spreizcodes für die Kanalzuordnung, wobei einer der Spreizcodes eine Funktion der von Server 120 gesendeten Multicast-Sitzungsadresse ist. Außerdem wird für das Minimieren der Nachrichtenübertragung über die Luftschnittstelle Emulator 137 für das Emulieren der Nachrichtenübertragung, die normalerweise zwischen Server 120 und jedem beliebigen Gerät, das den Multicast empfängt (z. B. Remote-Einheiten, welche die Multicast-Sitzung empfangen), auftritt, verwendet.
  • 2 ist ein Blockschaltbild von Basisstation 130 von 1 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Basisstation 130 umfasst logische Einheit 136, Emulator 137, Router 138, Übertragungs/Empfangsschaltung 140, die eine oder mehr als eine herkömmliche Steuerungskanalsschaltung 201, eine oder mehr als eine Hauptkanalschaltung 203 und eine oder mehr als eine Schaltung von zusätzlichen Kanälen 205, Addierer 211 und Modulator 215 umfasst. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Kommunikation mit Remote-Einheit 113 unter Verwendung der Schaltung des zusätzlichen Kanals 205 und/oder der Schaltung des Hauptkanals 203 erfolgen. Insbesondere nutzt Basisstation 130 zwei Klassen von Kanälen, die sowohl für die Uplink- als auch die Downlink-Übertragung definiert sind. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Hauptkanäle, abgesehen von der Spreizung über eine größere Bandbreite, ähnlich den existierenden CDMA-Verkehrskanälen, die für die Stimm- und Signalübertragung verwendet werden. Ebenso wird der herkömmliche Steuerungskanal für das Weiterleiten von Systeminformation und Steuerungssignalisierung, zusammen mit Multicast-Anzeigeinformation verwendet. Beim Übertragen einer Multicast-Sitzung werden Hauptkanäle oder herkömmliche Steuerungskanäle verwendet, um emulierte Internet Group Management Protocol-Nachrichten (IGMP-Nachrichten) für das Eintragen oder Austragen aus einer Multicast-Sitzung zu übertragen. CDMA-Verkehr und herkömmliche Steuerungskanäle werden detailliert in IS-95A sowie RTT Candidate Submission Document beschrieben. Zusätzlich wird eine weiche Gesprächsumschaltung (gleichzeitige Komunikation unter Verwendung von mehr als einer Schaltung eines Hauptkanals 203) unter Verwendung einer Schaltung eines Hauptkanals 203 unterstützt. Schaltungen von zusätzlichen Kanälen 205 werden für das Kommunizieren von Diensten mit hoher Datenrate (z. B. Multicast-Paketdaten) zu Remote-Einheit 113 verwendet. Die Datenrate der zusätzlichen Kanäle wird vor der Übertragung festgelegt. Mehrere Datenquellen sind auf diesem Kanal Zeitgemultiplext. Zusätzlich können die Dienstqualität (z. B. Paketfehlerhäufigkeit (FER, Frame Error Rate), Bitfehlerhäufigkeit (BER, Bit Errror Rate) und/oder Übertragungsverzögerung) dieses Kanals eingestellt und unabhängig von dem Hauptkanal betrieben werden.
  • Datenübertragung und Kanalzuordnung von Basisstation 130 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung findet wie folgt statt: Die Schaltung des Downlink-Zugriffskanals (herkömmliche Steuerung) empfängt eine Teilnehmernachricht von einer Remote-Einheit, um einer Multicast-Sitzung beizutreten. Wie oben beschrieben umfasst die Teilnehmernachricht eine emulierte IGMP-Nachricht für das Teilnehmen an der Multicast-Sitzung. Logische Einheit 136 bestimmt, ob sie aktuell für die angeforderte Mulitcast-Sitzung eingetragen ist (d. h. eine weitere Remote-Einheit ist aktuell für die Sitzung eingetragen) und, falls dem so ist, wird eine Bestätigungsnachricht (Ack) an die Remote-Einheit gesendet. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Ack-Nachricht den aktuellen Kanal (d. h. den zugeordneten Walsh-Code und den langen Code), wobei der lange Code eine Funktion der Multicast-IP-Adresse ist. Anders ausgedrückt enthält die Ack-Nachricht den Walsh-Code des zusätzlichen Kanals und den langen Code, der von der Remote-Einheit verwendet wird, um die Multicast-Sitzung zu demodulieren. In der bevorzugten Ausführungsform bestimmt logische Einheit 136 die Multicast-Adresse und sendet eine Anfragenachricht an Router 138, worin sie um Teilnahme an der Multicast- Sitzung nachsucht, falls Basisstation 130 aktuell nicht an der Multicast-Sitzung teilnimmt. Router 138 wiederum sendet eine IGMP-Nachricht an einen Uplink-Router, der innerhalb des PSTN/Internetz-Netzes 122 angeordnet ist. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis ein Uplink-Router, der aktuell die Multicast-Sitzung empfängt, geortet wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird dies durch Senden einer IGMP-Nachricht an Router 138 wie in RFC 1112 und/oder RFC 2236 beschrieben, durchgeführt. Anschließend sendet Basisstation 130 eine Ack-Nachricht an die Remote-Einheit.
  • Obwohl die obige Beschreibung nur unter Bezugnahme auf eine einzelne Remote-Einheit erfolgte, können mehrere Remote-Einheiten in ähnlicher Weise an der Multicast-Sitzung teilnehmen, was dazu führt, dass mehrere Remote-Einheiten dieselben Spreizcodes (d. h. Walsh-Codes und lange Codes) nutzen, um die jeweilige Sitzung zu entstören. Zusätzlich können mehrere Multicast-Sitzungen gleichzeitig von einer einzigen Basisstation aus gesendet werden, was zu wenigstens einer ersten Gruppe von Remote-Einheiten, die einen ersten Spreizcode basierend auf einer Adresse für eine erste Multicast-Übertragung verwendet, und einer zweiten Gruppe von Remote-Einheiten, die einen zweiten Spreizcode basierend auf einer Adresse für eine zweite Multicast-Übertragung verwendet, führt.
  • 3 ist ein Blockschaltbild der Schaltung des Hauptkanals 203 von 2 für das Senden von Steuerungsnachrichten an Remote-Einheiten in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schaltung des Hauptkanals 203 schließt Kanalmultiplexer 301, Faltungscodierer 312, Symbol-Repeater 315, Block-Interleaver 316, Scrambler für lange Codes 317 und orthogonalen Codierer 320 ein. Während des Betriebs werden Datenbits 310 (emulierte IGMP-Nachricht, die über die Luftschnittstelle übertragen werden soll) mit einer bestimmten Bitrate von Kanalmultiplexer 301 empfangen. Emulierte IGMP-Nachricht 310 schließt üblicherweise Steuerungsnachrichten wie etwa Nachrichten für das Ein- und Austragen ein. Kanalmultiplexer 301 mulitplexiert sekundären Verkehr (z. B. Daten) und/oder Signalisierungsverkehr (z. B. Steuerungs- oder Benutzernachrichten) auf die emulierte IGMP-Nachricht 310 und gibt die gemultiplexten Daten mit 9,6 kbit/sec an Faltungscodierer 312 aus. Faltungscodierer 312 codiert Eingangsdatenbits 310 mit einer festgelegten Coderate in Datensymbole mit einem Codierungsalgorithmus, der die anschließende Maximum-Likelihood-Decodierung der Datensymbole in Datenbits (z. B. einen Faltungs- oder Blockcodierungsalgorithmus) ermöglicht. Zum Beispiel codiert Faltungscodierer 312 Eingangsdatenbits 310 (empfangen mit einer Geschwindigkeit von 9,6 kbit/Sekunde) bei einer festgelegten Coderate von einem Bit pro zwei Datensymbole (d. h. Rate 1/3), so dass Faltungscodierer 312 Datensymbole 214 mit einer Rate von 28,8 ksymbol/Sekunde ausgibt.
  • Datensymbole 314 werden dann von Repeater 315 wiederholt und in Interleaver 316 eingegeben. Interleaver 316 überlappt die Eingangsdatensymbole 314 auf der Symbolebene. In Interleaver 316 werden Datensymbole 314 individuell in eine Matrix eingegeben, die einen Block vorbestimmter Größe von Datensymbolen 314 definiert. Datensymbole 314 werden dann an Stellen innerhalb einer Matrix eingegeben, so dass die Matrix Spalte für Spalte eingefügt wird. Datensymbole 314 werden individuell von Stellen innerhalb der Matrix ausgegeben, so dass die Matrix Zeile für Zeile geleert wird Üblicherweise ist die Matrix eine quadratische Matrix mit einer Anzahl von Zeilen, die gleich der Anzahl von Spalten ist; allerdings können auch weitere Matrixformen gewählt werden, um den Interleaving-Abstand der Ausgabe zwischen den nacheinander eingegebenen nicht überlappenden Datensymbolen zu erhöhen. Überlappende Datensymbole 318 werden von Interleaver 316 mit derselben Datensymbolrate, mit der sie auch eingegeben wurden, z. B. 28,8 ksymbol/Sekunde ausgegeben. Die vorbestimmte Größe des Blocks von Datensymbolen, der durch die Matrix definiert wurde, wird von der maximalen Anzahl von Datensymbolen abgeleitet, die bei einer vorbestimmten Symbolrate innerhalb eines Übertragungsblocks mit vorbestimmter Länge übertragen werden können. Zum Beispiel beträgt die vorbestimmte Größe des Blocks der Datensymbole 28,8 ksymbol/Sekunde mal 20 Millisekunden, was 576 Datensmybolen entspricht, was eine 18 mal 32 Matrix definiert, falls die vorbestimmte Länge des Übertragungsblocks 20 Millisekunden beträgt.
  • Überlappende Datensymbole 318 werden von Scrambler 317 gestört und an orthogonalen Codierer 320 ausgegeben. Insbesondere stört der Scrambler für lange Codes 317 Symbole 318 durch Moduln-2-Addition von Symbolen 318 mit einem benutzerspezifischen langen Code. Die gestörten Symbole werden dann an orthogonalen Codierer 320 ausgegeben, wobei Codierer 320 eine Moduln-2-Addition eines orthogonalen Codes (z. B. einen Walsh-Code von 256) an jedem überlappenden und gestörten Datensymbol 318 ausführt. Zum Beispiel werden bei der orthogonalen Codierung von 256 überlappende und gestörte Datensymbole 318 jeweils durch ein ausschließliches ODER von einem orthogonalen Code von 256 Symbolen verknüpft. Diese orthogonalen Codes von 256 entsprechen bevorzugt Walsh-Codes einer 256 Mal 256 Hadamard-Matrix, wobei ein Walsh-Code eine einzelne Zeile oder Spalte der Matrix ist. Orthogonaler Codierer 320 gibt wiederholt einen Walsh-Code aus, der dem Eingangsdatensymbol 318 mit einer festgelegten Symbolrate (z. B. 28,8 ksymbol/Sekunde) entspricht.
  • Die Sequenz von Walsh-Codes 342 wird ferner von einem Paar kurzer Pseudo-Zufalls-Codes 324 (d. h. kurz im Vergleich zu dem langen Code) gespreizt, um eine 1-Kanal und Q-Kanal-Spreizcodesequenz 326 zu generieren. Die Spreizcodesequenzen des 1-Kanals und Q-Kanals 326 werden verwendet, um ein Quadraturpaar von Sinuskurven durch das Steuern der Leistung des Paars von Sinuskurven zweiphasig zu modulieren. Die sinusförmigen Ausgabesignale werden summiert, (von Modulator 215) QPSK-moduliert und von Antenne 121 gesendet, um die Übertragung von Kanaldatenbits 310 abzuschließen. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Spreizsequenzen 226 mit einer Rate von 3,6864 Megachips pro Sekunde (Mcps) und innerhalb einer Bandbreite von 5 MHz gesendet, jedoch können in alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Spreizsequenzen 226 bei einer unterschiedlichen Rate ausgegeben und innerhalb einer unterschiedlichen Bandbreite gesendet werden. Zum Beispiel kann in einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein IS-95A-Übertragungsschema verwendet werden, wo Spreizsequenzen 326 mit einer Rate von 1,2288 Mcps (Chiprate des Verkehrskanals) innerhalb einer Bandbreite von 1,25 MHz ausgegeben werden.
  • 4 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung eines zusätzlichen Kanals 205 von 2 für das Übertragen von Daten (z. B. Multicast-Verkehr) in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schaltung des zusätzlichen Kanals 205 schließt Kanalmultiplexer 401, Faltungscodierer 412, Symbol-Repeater 415, Block-Interleaver 416 und orthogonalen Codierer 420 ein. Während des Betriebs wird Signal 410 (Multicast-Paketdaten) durch Kanalmultiplexer 401 mit einer bestimmten Bitrate (z. B. 152,4 kbit/Sekunde) empfangen. Kanalmultiplexer 401 multiplext sekundären Verkehr (z. B. Benutzerdaten auf die Daten des zusätzlichen Kanals 410 und gibt die gemultiplexten Daten mit 153,6 kb/s an Faltungscodierer 412 aus.
  • Faltungscodierer 412 codiert Eingangsdatenbits 410 mit einer festgelegten Coderate in Datensymbole mit einem Codierungsalgorithmus, der die anschließende Maximum-Likelihood-Decodierung der Datensymbole in Datenbits (z. B. einen Faltungs- oder Blockcodierungsalgorithmus) ermöglicht. Zum Beispiel codiert Faltungscodierer 412 mit einer festgelegten Coderate von einem Bit pro zwei Datensymbole (d. h. Rate 1/3) Eingangsdatenbits 410 (mit einer Rate von 153,6 kbit/Sekunde empfangen), so dass Faltungscodierer 412 Datensymbole 414 mit einer Rate von 460,8 kbit/Sekunde ausgibt.
  • Datensymbole 414 werden dann in Interleaver 416 eingegeben. Interleaver 416 überlagert die Eingangsdatensymbole 414 auf der Symbolebene. Datensymbole 414 werden in Interleaver 416 individuell in eine Matrix eingegeben, die einen Block von Datensymbolen 414 mit vorbestimmter Größe definiert. Datensymbole 414 werden dann an Stellen innerhalb einer Matrix eingegeben, so dass die Matrix Spalte für Spalte eingefügt wird. Datensymbole 414 werden einzeln von Stellen innerhalb der Matrix ausgegeben, so dass die Matrix Zeile für Zeile geleert wird Üblicherweise ist die Matrix eine quadratische Matrix mit einer Anzahl von Zeilen, die gleich der Anzahl von Spalten ist; allerdings können auch andere Matrixformen gewählt werden, um den Interleaving-Abstand der Ausgabe zwischen den nacheinander eingegebenen nicht überlappenden Datensymbolen zu erhöhen. Überlappende Datensymbole 418 werden von Interleaver 416 mit derselben Datensymbolrate, mit der sie auch eingegeben wurden, (z. B. 460,8 ksymbol/Sekunde) ausgegeben. Die vorbestimmte Größe des Blocks von Datensymbolen, der durch die Matrix definiert ist, wird von der maximalen Anzahl der Datensymbole abgeleitet, die mit einer vorbestimmten Symbolrate innerhalb eines Übertragungsblocks mit vorbestimmter Länge übertragen werden. Zum Beispiel beträgt, falls die vorbestimmte Länge des Übertragungsblocks 20 Millisekunden beträgt, die vorbestimmte Größe des Blocks von Datensymbolen 9,216 ksymbole.
  • Überlappende Datensymbole 418 werden von Scrambler 417 gestört und an orthogonalen Codierer 320 ausgegeben. Insbesondere stört der Scrambler für lange Codes 417 Symbole 418 durch Moduln-2-Addition von Symbolen 418 mit einem gruppenspezifischen langen Code. Wie in 5 gezeigt ist der gruppenspezifische lange Code eine Funktion einer spezifischen Adresse (IP-Adresse) für Server 120. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die am wenigsten signifikanten 32 Bits der Multicast-Sitzungsadresse 501 als der gruppenspezifische lange Code zusammen mit einem Header von 10 Bit verwendet, was zu einem langen Code mit der darin eingebundenen Sitzungsadresse 501 führt.
  • Die gestörten Symbole werden dann an orthogonalen Codierer 420 ausgegeben, wobei Codierer 420 über Moduln-2-Addition einen orthogonalen Code zu jedem überlappenden und gestörten Datensymbol 418 hinzufügt (z. B. einen Walsh-Code von 16). In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet jede Multicast-Sitzung denselben Spreiz-(Walsh-)Code für jede Remote-Einheit 113–117, die an der Multicast-Sitzung teilnimmt. Somit wird derselbe Spreizcode von 16 von sämtlichen Remote-Einheiten, die aktuell an der Multicast-Sitzung teilnehmen, verwendet. Bei dem orthogonalen Codieren von 16 werden überlappende und gestörte Datensymbole 418 jeweils durch ein ausschließliches ODER von einem orthogonalen Code von 16 Symbolen verknüpft. Diese orthogonalen Codes von 16 entsprechen bevorzugt Walsh-Codes von einer 16 Mal 16 Hadamard-Matrix, wobei ein Walsh-Code eine einzelne Zeile oder Spalte der Matrix ist. Orthogonaler Codierer 420 gibt wiederholt einen Walsh-Code oder dessen inversen Code aus, der dem Eingangdatensymbol 418 mit einer festgelegten Symbolrate (z. B. 460,8 ksymbol/Sekunde) entspricht.
  • Die Sequenz von Walsh-Codes 442 wird ferner von einem Paar kurzer Pseudo-Zufalls-Codes 424 (d. h. kurz im Vergleich zu dem langen Code) gespreizt, um eine 1-Kanal- und Q-Kanal-Spreizcodesequenz 426 zu generieren. Die Spreizcodesequenzen des 1-Kanals und Q-Kanals 426 werden verwendet, um ein Quadraturpaar von Sinuskurven zweiphasig durch Steuern der Leistung des Paars von sinusförmigen Wellen zu modulieren. Die sinusförmigen Ausgangssignale werden summiert, (von Modulator 215) QPSK-moduliert und von Antenne 121 für die vollständige Übertragung von Kanaldatenbits 410 gesendet. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Spreizsequenzen 426 mit einer Rate von 3,6864 Mcps ausgegeben und innerhalb einer Bandbreite von 5 MHz gesendet.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der logischen Einheit von 1 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der logische Fluss beginnt bei Schritt 601, wo logische Einheit 136 eine Nachricht (IGMP-Teilnahmenachricht) von einer Remote-Einheit empfängt, die an einer Multicast-Sitzung teilnehmen möchte. Anschließend bestimmt bei Schritt 603 logische Einheit 136, ob sie bereits an der Multicast-Sitzung teilnimmt. Insbesondere bestimmt logische Einheit 136, ob eine beliebige, mit Basisstation 130 in Kommunikation stehende Remote-Einheit bereits an der Multicast-Sitzung teilnimmt, und falls dies nicht der Fall ist, fährt der logische Fluss bei Schritt 605 fort, anderenfalls fährt die logische Einheit bei Schritt 607 fort. Bei Schritt 605 bestimmt die logische Einheit die Adresse für die Multicast-Sitzung und nimmt durch IGMP-Nachrichtenübermittlung wie in RFC 1112 und RFC 2236 beschrieben an der Multicast-Sitzung teil, und der logische Fluss wird bei Schritt 607 fortgesetzt. Bei Schritt 607 wird ein herkömmlicher zusätzlicher Kanal zugewiesen, und der spezifische Kanal wird (über eine Ack-Nachricht) an die Remote-Einheit gesendet. Wie oben erläutert, werden zwei bestimmte Spreizcodes von sämtlichen Remote-Einheiten, die an der Multicast-Sitzung teilnehmen, verwendet. Der erste Spreizcode ist ein Walsh-Code, der für den RF-Kanal eindeutig ist, und der zweite Spreizcode ist ein gruppenspezifischer langer Code, der die spezifische Multicast-Sitzungsadresse (IP-Adresse) von dem Multicast-Server 120 umfasst. Schließlich wird bei Schritt 609 die Multicast-Sitzung über eine Luftschnittstelle über einen von dem ersten und dem zweiten Spreizcode definierten Kanal an die Remote-Einheit gesendet.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Emulators von 1 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der logische Fluss beginnt bei Schritt 701, wo Emulator 137 einen ersten Datensatz von Router 138 empfängt. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem ersten Datensatz um Multicast-Paketdaten, die von Server 120 übertragen werden und für wenigstens eine Remote-Einheit, die mit Basisstation 130 kommuniziert, bestimmt sind. Anschließend empfängt Emulator 137 bei Schritt 703 einen zweiten Datensatz von Router 138. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem zweiten Datensatz um Steuerungsdaten für den ersten Datensatz (aktuelle Multicast-Sitzung), die von Server 120 gesendet wird. Insbesondere ist der zweite Datensatz IGMP-Nachrichtenübermittlung 132 wie in RFC 1112 und RFC 2236 wie von IETF veröffentlicht beschrieben. Anschließend wird bei Schritt 705 der erste Datensatz über eine Luftschnittstelle an eine Remote-Einheit wie oben unter Bezugnahme auf 4 erläutert, übertragen. Schließlich antwortet bei Schritt 707 Emulator 137 auf den zweiten Datensatz (über Antwortnachricht 134), ohne die Steuerungsnachrichten an die Remote-Einheit zu übertragen. Insbesondere erfordern bestimmte IGMP-Nachrichten, wie etwa Mitgliedschafts-Anfrage-Nachrichten, Nachrichten über das Verlassen der Gruppe und Nachrichten für das Berichten über die Mitgliedschaft eine Antwort von dem Empfänger der Multicast-Sitzung. Um die Übertragung über die Luftschnittstelle zu reduzieren, wird nur der erste Datensatz an die Remote-Einheit übertragen, während Emulator 137 über Antwortnachricht 134 auf die jeweilige IGMP-Nachricht antwortet. Dieser Ansatz erhöht die Systemkapazität in einem drahtlosen CDMA-Netzwerk, weil unnötige Übertragungen (z. B. IGMP-Nachrichten) über die Luftschnittstelle verringert werden. In der bevorzugten Ausführungsform überträgt eine Remote-Einheit lediglich Ein- und Austragungsnachrichten (emulierte IGMP-Nachrichten). Des Weiteren werden keine in RFC 1112 und RFC 2236 beschriebenen IGMP-Nachrichten über die Luftschnittstelle übertragen.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb von Basisstation 130, wenn eine Multicast-Übertragung von der Remote-Einheit ausgeht, zeigt. Anders ausgedrückt stammt die Multicast-Übertragung nun von einer Remote-Einheit in Kommunikation mit Basisstation 130 anstatt von Server 120. Der logische Fluss beginnt bei Schritt 801, wobei eine Anfrage für eine Multicast-Übertragung von einer Remote-Einheit empfangen wird. Anschließend bestimmt bei Schritt 805 logische Einheit 136 eine ungenutzte Adresse für die Multicast-Sitzung. Insbesondere bestimmt logische Einheit 136 ungenutzte IP-Adressen durch Abhören von IGMP-Nachrichten, wie in RFC 1112 und RFC 2236 beschrieben. Bei Schritt 810 wird die ungenutzte Adresse der Remote-Einheit zugeordnet und anschließend über eine Downlink-Übertragung an die Remote-Einheit übertragen. Die IP-Adresse wird dann von der Remote-Einheit verwendet und in einen IP-Header integriert und als die Multicast-Adresse wie in RFC 1112 und RFC 2236 beschrieben verwendet. Dieser Ansatz erhöht die Systemkapazität in einem drahtlosen CDMA-Netzwerk, da keine Multicast-Steuerungsnachrichten (z. B. IGMP-Nachrichten) über die Luftschnittstellte übertragen werden.
  • Zwar wurde die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform gezeigt und beschrieben, es gilt jedoch für Fachleute zu beachten, dass daran verschieden Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims (6)

  1. Ein Verfahren für eine Basisstation (130), um Daten innerhalb eines drahtlosen Kommunikationssystems zu übertragen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Empfangen eines ersten, Multicast-Daten für eine Remote-Einheit (113, 115, 117) umfassenden Datensatzes durch die Basisstation, Empfangen eines zweiten, für mit dem ersten Datensatz assoziierte Steuerungsnachrichten repräsentativen Datensatzes durch die Basisstation, wobei der zweite Datensatz Steuerungsdaten für eine Multicast-Sitzung umfasst und eine Antwort von der Remote-Einheit erfordert; Übertragen des ersten Datensatzes durch die Basisstation an die Remote-Einheit; und gekennzeichnet durch Emulieren der Remote-Einheit durch die Basisstation durch Senden einer emulierten Antwort an den zweiten Datensatz ohne Übertragen des zweiten Datensatzes durch die Luft.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Empfangens von Multicast-Daten den Schritt des Empfangens von einem Server über ein Internetnetzwerk oder ein öffentliches Telefonnetzwerk, PSTN, übertragene Multicast-Daten umfasst.
  3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Empfangens von Steuerungsdaten den Schritt des Empfangens einer Internet Group Management Protocol-Nachricht, IGMP-Nachricht, umfasst.
  4. Gerät einer Basisstation für die Datenübertragung innerhalb eines drahtlosen Kommunikationssystems, wobei das Gerät der Basisstation dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgendes umfasst: einen Emulator der Remote-Einheit (137) mit einem ersten Datensatz, der Multicast-Daten für die Remote-Einheit (113, 115, 117) umfasst und einem zweiten Datensatz als Eingaben, wobei der zweite Datensatz repräsentativ für mit dem ersten Datensatz assoziierte Steuerungsnachrichten ist und Steuerungsdaten für eine Multicast-Sitzung umfasst und eine Antwort von der Remote-Einheit erfordert, wobei der Emulator den ersten Datensatz für das Übertragen über eine Luft-Schnittstelle an die Remote-Einheit ausgibt, während er eine emulierte Antwort an den zweiten Datensatz ohne Übertragen des zweiten Datensatzes über die Luft ausgibt.
  5. Das Gerät der Basisstation gemäß Anspruch 4, wobei die Multicast-Daten von einem Server über ein Internetnetzwerk/öffentliches Telefonnetzwerk, PSTN, übertragene Multicast-Daten umfassen.
  6. Das Gerät der Basisstation gemäß Anspruch 4, wobei die Steuerungsdaten eine Internet Group Management Protocol-Nachricht, IGMP-Nachricht, umfassen.
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