JP2002508118A - 信号伝送のための方法および移動局および基地局 - Google Patents

信号伝送のための方法および移動局および基地局

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JP2002508118A JP50356699A JP50356699A JP2002508118A JP 2002508118 A JP2002508118 A JP 2002508118A JP 50356699 A JP50356699 A JP 50356699A JP 50356699 A JP50356699 A JP 50356699A JP 2002508118 A JP2002508118 A JP 2002508118A
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Abstract

(57)【要約】 本発明によれば、無線インターフェースの1つのタイムスロット内の信号伝送のための方法において第1の無線ブロックが伝送され、この場合第1の無線ブロックの伝送の送信側の同期化が行われる。それによって第1の無線ブロックがタイムスロット内の所定の時点で送信側無線局のもとに到達する。同じタイムスロット内では少なくとも1つの第2の無線ブロックが伝送され、これは第1の無線ブロックから分離されて評価される。本発明はGSM移動無線システムあるいは第3世代の移動無線分野のTDD伝送モードでのアクセス方式の形成(ランダムアクセス)に対して用いることができる。またその他の非常に短い情報の伝送手法に対しても適用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 信号伝送のための方法および移動局および基地局 本発明は、TDMA移動通信システムの無線局の間の無線インタフェースを介 した信号伝送のための方法および移動局および基地局に関する。 移動通信システムは、送信側無線局と受信側無線局の間の無線インタフェース を介した電磁波を用いたデータの伝送に用いられている。この場合通常は無線局 の1つが非定常的である。移動通信システムに対する1つの例に、公知のGSM (Global System for Mobile Communications)移動無線網がある。この無線網で は、加入者信号の伝送のために、狭帯域周波数領域とタイムスロットによって形 成されるそれぞれ1つのチャネルが設けられている。1つのチャネルにおける加 入者信号は周波数と時間においてその他の加入者信号から分離されているので、 受信側無線局はこの加入者信号のデータの検出を行うことができる。タイムスロ ットの形成によって、時間多重−加入者分離とTDMA(time division multipl e access)移動通信システムが存在する。 移動無線網のネットワーク側の無線局は、基地局である。この基地局は、無線 インターフェースを介して移動局と通信する。移動局から基地局への伝送は、ア ップリンク方向と称され、基地局から移動局への伝送はダウンリンク方向と称さ れる。1つのチャネルは、時多重フレーム毎の少なくとも1つのタイムスロット によって形成される。この場合複数の時多重フレームがマクロフレームを形成す る。さらに搬送周波数と場合によって周波数ジャンプシーケンスがチャネルを表 す。 2つの通信用送信機の間のデータ伝送に対しては、リンクを方向付ける構想と 論理結合ベースの構想に基づいている。リンクを方向付けるデータ伝送では、デ ータ伝送の全期間中に物理的なリソースを2つの通信用送信機の間で準備する必 要がある。 論理結合を介したデータ伝送では、物理的リソースの永続的な提供は必ずしも 必要ない。そのようなデータ伝送の例は、パケットデータ伝送である。ここでは データ伝送の全期間中に2つの通信用送信機の間で論理的な接続が形成されるが 、但し物理的リソースは、本来の伝送期間中にのみデータパケットに提供される 。この手法は、データが短いデータパケット内(それらの間には比較的長い休止 期間が生じ得る)で転送されることに基づいている。データパケット間の休止期 間では、他の論理的接続のための物理的リソースが得られる。論理的接続に対し ては物理的リソースが節約される ドイツ連邦共和国特許出願DE 44 02 903 A1明細 書から公知のパケットデータ伝送方法は、特に物理的リソースに制限のある通信 システムに対して提供される。例えばGSM移動無線システムなどの移動無線シ ステムでは、無線インターフェースの物理的リソース、すなわち無線技術的リソ ースは、周波数領域(周波数帯域の数とタイムスロット)において制限され、故 に合理的に使用されなければならない。 待機状態にある移動局からネットワークへのデータ伝送、つまりアップリンク 方向のデータ伝送が望まれている場合には、この移動局がアクセス希望を示し、 これはネットワークによって評価される。それに対してパケットデータチャネル 内でアクセスのための複数のチャネルが設けられる。その中で、任意のそして事 前構想不可能なアクセスに必要な信号化情報が伝送されるが実用データは伝送さ れない。 アクセス希望はいわゆるアクセスブロック(ランダムアクセスバースト)によ って表される。これは通常の無線ブロックに比べて短い。それにより、無線局の 時間的同期化なしでも受信を行うことが可能である。このアクセスブロックは常 に短くなる。無線局がどのような状態にあるのかに係わらず、アクセスブロック に対する送信時点の影響に対する手はずは整えられない。各移動局はタイムスロ ット内でこの送信時点を任意に選択する。 本発明の課題は、無線インターフェースの無線技術 的リソースをより良好に有効利用できる、TDMA移動通信システムの信号伝送 のための改善された方法および装置を提供することである。この課題は請求項1 または6の特徴部分に記載の本発明による方法並びに請求項10の特徴部分に記 載の移動局および請求項11の特徴部分に記載の基地局によって解決される。本 発明の別の有利な改善例は従属請求項に記載されている。 本発明による信号伝送方法によれば、無線インターフェースの1つのタイムス ロットに第1の無線ブロックが伝送される。この場合第1の無線ブロックの伝送 の送信側の同期化が行われる。それにより、この第1の無線ブロックはタイムス ロット内の所定の時点で受信側無線局のもとに届く。同じタイムスロット内で少 なくとも1つの第2の無線ブロックが伝送される。これは第1の無線ブロックか ら切り離して評価可能である。 1つのタイムスロットを相応に細分化することによって、比較的多くのデータ 量を伝送することと無線技術的リソースをより良好に有効利用することが可能と なる。その際1つのタイムスロットは1つの移動局のみに対応付けられるのでは なく、複数の移動局によって相互に依存することなく利用可能である。送信側の 同期化によって、次のことが保障される。すなわち無線ブロックがタイムスロッ ト内で同時に届かず、それ によって別個の評価が可能となる。これはTDMA無線通信システムの全てのタ イムスロットがそのように構成されているのではなく、2つの別個の無線ブロッ ク(これは異なる送信機群から派生するかないしは異なる受信機毎に定められる )への細分化が1つのフレーム内の唯1つのタイムスロットに対してのみイネー ブルされる。 本発明の別の構成例によれば、1つのタイムスロット内で伝送される無線ブロ ックが同じ長さである。それにより、規格化されたブロック長の数が導入される 。それは1つのタイムスロットを次のように充す。すなわち利用されない伝送時 間が可及的に僅かしか生ぜず、1つのタイムスロットが必要に応じて2つ、3つ またはそれ以上の無線ブロックで充填されるように充す。それにより多くの非常 に短い情報が伝送可能となる。当該方法の有利な適用には、第3世代の移動無線 システム、例えばUMTSなどが挙げられる。 それに対して選択的に1つのタイムスロット内で異なるタイプの無線ブロック が伝送されるならば、1つのタイムスロット内で混合された有効情報および信号 化情報も伝送され得る。生じた規格化された無線ブロックは、適合化される必要 はないが、但し付加的な無線ブロックはタイムスロットの残りの時間内で伝送可 能である。それにより非常にフレキシブルな無線インターフェースが得られる。 これは付加的な第2の無線 ブロックと共にさらなる無線技術的リソースを確保する必要なく新たなサービス を適用できる。 本発明の方法は特に有利には、基地局と移動局によって形成される無線局で適 用される。この場合第1の無線ブロックは、残りの無線ブロックよりも短い無線 ブロックである。特にこの短い無線ブロックのもとでは、無線インターフェース の無線技術的リソースの有効利用率が低い。これはこれまでに改善できなかった ことである。なぜなら複数の無線ブロックの検出性が中心になっているからであ る。 移動通信システムがGSM移動無線網であって、第1の無線ブロックがいわゆ るアクセス無線ブロックであるならば、1つのタイムスロットのほぼ半分が充さ れ、大きな余裕が本発明による方法によって完全に利用される。 本発明は、TDMA通信システムにおける移動局と基地局との間の無線インタ ーフェースを介した信号伝送方法によっても説明可能である。この場合は、無線 インターフェースの1つのタイムスロット内のアクセスブロックとして第1の短 縮無線ブロックがアップリンク方向で伝送される。これは送信側でのタイムスロ ット内の所定の時点への同期化によって受信側無線局に届く。 複数のアクセスブロックはタイムスロットよりも著しく短くこれまでには同期 化されなかった。なぜなら ユーザーは非同期化状態においても移動局にいつでも迅速なアクセスを許可させ たいからである。しかしながらそれに伴って、例えばパケットデータ伝送の場合 移動局は待機状態において既に同期化傾向になる。それにより、アクセルブロッ クが基地局のもとに届いた時点でも予測可能であり、タイムスリットの残りの時 間もその他の例えば基地局によるチャネルの測定、アクセスブロックの延長、受 信機の遮断あるいは第2の無線ブロックの伝送などのために利用できる。 複数の無線ブロックの伝送は、有利には次のように同期化される。すなわち複 数の無線ブロックの到着時点が実質的に重畳されない複数の無線ブロックに結び 付くように同期化される。但しマルチパス伝播に起因する比較的小さな重畳現象 は、許容範囲である。 有利には、第1の無線ブロックの到達時点がタイムスロットの始端に向けられ る。それにより、時間整合の規定値やタイミングアドバンスが受け入れられ、付 加的な計算コストは必要とされない。 実施例の説明 次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。この場合 図1は、パケットデータ伝送のためのTDMA移動通信システムのブロック回路 図であり、 図2は、時間多重−加入者分離によるチャネルを示した図であり、 図3は、GSM移動無線網で使用される無線ブロックのタイプを概略的に示した ものであり、 図4は、第1の無線ブロックがアクセスブロックである場合の第2の無線ブロッ クの構造を概略的に示したものであり、 図5は、タイムスロットの複数の無線ブロックを概略的に示したものであり、 図6は、1つの移動局のブロック回路図であり、 図7は、1つの基地局のブロック回路図である。 図1による時間多重−移動無線システムは、例えばGSM移動無線網である。 これは基地局コントローラBSCと基地局BSを備えた少なくとも1つの基地局 システムBSSを含んでいる。図示の基地局BSの無線範囲内には移動局MSが 存在する。この基地局システムBSSは、GSM無線網GSMのさらなる装置へ の接続を形成する。基地局コントローラBSCには制御装置SEが埋込まれてい る。この制御装置SEは無線技術的リソースを移動局MSに対して割当てる。し かしながらこの制御装置SEは、移動無線システムの他の装置において実現され てもよい。 このさらなる装置は、例えば移動交換局MSCとインターワーキング機能IW F実現のためのユニットである。この移動交換局MSCとインターワーキング機 能ユニットIWFの相互作用によってパケット交換局GSN(GPRSサポート ノード)が得られる。この パケット交換局は、音声交換のために移動交換局MSCに接続されているが、選 択的に分離された固有のユニットとして実現されてもよい。 GSM移動無線網GSMは、さらなる通信ネットワークに接続されてもよい。 例えばGSM移動無線網を用いて固定のネットワークを介してさらなる通信用送 信機に接続が可能であり、あるいは自身がこのGSM移動無線網GSMの構成要 素であってもよい。 GSM移動無線網GSMはパケットデータ伝送と平行して公知の音声伝送にも 用いられる。その際インターワーキング機能実現のためのユニットIWFがGS M移動無線網GSMとデータ伝送網との結合を形成し、それに伴ってさらなる通 信用送信機KEGへの接続を形成する。 移動局MSと基地局BSの間の無線インターフェースは、周波数帯域と少なく とも1つのタイムスロットtsによって特徴付けられる。図2によれば例えば8 つのタイムスリットts(ts0〜ts7)がフレームRに統合されている。こ のフレームRは周期的に繰り返される。この場合再来するタイムスロット、例え ばタイムスロットts=ts4は1つのチャネルに所属する。このタイムスロッ トtsは、以下ではパケットデータ伝送に対するチャネルGPRS−KとしてG PRSサービス(General Paket Radio Services)の目的で利用される。複数の 時間多重−フレームRは、 1つのマクロフレームにまとめることも可能である。 移動局MSがこのサービスを使用したい場合には、該移動局はGSM方式に相 応して短いアクセスブロック(アクセスバースト)を備えた任意のアクセス(ラ ンダムアクセス)を実施し、与えられたコントロールチャネルに切換える。その 際には認証とコンテクストのセット、例えば論理結合に関する一次識別(TLL I)が行われる(スタンバイ状態)。さらなる通信用送信機KEGがパケットデ ータサービスを介して移動局MSと通信すべき場合には、ネットワーク側にて、 所望の移動局MSの読出し(ページング)並びにスタンバイ状態への切換のため の任意のアクセスが行われる。 アップリンク方向でのパケットデータの送信に対して、移動局MSは再びアク セスブロックを監視チャネルに送る。その際移動局MSには短い識別子、GPR S−チャネル、GPRS−K、アクセスブロックから定められGPRSチャネル /GPRS−Kにて利用されるべき持続時間(タイミングアドバンス)が伝達さ れる。さらに移動局MSは待機状態(レディ状態)におかれる。この待機状態で は1〜2sの間隔でさらなるアクセスブロックが持続時間の実際化のために送信 される。移動局MSがさらにアップリング方向でデータを伝送したい場合には、 新たにアクセスブロック(例えば以下で説明する第2の無線ブロックfb2また は時間補償調整のための後続アクセスブロック)が送信される。これは制御装置 SEによって評価され、手段に応じて相応の無線技術的リソースに直ちに割当て られる。 図3には、無線ブロックのどのタイプがGSM移動無線網においては一般的で あるかが示されている。この場合は常にタイムスロットts毎に1つの無線ブロ ックのみ、例えばts4のみが伝送される。1つの無線ブロックは、各々の3ビ ットによって開始され終了される。それらは等化器とその他の構成群の立上がり 振動と立下がり振動に用いられる。タイムスロットts4内の8.25ビットの 保護期間は使用されないまま、異なるタイムスロットts4,ts5の無線ブロ ック間の生じ得る制御に影響する伝播時間差に対する補償を形成する。 ノーマル無線ブロックfbnは58ビットの有効情報を二度含んでいる。それ らの間には26ビットの学習シーケンスが埋込まれている。周波数補正のための 無線ブロックfbnは、既知の142ビットのシーケンスを含んでいる。同期化 のための無線ブロックfbnは、それぞれ39ビットからなる2つのシーケンス 部分と64ビットの延長された学習シーケンスを含んでいる。空きブロックfb nは、ノーマル無線ブロックfbnに相応して構成されている。 さらに第1の無線ブロック(これは以下の明細書で はアクセスブロックfb1とも称する)が示されており、これは8ビットの導入 部を有し、さらに41ビットの学習シーケンスと36ビットの有効情報を含んで いる。このアクセスブロックfb1に対する保護期間はこの場合全部で68.3 5ビットに膨張する。この場合少なくとも1つの第2の無線ブロックfb2(こ れは以下の明細書で示される)に対して60ビットが使用できる。アクセスブロ ックfb1は、短縮されている。なぜならそれはGSM移動無線網において、信 号伝播時間が未知で送信時点も不明な状況においても、より確かな受信ができる ように設けられている。 図4には、タイムスロットts4の充填のための第2の無線ブロックfb2の 構築に対する3つの変化実施例が示されている。無線ブロックfb1とfb2の 受信機への到達は、2つの時点t1とt2によって示されている。これらは持続 時間の検出の後で、送信側移動局MSの同期化によって設定される。但しこれら の無線ブロックfb1とfb2は重畳しない。 図4aによる第2の無線ブロックfb2は、26ビットのノーマル学習シーケ ンスとそれぞれ17ビットからなる2つのデータブロックを含んでいる。図4の bによれば、第2の無線ブロックfb2は26ビットの学習シーケンスと34ビ ットのデータブロックを含んでいる。それらに対して図4のcによる第2の無線 ブロックfb2は、学習シーケンスが41ビットまで 延長され、そのためデータブロックは19ビットのみである。第2のデータブロ ックfb2はそれぞれ60ビットの長さを有している。しかしながらその他の無 線ブロック長も可能である。例えば第2の無線ブロックfb2は、1ビットある いは複数ビットによって開始されたり終了されてもよい。またタイムスロット終 端に対する保護期間を延長したり短縮してもよい。 第2の無線ブロックfb2のデータブロックでは、有効情報や信号化情報、例 えばアップリンク方向での無線技術的リソースの割当て要求あるいはその他の信 号化情報ないし短いニュースサービスのデータなどが付加的に伝送され得る。そ れにより、無線セルのデータレートはアップリンク方向で高められる。 第2の無線ブロックfb2の送信に対して代替的に、延長された保護期間が延 長されたアクセスブロックfb1に対して用いられてもよい。またこの保護期間 を送信側または受信側のエネルギ節約モードへのオンオフ切換のために用いても よい。特に受信側ではアクセスブロックfb1の到達時点t1の情報と共にアク セスブロックfb1の終端の時点の情報によって当該切換に対する前提が与えら れる。さらに移動局MS相互の通信の可能性が与えられる。 図5にはTDMA通信システムのタイムスロットが示されている。ここでは無 線ブロックfb1,fb2,fb3,fb4の長さが次のように調整されている 。すなわち1つまたは複数の無線ブロックが同じ長さでまたは異なった長さで段 階的に伝送され得るように調整されている。このような構造のもとでは無線ブロ ックの異なるタイプの数が良好な評価能力のために制限される。この構造によっ て、データレートはアップリンク方向またはダウンリンク方向で段階的に設定さ れる。図示のような40ないし20ビットの学習シーケンスと40ないし20ビ ットの有効データからなる、無線ブロックfb1,fb2,fb3,fb4の分 割手法は、可変に設定可能であってもよい。同じことは無線ブロックfb1,f b2,fb3,fb4の間の保護期間ないしは導入期間に対しても当てはまる。 無線ブロックfb1,fb2,fb3,fb4はこの場合1つの無線局ないしは 異なる無線局MS,BSから送信されてもよい。 図6による移動局MSは、走査領域T,信号処理装置SP,制御装置ST,送受 信装置SE/EEを含んでいる。走査領域Tでは加入者が入力を行うことができ る。すなわちパケットデータサービスGPRSを用いたデータパケットの送信の ための入力が行われる。信号処理装置SPではアクセスブロックfb1が形成さ れ、制御装置STではタイムスロットtsと事前に定められた持続時間に従って 送信時点が選択される。アクセスブロックfb1は相応の信号処理に従って、送 信装置SEによって狭帯域の選択されたタイムスロッ トts内で同期化されて送信される。同じかもしくは別の移動局MSも信号処理 装置SPと制御装置STに基づいて第2の無線ブロックfb2を同じタイムスロ ットts内で送信する。 基地局BSは送受信装置SE/EEを含んでおり、これは受信信号を増幅し、 ベース帯域内で変換して復調する。アナログ/デジタル変換器では、受信信号が 離散的な値ストレージでもって符号に変換される(例えばデジタル化される)。 信号評価装置SA(これは例えばデジタル信号プロセッサとして構成されている )では、アクセスブロックfb1と第2の無線ブロックfb2,fb3,fb4 が分離され、処理される。 無線ブロックfb1,fb2,fb3,fb4の有効情報および信号化情報は 、さらなる別の装置、例えば基地局BSまたは基地局コントローラBSC内の装 置に供給される。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成11年5月7日(1999.5.7) 【補正内容】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第44 02 903号公報、ドイツ連邦共和国特許DE 195 24 659 C1明細書およびドイツ連邦共和国特許DE 195 34 156 C1明細書から 公知のパケットデータ伝送方法は、特に物理的リソースに制限のある通信システ ムに対して提供される。例えばGSM移動無線システムなどの移動無線システム では、無線インターフェースの物理的リソース、すなわち無線技術的リソースは 、周波数領域(周波数帯域の数とタイムスロット)において制限され、故に合理 的に使用されなければならない。 請求の範囲 10.複数の無線ブロックの送信および受信のための送受信装置(SE)と、 第1および/または第2の無線ブロック(fb1,fb2)の形成のための信 号処理装置(SP)と、 1つのタイムスロット(ts)内で第1の無線ブロック(fb1)の送信の同 期化と第1の無線ブロック(fb1)の送信のトリガのための制御装置(ST) を有している、請求項1または6記載の方法を実施するための、TDMA移動通 信システム用の移動局(MS)において、 第1の無線ブロック(fb1)の伝送の同期化を、基地局(BS)のもとでの タイムスロット(ts)内の所定の時点(t1)に結び付け、それによって基地 局(BS)により、同じタイムスロット(ts)内でさらなる別の移動局(MS )から送信された少なくとも1つの第2の無線ブロック(fb2)を第1の無線 ブロック(fb1)から分離させて評価することができるように、前記制御装置 (ST)が構成されていることを特徴とする移動局。 11.1つのタイムスロット(ts)内で異なる移動局(MS)から送信された 時間的に分離可能な少なくとも2つの無線ブロック(fb1,fb2)を受信す るための受信装置(EE)と、 無線ブロック(fb1,fb2)の分離と処理のための信号評価装置(SA) とを有していることを特徴とする、請求項1に記載の方法を実施するための、T DMA移動通信システム用の基地局(BS)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. TDMA移動通信システムの複数の無線局(BS,MS)の間で無線イン ターフェースを介して信号を伝送するための方法であって、 無線インターフェースの1つのタイムスロット(ts)内で第1の無線ブロッ ク(fb1)が伝送される形式のものにおいて、 第1の無線ブロック(fb1)の伝送の送信側の同期化を行い、それによって 第1の無線ブロック(fb1)をタイムスロット(ts)内の所定の時点(t1 )に受信側無線局(BS,MS)のもとに到達させ、 同じタイムスロット(ts)内で少なくとも1つの第2の無線ブロック(fb 2)を伝送し、該第2の無線ブロック(fb2)を第1の無線ブロック(fb1 )から分離させて評価することを特徴とする方法。 2. 1つのタイムスロット(ts)内で伝送される複数の無線ブロック(fb 1,fb2)は同じ長さである、請求項1記載の方法。 3. 1つのタイムスロット(ts)内で異なるタイプの複数の無線ブロック( fb1,fb2)が伝送される、請求項1記載の方法。 4. 前記複数の無線局は、基地局(BS)と移動局(MS)であり、前記第1 の無線ブロック(Fb1)は、その他の無線ブロック(fbn)に比べて短い無 線ブロックである、請求項1〜3いずれか1項記載の方法。 5. 前記移動通信システムは、GSM移動無線網であり、前記第1の無線ブロ ック(fb1)は、いわゆるアクセスブロックである、請求項4記載の方法。 6. TDMA移動通信システムの移動局(MS)と基地局(BS)の間で無線 インターフェースを介して信号を伝送するための方法であって、 アクセスブロックとして無線インターフェースの1つのタイムスロット(ts )内で、短縮された第1の無線ブロック(fb1)が伝送される形式のものにお いて、 第1の無線ブロック(fb1)の伝送の送信側の同期化を行い、それによって 第1の無線ブロック(fb1)をタイムスロット(ts)内の所定の時点(t1 )に受信側無線局(BS,MS)に到達させることを特徴とする方法。 7. 前記無線ブロック(fb1,fb2)の伝送は、該無線ブロック(fb1 ,fb2)の到達時点(t1,t2)が、される、実質的に重畳していない2つ の受信無線ブロック(fb1,fb2)に結び付くように同期化される、請求項 6項記載の方法。 8. 第1の無線ブロック(fb1)の到達の時点(t1)は、タイムスロット (ts)の始端に置かれる、請求項6または7記載の方法。 9. 前記タイムスロット(ts)はパケットデータ伝送方式に対してリザーブ される、請求項6〜8いずれか1項記載の方法。 10.第1および/または第2の無線ブロック(fb1,fb2)の形成のため の信号処理装置(SP)と、 タイムスロット内で第1の無線ブロック(fb1)の送信の同期化と第1の無 線ブロック(fb1)の送信のトリガのための制御装置(ST)を有しているこ とを特徴とする、請求項1または6記載の方法を実施するための移動局(MS) 。 11.タイムスロット(ts)内で送信された無線ブロック(fb1,Fb2) を伴った信号の受信のための受信装置(EE)と、 無線ブロック(fb1,fb2)の分離と処理のための信号評価装置(SA) とを有していることを特徴とする、請求項1に記載の方法に従って送信される第 1のおよび第2の無線ブロック(fb1,fb2)の評価のための基地局(BS )。
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