WO1999005880A2 - Method and radio communication system for transmitting information via atm cells - Google Patents

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WO1999005880A2
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Michael Koch
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    • H04L2012/5603—Access techniques
    • H04L2012/5604—Medium of transmission, e.g. fibre, cable, radio
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    • H04L2012/5608—Satellite

Definitions

  • the invention relates to a method and a radio communication system for transmitting information by means of ATM cells via a radio interface between base stations and mobile stations.
  • Mobile stations can also be fixed terminals in the sense of an access network.
  • the invention is based on the object of specifying in a radio communication system an information transmission with ATM cells which limits the distances, ie on satellite routes or on small cells ( ⁇ 500m) the base station and the mobile stations.
  • the object is achieved by the method with the features of claim 1 and the radio communication system with the features of claim 13.
  • the invention makes use of the knowledge that, in both cases of the scenarios described above, the differences in the signal propagation times between the base station and the various mobile stations are negligible and therefore no additional problems of controlling the transmission times for the information transmission via the radio interface have arisen up to now. All mobile stations could be treated equally. In the first case (satellite radio) the total signal transit time is very long and the different positions of the mobile stations on earth are negligible. In the second case, the differences in signal transit times between the mobile stations due to the short distances are negligible.
  • a base station sends a first message with which configuration of the radio interface is initiated.
  • a mobile station receives the first message, whereupon this mobile station sends a second message.
  • the base station determines a time of reception for the second message and from it a correction value which is used to synchronize the information transmission via the radio interface.
  • the radio interface is also used when the radio resources are used to a high degree Distance range of greater than 500 m and less than 22,000 miles for the information transfer using ATM cells.
  • the cell size can thus be comparable to the existing public mobile radio networks, such as GSM.
  • the base station transmits the correction value to the mobile station with a third message, so that the mobile station uses the correction value to carry out a synchronization of the information transmission via the radio interface.
  • the base station i.e. network-side components, the calculation of correction values for the mobile stations, so that the mobile stations are relieved of such tasks and only convert the respective correction value into a corresponding time of transmission.
  • the radio interface enables direct cell transmission from ATM cells, i.e. a radio interface aligned with ATM cells, or a transmission of ATM cells within a digital mobile radio network.
  • the synchronization of the information transmission enables the creation of a cellular structure of the radio communication system, as is required in terrestrial mobile radio networks.
  • an existing digital mobile radio network is used to transmit the ATM cells, its radio interface can be a radio interface based on CDMA (radio interface which enables subscriber access by means of subscriber codes), a radio interface based on FDMA (radio interface which enables subscriber access by means of subscriber codes), a radio interface based on FDMA (radio interface which enables subscriber access by means of subscriber codes), a radio interface based on FDMA (radio interface which enables subscriber access by means of subscriber codes), a radio interface based on FDMA
  • the third message is transmitted to the mobile station as separate signaling or in-band signaling within the information transmission.
  • the separate signaling has the advantage, for example, that signaling messages can be routed more easily to the functional unit that is to process them.
  • the inband signaling has e.g. the advantage that no additional traffic load is generated on the radio interface.
  • the receiving part of the mobile station is easier to implement.
  • a field for the third message is provided in the organizational block within an ATM cell, which consists of an organizational block and a user data block.
  • the correction value is entered in this field.
  • This field advantageously replaces, at least in part, information about a virtual path which is no longer required for transmission via the radio interface.
  • the field contains at least eight bit information for correcting the transmission time of the mobile station, i.e. for synchronization.
  • an ATM cell can be transmitted exactly in one time slot or divided over several time slots. It is also possible to transmit several ATM cells in one time slot.
  • the synchronization described in the exemplary embodiments provides the basis for information transmission starting from several mobile stations at different distances from the base station, without successively transmitted information from different mobile stations canceling one another. The invention is explained in more detail on the basis of exemplary embodiments which refer to the figures.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the information transmission from a mobile station to the ATM network
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a cell of a cellular mobile radio network
  • FIG. 4 shows an overview of various synchronization options
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of the signaling flow between the base station system and the mobile station
  • FIG. 6 shows a virtual channel with ATM cells allocated to a mobile station
  • FIGS. 8 and 9 representations of the organizational block of an ATM cell for inband signaling
  • FIGS. 10 and 11 representations of the division of ATM cells into time slots of a TDMA radio interface
  • Figure 12 is a definition of the correction value as a time delay due to the signal delay
  • Allocation rate for a mobile station. 1 shows a general scenario with mobile subscribers from mobile radio networks which can be connected either to a switching network PSTN with conventional switching devices or to an ATM (backbone) network with ATM switching devices.
  • a radio interface for information transmission with ATM cells is additionally defined, which results in a WATM (wireless asynchronous transfer mode) radio interface.
  • WATM wireless asynchronous transfer mode
  • the mobile stations MS are consequently also suitable for receiving ATM cells.
  • WATM is used to enable the ATM network to be adapted to the mobility functions.
  • a MAP (mobile application part) is defined in the ATM signaling. 2
  • this MAP is defined in a base station controller BSC, which is connected to at least one base station BTS.
  • the base station controller BSC and the base station BTS form a base station system BSS, which represents the network-side termination of the radio interface.
  • the base station controller BSC is connected to the ATM network via wired channels.
  • a radio interface between the base station BTS and the mobile station MS, via which ATM cells are transmitted in both directions.
  • a synchronization unit S is contained in the base station BTS, which controls the synchronization of the radio interface.
  • a base station BTS supplies a cell within a mobile radio network which forms the radio communication system.
  • Several mobile stations MS can be located within the cell, which can establish a connection via the radio interface to the base station BTS (MOC mobile originated call) or to which a connection can be established (MTC mobile terminated call).
  • the mobile stations MS have an arbitrary distance from the base station BTS within the cell, being within the cell can move freely without breaking the connections to the base station BTS.
  • the cell has a radius of up to a few kilometers, as a result of which the signal propagation times between the mobile stations MS and the base station BTS can vary between almost zero and a few ⁇ s.
  • there are influences of multipath propagation which further exacerbate the problem of different signal propagation times.
  • the differences must be corrected in accordance with the following exemplary embodiments.
  • the ATM cells can either be transmitted directly - the radio interface can be adapted to the size and transmission speed of the ATM cells - or the transmission is carried out via digital mobile radio networks, which either use CDMA (code division multiple access), have an FDMA (frequency division multiple access) or TDMA (time division multiple access) structure.
  • CDMA-based cellular networks are, for example, the IS-95 cellular network or a wideband CDMA cellular network.
  • TDMA-based systems are, for example, GSM (global system for mobile communication), PCS1900 or a TD / CDMA system with joint detection (joint detection).
  • An FDMA system is, for example, a GSM mobile radio network in which a carrier, i.e. one frequency per cell with all time slots, is provided for a WATM transmission.
  • a prerequisite for the information transfer using ATM cells via the Eunkinterface is the definition of the size of the ATM cells, e.g. 53 bytes per ATM cell, and the transmission speed.
  • An ATM cell grid is generally set up.
  • Several mobile stations MS share a virtual path (VP virtual path) or a virtual channel (VC virtual channel) on the radio interface.
  • VP virtual path virtual path
  • VC virtual channel virtual channel
  • identification characters VPI, VCI are provided for the virtual path VP or the virtual channel VC.
  • These identification characters VPI, VCI are entered in an organizational block header of an ATM cell and serve to convey this ATM cell to the addressees.
  • the signaling sequence between the base station system BSS and the mobile station MS is shown in FIG. 5.
  • the base station system BSS sends a first message mesl on an organizational channel of its radio cell via the base station BTS, which is received by the ready-to-receive mobile station MS.
  • a virtual channel VC is thus set up for further signaling messages.
  • the mobile station MS can use this organization channel to coordinate. It is also possible to call the mobile station MS when establishing an MTC connection to the mobile station MS.
  • the mobile station MS sends a second message mes2 with an access message (access burst) if it wishes an outgoing call (MOC) or responds to an incoming call (MTC).
  • the second message mes2 is not in a fixed time related to the first message mesl.
  • a synchronization unit S of the base station BTS determines a reception time tl for the second message mes2 and a correction value korl from the reception time tl. Possibly . the correction value is determined after evaluating several second messages mes2 with increased accuracy.
  • the correction value korl can also be determined in other components of the base station system BSS, for example a synchronization unit S in the base station controller BSC.
  • the determined correction value korl is used to synchronize the information transmission via the radio interface.
  • the base station system BSS allocates a virtual channel VC to the mobile station MS and transmits the correction value to the mobile station MS with a third message mes3.
  • the mobile station MS uses the correction value to carry out the synchronization, i.e. the setting of the transmission time or the transmission times for the information transmission by means of ATM cells via the radio interface.
  • a synchronization unit S in the base station system BSS determines the reception times t 1 of transmitted information from the mobile station MS and continuously determines corrective values. This does not have to be done for every single ATM cell.
  • the intervals between two determinations should, however, depend on the rate of change of the signal propagation time, i.e. be adapted to the position of the mobile station MS.
  • the determined correction values korl are reported to the mobile station MS with third messages mes3 and processed by the latter.
  • the first and second exemplary embodiment have in common that the ATM cell grid in the radio cell on one frequency (direct transmission of ATM cells with its own radio interface). or FDMA) or a participant code (CMDA).
  • the base station BTS controls the time grid of the transmission, ie the delimitation of the ATM cells.
  • a mobile station MS writes its data into the assigned ATM cells according to a predetermined scheme.
  • mini cells according to AAL2 can also be used. This means that an ATM cell does not always contain information from only one mobile station MS, but a second, finer structure is introduced.
  • the distance between the mobile station MS and the base station BTS leads to a non-negligible time shift between the time of transmission and the time of reception t1 of a message.
  • the signal transit time is shown in FIG. 7 and represents the time shift of the time grid in the mobile station MS and the base station BTS. It is here equated with the correction value korl. Any other conversion methods from correction value to the compensation values for the signal runtime can also be used.
  • the transmission time can be set very precisely. If 6 bits are used for the correction value korl, then accuracies as in the GSM mobile radio network can be achieved. This ensures easy adaptation to this network.
  • the VPI can be replaced with inband signaling. This results in an easily manageable change in the design of the information in the organizational block header.
  • the identification information of the virtual path VPI is in one Radio cell is no longer required, since it is usually only evaluated in the switching nodes of an ATM network.
  • FIGS. 8 and 9 show two examples of an ATM cell in which the correction value is entered in the organizational block header.
  • 8-bit correction values replace the identification information of the virtual path VPI. 9 in the base station BTS
  • Information of the identification information of the virtual path VPI is overwritten and additionally 4 bits of the field are used for the identification information of the virtual channel VCI.
  • a cell In the case of direct transmission of ATM cells, a cell is simultaneously a virtual channel VC and a virtual path VP.
  • a radio interface based on CDMA a subscriber code on one frequency is a VC and a VP.
  • a frequency In the case of a radio interface based on FDMA, a frequency is a VC and a VP. A combination of the three cases is possible.
  • the correction value korl is entered in the signaling information of the MAP.
  • the base station BTS transmits on the WATM signaling channel this information to the mobile station MS with each signaling message.
  • either an additional virtual channel VC can be set up between base station BTS and mobile station MS, or every nth ATM cell in the channel for user data transmission is used for signaling.
  • the maximum time interval t of each signaling message is:
  • c propagation speed of the wave in air
  • dt maximum permitted time shift
  • v speed of the moving mobile station MS (e.g. 250 km / h).
  • the correction values can be transmitted using PCS (personal communication system) access network signaling information. This presupposes that the ATM cell transmission takes place via a digital mobile radio network which provides such signaling.
  • PCS personal communication system
  • the mobile station MS calculates from the correction value korl by how many time units the ATM cells have to be sent before a reference time of the base station BTS in order to compensate for the signal delay.
  • the base station BTS receives the ATM cells within the normal time frame.
  • an ATM cell is a virtual channel VC.
  • a subscriber code is on a fre- quenz a VC.
  • a frequency is a VC. A combination of the three cases is possible.
  • the correction value korl is converted into e.g. 8 or 9 defined field of the organizational block header of an ATM cell.
  • the base station BTS thus sends the correction value to the mobile station MS with each ATM cell.
  • the frequency of sending the correction value korl is therefore not critical.
  • the maximum cell expansion smax is defined as in the first exemplary embodiment.
  • the third and fourth exemplary embodiments have a TDMA radio interface in common.
  • a virtual channel VC can be viewed as a superposition over the time grid according to the TDMA scheme.
  • Figures 10 and 11 show the use of ATM cells by a mobile station MS, the remaining cells can be occupied by other mobile stations.
  • Time slot 0 is used for information transmission using ATM cells in accordance with WATM. Depending on the length of the time slots and the permissible transmission speed, either several ATM cells (FIG. 10) are entered in one time slot, one ATM cell is transmitted per time slot (not shown) or one ATM cell is transferred to at least two time slots (FIG. 11) distributed. In addition to time slot 0, further time slots can also be provided for the virtual channel VC. This increases the maximum transmission rate.
  • the correction value korl is a transmission rate n, ie the time interval between two ATM cells usable by the mobile station MS, and the time position m of the virtual one VC channel required within the TDMA grid.
  • the mobile station MS uses two timers.
  • the first timer tml is the timer of the TDMA grid, the second timer tm2 controls the ATM cell grid.
  • the base station BTS set up the virtual channel on time slot 0.
  • the mobile station MS uses the first timer tml to control that the second timer tm.2 continues to count when the time slot 0 has been identified using the first timer tml.
  • the second timer tm2 is initialized.
  • the base station BTS tells the mobile station MS which ATM cell (s) the mobile station MS may occupy.
  • the mobile station MS stops the transmission.
  • the value of the second timer tm2 is buffered and reused later.
  • Mobile station MS the rest of the ATM cell. With the correction value korl, the mobile station MS corrects the second timer tm2.
  • One or more time slots are simultaneously a virtual channel VC and a virtual path VP.
  • n is already provided in WATM.
  • the correction values korl and m are entered in the signaling information of the MAP.
  • the base station BTS sends this information on the WATM signaling channel to the mobile station MS with each signaling message.
  • either an additional virtual channel VC can be set up between base station BTS and mobile station MS, or every nth ATM cell in the channel for user data transmission is used for signaling.
  • the maximum time interval t of each signaling message is:
  • c propagation speed of the wave in air
  • dt maximum permitted time shift
  • v speed of the moving mobile station MS (e.g. 250 km / h).
  • the correction values can be corrected using a PCS (personal communication
  • access network signaling information are transmitted. This presupposes that the ATM cell transmission takes place via a digital mobile radio network which provides such signaling.
  • the mobile station MS calculates by how many time units the ATM cells have to be sent before a reference time of the base station BTS in order to compensate for the signal transit time.
  • the base station BTS receives the ATM cells within the normal time frame.
  • One or more time slots are a virtual channel VC.
  • the correction value korl is converted into e.g. 8 or 9 defined field of the organizational block header of an ATM cell.
  • the base station BTS thus sends the correction value korl to the mobile station MS with each ATM cell, n and m are communicated in a signaling message from the base station BTS to the mobile station MS.

Abstract

A base station sends a first message which initiates a configuration of a radio interface. A mobile station receives the first message whereupon said mobile station sends a second message. The base station designates a receiving time for the second message and, based on this, determines a correction value which is utilized for synchronizing the transmission of information over the radio interface. The synchronization of the transmission of the ATM cells with considerable use of radio technical resources of the radio interface also enables a distance area to be acquired in a manner which is comparable with currently existing public mobile radio communication networks for a WATM transmission.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Funk-Ko munikationssystem zur Informationsübertragung mittels ATM-ZellenMethod and radio communication system for information transfer using ATM cells
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Funk-Kommunikationssystem zur Informationsübertragung mittels ATM-Zellen über eine Funkschnittstelle zwischen Basisstationen und Mobilstationen. Mobilstationen können auch ortsfeste Endgeräte im Sinne eines Zugangsnetzwerkes sein.The invention relates to a method and a radio communication system for transmitting information by means of ATM cells via a radio interface between base stations and mobile stations. Mobile stations can also be fixed terminals in the sense of an access network.
Wie aus R.Händel, „Evolution der Netze mit ATM", telcom report 17 (1994), Heft 1, S.8-11, bekannt ist, werden zukünftige Breitbandnetze, auf dem ATM (asynchronous transfer mode) Prinzip aufbauen. In diesen Netzen werden eine Reihe neuer Dienste möglich sein. Im Sommer 1996 wurde eine WATM (wire- less asynchronous transfer mode) Arbeitsgruppe innerhalb des ATM-Forums gegründet, deren Arbeitsziel es ist, eine Anpassung von Funk-Kommunikationssystemen PCS (personal communi- cation Services) und ATM-Technik zu schaffen.As is known from R. Handel, "Evolution of the Networks with ATM", telcom report 17 (1994), Issue 1, pp. 8-11, future broadband networks will be based on the ATM (asynchronous transfer mode) principle. In these A number of new services will be possible for networks: In summer 1996, a WATM (wireless asynchronous transfer mode) working group was founded within the ATM Forum, the aim of which was to adapt radio communication systems PCS (personal communication services) and to create ATM technology.
Wie aus WATM Working Group List, Document Nr. LTD-WATM-01.03 , Abschnitt 3, Physical Layer, hervorgeht, sind Entfernungen zwischen Basisstation (Satellit) und Mobilstation von bis zu 22.000 Meilen geplant. Die Anwendung für diese maximale Entfernung ist im Satellitenfunk. Andererseits sieht die ältere Version dieses Dokuments WATM Working Group List, Document Nr. LTD-WATM-01.00, 2.12.1996, Abschnitt 2.3.1, Physical Layer, für Office Anwendungen Entfernungen von 30 bis 500 m vor. Eine Synchronisation der Informationsübertragung über die Funkschnittstelle ist in beiden Anwendungen nicht vorgesehen.As is evident from WATM Working Group List, Document No. LTD-WATM-01.03, Section 3, Physical Layer, distances between the base station (satellite) and mobile station of up to 22,000 miles are planned. The application for this maximum distance is in satellite radio. On the other hand, the older version of this document WATM Working Group List, Document No. LTD-WATM-01.00, 2.12.1996, Section 2.3.1, Physical Layer, provides distances from 30 to 500 m for office applications. A synchronization of the information transmission via the radio interface is not provided in either application.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Funk-Kom- munikationssystem eine Informationsübertragung mit ATM-Zellen anzugeben, die die Limitierungen der Entfernungen, d.h. auf Satellitenstrecken oder auf kleine Zellen (<500m) , zwischen der Basisstation und den Mobilstationen aufhebt. Die Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und das Funk-Kommunikationssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The invention is based on the object of specifying in a radio communication system an information transmission with ATM cells which limits the distances, ie on satellite routes or on small cells (<500m) the base station and the mobile stations. The object is achieved by the method with the features of claim 1 and the radio communication system with the features of claim 13. Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß in beiden Fällen der oben beschriebenen Szenarios die Unterschiede der Signallaufzeiten zwischen Basisstation und den verschie- denen Mobilstationen vernachlässigbar sind und deshalb bisher keine zusätzlichen Probleme der Steuerung der Sendezeitpunkte für die Informationsübertragung über die Funkschnittstelle auftraten. Alle Mobilstationen konnten gleich behandelt werden. Im ersten Fall (Satellitenfunk) ist die Gesamtsignal- laufzeit sehr groß und die unterschiedliche Position der Mobilstationen auf der Erde vernachlässigbar. Im zweiten Fall fallen die Unterschiede der Signallaufzeiten zwischen den Mobilstationen durch die kurzen Entfernungen nicht ins Gewicht .The invention makes use of the knowledge that, in both cases of the scenarios described above, the differences in the signal propagation times between the base station and the various mobile stations are negligible and therefore no additional problems of controlling the transmission times for the information transmission via the radio interface have arisen up to now. All mobile stations could be treated equally. In the first case (satellite radio) the total signal transit time is very long and the different positions of the mobile stations on earth are negligible. In the second case, the differences in signal transit times between the mobile stations due to the short distances are negligible.
Soll jedoch eine Funkübertragung von ATM-Zellen in einem terrestrischen Funk-Kommunikationssystem, beispielsweise einem Mobilfunknetz , ohne große Kapazitätsverluste verwirklicht werden, so müssen die unterschiedlichen Entfernungen der Mobilstationen von der Basisstation berücksichtigt werden .However, if a radio transmission of ATM cells is to be implemented in a terrestrial radio communication system, for example a mobile radio network, without large capacity losses, the different distances of the mobile stations from the base station must be taken into account.
Erfindungsgemäß sendet deshalb eine Basisstation eine erste Meldung, mit der eine Konfigurierung der Funkschnittstelle eingeleitet wird. Eine Mobilstation empfängt die erste Meldung, worauf diese Mobilstation eine zweite Meldung sendet. Die Basisstation bestimmt einen Empfangszeitpunkt für die zweite Meldung und daraus einen Korrekturwert, der zur Synchronisation der Informationsübertragung über die Funk- schnittstelle verwendet wird. Durch die Synchronisation der Übertragung der ATM-Zellen wird bei hoher Ausnutzung von funktechnischen Ressourcen der Funkschnittstelle auch ein Entfernungsbereich von größer 500 m und kleiner 22.000 Meilen für die Informationsübertragung mittels ATM-Zellen erschlossen. Somit kann die Zellgröße mit derzeitig existenten öffentlichen Mobilfunknetzen, wie z.B. GSM, vergleichbar sein.According to the invention, therefore, a base station sends a first message with which configuration of the radio interface is initiated. A mobile station receives the first message, whereupon this mobile station sends a second message. The base station determines a time of reception for the second message and from it a correction value which is used to synchronize the information transmission via the radio interface. Through the synchronization of the transmission of the ATM cells, the radio interface is also used when the radio resources are used to a high degree Distance range of greater than 500 m and less than 22,000 miles for the information transfer using ATM cells. The cell size can thus be comparable to the existing public mobile radio networks, such as GSM.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung übermittelt die Basisstation mit einer dritten Meldung den Korrekturwert an die Mobilstation, so daß die Mobilstation mit Hilfe des Korrekturwertes eine Synchronisation der Informationsübertragung über die Funkschnittstelle durchführt. Somit übernimmt die Basisstation, d.h. netzseitige Komponenten, die Berechnung von Korrekturwerten für die Mobilstationen, so daß die Mobilstationen von solchen Aufgaben entlastet werden und den jeweiligen Korrekturwert lediglich in einen entsprechenden Sendezeitpunkt umsetzen.According to an advantageous development of the invention, the base station transmits the correction value to the mobile station with a third message, so that the mobile station uses the correction value to carry out a synchronization of the information transmission via the radio interface. Thus the base station, i.e. network-side components, the calculation of correction values for the mobile stations, so that the mobile stations are relieved of such tasks and only convert the respective correction value into a corresponding time of transmission.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Funkschnittstelle eine direkte Zellenübertragung von ATM-Zellen, d.h. eine an ATM-Zellen ausgerichtete Funkschnittstelle, oder eine Über- tragung von ATM-Zellen innerhalb eines digitalen Mobilfunknetzes vorsieht. In beiden Fällen ermöglicht die Synchronisation der Informationsübertragung die Schaffung einer zellularen Struktur des Funk-Kommunikationssystems , wie sie in terrestrischen Mobilfunknetzen benötigt wird.It is within the scope of the invention that the radio interface enables direct cell transmission from ATM cells, i.e. a radio interface aligned with ATM cells, or a transmission of ATM cells within a digital mobile radio network. In both cases, the synchronization of the information transmission enables the creation of a cellular structure of the radio communication system, as is required in terrestrial mobile radio networks.
Wird ein bestehendes digitales Mobilfunknetzes zur Übertragung der ATM-Zellen benutzt, kann dessen Funkschnittstelle eine auf CDMA basierende Funkschnittstelle (Funkschnittstelle, die durch Teilnehmerkodes den Teilnehmerzugriff ermöglicht) , eine auf FDMA basierende FunkschnittstelleIf an existing digital mobile radio network is used to transmit the ATM cells, its radio interface can be a radio interface based on CDMA (radio interface which enables subscriber access by means of subscriber codes), a radio interface based on FDMA
(Funkschnittstelle, die durch Frequenzvergabe den Teilnehmerzugriff ermöglicht) oder eine auf TDMA basierende Funkschnittstelle (Funkschnittstelle, die durch Zeitmultiplex den Teilnehmerzugriff ermöglicht) sein. Auch Kombinationen der verschiedenen Verfahren zur Teilnehmerseparierung sind möglich. Zur Übertragung der netzseitig bestimmten Werte zur Synchronisation wird die dritte Meldung als eine separate Signalisierung oder eine Inband-Signalisierung innerhalb der Informationsübertragung an die Mobilstation übermittelt. Die separate Signalisierung hat z.B. den Vorteil, daß Signali- sierungsnachrichten einfacher zur Funktionseinheit, die sie bearbeiten soll, geleitet werden können.(Radio interface that enables subscriber access by frequency allocation) or a radio interface based on TDMA (radio interface that enables subscriber access by time division multiplexing). Combinations of the different procedures for subscriber separation are also possible. In order to transmit the values for synchronization determined on the network side, the third message is transmitted to the mobile station as separate signaling or in-band signaling within the information transmission. The separate signaling has the advantage, for example, that signaling messages can be routed more easily to the functional unit that is to process them.
Die Inband-Signalisierung hingegen hat z.B. den Vorteil, daß hierbei keine zusätzliche Verkehrslast auf der Funkschnittstelle erzeugt wird. Außerdem ist das Empfangsteil der Mobil- Station einfacher zu implementieren.The inband signaling, however, has e.g. the advantage that no additional traffic load is generated on the radio interface. In addition, the receiving part of the mobile station is easier to implement.
Wird eine Inband-Signalisierung gewählt, so wird innerhalb einer ATM-Zelle, die aus einem Organisationsblock und einem Nutzdatenblock besteht, im Organisationsblock ein Feld für die dritte Meldung vorgesehen. In dieses Feld wird der Korrekturwert eingetragen. Vorteilhafterweise ersetzt dieses Feld zumindest teilweise eine Information über einen vir- tuellen Pfad, welche bei einer Übertragung über die Funkschnittstelle nicht mehr benötigt wird. Das Feld enthält dabei mindestens acht bit Informationen zur Korrektur des Sendezeitpunktes der Mobilstation, d.h. zur Synchronisation.If inband signaling is selected, a field for the third message is provided in the organizational block within an ATM cell, which consists of an organizational block and a user data block. The correction value is entered in this field. This field advantageously replaces, at least in part, information about a virtual path which is no longer required for transmission via the radio interface. The field contains at least eight bit information for correcting the transmission time of the mobile station, i.e. for synchronization.
Bei der Nutzung bestehender digitaler Mobilfunknetze mitWhen using existing digital cellular networks with
TDMA-Teilnehmerseparierung kann eine ATM-Zelle genau in einem Zeitschlitz übertragen werden oder auf mehrere Zeitschlitze aufgeteilt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, in einem Zeitschlitz mehrere ATM-Zellen zu übertragen. In jedem Fall bietet die in den Ausführungsbeispielen beschriebene Synchronisation die Grundlage für eine Informationsübertragung ausgehend von mehreren Mobilstationen in unterschiedlicher Entfernung zur Basisstation, ohne daß nacheinander gesendete Informationen verschiedener Mobilstationen sich gegenseitig auslöschen. Anhand von Ausführungsbeispielen, die auf die Figuren Bezug nehmen, wird die Erfindung näher erläutert.TDMA subscriber separation, an ATM cell can be transmitted exactly in one time slot or divided over several time slots. It is also possible to transmit several ATM cells in one time slot. In any case, the synchronization described in the exemplary embodiments provides the basis for information transmission starting from several mobile stations at different distances from the base station, without successively transmitted information from different mobile stations canceling one another. The invention is explained in more detail on the basis of exemplary embodiments which refer to the figures.
Dabei zeigenShow
Figur 1 ein Szenario einer Informationsübertragung mittels ATM-Zellen über eine Funkschnittstelle,1 shows a scenario of an information transmission by means of ATM cells via a radio interface,
Figur 2 eine schematische Darstellung der Informations- Übertragung von einer Mobilstation zum ATM-Netz,FIG. 2 shows a schematic representation of the information transmission from a mobile station to the ATM network,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Zelle eines zellularen Mobilfunknetzes,FIG. 3 shows a schematic representation of a cell of a cellular mobile radio network,
Figur 4 ein Übersichtsbild verschiedener Synchronisations- möglichkeiten,FIG. 4 shows an overview of various synchronization options,
Figur 5 eine schematische Darstellung des Signalisierungs- flusses zwischen Basisstationssystem und Mobil- Station,FIG. 5 shows a schematic illustration of the signaling flow between the base station system and the mobile station,
Figur 6 einen virtuellen Kanal mit einer Mobilstation zugeteilten ATM-Zellen,FIG. 6 shows a virtual channel with ATM cells allocated to a mobile station,
Figur 7 eine Definition für den Korrekturwert als7 shows a definition for the correction value as
Zeitverzögerung aufgrund der Signallaufzeit,Time delay due to the signal delay,
Figur 8 und 9 Darstellungen des Organisationsblockes einer ATM-Zelle für eine Inband-Signalisierung,FIGS. 8 and 9 representations of the organizational block of an ATM cell for inband signaling,
Figur 10 und 11 Darstellungen der Aufteilung von ATM-Zellen auf Zeitschlitze einer TDMA-Funkschnittstelle,FIGS. 10 and 11 representations of the division of ATM cells into time slots of a TDMA radio interface,
Figur 12 eine Definition für den Korrekturwert als Zeitver zögerung aufgrund der Signallaufzeit und derFigure 12 is a definition of the correction value as a time delay due to the signal delay and
Zuteilungsrate für eine Mobilstation. Fig. 1 zeigt ein allgemeines Szenario mit mobilen Teilnehmern von Mobilfunknetzen, die entweder an ein Vermittlungsnetz PSTN mit herkömmlichen Vermittlungseinrichtungen oder an ein ATM (backbone) Netz mit ATM-Vermittlungseinrichtungen an- schließbar sind. Im Falle des ATM (backbone) Netzes wird zusätzlich eine Funkschnittstelle zur Informationsübertragung mit ATM-Zellen definiert, wodurch eine WATM (wireless asynchronous tranfer mode) Funkschnittstelle entsteht. Auch die Mobilstationen MS sind folglich zum Empfang von ATM-Zellen geeignet. WATM wird eingesetzt, um eine Anpassung des ATM- Netzes an die Mobilitätsfunktionen zu ermöglichen.Allocation rate for a mobile station. 1 shows a general scenario with mobile subscribers from mobile radio networks which can be connected either to a switching network PSTN with conventional switching devices or to an ATM (backbone) network with ATM switching devices. In the case of the ATM (backbone) network, a radio interface for information transmission with ATM cells is additionally defined, which results in a WATM (wireless asynchronous transfer mode) radio interface. The mobile stations MS are consequently also suitable for receiving ATM cells. WATM is used to enable the ATM network to be adapted to the mobility functions.
Es wird in der ATM-Signalisierung ein MAP (mobile application part) definiert. Entsprechend Fig. 2 ist dieser MAP in einem Basisstationscontroller BSC definiert, der mit zumindest einer Basisstation BTS verbunden ist. Der Basisstationscontroller BSC und die Basisstation BTS bilden ein Basisstationssystem BSS, das den netzseitigen Abschluß der Funkschnittstelle darstellt. Der Basisstationscontroller BSC ist mit dem ATM-Netzwerk über drahtgebundene Kanäle verbunden.A MAP (mobile application part) is defined in the ATM signaling. 2, this MAP is defined in a base station controller BSC, which is connected to at least one base station BTS. The base station controller BSC and the base station BTS form a base station system BSS, which represents the network-side termination of the radio interface. The base station controller BSC is connected to the ATM network via wired channels.
Zwischen der Basisstation BTS und der Mobilstation MS besteht die Funkschnittstelle, über die ATM-Zellen in beiden Richtungen übertragen werden. In der Basisstation BTS ist eine Synchronisationseinheit S enthalten, die die Synchronisation der Funkschnittstelle steuert.There is a radio interface between the base station BTS and the mobile station MS, via which ATM cells are transmitted in both directions. A synchronization unit S is contained in the base station BTS, which controls the synchronization of the radio interface.
In Fig. 2 ist nur eine einzige Mobilstation MS gezeigt, aus Fig. 3 wird jedoch deutlich, daß eine Basisstation BTS eine Zelle innerhalb eines das Funk-Kommunikationssystem bildenden Mobilfunknetzes versorgt. Innerhalb der Zelle können sich mehrere Mobilstationen MS aufhalten, die über die Funk- schnittstelle zur Basisstation BTS eine Verbindung aufbauen können (MOC mobile originated call) oder zu denen eine Verbindung aufgebaut (MTC mobile terminated call) werden kann.2 shows only a single mobile station MS, but it is clear from FIG. 3 that a base station BTS supplies a cell within a mobile radio network which forms the radio communication system. Several mobile stations MS can be located within the cell, which can establish a connection via the radio interface to the base station BTS (MOC mobile originated call) or to which a connection can be established (MTC mobile terminated call).
Die Mobilstationen MS haben innerhalb der Zelle einen beliebigen Abstand zur Basisstation BTS, wobei sie sich innerhalb der Zelle frei bewegen können, ohne daß die Verbindungen zur Basisstation BTS abreißen. Die Zelle hat einen Radius von bis zu einigen Kilometern, wodurch die Signallaufzeiten zwischen den Mobilstationen MS und der Basisstation BTS zwischen nahe- zu Null und einigen μs variieren kann. Hinzu kommen Einflüsse der Mehrwegeausbreitung, die das Problem der unterschiedlichen Signallaufzeiten weiter verschärfen. Anders als bei Satelliten- oder Officeanwendungen müssen die Unterschiede entsprechend der folgenden Ausführungsbeispiele ausgeregelt werden.The mobile stations MS have an arbitrary distance from the base station BTS within the cell, being within the cell can move freely without breaking the connections to the base station BTS. The cell has a radius of up to a few kilometers, as a result of which the signal propagation times between the mobile stations MS and the base station BTS can vary between almost zero and a few μs. In addition, there are influences of multipath propagation, which further exacerbate the problem of different signal propagation times. In contrast to satellite or office applications, the differences must be corrected in accordance with the following exemplary embodiments.
Fig. 4 zeigt mögliche Einsatzumgebungen für eine Synchronisierung der Informationsübertragung über die Funkschnittstelle. Im Rahmen des WATM können die ATM-Zellen entweder direkt übertragen werden - hierbei ist eine Anpassung der Funkschnittstelle an die Größe und Übertragungsgeschwindigkeit der ATM-Zellen möglich - oder die Übertragung erfolgt über digitale Mobilfunknetze, die entweder eine CDMA (code division multiple access) , eine FDMA (frequency division multiple access) oder eine TDMA (time division multiple access) Struktur haben. CDMA basierte Mobilfunknetze sind beispielsweise das IS-95 Mobilfunknetz oder ein Wideband-CDMA Mobilfunknetz . TDMA basierte Systeme sind beispielsweise GSM (global System for mobile communication) , PCS1900 oder ein TD/CDMA-System mit gemeinsamer Detektion (Joint detection) .4 shows possible application environments for a synchronization of the information transmission via the radio interface. As part of the WATM, the ATM cells can either be transmitted directly - the radio interface can be adapted to the size and transmission speed of the ATM cells - or the transmission is carried out via digital mobile radio networks, which either use CDMA (code division multiple access), have an FDMA (frequency division multiple access) or TDMA (time division multiple access) structure. CDMA-based cellular networks are, for example, the IS-95 cellular network or a wideband CDMA cellular network. TDMA-based systems are, for example, GSM (global system for mobile communication), PCS1900 or a TD / CDMA system with joint detection (joint detection).
Ein FDMA System ist beispielsweise ein GSM Mobilfunknetz, bei dem ein Träger, d.h. pro Zelle eine Frequenz mit allen Zeitschlitzen, für eine WATM Übertragung vorgesehen ist.An FDMA system is, for example, a GSM mobile radio network in which a carrier, i.e. one frequency per cell with all time slots, is provided for a WATM transmission.
Diese Übertragungsvarianten von ATM-Zellen über die Funkschnittstelle können jeweils von zwei unterschiedlichen Signalisierungsverfahren zur Synchronisation begleitet sein. Synchronisationsinformationen können als separate oder Inband-Signalisierung übertragen werden. Da es sich erfin- dungsgemäß um eine zeitliche Synchronisation der Funkschnittstelle handelt, kann man Ausführungsbeispiele unterscheiden, bei denen die Funkschnittstelle an sich nicht zeitlich gegliedert ist und Ausführungsbeispiele, bei denen durch Zeitschlitze bereits eine zeitliche Gliederung der Funkschnittstelle vorliegt.These transmission variants of ATM cells via the radio interface can each be accompanied by two different signaling methods for synchronization. Synchronization information can be transmitted as separate or in-band signaling. Since, according to the invention, the radio interface is synchronized in time, a distinction can be made between exemplary embodiments in which the radio interface itself is not is structured in terms of time and exemplary embodiments in which a time structure of the radio interface already exists due to time slots.
Auf die Besonderheiten der Übertragung von ATM-Zellen wird im folgenden nicht eingegangen. Diese können der einschlägigen Fachliteratur entnommen werden. Voraussetzung für die Informationsübertragung mittels ATM-Zellen über die Eunkschnitt- stelle ist die Definition der Größe der ATM-Zellen, z.B. 53 Byte pro ATM-Zelle, und die Übertragungsgeschwindigkeit. Generell wird ein ATM-Zellenraster eingerichtet. Auf der Funkschnittstelle teilen sich mehrere Mobilstationen MS einen virtuellen Pfad (VP virtuell path) oder einen virtuellen Kanal (VC virtuell Channel) . Zur Adressierung eines Teil- nehmers, in diesem Falle einer Mobilstation MS, sind Identifikationszeichen VPI, VCI für den virtuellen Pfad VP bzw. den virtuellen Kanal VC vorgesehen. Diese Idendifikations- zeichen VPI, VCI sind in einen Organisationsblock header einer ATM-Zelle eingetragen und dienen der Vermittlung dieser ATM-Zelle an den Adressaten.The special features of the transmission of ATM cells are not dealt with in the following. These can be found in the relevant specialist literature. A prerequisite for the information transfer using ATM cells via the Eunkinterface is the definition of the size of the ATM cells, e.g. 53 bytes per ATM cell, and the transmission speed. An ATM cell grid is generally set up. Several mobile stations MS share a virtual path (VP virtual path) or a virtual channel (VC virtual channel) on the radio interface. To address a subscriber, in this case a mobile station MS, identification characters VPI, VCI are provided for the virtual path VP or the virtual channel VC. These identification characters VPI, VCI are entered in an organizational block header of an ATM cell and serve to convey this ATM cell to the addressees.
Der Signalisierungsablauf zwischen dem Basisstationssystem BSS und der Mobilstation MS wird in Fig. 5 gezeigt. Zur Konfiguration der Funkschnittstelle sendet das Basisstations- System BSS über die Basisstation BTS eine erste Meldung mesl auf einem Organisationskanal ihrer Funkzelle, die von der empfangsbereiten Mobilstation MS empfangen wird. Damit wird ein virtuellen Kanal VC für weitere Signalisierungsmeldungen eingerichtet. Anhand dieses Organisationskanals kann sich die Mobilstation MS abstimmen. Auch ein Rufen der Mobilstation MS beim MTC-Verbindungsaufbau zur Mobilstation MS kann hiermit erfolgen.The signaling sequence between the base station system BSS and the mobile station MS is shown in FIG. 5. To configure the radio interface, the base station system BSS sends a first message mesl on an organizational channel of its radio cell via the base station BTS, which is received by the ready-to-receive mobile station MS. A virtual channel VC is thus set up for further signaling messages. The mobile station MS can use this organization channel to coordinate. It is also possible to call the mobile station MS when establishing an MTC connection to the mobile station MS.
Die Mobilstation MS sendet eine zweite Meldung mes2 mit einer Zugriffsnachricht (access burst) , falls sie einen abgehenden Ruf (MOC) wünscht oder auf einen ankommenden Ruf (MTC) reagiert. Die zweite Meldung mes2 steht in keinem festen zeit- liehen Bezug zur ersten Meldung mesl. Anhand dieser zweiten Meldung mes2 ermittelt eine Synchronisationseinheit S der Basisstation BTS einen EmpfangsZeitpunkt tl für die zweite Meldung mes2 und aus dem EmpfangsZeitpunkt tl einen Korrek- turwert korl . Ggf . wird der Korrekturwert korl nach Auswertung mehrerer zweiter Meldungen mes2 mit erhöhter Genauigkeit bestimmt. Die Bestimmung des Korrekturwertes korl kann alternativ zur Synchronisationseinheit S in einer Basisstation BTS auch in anderen Komponenten des Basisstationssystems BSS, beispielsweise eine Synchronisationseinheit S im Basissta- tionscontroller BSC, durchgeführt werden.The mobile station MS sends a second message mes2 with an access message (access burst) if it wishes an outgoing call (MOC) or responds to an incoming call (MTC). The second message mes2 is not in a fixed time related to the first message mesl. On the basis of this second message mes2, a synchronization unit S of the base station BTS determines a reception time tl for the second message mes2 and a correction value korl from the reception time tl. Possibly . the correction value is determined after evaluating several second messages mes2 with increased accuracy. As an alternative to the synchronization unit S in a base station BTS, the correction value korl can also be determined in other components of the base station system BSS, for example a synchronization unit S in the base station controller BSC.
Der bestimmte Korrekturwert korl wird zur Synchronisation der Informationsübertragung über die Funkschnittstelle verwendet. Während des Verbindungsaufbaus teilt das Basisstationssystem BSS der Mobilstation MS einen virtuellen Kanal VC zu und übermittelt den Korrekturwert korl an die Mobilstation MS mit einer dritten Meldung mes3. Die Mobilstation MS führt mit Hilfe des Korrekturwertes korl die Synchronisation, d.h. das Einstellen des Sendezeitpunktes bzw. der Sendezeitpunkte für die Informationsübertragung mittels ATM-Zellen über die Funkschnittstelle durch.The determined correction value korl is used to synchronize the information transmission via the radio interface. During the establishment of the connection, the base station system BSS allocates a virtual channel VC to the mobile station MS and transmits the correction value to the mobile station MS with a third message mes3. The mobile station MS uses the correction value to carry out the synchronization, i.e. the setting of the transmission time or the transmission times for the information transmission by means of ATM cells via the radio interface.
Auch während des Bestehens der Verbindung bestimmt im Basis - stationssystem BSS eine Synchronisationseinheit S die EmpfangsZeitpunkte tl von gesendeten Informationen der Mobil- Station MS und ermittelt fortlaufend Korrekturwerte korl. Dies muß nicht für jede einzelne ATM-Zelle erfolgen. Die Abstände zwischen zwei Bestimmungen sollten jedoch an die Änderungsgeschwindigkeit der Signallaufzeit, d.h. der Position der Mobilstation MS angepaßt sein. Die ermittelten Korrekturwerte korl werden mit dritten Meldungen mes3 an die Mobilstation MS gemeldet und von dieser verarbeitet.Even while the connection is established, a synchronization unit S in the base station system BSS determines the reception times t 1 of transmitted information from the mobile station MS and continuously determines corrective values. This does not have to be done for every single ATM cell. The intervals between two determinations should, however, depend on the rate of change of the signal propagation time, i.e. be adapted to the position of the mobile station MS. The determined correction values korl are reported to the mobile station MS with third messages mes3 and processed by the latter.
Dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist gemein, daß das ATM-Zellenraster in der Funkzelle auf einer Frequenz (direkte Übertragung von ATM-Zellen mit eigener Funkschnitt- stelle oder FDMA) oder einem Teilnehmerkode (CMDA) eingeführt wird. Die Basisstation BTS steuert das zeitliche Raster der Übertragung, d.h. der Abgrenzung der ATM-Zellen.The first and second exemplary embodiment have in common that the ATM cell grid in the radio cell on one frequency (direct transmission of ATM cells with its own radio interface). or FDMA) or a participant code (CMDA). The base station BTS controls the time grid of the transmission, ie the delimitation of the ATM cells.
Fig. 6 zeigt einen virtuellen Kanal VC, den sich mehrere Mobilstationen MS teilen. Eine Mobilstation MS schreibt ihre Daten nach einem vorgegebenen Schema in die ihr zugeteilten ATM-Zellen. Alternativ zur den ATM-Zellen mit 53 Byte können auch Minizellen gemäß AAL2 (ATM Adaptation Layer 2) verwendet werden. Dies bedeutet, daß eine ATM-Zelle nicht immer Informationen nur einer Mobilstation MS enthält, sondern eine zweite feinere Struktur eingeführt wird.6 shows a virtual channel VC shared by several mobile stations MS. A mobile station MS writes its data into the assigned ATM cells according to a predetermined scheme. As an alternative to the ATM cells with 53 bytes, mini cells according to AAL2 (ATM Adaptation Layer 2) can also be used. This means that an ATM cell does not always contain information from only one mobile station MS, but a second, finer structure is introduced.
Durch die Entfernung zwischen Mobilstation MS und Basissta- tion BTS kommt es zu einer nicht vernachlässigbaren Zeit- verschiebung zwischen Sendezeitpunkt und EmpfangsZeitpunkt tl einer Meldung. Die Signallaufzeit ist in Fig. 7 gezeigt und stellt die zeitliche Verschiebung des Zeitrasters bei der Mobilstation MS und der Basisstation BTS dar. Sie wird hier mit dem Korrekturwert korl gleichgesetzt. Es sind hierbei auch beliebige andere Umrechnungsmethoden von Korrekturwert korl zu den Ausgleichsgrößen für die Signallaufzeit einsetz - bar.The distance between the mobile station MS and the base station BTS leads to a non-negligible time shift between the time of transmission and the time of reception t1 of a message. The signal transit time is shown in FIG. 7 and represents the time shift of the time grid in the mobile station MS and the base station BTS. It is here equated with the correction value korl. Any other conversion methods from correction value to the compensation values for the signal runtime can also be used.
Abhängig von der Anzahl bits, die für die Signalisierung des Korrekturwertes korl zur Verfügung stehen, kann der Sendezeitpunkt sehr genau eingestellt werden. Werden 6 bits für den Korrekturwert korl benutzt, dann können Genauigkeiten wie im GSM-Mobilfunknetz erreicht werden. Eine leichte Anpassung an dieses Netz ist damit gewährleistet.Depending on the number of bits that are available for signaling the correction value, the transmission time can be set very precisely. If 6 bits are used for the correction value korl, then accuracies as in the GSM mobile radio network can be achieved. This ensures easy adaptation to this network.
Werden 8 bits benutzt, dann kann bei einer Inband-Signalisierung der VPI ersetzt werden. Damit ergibt sich ein leicht zu bewältigender Änderungsaufwand bei der Gestaltung der Informationen im Organisationsblock header. Die Identifikationsinformation des virtuellen Pfades VPI wird in einer Funkzelle nicht mehr benötigt, da sie üblicherweise nur in den Vermittlungsknoten eines ATM-Netzes ausgewertet wird.If 8 bits are used, the VPI can be replaced with inband signaling. This results in an easily manageable change in the design of the information in the organizational block header. The identification information of the virtual path VPI is in one Radio cell is no longer required, since it is usually only evaluated in the switching nodes of an ATM network.
Bei mehr als 8 bit müssen weitere Felder des Organisations- blocks header, z.B. Teile des VCI überschrieben werden. Die Genauigkeit der Korrekturinformation wird erhöht. Für die Identifikationsinformation des virtuellen Kanals VCI ist dies nicht weiter Bedenklich, da in einer Funkzelle in der RegelWith more than 8 bits, further fields of the organizational block header, e.g. Parts of the VCI are overwritten. The accuracy of the correction information is increased. This is of no further concern for the identification information of the virtual channel VCI, since it is usually in a radio cell
16 mit weniger als 2 Verbindungen zu rechnen ist.16 fewer than 2 connections are to be expected.
Die Figuren 8 und 9 zeigen zwei Beispiele für eine ATM-Zelle, in die der Korrekturwert korl in den Organisationsblock header eingetragen ist. Bei Fig. 8 ersetzen 8 bit Korrekturwert korl die Identifikationsinformation des virtuellen Pfades VPI. Bei Fig. 9 werden in der Basisstation BTS dieFIGS. 8 and 9 show two examples of an ATM cell in which the correction value is entered in the organizational block header. In FIG. 8, 8-bit correction values replace the identification information of the virtual path VPI. 9, in the base station BTS
Informationen der Identifikationsinformation des virtuellen Pfades VPI überschrieben und zusätzlich 4 bit des Feldes für die Identifikationsinformation des virtuellen Kanals VCI genutzt .Information of the identification information of the virtual path VPI is overwritten and additionally 4 bits of the field are used for the identification information of the virtual channel VCI.
Die Felder für die Informationen für generic flow control GFC payload type PT cell loss priority CLP header error control HEC werden nicht verändert .The fields for the information for generic flow control GFC payload type PT cell loss priority CLP header error control HEC are not changed.
Im ersten Ausführungsbeispiel werden folgende Definitionen eingeführt. Bei direkter Übertragung von ATM-Zellen ist eine Zelle gleichzeitig ein virtueller Kanal VC und ein virtueller Pfad VP. Bei einer Funkschnittstelle auf CDMA Basis ist ein Teilnehmerkode auf einer Frequenz ein VC und ein VP. Bei einer Funkschnittstelle auf FDMA Basis ist eine Frequenz ein VC und ein VP . Eine Kombination der drei Fälle ist möglich.The following definitions are introduced in the first exemplary embodiment. In the case of direct transmission of ATM cells, a cell is simultaneously a virtual channel VC and a virtual path VP. With a radio interface based on CDMA, a subscriber code on one frequency is a VC and a VP. In the case of a radio interface based on FDMA, a frequency is a VC and a VP. A combination of the three cases is possible.
Der Korrekturwert korl wird in die Signalisierungsinformation des MAP eingetragen. Die Basisstation BTS sendet auf dem WATM-Signalisierungskanal diese Information an die Mobil - Station MS mit jeder Signalisierungsnachricht . Hierbei kann entweder ein zusätzlicher virtueller Kanal VC zwischen Basisstation BTS und Mobilstation MS eingerichtet sein oder jede x-te ATM-Zelle im Kanal zur Nutzdatenübertragung wird zur Signalisierung genutzt.The correction value korl is entered in the signaling information of the MAP. The base station BTS transmits on the WATM signaling channel this information to the mobile station MS with each signaling message. In this case, either an additional virtual channel VC can be set up between base station BTS and mobile station MS, or every nth ATM cell in the channel for user data transmission is used for signaling.
Der zeitliche Abstand t jeder Signalisierungsnachricht ist maximal :The maximum time interval t of each signaling message is:
c*dt/vc * dt / v
mit c = Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle in Luft dt = maximal erlaubte zeitliche Verschiebung v = Geschwindigkeit der bewegten Mobilstation MS (z.B. 250 km/h) .with c = propagation speed of the wave in air dt = maximum permitted time shift v = speed of the moving mobile station MS (e.g. 250 km / h).
Die maximale Zellgröße ist dann smax = c*dtThe maximum cell size is then smax = c * dt
Alternativ zur Signalisierung mittels ATM-Zellen können die Korrekturwerte korl mit einer PCS (personal communication System) access network Signalisierungsinformation übertragen werden. Dies setzt voraus, daß die ATM-Zellübertragung über ein digitales Mobilfunknetz erfolgt, das eine solche Signalisierung bereitstellt.As an alternative to signaling using ATM cells, the correction values can be transmitted using PCS (personal communication system) access network signaling information. This presupposes that the ATM cell transmission takes place via a digital mobile radio network which provides such signaling.
Die Mobilstation MS berechnet aus dem Korrekturwert korl, um wieviel Zeiteinheiten die ATM-Zellen vor einer Referenzzeit der Basisstation BTS gesendet werden müssen, um die Signallaufzeit auszugleichen. Die Basisstation BTS empfängt die ATM-Zellen innerhalb des normalen Zeitrasters.The mobile station MS calculates from the correction value korl by how many time units the ATM cells have to be sent before a reference time of the base station BTS in order to compensate for the signal delay. The base station BTS receives the ATM cells within the normal time frame.
Im zweiten Ausführungsbeispiel werden folgende Definitionen eingeführt. Bei direkter Übertragung von ATM-Zellen ist eine ATM-Zelle ein virtueller Kanal VC. Bei einer Funkschnittstelle auf CDMA Basis ist ein Teilnehmerkode auf einer Fre- quenz ein VC . Bei einer Funkschnittstelle auf FDMA Basis ist eine Frequenz ein VC. Eine Kombination der drei Fälle ist möglich.The following definitions are introduced in the second exemplary embodiment. With direct transmission of ATM cells, an ATM cell is a virtual channel VC. With a radio interface based on CDMA, a subscriber code is on a fre- quenz a VC. In the case of a radio interface based on FDMA, a frequency is a VC. A combination of the three cases is possible.
Der Korrekturwert korl wird in ein z.B. gemäß Fig. 8 oder 9 definiertes Feld des Organisationsblocks header einer ATM- Zelle eingetragen. Die Basisstation BTS sendet damit den Korrekturwert korl an die Mobilstation MS mit jeder ATM- Zelle. Die Häufigkeit des Senden des Korrekturwertes korl ist damit unkritisch. Die maximale Zellausdehnung smax ist wie im ersten Ausführungsbeispiels definiert.The correction value korl is converted into e.g. 8 or 9 defined field of the organizational block header of an ATM cell. The base station BTS thus sends the correction value to the mobile station MS with each ATM cell. The frequency of sending the correction value korl is therefore not critical. The maximum cell expansion smax is defined as in the first exemplary embodiment.
Das dritte und vierte Ausführungsbeispiel haben eine TDMA Funkschnittstelle gemeinsam. Ein virtueller Kanal VC kann als Überlagerung über dem Zeitraster nach dem TDMA-Schema angesehen werden. Die Figuren 10 und 11 zeigen die Nutzung von ATM-Zellen durch eine Mobilstation MS, wobei die übrigen Zellen durch andere Mobilstationen belegt werden können. Der Zeitschlitz 0 wird für die Informationsübertragung mittels ATM-Zellen gemäß WATM genutzt. Je nach Länge der Zeitschlitze und der zulässigen Übertragungsgeschwindigkeit werden entweder mehrere ATM-Zellen (Fig. 10) in einen Zeitschlitz eingetragen, eine ATM-Zelle pro Zeitschlitz übertragen (nicht dargestellt) oder eine ATM-Zelle auf zumindest zwei Zeit- schlitze (Fig. 11) verteilt. Zusätzlich zum Zeitschlitz 0 können auch weitere Zeitschlitze für den virtuellen Kanal VC vorgesehen sein. Damit erhöht sich die maximale Übertra- gungsrate .The third and fourth exemplary embodiments have a TDMA radio interface in common. A virtual channel VC can be viewed as a superposition over the time grid according to the TDMA scheme. Figures 10 and 11 show the use of ATM cells by a mobile station MS, the remaining cells can be occupied by other mobile stations. Time slot 0 is used for information transmission using ATM cells in accordance with WATM. Depending on the length of the time slots and the permissible transmission speed, either several ATM cells (FIG. 10) are entered in one time slot, one ATM cell is transmitted per time slot (not shown) or one ATM cell is transferred to at least two time slots (FIG. 11) distributed. In addition to time slot 0, further time slots can also be provided for the virtual channel VC. This increases the maximum transmission rate.
Damit eine Mobilstation MS den Sendezeitpunkt für eine ATM- Zelle berechnen kann, sind der Korrekturwert korl, gemäß Fig. 12, eine Senderate n, d.h. der zeitliche Abstand zwischen zwei von der Mobilstation MS nutzbaren ATM-Zellen, und die zeitliche Lage m des virtuellen Kanals VC innerhalb des TDMA- Rasters nötig. Die Mobilstation MS darf folglich jede n-te ATM-Zelle belegen (Fig. 12,* n=2) und jeden m-ten Zeitschlitz (Fig. 12; m=8) benutzen. Die Mobilstation MS benutzt zwei Timer. Der erste Timer tml ist der Timer des TDMA Rasters, der zweite Timer tm2 regelt das ATM-Zellenraster .So that a mobile station MS can calculate the transmission time for an ATM cell, the correction value korl, according to FIG. 12, is a transmission rate n, ie the time interval between two ATM cells usable by the mobile station MS, and the time position m of the virtual one VC channel required within the TDMA grid. The mobile station MS may consequently occupy every nth ATM cell (FIG. 12, * n = 2) and use every mth time slot (FIG. 12; m = 8). The mobile station MS uses two timers. The first timer tml is the timer of the TDMA grid, the second timer tm2 controls the ATM cell grid.
Die Basisstation BTS richten den virtuellen Kanal auf dem Zeitschlitz 0 ein. Die Mobilstation MS regelt mittels ersten Timer tml, daß der zweite Timer tm.2 dann weiterzählt, wenn mittels ersten Timer tml der Zeitschlitz 0 identifiziert wurde. Beim Verbindungsaufbau wird der zweite Timer tm2 initialisiert. Beim Verbindungsaufbau teilt die Basisstation BTS der Mobilstation MS mit, welche ATM-Zelle (n) die Mobilstation MS belegen darf.The base station BTS set up the virtual channel on time slot 0. The mobile station MS uses the first timer tml to control that the second timer tm.2 continues to count when the time slot 0 has been identified using the first timer tml. When the connection is established, the second timer tm2 is initialized. When establishing a connection, the base station BTS tells the mobile station MS which ATM cell (s) the mobile station MS may occupy.
Wenn der erste Timer tml meldet, daß der Zeitschlitz 0 gefüllt ist, stoppt die Mobilstation MS die Übertragung. Der Wert des zweiten Timers tm2 wird zwischengespeichert und später wiederverwendet. Wenn der erste Timer tml wiederum den virtuellen Kanal VC der ATM-Übertragung meldet, sendet dieWhen the first timer tml reports that the time slot 0 is filled, the mobile station MS stops the transmission. The value of the second timer tm2 is buffered and reused later. When the first timer tml again reports the virtual channel VC of the ATM transmission, the transmits
Mobilstation MS den Rest der ATM-Zelle. Mit dem Korrekturwert korl korrigiert die Mobilstation MS den zweiten Timer tm2.Mobile station MS the rest of the ATM cell. With the correction value korl, the mobile station MS corrects the second timer tm2.
Im dritten Ausführungsbeispiel werden folgende Definitionen eingeführt. Ein oder mehrere Zeitschlitze sind gleichzeitig ein virtueller Kanal VC und ein virtueller Pfad VP .The following definitions are introduced in the third exemplary embodiment. One or more time slots are simultaneously a virtual channel VC and a virtual path VP.
Die Übertragung von n ist schon in WATM vorgesehen. Der Korrekturwert korl und m werden in die Signalisierungsinfor- mation des MAP eingetragen. Die Basisstation BTS sendet auf dem WATM-Signalisierungskanal diese Information an die Mobil - Station MS mit jeder Signalisierungsnachricht. Hierbei kann entweder ein zusätzlicher virtueller Kanal VC zwischen Basisstation BTS und Mobilstation MS eingerichtet sein oder jede x-te ATM-Zelle im Kanal zur Nutzdatenübertragung wird zur Signalisierung genutzt. Der zeitliche Abstand t jeder Signalisierungsnachricht ist maximal :The transfer of n is already provided in WATM. The correction values korl and m are entered in the signaling information of the MAP. The base station BTS sends this information on the WATM signaling channel to the mobile station MS with each signaling message. In this case, either an additional virtual channel VC can be set up between base station BTS and mobile station MS, or every nth ATM cell in the channel for user data transmission is used for signaling. The maximum time interval t of each signaling message is:
t = c*dt/vt = c * dt / v
mit c = Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle in Luft dt = maximal erlaubte zeitliche Verschiebung v = Geschwindigkeit der bewegten Mobilstation MS (z.B. 250 km/h) .with c = propagation speed of the wave in air dt = maximum permitted time shift v = speed of the moving mobile station MS (e.g. 250 km / h).
Die maximale Zellgröße ist dann smax = c*dt .The maximum cell size is then smax = c * dt.
Alternativ zur Signalisierung mittels ATM-Zellen können die Korrekturwerte korl mit einer PCS (personal communicationAs an alternative to signaling using ATM cells, the correction values can be corrected using a PCS (personal communication
System) access network Signalisierungsinformation übertragen werden. Dies setzt voraus, daß die ATM-Zellübertragung über ein digitales Mobilfunknetz erfolgt, das eine solche Signalisierung bereitstellt.System) access network signaling information are transmitted. This presupposes that the ATM cell transmission takes place via a digital mobile radio network which provides such signaling.
Die Mobilstation MS berechnet aus dem Korrekturwert korl, um wieviel Zeiteinheiten die ATM-Zellen vor einer Referenzzeit der Basisstation BTS gesendet werden müssen, um die Signal - laufzeit auszugleichen. Die Basisstation BTS empfängt die ATM-Zellen innerhalb des normalen Zeitrasters.From the correction value, the mobile station MS calculates by how many time units the ATM cells have to be sent before a reference time of the base station BTS in order to compensate for the signal transit time. The base station BTS receives the ATM cells within the normal time frame.
Im vierten Ausführungsbeispiel wird folgende Definition eingeführt. Ein oder mehrere Zeitschlitze sind ein virtueller Kanal VC . Der Korrekturwert korl wird in ein z.B. gemäß Fig. 8 oder 9 definiertes Feld des Organisationsblocks header einer ATM-Zelle eingetragen. Die Basisstation BTS sendet damit den Korrekturwert korl an die Mobilstation MS mit jeder ATM-Zelle, n und m werden in einer Signalisierungnachricht von der Basisstation BTS an die Mobilstation MS mitgeteilt. The following definition is introduced in the fourth exemplary embodiment. One or more time slots are a virtual channel VC. The correction value korl is converted into e.g. 8 or 9 defined field of the organizational block header of an ATM cell. The base station BTS thus sends the correction value korl to the mobile station MS with each ATM cell, n and m are communicated in a signaling message from the base station BTS to the mobile station MS.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Informationsübertragung mittels ATM-Zellen über eine Funkschnittstelle zwischen Basisstationen (BTS) und Mobilstationen (MS) in einem Funk-Kommunikationssystem, bei dem eine Basisstation (BTS) eine erste Meldung (mesl) aussendet, eine Mobilstation (MS) die erste Meldung (mesl) empfängt, die Mobilstation (MS) eine zweite Meldung (mes2) sendet, die Basisstation (BTS) einen Empfangszeitpunkt (tl) für die zweite Meldung (mes2) bestimmt, die Basisstation (BTS) einen Korrekturwert (korl) aus dem1. A method for transmitting information by means of ATM cells via a radio interface between base stations (BTS) and mobile stations (MS) in a radio communication system in which a base station (BTS) sends out a first message (mesl), a mobile station (MS) the first Receives message (mesl), the mobile station (MS) sends a second message (mes2), the base station (BTS) determines a reception time (tl) for the second message (mes2), the base station (BTS) a correction value (korl) from the
Empfangszeitpunkt (tl) ermittelt, und der Korrekturwert (korl) zur Synchronisation der Informa- tionsübertragung über die Funkschnittstelle verwendet wird.Received time (tl) determined, and the correction value (korl) is used to synchronize the information transmission over the radio interface.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Basisstation (BTS) den Korrekturwert (korl) an die Mobil - Station (MS) mit einer dritten Meldung (mes3) übermittelt, und die Mobilstation (MS) mit Hilfe des Korrekturwertes (korl) eine Synchronisation der Informationsübertragung über die Funkschnittstelle durchführt.2. The method according to claim 1, wherein the base station (BTS) transmits the correction value (korl) to the mobile station (MS) with a third message (mes3), and the mobile station (MS) uses the correction value (korl) Synchronization of information transmission through the radio interface.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Funkschnittstelle eine direkte Zellenübertragung von ATM- Zellen vorsieht.3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the radio interface provides a direct cell transmission of ATM cells.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , bei dem die Funkschnittstelle eine Übertragung von ATM-Zellen innerhalb eines digitalen Mobilfunknetzes vorsieht.4. The method according to any one of claims 1 or 2, wherein the radio interface provides for the transmission of ATM cells within a digital mobile radio network.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das digitale Mobilfunknetz eine CDMA-Funkschnittstelle auf- weist.5. The method according to claim 4, wherein the digital mobile radio network has a CDMA radio interface.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 , bei dem das digitale Mobilfunknetz eine FDMA-Funkschnittstelle aufweist .6. The method according to claim 4 or 5, in which the digital mobile radio network has an FDMA radio interface.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem das digitale Mobilfunknetz eine TDMA-Funkschnittstelle aufweist .7. The method according to any one of claims 4 to 6, wherein the digital mobile radio network has a TDMA radio interface.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem die dritte Meldung (mes3) eine separate Signalisierung an die Mobilstation (MS) darstellt.8. The method according to any one of claims 2 to 7, wherein the third message (mes3) represents a separate signaling to the mobile station (MS).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem die dritte Meldung (mes3) eine Inband-Signalisierung innerhalb der Informationsübertragung an die Mobilstation (MS) darstellt.9. The method according to any one of claims 2 to 7, wherein the third message (mes3) represents in-band signaling within the information transmission to the mobile station (MS).
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem eine ATM-Zelle aus einem Organisationsblock (header) und einem Nutzdatenblock besteht und innerhalb des Organisations- blocks (header) ein Feld (TA) für die dritte Meldung (mes3) vorgesehen ist.10. The method according to claim 9, wherein an ATM cell consists of an organizational block (header) and a user data block and a field (TA) is provided for the third message (mes3) within the organizational block (header).
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Feld (TA) mindestens vier bit Informationen enthält und zumindest Teile des Feldes VPI im Organisationsblock (header) der ATM-Zelle ersetzt.11. The method according to claim 10, wherein the field (TA) contains at least four bits of information and replaces at least parts of the field VPI in the organizational block (header) of the ATM cell.
12. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem eine ATM-Zelle auf mehrere Zeitschlitze aufgeteilt wird oder in einem Zeitschlitz mehrere ATM-^Zellen übertragen werden.12. The method according to claim 7, in which an ATM cell is divided into a plurality of time slots or a plurality of ATM ^ cells are transmitted in a time slot.
13. Funk-Kommunikationssystem mit einer Funkschnittstelle zur Informationsübertragung mittels ATM-Zellen zwischen Basis- stationen (BTS) und Mobilstationen (MS) , mit zumindest einer Basisstation (BTS) , einer Mehrzahl von Mobilstationen (MS) in unterschiedlicher Entfernung von der Basisstation (BTS) und einer Synchronisationseinheit (S) , wobei die Basisstation (BTS) eine zweite Meldung (mes2) von einer Mobilstation (MS) empfängt, und die Synchronisationseinheit (S) einen Empfangszeitpunkt (tl) der zweiten Meldung (mes2) bestimmt, der die Grundlage für einen Korrekturwert (korl) bildet und zur Synchronisation der Funkübertragung verwendet wird. 13. Radio communication system with a radio interface for information transmission by means of ATM cells between base stations (BTS) and mobile stations (MS), with at least one base station (BTS), a plurality of mobile stations (MS) at different distances from the Base station (BTS) and a synchronization unit (S), the base station (BTS) receiving a second message (mes2) from a mobile station (MS), and the synchronization unit (S) determining a time of reception (tl) of the second message (mes2), which forms the basis for a correction value (korl) and is used to synchronize the radio transmission.
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