WO1999022469A2 - Verfahren zur datenübertragung, steuereinrichtung und funkstation - Google Patents

Verfahren zur datenübertragung, steuereinrichtung und funkstation Download PDF

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WO1999022469A2
WO1999022469A2 PCT/DE1998/003115 DE9803115W WO9922469A2 WO 1999022469 A2 WO1999022469 A2 WO 1999022469A2 DE 9803115 W DE9803115 W DE 9803115W WO 9922469 A2 WO9922469 A2 WO 9922469A2
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spreading codes
radio
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data transmission
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Stefan Bahrenburg
Dieter Emmer
Paul Walter Baier
Jürgen Mayer
Johannes Schlee
Tobias Weber
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00—Code division multiplex systems
    • H04J13/16—Code allocation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2618—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile using hybrid code-time division multiple access [CDMA-TDMA]

Definitions

  • the invention relates to a method for data transmission, in particular in a mobile radio network, a control device and a radio station.
  • transmission encompasses the processes during transmission and / or reception in the form of point-to-point and / or in the form of point-to-multipoint communication. Transmitting, receiving and / or processing devices are usually used for the transmission.
  • messages for example voice, image information or other data
  • radio communication systems this is done with the aid of electromagnetic waves via a radio interface.
  • Waves occur with carrier frequencies that lie in the frequency band provided for the respective system.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • the carrier frequencies are in the range of 900 MHz.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunication System
  • frequencies in the frequency band of approx. 2000 MHz are provided.
  • the emitted electromagnetic waves are caused by losses due to reflection, diffraction and radiation. dampened the curvature of the earth and the like. As a result, the reception power that is available at the receiving radio station decreases. This damping is location-dependent and also time-dependent for moving radio stations.
  • a radio interface between a transmitting and a receiving radio station, via which a data transmission takes place with the help of the electromagnetic waves.
  • a radio communication system which uses a CDMA subscriber separation (CDMA code division multiple access), the radio interface additionally having a time division multiplex subscriber separation (TDMA time division multiple access).
  • CDMA subscriber separation CDMA code division multiple access
  • TDMA time division multiple access time division multiplex subscriber separation
  • a JD (Joint Detection) method is used in order to perform an improved detection of the transmitted data with knowledge of spreading codes of several participants.
  • JD Joint Detection
  • at least two data channels can be assigned to a connection via the radio interface, each data channel being distinguishable by an individual spreading code.
  • the data channel is understood to mean logical channels via which user data can be transmitted.
  • orthogonal spreading codes in the downlink of a JD-CDMA system, which can improve the separability of the signals.
  • spreading codes with a length of 8 and 16 chips can be used. With a length of 8 chips, the degradations with 8 simultaneously transmitted CDMA channels are too great, so that spread codes of 16 chips in length are preferable.
  • the use of 16-chip spreading codes can shorten the middle range or reduce data rate, which also results in degradation.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for data transmission, a control device and a radio station with which the capacity utilization and the transmission quality of the radio communication system can be improved.
  • the invention is therefore based on the idea of using spreading codes of length 12 chips to spread a data symbol.
  • spreading codes are taken from the following set of spreading codes or a set of spreading codes derived therefrom, only spreading codes which are taken from one of these sets of spreading codes being used within a radio cell:
  • the radio interface additionally contains a TDMA and / or an FDMA component. This means that code resources can be used more efficiently and flexibly.
  • the invention By incorporating the invention into the system concept of 3rd generation TD / CDMA mobile radio networks, there are considerable advantages with regard to the use of the JD method (joint detection), in which the signals are detected with the knowledge of spreading codes of several subscribers the separability of the subscriber signals and thus the capacity utilization.
  • the invention can be incorporated in the uplink and / or in the downlink.
  • Show 1 shows a block diagram of a mobile radio network
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the structure of a radio block
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a radio station.
  • the structure of the radio communication system shown in FIG. 1 corresponds to a known GSM mobile radio network which consists of a multiplicity of mobile switching centers MSC which are networked with one another or which provide access to a fixed network PSTN. Furthermore, these mobile switching centers MSC are each connected to at least one base station controller BSC. Each base station controller BSC in turn enables a connection to at least one base station BS.
  • a base station BS is a radio station which can establish a radio connection to mobile radio stations, the mobile stations MS, via a radio interface.
  • the range of the signals of a base station BS essentially defines a radio cell FZ.
  • the allocation of resources such as codes and frequency bands to radio cells and thus to the transmitted data sequences can be controlled by control devices such as the base station controller BSC.
  • FIG. 1 shows, by way of example, three radio connections for the transmission of useful information ni and signaling information si between three mobile stations MS and a base station.
  • Station BS shown, a mobile station MS two data channels DK1 and DK2 and the other mobile stations MS are each assigned a data channel DK3 and DK4.
  • An operation and maintenance center OMC implements control and maintenance functions for the cellular network or for parts of it.
  • the functionality of this structure is used by the radio communication system according to the invention; however, it can also be transferred to other radio communication systems in which the invention can be used.
  • the base station BS is connected to an antenna device which e.g. consists of three individual emitters. Each of the individual radiators radiates in a sector of the radio cell supplied by the base station BS.
  • an antenna device which e.g. consists of three individual emitters. Each of the individual radiators radiates in a sector of the radio cell supplied by the base station BS.
  • a larger number of individual steelworkers can alternatively be used, so that spatial subscriber separation using an SDMA method (Space Division Multiple Access) can also be used.
  • SDMA method Space Division Multiple Access
  • the base station BS provides the mobile stations MS with organizational information about the location area (LA location area) and about the radio cell (radio cell identifier).
  • the organizational information is radiated at the same time over all individual steel members of the antenna device.
  • connections with the useful information ni and signaling information si between the base station BS and the mobile stations MS are subject to multipath propagation, which is caused by reflections, for example, on buildings in addition to the direct propagation path.
  • Directional radiation from certain individual emitters tenn driven AE results in a greater antenna gain compared to omnidirectional radiation.
  • the quality of the connections is improved by the directional radiation.
  • the multipath propagation together with further interference leads to the signal components of the different propagation paths of a subscriber signal being superimposed on one another in the receiving mobile station MS. Furthermore, it is assumed that the subscriber signals of different base stations BS overlap at the reception location to form a reception signal rx in a frequency channel.
  • the task of a receiving mobile station MS is to detect data symbols d of the useful information ni, signaling information si and data of the organizational information transmitted in the subscriber signals.
  • the frame structure of the radio interface can be seen from FIG. 2.
  • the time range is divided into time slots ts, a sequence of, for example, 8 time slots ts1 to ts8 being combined to form a TDMA frame.
  • the entire frequency range available to a radio communication system is divided into two sub-areas, one of which is reserved for the uplink connections, the other for the downlink connections.
  • a sequence of time slots of the same time slot number over the TDMA frames of a frequency band and optionally a frequency hopping function form a physical channel.
  • a digital data stream to be transmitted via this physical channel is first modulated.
  • the resulting data symbols are combined into data parts dt consisting of data sequences.
  • the data parts are spread by a spreading code, the CDMA code, i.e. A certain broadband signal form is modulated onto a data sequence.
  • the resulting chip sequences are combined with a midamble and form a radio block (burst).
  • radio blocks are transmitted within the corresponding physical channels.
  • the data sequences of different radio blocks within a physical channel are spread individually with different storage codes, as a result of which they can be separated in the receiver.
  • a specific physical channel forms a CDMA channel (CC) together with a specific spreading code.
  • Logical channels such as data channels DK or control channels, are assigned to these CDMA channels according to a certain scheme.
  • 3 shows such a radio trestle for the transmission of user data from data parts dt with data symbols d, in which sections with middle tamperes known on the reception side m are embedded.
  • the data parts dt are spread so that, for example, K data channels DK1, DK2, DK3,... DKK can be separated on the reception side by this CDMA component.
  • Each of these data channels DK1, DK2, DK3, .. DKK is assigned a specific energy E per symbol on the transmission side.
  • the midamble m consists of L chips, also of the duration Tc.
  • a protection time guard of the duration Tg is provided within the time slot ts to compensate for different signal propagation times of the connections of successive time slots ts.
  • Control channels for example for frequency or time synchronization of the mobile stations MS, are not introduced in every frame, but at predetermined times within a multi-frame.
  • the parameters of the radio interface are e.g. as follows: duration of a radio block 577 ⁇ s
  • Chip duration Tc 6/13 ⁇ s This reduction in the number of chips per symbol from 16 or 14, as previously proposed to 12, means that the chips saved in this way can be used to transmit further additional data symbols and thereby increase the data rate, or longer midambles can be transmitted become, which leads to improved data detection.
  • the parameters can also be set differently in the upward (MS -> BS) (uplink) and downward direction (BS -> MS) (downlink).
  • the sets of spreading codes can be in the radio stations
  • MS, BS in the control devices BSC, to which the radio stations are assigned, are generated from a basic code.
  • the allocation of the sets of spreading codes to the individual radio cells can be done by central control devices OMC and / or decentralized control devices BSC.
  • Decentralized control units BSC can also be used to assign the sets of spreading codes or midambles and of frequency and time resources to data channels.
  • the sets of spreading codes are queried from memory devices which can be located in the control devices BSC.
  • the allocation of the sets of spreading codes takes place dynamically by central control devices OMC. It is also possible that the sets of spreading codes are fixed when setting up or expanding the mobile radio system.
  • the radio stations MS, BS are provided with joint detection and reception devices in addition to the usual transmission, reception and processing devices SEVE, the joint detection method being implemented essentially by digital signal processors DSP .
  • the 12-chip spreading sequences are also modulated onto a data symbol within the digital signal processors DSP.
  • this limited number of spreading codes can be efficiently allocated in a cellular mobile radio system by code planning.
  • seven neighboring radio cells are always combined into a so-called frequency cluster.
  • a different set of frequency bands is used in each radio cell for data transmission.
  • seven adjacent frequency clusters are always combined to form a code cluster.
  • a different set of spreading codes is used in each frequency cluster.
  • these spreading codes are only used again in radio cells of adjacent code clusters (code reuse).
  • the mobile radio network presented in the exemplary embodiments with a combination of FDMA, TDMA and CDMA is suitable for requirements on 3rd generation systems. In particular, it is suitable for an implementation in existing GSM mobile radio networks for which only a small amount of change is required.

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Abstract

Verfahren zur Datenübertragung in einem zellularen Mobilfunknetz, bei dem in einer Funkzelle übertragene Datenkanäle durch ihnen zugeordnete Spreizkodes unterscheidbar sind, wobei die Spreizkodes aus einem bestimmten Satz von 12 Chip langen Spreizkodes entnommen werden. Das Verfahren eignet sich besonders für einen Einsatz in TD/CDMA Mobilfunknetzen der 3. Generation.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Datenübertragung, Steuereinrichtung und Funkstation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung insbesondere in einem Mobilfunknetz, eine Steuereinrichtung und eine Funkstation.
Der Begriff „Übertragung" umfaßt die Vorgänge beim Senden und/oder Empfangen in Form von Punkt zu Punkt- und/oder in Form von Punkt zu Mehrpunkt-Kommunikation. Zur Übertragung werden üblicherweise Sende-, Empfangs- und/oder Verarbeitungseinrichtungen verwendet.
In Kommunikationssystemen werden Nachrichten (beispielsweise Sprache, Bildinformation oder andere Daten) über Übertragungskanäle übertragen, bei Funk- Kommunikationssystemen erfolgt dies mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle. Das Abstrahlen der elektromagnetischen
Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Beim GSM (Global System for Mobile Communication) liegen die Trägerfrequenzen im Bereich von 900 MHz . Für zukünftige Funk- KommunikationsSysteme, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorgesehen.
Die abgestrahlten elektromagnetischen Wellen werden aufgrund von Verlusten durch Reflexion, Beugung und Abstrahlung in- folge der Erdkrümmung und dergleichen gedämpft. Infolgedessen sinkt die Empfangsleistung, die bei der empfangenden Funkstation zur Verfügung steht . Diese Dämpfung ist ortsabhängig und bei sich bewegenden Funkstationen auch zeitabhängig.
Zwischen einer sendenden und einer empfangenden Funkstation besteht eine Funkschnittstelle, über die mit Hilfe der elektromagnetischen Wellen eine Datenübertragung stattfindet. Aus DE 195 49 158 ist ein Funk-KommunikationsSystem bekannt, das eine CDMA-Teilnehmerseparierung (CDMA Kode Division Multiple Access) nutzt, wobei die Funkschnittstelle zusätzlich eine Zeitmultiplex-Teilnehmerseparierung (TDMA Time Division Multiple Access) aufweist. Empfangsseitig wird ein JD-Verfahren (Joint Detection) angewendet, um unter Kenntnis von Spreiz- kodes mehrerer Teilnehmer eine verbesserte Detektion der übertragenen Daten vorzunehmen. Dabei ist es bekannt, daß einer Verbindung über die Funkschnittstelle zumindest zwei Datenkanäle zugeteilt werden können, wobei jeder Datenkanal durch einen individuellen Spreizkode unterscheidbar ist . Un- ter Datenkanal versteht man logische Kanäle, über die Nutzdaten übertragen werden können.
Es ist vorgeschlagen im downlink eines JD-CDMA-Systems orthogonale Spreizkodes zu verwenden, welche die Separierbarkeit der Signale verbessern können. Um acht Spreizkodes innerhalb einer Funkzelle zu verwenden kommen Spreizkodes der Länge 8 und 16 Chip in Frage. Bei einer Länge von 8 Chip sind die Degradationen bei 8 gleichzeitig übertragenen CDMA-Kanälen zu groß, so daß Spreizkodes der Länge 16 Chip vorzuziehen sind. Allerdings kann eine Verwendung von 16 Chip langen Spreiz- kodes zu einer Verkürzung der Mittambeln oder einer Verringe- rung der Datenrate führen, wodurch sich ebenfalls Degradationen ergeben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Datenübertragung, eine Steuereinrichtung und eine Funkstation anzugeben, mit denen die Kapazitätsauslastung und die Übertragungsqualität des Funk-Kommunikationssystems verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Steuereinrichtung mit Merkmalen nach Anspruch 5 und eine Funkstation mit Merkmalen nach Anspruch 7 gelöst . Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung beruht demnach auf dem Gedanken, zur Spreizung eines Datensymbols Spreikodes der Länge 12 Chip zu verwenden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Spreiz- kodes aus folgendem Satz von Spreizkodes oder einem davon abgeleiteten Satz von Spreizkodes entnommen werden, wobei innerhalb einer Funkzelle nur Spreizkodes verwendet werden, die aus einem dieser Sätze von Spreizkodes entnommen werden:
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Durch die Orthogonalität dieses Satzes von Spreizkodes wird eine gute Separierbarkeit der TeilnehmerSignale erreicht .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die Funkschnittstelle zusätzlich eine TDMA- und/oder eine FDMA- Komponente enthält. Dadurch können die Koderessourcen effizienter und flexibler aussgenutzt werden.
Durch Einbringen der Erfindung in das Systemkonzept von TD/CDMA Mobilfunknetzen der 3. Generation ergeben sich insbesondere durch den Einsatz des JD-Verfahrens (Joint Detecti- on) , bei dem die Detektion der Signale unter Kenntnis von Spreizkodes mehrerer Teilnehmer erfolgt, erhebliche Vorteile hinsichtlich der Separierbarkeit der Teilnehmersignale und somit der Kapazitätsauslastung. Die Erfindung kann dabei im uplink und/oder im downlink eingebracht werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Zur Erläuterung der Ausführungsformen der Erfindung dienen die nachstehend aufgelisteten Figuren.
Dabei zeigen FIG 1 ein Blockschaltbild eines Mobilfunknetzes,
FIG 2 eine schematische Darstellung der Rahmenstruktur der Funkschnittstelle,
FIG 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Funkblocks, und
FIG 4 eine schematische Darstellung einer Funkstation.
Das in FIG 1 dargestellte Funk-KommunikationsSystem entspricht in seiner Struktur einem bekannten GSM-Mobilfunknetz, das aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC besteht, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu ei- nem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobil- Vermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einem Basisstationscontroller BSC verbunden. Jeder Basisstationscon- troller BSC ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS . Eine solche Basisstation BS ist eine Funkstation, die über eine Funkschnittstelle eine Funkverbindung zu mobilen Funkstationen, den Mobilstationen MS aufbauen kann. Die Reichweite der Signale einer Basisstation BS definiert im wesentlichen eine Funkzelle FZ. Die Zuteilung von Ressourcen wie Kodes und Frequenzbänder zu Funkzellen und da- mit zu den übertragenen Datenfolgen kann durch Steuereinrichtungen, wie beispielsweise die Basisstationscontroller BSC gesteuert werden.
In FIG 1 sind beispielhaft drei Funkverbindungen zur Übertra- gung von Nutzinformationen ni und SignalisierungsInformationen si zwischen drei Mobilstationen MS und einer Basis- Station BS dargestellt, wobei einer Mobilstation MS zwei Datenkanäle DK1 und DK2 und den anderen Mobilstationen MS jeweils ein Datenkanal DK3 bzw. DK4 zugeteilt sind. Ein Opera- tions- und WartungsZentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobilfunknetz bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur wird vom Funk-Kom- munmikationssystem nach der Erfindung genutzt; sie ist jedoch auch auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, in denen die Erfindung zum Einsatz kommen kann.
Die Basisstation BS ist mit einer Antenneneinrichtung verbunden, die z.B. aus drei Einzelstrahlern besteht. Jeder der Einzelstrahler strahlt gerichtet in einen Sektor der durch die Basisstation BS versorgten Funkzelle. Es können jedoch alternativ auch eine größere Anzahl von Einzelstahlern (gemäß adaptiver Antennen) eingesetzt werden, so daß auch eine räumliche Teilnehmerseparierung nach einem SDMA-Verfahren (Space Division Multiple Access) eingesetzt werden kann.
Die Basisstation BS stellt den Mobilstationen MS Organisationsinformationen über den Aufenthaltsbereich (LA location area) und über die Funkzelle (Funkzellenkennzeichen) zur Verfügung. Die Organisationsinformationen werden gleichzeitig ψer alle Einzelstahler der Antenneneinrichtung abgestrahlt.
Die Verbindungen mit den Nutzinformationen ni und Signalisie- rungsInformationen si zwischen der Basisstation BS und den Mobilstationen MS unterliegen einer Mehrwegeausbreitung, die durch Reflexionen beispielsweise an Gebäuden zusätzlich zum direkten Ausbreitungsweg hervorgerufen werden. Durch eine gerichtete Abstrahlung durch bestimmte Einzelstrahler der An- tenneneinrichtung AE ergibt sich im Vergleich zur omni- direktionalen Abstahlung ein größerer Antennengewinn. Die Qualität der Verbindungen wird durch die gerichtete Abstrah- lung verbessert.
Geht man von einer Bewegung der Mobilstationen MS aus, dann führt die Mehrwegeausbreitung zusammen mit weiteren Störungen dazu, daß bei der empfangenden Mobilstation MS sich die Signalkomponenten der verschiedenen Ausbreitungswege eines Teil- nehmersignals zeitabhängig überlagern. Weiterhin wird davon ausgegangen, daß sich die Teilnehmersignale verschiedener Basisstationen BS am Empfangsort zu einem Empfangssignal rx in einem Frequenzkanal überlagern. Aufgabe einer empfangenden Mobilstation MS ist es, in den Teilnehmersignalen übertragene Datensymbole d der NutzInformationen ni, Signalisierungs- informationen si und Daten der Organisationsinformationen zu detektieren.
Die Rahmenstruktur der Funkschnittstelle ist aus FIG 2 er- sichtlich. Gemäß einer TDMA-Komponente ist eine Aufteilung des Zeitbereichs in Zeitsschlitze ts vorgesehen, wobei eine Folge von beispielsweise 8 Zeitschlitzen tsl bis ts8 zu einem TDMA-Rahmen zusammengefaßt werden.
Der gesamte einem Funk-KommunikationsSystem zur Verfügung stehende Frequenzbereich wird in zwei Teilbereiche aufgeteilt, wobei eines davon für die uplink-Verbindungen, das andere für die downlink-Verbindungen reserviert ist. Eine down- link-Verbindung bildet zusammen mit der entsprechenden uplink-Verbindung eine Duplex Funkverbindung, wobei im up- und downlink gleiche oder unterschiedliche Datenraten über- tragen werden können. Entsprechend einer FDMA-Komponente werden die Teilbereiche in Frequenzbänder, beispielsweise der Bandbreite B = 1,6 Mhz aufgeteilt.
Eine Sequenz von Zeitschlitzen derselben Zeitschlitznummer über die TDMA-Rahmen eines Frequenzbandes und optional einer Frequenzsprungfunktion bilden einen physikalischen Kanal.
Ein über diesen physikalischen Kanal zu übertragender digita- 1er Datenstrom wird zunächst moduliert. Die entstehenden Da- tensymbole werden zu aus Datenfolgen bestehenden Datenteilen dt zusammengefaßt. Gemäß einer CDMA-Komponente werden die Datenteile durch einen Spreizkode, den CDMA-Kode gespreizt, d.h. einer Datenfolge wird eine bestimmte breitbandige Si- gnalform aufmoduliert. Die entstehenden Chipfolgen werden mit einer Mittambel kombiniert und bilden einen Funkblock (burst) .
Diese Funkblöcke werden innerhalb entsprechender physikali- scher Kanäle übertragen. Um innerhalb eines physikalischen Kanals mehrere Funkblöcke übertragen zu können, werden die Datenfolgen unterschiedlicher Funkblöcke innerhalb eines physikalischen Kanals individuell mit unterschiedlichen Speiz- kodes gespreizt, wodurch sie im Empfänger separiert werden können. Ein bestimmter physikalischer Kanal bildet zusammen mit einem bestimmten Spreizkode einen CDMA-Kanal (CC) .
Diesen CDMA-Kanälen werden nach einem bestimmten Schema logische Kanäle, wie Datenkanäle DK oder Steuerkanäle zugeordnet. FIG 3 zeigt einen derartigen Funkbock zur Nutzdatenübertragung aus Datenteilen dt mit Datensymbolen d, in denen Abschnitte mit empfangsseitig bekannten Mittambeln m eingebettet sind. Die Datenteile dt sind gespreizt, so daß emp- fangsseitig beispielsweise K Datenkanäle DK1, DK2 , DK3 , .. DKK durch diese CDMA-Komponente separierbar sind. Jedem dieser Datenkanäle DK1, DK2 , DK3 , .. DKK wird sendeseitig pro Symbol eine bestimmte Energie E zugeordnet .
Die Spreizung von einzelnen Symbolen der Daten d mit Q = 12 Chips bewirkt, daß innerhalb der Symboldauer Ts Q = 12 Subab- schnitte der Dauer Tc übertragen werden. Die Q= 12 Chips bilden dabei den individuellen CDMA-Kode. Die Mittambel m besteht aus L Chips, ebenfalls der Dauer Tc . Weiterhin ist in- nerhalb des Zeitschlitzes ts eine Schutzzeit guard der Dauer Tg zur Kompensation unterschiedlicher Signallaufzeiten der Verbindungen aufeinanderfolgender Zeitschlitze ts vorgesehen.
Steuerkanäle beispielsweise zur Frequenz- oder Zeitsynchroni- sation der Mobilstationen MS werden nicht in jedem Rahmen, jedoch zu vorgegebenen Zeitpunkten innerhalb eines Multi- rahmens eingeführt .
Die Parameter der Funkschnittstelle sind z.B. wie folgt: Dauer eines Funkblocks 577 μs
Anzahl Chips pro Mittambel m 377
Schutzzeit Tg 32 μs
Datensymbole pro Datenteil N 33
Symboldauer Ts 5,54 μs Chips pro Symbol Q 12
Chipdauer Tc 6 / 13 μs Durch diese Reduzierung der Chipanzahl pro Symbol von 16, bzw 14 wie es bisher vorgeschlagen wurde auf 12 wird erreicht, daß mittels der dadurch eingesparten Chips weitere zusätzli- ehe Datensymbole übertragen werden können und dadurch die Datenrate erhöht werden kann, oder es können längere Mittambeln übertragen werden, was zu einer verbesserten Datendetektion führt .
In Aufwärts- (MS -> BS) (uplink) und Abwärtsrichtung (BS -> MS) (downlink) können die Parameter auch unterschiedlich eingestellt werden.
Wie oben beschrieben basieren unterschiedliche Datenkanäle innerhalb eines physikalischen Kanals auf unterschiedlichen Spreizkodes. Es stellte sich bei aufwendigen Simulationen heraus, daß bei Verwendung von Spreizkodes, die aus folgendem Satz von Spreizkodes oder einem davon abgeleiteten Satz von Spreizkodes entnommen werden, wobei innerhalb einer Funkzelle nur Spreizkodes verwendet werden, die aus einem dieser Sätze von Spreizkodes entnommen werden, die empfangenen Teilnehmersignale besonders gut separierbar sind.
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Aus diesem Satz von Spreizkodes können durch Linearkombination andere orthogonale Sätze von Spreikodes abgeleitet werden, die nicht notwendigerweise Binärkodes darstellen. Wird der Satz von Spreizkodes mit einem 12 Chip langen binären Kodevektor modulo 2 verknüpft, so entsteht ein neuer orthogonaler Satz von Spreizkodes .
Die Sätze von Spreizkodes können dabei in den Funkstationen
(MS, BS) oder in den Steuereinrichtungen BSC, denen die Funkstationen zugeordnet sind, aus einem Grundkode generiert werden. Die Zuteilung der Sätze von Spreizkodes zu den einzelnen Funkzellen kann durch zentrale Steuereinrichtungen OMC und/oder dezentrale Steuereinrichtungen BSC erfolgen. Auch die Zuteilung der Sätze von Spreizkodes bzw. von Mittambeln und von Frequenz- und Zeitressourcen zu Datenkanälen kann durch dezentrale Steuereinrichtungen BSC erfolgen.
Bei einer anderen Ausführungsvariante werden die Sätze von Spreizkodes aus Speichereinrichtungen, die sich in den Steuereinrichtungen BSC befinden können, abgefragt.
Bei einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Zuteilung der Sätze von Spreizkodes dynamisch durch zentrale Steuereinrichtungen OMC. Ferner ist es möglich, daß die Sätze von Spreiz- kodes beim Auf- oder Ausbau des Mobilfunksystems fest vorgegeben werden .
Beim Einsatz der Erfindung in Mobilfunknetzen der 3. Genera- tion ergeben sich insbesondere beim Einsatz des JD-Verfahrens (Joint Detection) , bei dem die Detektion der Signale unter Kenntnis von Spreizkodes mehrerer Teilnehmer erfolgt, erhebliche Vorteile hinsichtlich der Separierbarkeit der Teilnehmersignale und somit der Kapazitätsauslastung. Bei dieser Ausführungsform werden, wie in Figur 4 gezeigt, die Funkstationen MS, BS neben den üblichen Sende-, Empfangs- und Verarbeitungseinrichtungen SEVE mit Joint-Detection- Empfangseinrichtungen versehen, wobei das Joint-Detection- Verfahren im wesentlichen durch digitale Signalprozessoren DSP realisiert wird. Auch das Aufmodulieren der 12 Chip langen Spreizfolgen auf ein Datensymbol erfolgt innerhalb der digitalen Signalprozessoren DSP.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann in einem zellula- ren Mobilfunksystem durch Kodeplanung diese begrenzte Anzahl von Spreizkodes effizient zugeteilt werden. Dazu werden beispielsweise immer sieben benachbarte Funkzellen zu einem sogenannten Frequenz-Cluster zusammengefaßt. Innerhalb eines Frequenz-Clusters wird in jeder Funkzelle zur Datenübertra- gung ein anderer Satz von Frequenzbändern verwendet. Desweiteren werden beispielsweise immer sieben benachbarte Fre- quenz-Cluster zu einem Kode-Cluster zusammengefaßt. Innerhalb eines Kode-Clusters wird in jedem Frequenz-Cluster ein anderer Satz von Spreizkodes verwendet. Bei einer Ausführungsva- riante werden diese Spreizkodes erst wieder in Funkzellen benachbarter Kode-Cluster verwendet (Kode-reuse) . Das in den Ausführungsbeispielen vorgestellte Mobilfunknetz mit einer Kombination von FDMA, TDMA und CDMA ist für Anforderungen an Systeme der 3. Generation geeignet . Insbesondere eignet es sich für eine Implementierung in bestehende GSM- Mobilfunknetze, für die ein nur geringer Anderungsaufwand nötig ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Datenübertragung über eine Funkschnittstelle in einem Funk-Kommunikationssystem, bei dem a) in einer Funkzelle übertragene, in der Zeit und Frequenz nicht disjunkte, aus Datensymbolen bestehende Datenfolgen durch ihnen aufmodulierte unterschiedliche Spreizkodes unterscheidbar sind, wobei b) der einem Datensymbol aufmodulierte Spreizkode aus 12 Chips besteht.
2. Verfahren zur Datenübertragung nach Anspruch 1, bei dem die Spreizkodes, aus folgendem Satz von Spreizkodes oder einem davon abgeleiteten Satz von Spreizkodes entnommen werden, wobei innerhalb einer Funkzelle nur Spreizkodes verwendet werden, die aus einem dieser Sätze von Spreizkodes entnommen werden:
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3. Verfahren zur Datenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Funkschnittstelle zusätzlich eine FDMA und/oder TDMA- Komponente enthält.
4.Verfahren zur Datenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Funkstationen (MS, BS) die empfangenen Signale nach dem JD-Verfahren detektieren.
5. Steuereinrichtung (BSC), die zur Datenübertragung verwendete Spreizkodes zu Funkzellen (FZ) zuordnet, so daß a) in einer Funkzelle übertragene, in der Zeit und Frequenz nicht disjunkte, aus Datensymbolen bestehende Datenfolgen durch ihnen aufmodulierte unterschiedliche Spreizkodes unterscheidbar sind, wobei b)der einem Datensymbol aufmodulierte Spreizkode aus 12 Chips besteht .
6. Steuereinrichtung (BSC) nach Anspruch 5, die zur Datenübertragung verwendete Frequenzbänder und Spreizkodes zu Funkzellen (FZ) zuordnet, so daß die Spreizkodes, aus folgendem Satz von Spreizkodes oder einem davon abgeleiteten Satz von Spreizkodes entnommen werden, wobei innerhalb einer Funkzelle (FZ) nur Spreizkodes verwendet werden, die aus einem dieser Sätze von Spreizkodes entom- men werden:
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7. Funkstation (MS, BS) mit Verarbeitungseinrichtungen (DSP) zum Aufmodulieren von 12 Chip langen Spreizkodes auf Datensymbole .
8. Funkstation (MS, BS) nach Anspruch 7 mit Verarbeitungseinrichtungen (DSP) zum Aufmodulieren von Spreizkodes auf Datensymbole, wobei die Spreizkodes aus folgendem Satz von Spreizkodes oder einem davon abgeleiteten Satz von Spreizkodes entnommen werden:
Figure imgf000018_0002
9. Funkstation (MS, BS) nach einem der Ansprüche 7 und 8 mit
Mitteln zur Detektion (DSP) nach dem Joint-Detection Verfahren.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HOEHER P: "UNEQUAL ERROR PROTECTION FOR DIGITAL MOBILE DS-CDMA RADIO SYSTEMS" SERVING HUMANITY THROUGH COMMUNICATIONS. SUPERCOM/ICC, NEW ORLEANS, MAY 1 - 5, 1994, Bd. 3, 1. Mai 1994, Seiten 1236-1241, XP000438698 INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS *
JUNG P ET AL: "KONZEPT EINES CDMA-MOBILFUNKSYSTEMS MIT GEMEINSAMER DETEKTION FUER DIE DRITTE MOBILFUNKGENERATION, TEIL 2" NACHRICHTENTECHNIK ELEKTRONIK, Bd. 45, Nr. 2, M{rz 1995, Seiten 24-27, XP000499065 *

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