WO1999041886A1 - Verfahren und funkstation zur datenübertragung - Google Patents

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WO1999041886A1
WO1999041886A1 PCT/DE1999/000269 DE9900269W WO9941886A1 WO 1999041886 A1 WO1999041886 A1 WO 1999041886A1 DE 9900269 W DE9900269 W DE 9900269W WO 9941886 A1 WO9941886 A1 WO 9941886A1
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modulation
transmission
radio
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PCT/DE1999/000269
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Michael Färber
Franz Schreib
Norbert LÖCHEL
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/20—Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/2003—Modulator circuits; Transmitter circuits for continuous phase modulation
    • H04L27/2007—Modulator circuits; Transmitter circuits for continuous phase modulation in which the phase change within each symbol period is constrained
    • H04L27/2017—Modulator circuits; Transmitter circuits for continuous phase modulation in which the phase change within each symbol period is constrained in which the phase changes are non-linear, e.g. generalized and Gaussian minimum shift keying, tamed frequency modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/06—Optimizing the usage of the radio link, e.g. header compression, information sizing, discarding information

Definitions

  • the invention relates to a method and a radio station for data transmission via a radio interface in a GSM mobile radio system.
  • data for example voice, image information or other data
  • base station or mobile station a radio interface between the transmitting and receiving radio station (base station or mobile station).
  • the electromagnetic waves are emitted at carrier frequencies that lie in the frequency band provided for the respective system.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • the carrier frequencies are currently in the range of 900, 1800 and 1900 MHz. Use in other frequency bands is also possible.
  • FDMA Frequency ultiplex
  • TDMA time slot multiplex
  • CDMA code ultiplex
  • the currently existing GSM mobile radio system is a radio communication system with a TDMA component for subscriber separation (Time Division Multiple Access).
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • user information of the subscriber connections is transmitted in time slots.
  • the transmission takes place in blocks.
  • a GMSK modulation 2 methods Gaussian minimum shift keying
  • the modulation bandwidth BT is a bandwidth / time product which, according to GSM 05.04 Version 4.0.3, p.7-21, describes the modulation procedure.
  • the modulation bandwidth BT is a value which relates to the bandwidth B which is available for the transmission of a bit of length T, see also J.Biala, "Mobile Communications and Intelligent Networks", Vieweg Verlag, 1995, p.104- 106.
  • a GSM channel has a bandwidth of 200 kHz, it being apparent from FIG. 3 that at least one channel - the one shown in dashed lines - cannot be used due to the adjacent channel interference.
  • the object of the invention is to increase the capacity of a GSM mobile radio network. This object is achieved by the method with the features of claim 1 and the radio station with the features of claim 14. Advantageous further developments can be found in the subclaims.
  • the radio interface thus provides at least one channel with reduced bandwidth.
  • the reduction of the modulation bandwidth goes beyond the permitted tolerances according to GSM 05.04 version 4.0.3, p.7-21 3 beyond.
  • the data is detected at the receiving end. This detection can be carried out without distinguishing channels with different bandwidths. The latter also allows downward compatibility with existing mobile stations.
  • the radio interface provides channels with at least two different bandwidths for data transmission.
  • adjacent frequency bands are used for data transmission by the channels with reduced bandwidth in a radio cell.
  • the use of neighboring radio channels almost doubles the capacity of the radio interface.
  • the method according to the invention can be used particularly advantageously for micro-cells or interiors. These have a reduced cell radius, so that the transmission conditions are generally sufficiently good to use the reduced modulation bandwidth.
  • the transmission capacity of the radio interface can thus be increased by a number of at least two channels per 400 kHz related bandwidth, ie with a GSM bandwidth of 200 kHz there is no minimum spacing between the center frequencies of 600 kHz.
  • a quality parameter determines the transmission quality of the data transmission of a connection and, depending on the quality parameter, the modulation bandwidth for the connection is reduced. This makes it possible to adapt the bandwidth and thus the adjacent channel interference to suit the needs and situation.
  • the bandwidth can be reduced step by step, so that the capacity in the same radio cell or in neighboring radio cells is increased due to the lower adjacent channel interference by using additional channels.
  • the quality parameter is, for example: a number of channel coefficients of a channel impulse response for the connection, which contain a predeterminable proportion of the total energy of the channel impulse response,
  • a number of detection errors e.g. RXQUAL as a GSM standardized representation of the bit error rate.
  • the data rate can be increased for this connection, which is particularly interesting for data services (i.e. no voice information).
  • the channel can be assigned with a reduced bandwidth depending on the transmission quality. If the quality deteriorates, the modulation bandwidth is increased again. If this method is applied to several mobile stations, this increases the total capacity within the radio cell, since among the many mobile stations there will always be several transmission conditions suitable for reducing the bandwidth.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a GSM mobile radio network
  • FIG. 2 shows a cellular structure of the GSM mobile radio network
  • FIG. 3 shows a spectral power distribution of radio channels
  • FIG. 4 shows a transmission-side signal processing
  • FIG. 5 values for the adjacent channel interference depending on the type of modulation
  • FIG. 6 shows a spectral power distribution of radio channels with different modulation bandwidth
  • FIG. 7 shows a block diagram of a radio station
  • FIG. 8 shows a flow chart for the choice of the modulation bandwidth.
  • the GSM mobile radio system shown in FIG. 1 consists of a large number of mobile switching centers MSC, which 6 are networked with one another or establish 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 connection to further radio stations, ie to mobile stations MS or other data terminals, via a radio interface.
  • An operation and maintenance center OMC implements control and maintenance functions for the GSM mobile radio system or for parts thereof.
  • a GSM cellular network is divided into cells.
  • a radio area Z, MZ of a base station BS forms a cell in which individual carrier frequencies fl to f9 for the radio channels to and from the mobile stations MS are available.
  • a grouping is selected for the frequency distribution, which guarantees a sufficient distance between two cells Z with the same carrier frequency fl.
  • This so-called frequency reuse pattern according to FIG. 2 groups 9 carrier frequencies each, so that there is at least a distance of two cells Z between cells with a shared carrier frequency fl. This minimizes neighboring cell interference.
  • a transmission-side signal processing for data to be transmitted d is shown schematically in FIG. 4.
  • Source coding takes place, i.e. in a voice transmission, the voice information is encoded in the form of data symbols. This is followed by channel coding, which provides increased interference immunity especially for data transmission via the radio interface.
  • the transmission signals are scrambled in order to better compensate for influences of short-term interference on the receiving side.
  • a modulation which will be discussed in more detail below.
  • the modulation is modified in accordance with the invention in such a way that MSK modulation with Gaussian filtering is still used, but the modulation bandwidth BT is reduced to values less than 0.3.
  • inventions 9 according to the data rate can be increased by assigning two channels K4 and K5 or K7 and K8 to a connection V2, V4.
  • the connection can be designed asymmetrically. In the downward direction, a higher data rate is achieved by allocating two or more channels. If two adjacent radio channels K4 and K5 are used for a connection V2, the powers of both radio channels are strongly coupled to one another, so that it can be assumed that the powers of the two radio channels remain the same relative to one another. This greatly reduces adjacent channel interference.
  • the setting of the modulation bandwidth BT for the data d to be transmitted is advantageously carried out by a control device SE of the base station BS according to FIG.
  • the control device SE controls a modulation device MOD which modulates the transmission signals tx before the high-frequency processing in the high-frequency device HF-T.
  • the control is adaptive and is based on an evaluation of quality parameters n, e, p with regard to the reception conditions.
  • the quality parameter p, n, e determined is through
  • the detection errors are 10 advantageously determined by evaluating a training sequence.
  • the number n must be less than four, the signal level p 4 dB above a reference sensitivity level and the number e of detection errors per training sequence must be less than two, so that a modulation bandwidth of BT ⁇ 0 , 3 can be assigned for the connection (step 4 in FIG. 9). If the quality parameters p, n, e are not observed, then remains in
  • the data is then modulated in step 6 and emitted as a radio block.
  • the transmission quality is also monitored during the connection and thus the modulation bandwidth BT is changed or additional radio channels are assigned to a connection or withdrawn again.
  • the modulation bandwidth BT can also be gradually reduced, in which case several decision levels are necessary.

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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Datenübertragung über eine Funkschnittstelle in einem GSM-Mobilfunksystem sieht sendseitig für zu übertragende Daten eine CPM-Modulation von Sendesignalen vor, wobei eine schmalere Bandbreite als bei einer GMSK-Modulation mit einer Modulationsbandbreite von BT=0,3 verwendet wird, so daß die Funkschnittstelle zumindest einen Kanal mit reduzierter Bandbreite bereitstellt. Empfangsseitig wird ohne Unterscheidung von Kanälen mit unterschiedlichen Bandbreiten eine Detektion der Daten durchgeführt. Damit wird die Kapazität in GSM-Mobilfunknetzen wesentlich erhöht sowie Indoor- und asymmetrische Datenübertragungsanwendungen unterstützt.

Description

1 Beschreibung
Verfahren und Funkstation zur Datenübertragung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Funkstation zur Datenübertragung über eine Funkschnittstelle in einem GSM- Mobilfunksystem.
In Funk-Kommunikationssystemen werden Daten (beispielsweise Sprache, Bildinformationen oder andere Daten) als Signale mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Funkstation (Basisstation bzw. Mobilstation) übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequen- zen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Beim GSM (Global System for Mobile Commu- nication) liegen die Trägerfrequenzen z.Z. im Bereich von 900, 1800 bzw. 1900 MHz. Ein Einsatz in anderen Frequenzbändern ist ebenso möglich.
Die Signale unterliegen bei ihrer Ausbreitung in einem Ausbreitungsmedium Störungen durch Rauschen. Durch Beugungen und Reflexionen durchlaufen Signalkomponenten verschiedene Ausbreitungswege und überlagern sich beim Empfänger und führen dort zu Auslöschungseffekten. Zum weiteren kommt es bei mehreren Signalquellen zu Überlagerungen dieser Signale. Fre- quenz ultiplex (FDMA) , Zeitlagenmultiplex (TDMA) oder ein als Code ultiplex (CDMA) bekanntes Verfahren dienen zur Unterscheidung der Signalquellen und damit zur Trennung der Sig- nale beim Empfänger.
Das gegenwärtig existierende GSM-Mobilfunksystem ist ein Funk-Kommunikationssystem mit einer TDMA-Komponente zur Teil- nehmerseparierung (Time Division Multiple Access) . Gemäß einer Rahmenstruktur werden Nutzinformationen der Teilnehmerverbindungen in Zeitschlitzen übertragen. Die Übertragung erfolgt blockweise. Zur Modulation wird ein GMSK-Modulations- 2 verfahren (gaussian minimum shift keying) mit einer Modulationsbandbreite von BT=0,3 verwendet. Die Modulationsbandbreite BT ist ein Bandbreiten/Zeit-Produkt, das nach GSM 05.04 Version 4.0.3, S.7-21, das Modulationsverf hren bezeichnet. Die Modulationsbandbreite BT ist ein Wert, der auf die Bandbreite B bezogen ist, die für die Übertragung eines Bits der Länge T zur Verfügung steht, siehe auch J.Biala, „Mobilfunk und intelligente Netze", Vieweg Verlag, 1995, S.104-106.
Aufgrund der spektralen Eigenschaften dieser Modulation können in der gleichen Funkzelle nicht zwei benachbarte Kanäle der Funkschnittstelle benutzt werden. Ein GSM-Kanal hat eine Bandbreite von 200 kHz, wobei aus FIG 3 ersichtlich ist, daß aufgrund der Nachbarkanalstörungen zumindest ein Kanal - der gestrichelt gezeichnete - nicht benutzt werden kann.
Durch die rasant ansteigende Zahl von Teilnehmern in den GSM- Mobilfunknetzen geraten die Netzbetreiber an die Grenzen der Kapazität ihrer Netze, da ihnen nur ein begrenztes Frequenzspektrum zur Verfügung steht. Aufgabe der Erfindung ist es, die Kapazität eines GSM-Mobilfunknetzes zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des An- spruchs 1 und das Funkstation mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Datenübertragung über eine Funkschnittstelle in einem GSM-Mobilfunksystem sieht sende- seitig für zu übertragende Daten eine CPM-Modulation von Sendesignalen vor, wobei ein Bandbreite erzeugt wird, die schmaler ist als bei einer GMSK-Modulation mit einer Modulationsbandbreite von BT=0,3. Somit wird durch die Funkschnittstelle zumindest einen Kanal mit reduzierter Bandbreite bereitgestellt. Die Reduzierung der Modulationsbandbreite geht über die erlaubten Toleranzen nach GSM 05.04 Version 4.0.3, S.7-21 3 hinaus. Empfangsseitig wird eine Detektion der Daten durchgeführt. Diese Detektion kann ohne Unterscheidung von Kanälen mit unterschiedlichen Bandbreiten erfolgen. Letzteres gestattet auch eine Abwärtskompatibilität gegenüber bestehenden Mobilstationen.
Damit wird der stetigen Verbesserung der empfangsseitigen Detektoren und der Verkleinerung von Funkzellen Rechnung getragen, die auch bei geringerer Modulationsbandbreite eine ausreichende Qualität der Datenübertragung garantieren. Wird die Modulationsbandbreite verringert, können zusätzliche Kanäle innerhalb einer Funkzelle benutzt werden. Die Kapazität des GSM-Mobilfunknetzes wird wesentlich erhöht. Vorteilhafterweise wird eine GSMK-Modulation mit einer Modulations- bandbreite von BT<0,3 verwendet, jedoch sind auch andere CPM (continuous phase modulation) -Übertragungsverfahren nach C.E. Sundberg, „Continuous Phase Modulation", IEEE Communica- tion Magazin, Vol.24, No.4, S.35-38, April 1986, im GSM- Mobilfunksystem einsetzbar.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stellt die Funkschnittstelle Kanäle mit zumindest zwei unterschiedlichen Bandbreiten zur Datenübertragung bereit. Dies bedeutet, daß die bestehende Schaltungstechnik weiterhin benutzt werden kann, jedoch zusätzlich Sendeeinrichtungen für Kanäle mit reduzierter Bandbreite in die Funkstation eingebracht oder bestehende Sendeeinrichtungen auf die kleinere Modulationsbandbreite abgestimmt werden. Damit existieren zwei Kanaltypen mit unterschiedlicher Bandbreite nebeneinander.
Vorteilhafterweise werden durch die Kanäle mit reduzierter Bandbreite in einer Funkzelle benachbarte Frequenzbänder zur Datenübertragung verwendet. Die Nutzung benachbarter Funkkanäle erhöht die Kapazität der Funkschnittstelle auf nahezu das Doppelte. Versuche haben gezeigt, daß eine Modulationsbandbreite von etwa BT=0,15 eine gute Übertragungsqualität und eine Nutzung von benachbarten Frequenzbändern gestattet. Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren für Mikro-Zellen bzw. Innenräume angewendet werden. Diese haben einen verkleinerten Zellradius, so daß in der Regel die Über- tragungsbedingungen ausreichend gut sind, um die reduzierte Modulationsbandbreite einzusetzen. Somit kann die Übertragungskapazität der Funkschnittstelle durch eine Anzahl von mindestens zwei Kanälen pro 400 kHz zusammenhängender Bandbreite erhöht werden, d.h. bei einer GSM-Bandbreite von 200 kHz wird auf einen Mindestabstand der Mittenfrequenzen von 600 kHz verzichtet.
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, daß ein Qualitätsparameter der Übertragungsqualität der Datenübertragung einer Verbindung bestimmt und abhängig vom Qualitätsparameter die Modulationsbandbreite für die Verbindung reduziert wird. Damit ist eine bedarfs- und situationsgerechte Anpassung der Bandbreite und damit der Nachbarkanalstörungen möglich. Die Bandbreite kann schrittweise reduziert werden, so daß in der gleichen Funkzelle oder in benachbarten Funkzellen aufgrund der geringeren Nachbarkanalstörungen die Kapazität durch Nutzung zusätzlicher Kanäle gesteigert wird.
Der Qualitätsparameter ist beispielsweise: - eine Anzahl von Kanalkoeffizienten einer Kanalimpulsantwort für die Verbindung, die einen vorgebbaren Anteil der Gesamtenergie der Kanalimpulsantwort enthalten,
- ein Signalpegel,
- eine Anzahl von Detektionsfehlern (z.B. RXQUAL als eine GSM-standardisierte Darstellung der Bitfehlerrate) .
Diese Größen lassen sich besonders vorteilhaft für Qulitäts- aussagen nutzen, da sie bei der empfangsseitigen Auswertung der übertragenen Signale regelmäßig bestimmt und ausgewertet werden. Es ist ebenso möglich, eine Kombination dieser Größen zur Entscheidungsfindung zu benutzen. Die Detektionsfehler werden vorteilhafterweise durch Auswertung einer Trainingssequenz bestimmt. Somit ist der Qualitätsparameter besonders 5 zuverlässig, da die Trainingssequenz empfangsseitig bekannt ist und ein korrekter Vergleichswert zur Verfügung steht.
Weiterhin ist es vorteilhaft, für eine Verbindung zumindest zwei Kanäle zuzuweisen, wobei zumindest ein Kanal eine reduzierte Bandbreite hat. Für diese Verbindung kann damit die Datenrate erhöht werden, was besonders für Datendienste (d.h. keine Sprachinformation) interessant ist. Wird eine dynamische Kanalzuteilung benutzt, kann abhängig von der Über- tragungsqualität der Kanal mit reduzierter Bandbreite zugewiesen werden. Verschlechtert sich die Qualität, so wird die Modulationsbandbreite wieder erhöht. Wird dieses Verfahren auf mehrere Mobilstationen angewendet, so steigert dies die Gesamtkapazität innerhalb der Funkzelle, da unter den vielen Mobilstationen immer mehrere für eine Bandbreitenreduzierung geeignete Übertragungsbedingungen haben werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert.
Dabei zeigen
FIG 1 ein Blockschaltbild eines GSM-Mobilfunknetzes, FIG 2 eine zellulare Struktur des GSM-Mobilfunknetzes,
FIG 3 eine spektrale Leistungsverteilung von Funkkanälen, FIG 4 eine sendeseitige Signalverarbeitung, FIG 5 Werte für die Nachbarkanalstörung in Abhängigkeit von der Modulationsart, FIG 6 eine spektrale Leistungsverteilung von Funkkanälen mit unterschiedlicher Modulationsbandbreite, FIG 7 ein Blockschaltbild einer Funkstation, und FIG 8 ein Ablaufdiagramm für die Wahl der Modulationsbandbreite.
Das in FIG 1 dargestellte GSM-Mobilfunksystem besteht aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC, die unter- 6 einander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einem Basisstationscontroller BSC verbunden. Jeder Basisstationscontroller BSC ermöglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS . Eine solche Basisstation BS ist eine Funkstation, die über eine Funkschnittstelle eine Verbindung zu weiteren Funkstationen, d.h. zu Mobilstationen MS oder anderen Datenendgeräte, aufbauen kann.
In FIG 1 sind beispielhaft Verbindungen VI, V2, V3 zur Übertragung von Nutzinformationen und Signalisierungsinforma- tionen zwischen Mobilstationen MS und einer Basisstation BS dargestellt. Ein Operations- und Wartungszentrum OMC reali- siert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das GSM-Mobilfunksystem bzw. für Teile davon.
Der Stand der Technik bezüglich der Bandbreitennutzung ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Ein GSM-Mobilfunknetz ist zellular untergliedert. Ein Funkbereich Z, MZ einer Basis- station BS bildet eine Zelle, in der individuelle Trägerfrequenzen fl bis f9 für die Funkkanäle zu und von den Mobilstationen MS zur Verfügung stehen. Es ist dabei zu beachten, daß üblicherweise eine Gruppierung für die Frequenzverteilung gewählt wird, die einen ausreichenden Abstand zwischen zwei Zellen Z mit gleicher Trägerfrequenz fl garantiert. Dieses sogenannte Frequenz-Reuse-Muster nach FIG 2 gruppiert jeweils 9 Trägerfrequenzen, so daß zumindest ein Abstand von zwei Zellen Z zwischen Zellen mit einer gemeinsam benutzten Trä- gerfrequenz fl besteht. Dadurch werden die Nachbarzellenstörungen minimiert.
Die Verhältnisse innerhalb einer Zelle Z, MZ sind in FIG 3 dargestellt, wobei Kanäle Kl, K3, K5 jeweils eine Bandbreite von 200 kHz haben, jedoch die spektrale Verteilung der Sendeleistung über diese Bandbreite von 200 kHz hinausreicht. Deshalb ist der Kanalabstand innerhalb einer Zelle mindestens 7 400 kHz innerhalb einer Zelle. Dies gilt für die im GSM-Standard empfohlene Modulationsbandbreite BT=0,3. Die Leistung der Signale eines Kanals ist bei der Mittenfrequenz des benachbarten Kanals (+/- 200 kHz) um ca. 35 dB abgeklungen.
Eine sendeseitige Signalverarbeitung für zu übertragende Daten d ist in FIG 4 schematisch dargestellt. Es findet eine Quellkodierung statt, d.h. bei einer Sprachübertragung wird die Sprachinformation in Form von Datensymbolen kodiert. Es folgt eine Kanalkodierung, die speziell für die Datenübertragung über die Funkschnittstelle eine erhöhte Störsicherheit bewirkt.
Weiterhin werden die Sendesignale verwürfelt, um Einflüsse kurzzeitiger Störungen empfangsseitig besser ausgleichen zu können. Es schließt sich eine Modulation an, auf die im folgenden noch genauer eingegangen wird. Während eines Funk- blockbildens werden nicht nur die zu übertragenden Daten, sondern auch Symbole einer Trainingssequenz in einen Funk- block eingebettet, so daß mit Hilfe der Trainingssequenz empfangsseitig eine Kanalschätzung zur Bestimmung von Kanalimpulsantworten und daraufhin eine kanalangepaßte Detektion erfolgt. Die Symbole des Funkblocks werden digital/analoggewandelt und durch eine analoge Signalverarbeitung ins Fre- quenzband der Trägerfrequenz umgesetzt, verstärkt und gefiltert. Daraufhin kann das hochfrequente Signal abgestrahlt werden.
Die Modulation wird gemäß der Erfindung dahingehend abgewan- delt, daß zwar weiterhin eine MSK-Modulation mit gausscher Filterung benutzt wird, jedoch die Modulationsbandbreite BT auf Werte kleiner 0,3 reduziert wird. FIG 5 zeigt eine Darstellung der Energieverhältnisse für einen Kanal (-100 bis +100 kHz) im Verhältnis zum benachbarten (+100 bis +300 kHz) bzw. zu übernächsten (+300 bis +500 kHz) Kanal. Hierbei zeigt sich, daß mit einer Modulationsbandbreite von BT=0,15 ein Gewinn von 8,4 dB erzielt wird, d.h. die Nachbarkanalstörung ist wesentlich geringer.
Trotz der geringeren Modulationsbandbreite BT ist die emp- fangsseitige Detektion möglich, und dies mit herkömmlichen Mobilstationen MS. Bei einer Modulationsbandbreite von BT=0,3 sind Intersymbolinterferenz über zwei Symbole zu beobachten, währenddessen bei BT=0,15 über vier Symbole Interferenzen auftreten. Da ein üblicher GSM-Empfänger Intersymbolinter- ferenzen über fünf Symbole ausgleichen kann, ist auch eine Datenübertragung mit einer Modulationsbandbreite von beispielsweise BT=0,15 abwärtskompatibel. Auch Modulationsbandbreiten zwischen BT=0,3 und BT=0,15 oder etwas unter BT=0,15 erlauben eine problemlose Detektion.
Werden sendeseitig Kanäle mit geringerer Modulationsbandbreite BT geschaffen, so ergibt sich beispielsweise eine spektrale Verteilung nach FIG 6. Zwischen die Kanäle mit einer herkömmlichen Modulationsbandbreite von BT=0,3 werden Funkkanäle K2, K4, K6 mit einer Modulationsbandbreite von BT<0,3 eingefügt. Aufgrund der spektralen Eigenschaften dieser zusätzlichen Funkkanäle K2, K4, K6 sind die Nachbarkanalstörungen begrenzt, so daß die Datenübertragung in den Funkkanälen Kl, K3, K5 nicht merklich beeinträchtigt wird.
Die Möglichkeiten, die sich aus der reduzierten Bandbreite ergeben, werden anhand von FIG 7 erläutert.
Für Anwendungen in Mikrozellen bzw. in Innenräumen (indoor) ist das Problem der Nachbarkanalstörungen besonders drückend. Da jedoch durch die kurzen Entfernungen ein hoher Empfangspegel vorliegt und die Mehrwegeausbreitung begrenzt ist, ermöglicht die erfindungsgemäße Bandbreitenreduzierung eine Kapazitätserhöhung, siehe Verbindung V4 in FIG 7.
Besonders für Datenverbindungen, bei denen die zu übertragenden Daten keine Sprachinformationen sind, kann erfin- 9 dungsgemäß die Datenrate erhöht werden, indem zwei Kanäle K4 und K5 bzw. K7 und K8 einer Verbindung V2, V4 zugewiesen werden. Dabei kann die Verbindung asymmetrisch gestaltet sein. In Abwärtsrichtung wird eine höhere Datenrate durch Zuteilung von zwei oder mehr Kanälen erreicht. Werden zwei benachbarte Funkkanäle K4 und K5 für eine Verbindung V2 benutzt, dann sind die Leistungen beider Funkkanäle stark miteinander gekoppelt, so daß davon ausgegangen werden kann, daß die Leistungen der beiden Funkkanäle relativ zueinander gleich- bleiben. So werden Nachbarkanalstörungen stark reduziert.
Vorteilhafterweise wird die Einstellung der Modulationsbandbreite BT für die zu übertragenden Daten d durch eine Steuereinrichtung SE der Basisstation BS nach FIG 8 durchgeführt. Die Steuereinrichtung SE steuert eine Modulationsseinrichtung MOD, die die Sendesignale tx vor der hochfrequenten Verarbeitung in der Hochfrequenzeinrichtung HF-T moduliert. Die Steuerung ist adaptiv und beruht auf einer Auswertung von Qualitätsparametern n, e, p bezüglich der Empfangsverhält- nisse. Nach FIG 9 wird im Schritt 1 ein Verbindungsaufbau mit einer Modulationsbandbreite BT=0,3 durchgeführt und dabei die Übertragungsqualität anhand eines Qualitätsparameters p, n, e bestimmt. Dies kann bei der Auswertung eines Zugriffsfunkblocks (random access burst) oder eines normalen Funkblocks (normal burst) erfolgen.
Der dabei bestimmte Qualitätsparameter p, n, e ist durch
- eine Anzahl n von Kanalkoeffizienten einer Kanalimpulsantwort für die Verbindung, die einen vorgebbaren Anteil der Gesamtenergie der Kanalimpulsantwort enthalten,
- einen Signalpegel p,
- eine Anzahl e von Detektionsfehlern bezeichnet. Diese Qualitätsparameter p, n, e werden bei der empfangsseitigen Auswertung der übertragenen Signale regel- mäßig bestimmt und ausgewertet werden (Schritt 2 in FIG 9) .
Es ist ebenso möglich eine Kombination dieser Größen zur Ent- scheidungsfindung zu benutzen. Die Detektionsfehler werden 10 vorteilhafterweise durch Auswertung einer Trainingssequenz bestimmt.
Für die Entscheidung nach Schritt 3 in FIG 9 muß beispiels- weise die Anzahl n kleiner als vier, der Signalpegel p 4 dB über einem Referenenz-Sensitivitätspegel und die Anzahl e der Detektionsfehlern pro Trainingssequenz kleiner als zwei sein, damit eine Modulationsbandbreite von BT<0,3 für die Verbindung zugewiesen werden kann (Schritt 4 in FIG 9) . Werden die Qualitätsparameter p, n, e nicht eingehalten, so bleibt in
Schritt 5 die Modulationsbandbreite von BT=0,3 bestehen. Daraufhin werden die Daten im Schritt 6 moduliert und als Funkblock abgestrahlt. Auch während der Verbindung wird die Übertragungsqualität überwacht und damit die Modulationsbandbrei- te BT verändert bzw. zusätzliche Funkkanäle einer Verbindung zugewiesen oder wieder entzogen. Die Modulationsbandbreite BT kann auch schrittweise verringert werden, wobei dann mehrere Entscheidungsstufen nötig sind.
Es ist als besonders vorteilhaft anzusehen, einer Verbindung zwei benachbarte Funkkanäle K4, K5 zuzuweisen, da somit wirtschaftlich herstellbare Empfänger einsetzbar sind. Durch moderne Analog/Digital-Wandler und erweiterte Filterbandbreiten können empfangsseitig bei ansonsten im wesentlichen gleichbleibender Hochfrequenzeinrichtung zwei Kanäle ohne großen zusätzlichen Aufwand parallel verarbeitet werden.

Claims

11 Patentansprüche
1. Verfahren zur Datenübertragung über eine Funkschnittstelle in einem GSM-Mobilfunksystem, bei dem sendeseitig für zu übertragende Daten (d) eine CPM-Modulation von Sendesignalen (tx) durchgeführt wird, die eine schmalere Bandbreite als bei einer GMSK-Modulation mit einer Modulationsbandbreite von BT=0,3 erzeugt, so daß die Funkschnitt- stelle zumindest einen Kanal (K2) mit reduzierter Bandbreite bereitstellt, empfangsseitig für einen oder mehrere Kanäle (Kl bis K8 ) eine Detektion der Daten (d) durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine GMSK-Modulation mit einer Modulationsbandbreite von BT<0,3 verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Funkschnittstelle Kanäle (Kl bis K8 ) mit zumindest zwei unterschiedlichen Bandbreiten zur Datenübertragung bereitstellt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem in einer Funkzelle (Z) benachbarte Frequenzbänder (Kl, K2) zur Datenübertragung verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Modulationsbandbreite BT=0,15 beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem für Mikro-Zellen (MZ) oder Innenraum-Anwendungen eine Übertragungskapazität der Funkschnittstelle durch eine Anzahl von mindestens zwei Kanälen pro 400 kHz zusammenhängender Band- breite erhöht wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem 12 ein Qualitätsparameter (p, n, e) der Übertragungsqualität der Datenübertragung einer Verbindung bestimmt wird und abhängig vom Qualitätsparameter (p, n, e) die Modulationsbandbreite für die Verbindung reduziert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Anzahl von Kanalkoeffizienten einer Kanalimpulsantwort der Qualitätsparameter (n) ist, die einen vorgebbaren Anteil der Gesamtenergie der Kanalimpulsantwort enthalten.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem der Qualitätsparameter (p) ein Signalpegel ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem der Qualitätsparameter (e) eine Anzahl von Detektionsfehlern ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Detektionsfehler durch Auswertung einer Trainingssequenz bestimmt werden.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem für eine Verbindung (V2) zumindest zwei Kanäle (K4, K5) zugewiesen werden, wobei zumindest ein Kanal (K4) eine reduzierte Bandbreite hat.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Datenübertragung von einer Basisstation (BS) zu einer Mobilstation (MS) erfolgt.
14. Funkstation (BS) zur Datenübertragung über eine Funkschnittstelle in einem GSM-Mobilfunksystem,
- mit einer Modulationseinrichtung (MOD) für eine CPM-Modulation von Sendesignalen (tx) , die zu übertragende Daten (d) enthalten,
- mit einer Steuereinrichtung (SE) zum Einstellen einer Bandbreite der Übertragung, wobei die Bandbreite schmaler als 13 bei einer GMSK-Modulation mit einer Modulationsbandbreite von BT=0, 3 ist, mit einer Hochfrequenzeinrichtung (HF-T) zum Senden der modulierten Sendesignale (tx) , so daß die Funkschnittstelle zumindest einen Kanal (K2) mit reduzierter Bandbreite bereitstellt.
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