WO2000019640A9

WO2000019640A9 - Fdma-übertragungsverfahren

Info

Publication number: WO2000019640A9
Application number: PCT/DE1999/002921
Authority: WO
Inventors: Uwe Schwark; Edgar Bolinth
Original assignee: Siemens Ag; Uwe Schwark; Edgar Bolinth
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1999-09-15
Publication date: 2000-06-08
Also published as: WO2000019640A1; DE19845057A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Kommunikationssysteme, insbesondere Mobilfunksysteme, in denen gemäß einer FDMA-Vielfachzugriffsmethode Übertragungssignale in einer Mehrzahl von Übertragungsfrequenzbändern (f0 bis f3, f0 bis f15) übertragen werden. Die Bandbreite der einzelnen Übertragungsfrequenzbänder ist variabel und wird jeweils abhängig von der Betriebsart und/oder der Übertragungsrate einer Kommunikationsverbindung (KV2, KV3) und/oder abhängig von dem Betriebszustand des Kommunikationssystems eingestellt.

Description

Beschreibung

FDMA-Übertragungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Über- tragungssignalen in einem Kommunikationssystem, insbesondere in einem Mobilfunksystem, wobei die UbertragungsSignale gemäß einer FDMA (Frequency Division Multiple Access) -Vielfachzugriffsmethode in einer Mehrzahl von Ubertragungsfrequenzbän- dern übertragen werden, die jeweils eine bestimmte Bandbreite haben.

Unter einem Kommuni ationsSystem wird ein System zur Übertragung von Information jeglicher Art verstanden, insbe- sondere von digitalen Daten oder von Sprechinformation in einem Mobilfunksystem. Die Erfindung betrifft sowohl Funk- Kommunikationssysteme als auch Kommunikationssysteme, die Ubertragungsleitungen zur Übertragung der Übertragungssignale von einem Sender zu einem Empfänger nutzen.

Es ist bekannt, physikalische Ressourcen oder Kanäle zur Übertragung von KommunikationsInformation zu nutzen. Durch Nutzung dieser Kanäle wird die Kommunikationsinformation von einer sendenden Station zu einer empfangenden Station über- ittelt. Bei Duplex-Kommunikationsverbindungen wird auch in der Gegenrichtung über dieselbe Kommunikationsschnittstelle Kommunikationsinformation übermittelt.

Parameter der Kanäle ist beispielsweise in einem FDMA (Frequency Division Multiple Access) -Kommunikationssystem die Nummer oder die Frequenz eines von mehreren Ubertragungsfre- quenzbändern, in denen die Kommunikationsinformation unter Nutzung von Trägerfrequenzen übertragen wird. In einem TDMA (Time Division Multiple Access) -Kommunikationssystem ist eine Mehrzahl von Zeitschlitzen vorgesehen. Die Zeitschlitze, die einen bestimmten, wiederkehrenden Zeitabschnitt definieren, weisen eine vorgegebene Länge auf. Die Zeitschlitze werden den einzelnen KommunikationsVerbindungen, die zwischen sendenden und empfangenden Stationen des Kommunikationssystems bestehen oder aufgebaut werden können, zugeordnet. Bei der CDMA (Code Division Multiple Access) -Kommunikationsmethode wird die Kommunikationsinformation mit einem bestimmten Code codiert und anschließend übertragen. Anhand des in der jeweiligen empfangenden Station bekannten Codes kann die der empfangenden Station zugeordnete Kommunikationsinformation von anderer Kommunikationsinformation getrennt werden, die bei- spielsweise in demselben Zeitschlitz und/oder in demselben Ubertragungsfrequenzband übertragen worden ist.

Kombinationen der bekannten Vielfachzugriffsverfahren TDMA, FDMA und CDMA sind möglich. In einem kombinierten TDMA/FDMA- Kommunikationssystem beispielsweise ist daher ein Kanal durch seinen Zeitschlitz sowie durch die Frequenzlage und Bandbreite seines Ubertragungsfrequenzbandes definiert.

In bekannten Mobilfunksystemen, insbesondere in dem GSM (Global System for Mobile Telecommunication) , wird die Vergabe der Funkkanäle, über die zwischen einer bestimmten Basisstation und einer bestimmten Mobilstation Kommunikations- information übertragen werden kann, zentral durch eine Koordinationseinheit vergeben. Die Koordinationseinheit steuert die einzelnen Steuereinheiten der in dem GSM betriebenen Basisstation an und weist ihnen die Funkkanäle zu.

Bekannt sind aber auch Funk-Kommunikationssysteme, die im sogenannten unkoordinierten Betrieb arbeiten. In solchen Syste- en werden die Funkkanäle nicht zentral für das gesamte System vergeben, sondern suchen sich vielmehr die an einer Funkverbindung beteiligten Funkstationen die Funkkanäle selbst aus einem vorhandenen Pool von verfügbaren Funkkanälen aus. Ein Beispiel für eine Funkstation, die im unkoordinier- ten Betrieb arbeitet, ist die Mobilstation eines Mobilfunksystems nach dem DECT-Standard. Wie bereits vorstehend erwähnt, werden in bekannten Funk- Kommunikationssystemen, insbesondere in dem GSM, einem System nach dem DECT-Standard oder in einem zukünftigen UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) , Duplex-Funkver- bindungen aufgebaut, um bidirektional Daten, Sprechinformation oder Kommunikationsinformation anderer Dienste über eine Funkschnittstelle zu übertragen. Bekannt ist insbesondere das TDD (Time Division Duplex) -Verfahren, bei dem ein erster Funkkanal und ein zweiter Funkkanal derselben Duplex-Funkver- bindung verschiedene Zeitschlitze nutzen. Hierbei stellt der erste Funkkanal die Funkverbindung in der einen Richtung dar und die zweite Funkkanal die Funkverbindung in der Gegenrichtung dar.

Für eine bestimmte Betriebsart des zukünftigen UMTS, das UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA) in TDD-Betriebsart, ist ein Vielfachzugriffskonzept vorgesehen, das eine Kombination der Vielfachzugriffsverfahren FDMA, TDMA und CDMA beinhaltet. Das UTRA-TDD soll einen unlizenzierten Betrieb erlauben, bei dem in der Art eines unkoordinierten Betriebs sich einzelne oder alle beteiligten Sende- und/oder Empfangsstationen ihre Funkkanäle selbst aussuchen. Dabei werden beispielsweise die aktuelle Interferenzsituation, die für eine bestimmte Betriebsart benötigte Daten-Übertragungsrate (Datenrate) , die Betriebsart, wie Übertragung von Sprechdaten oder digitalen Daten, und/oder die insgesamt für die Übertragung zur Verfügung stehende Frequenzbandbreite berücksichtigt. Es findet eine sogenannte dynamische Kanalzuweisung (DCA) statt, bei der von der jeweiligen Station permanent oder in kurzen zeit- liehen Abständen wiederkehrend Alternativkanäle beobachtet werden, um den derzeit genutzten Kanal bzw. die derzeit genutzten Kanäle wechseln zu können. Ein möglicher Grund für einen erforderlichen Kanalwechsel ist beispielsweise eine Interferenz zwischen Kommunikationsverbindungen, die gleiche Frequenzbereiche für die Funkübertragung nutzen. Dabei können die einander störenden Funkverbindungen beispielsweise in be- nachbarten Zellen eines zellular aufgebauten Funk-Kommunikationssystems liegen.

Es ist bekannt, daß eine bestimmte Mindestanzahl von ortho- gonalen Funkkanälen vorhanden sein muß, um einen zuverlässigen unkoordinierten Betrieb zu ermöglichen. Beim DECT- Standard sind beispielsweise 120 orthogonale Kanäle, d.h. Kanäle, die unabhängig voneinander genutzt werden können, sowohl für die Abwärtsrichtung, von einer Basisstation zu Mo- bilstationen, als auch in der Aufwärtsrichtung, zwischen den Mobilstationen und der Basisstation, vorhanden.

Grundsätzlich eignet sich außer dem TDMA- und dem FDMA-Viel- fachzugriffsverfahren auch das CDMA-Vielfachzugriffsverfahren dazu, eine ausreichende Anzahl von orthogonalen Kanälen zu gewährleisten. Das CDMA erlaubt es, beispielsweise mehrere Funkkanäle gleichzeitig zu betreiben, die dieselbe Zeit- schlitz-/Übertragungsfrequenzband-Kombination nutzen. Die einzelnen Kanäle werden dann anhand ihrer unterschiedlichen Codes selektiert.

Gemäß bekannter Systemspezifikationen werden bei der Ausführung des CDMA die zu übertragenden Kommunikationsinformationen mit einem Spreizfaktor gespreizt, um eine Mehrzahl von Kanälen aufgrund der Spreizung zu erhalten. Bei einem maximal möglichen Spreizfaktor von 1 ist keine Spreizung mehr möglich, d.h. eine CDMA-Komponente ist nicht vorhanden. Bei einem höheren Spreizfaktor dagegen kann eine entsprechende Anzahl von Funkkanälen durch eine Spreizung zur Verfügung ge- stellt werden.

Gemäß einem bekannten Vorschlag für ein Breitband-CDMA ist das Produkt aus dem Spreizfaktor und der in den gespreizten Kanälen möglichen Datenrate konstant. Der Spreizfaktor kann gemäß diesem Vorschlag Werte zwischen 16 und 256 annehmen, wobei nur Potenzen von 2 mit ganzzahligem Exponent vorkommen. Für den unkoordinierten Betrieb schafft das CDMA aber nur eingeschränkt zuverlässige Ressourcen bzw. Funkkanäle, da beispielsweise eine starke Interferenz in dem jeweiligen Ubertragungsfrequenzband die Übertragung jeglicher Uber- tragungssignale in diesem Ubertragungsfrequenzband unmöglich werden lassen kann. Dieser Umstand ist als sogenanntes near- far-Problem aus der Literatur bekannt. Ein ferner Störer, der in demselben Frequenzbereich sendet, stört gleichzeitig alle durch eine Spreizung erzeugten Kanäle.,

Andererseits ist es aber wünschenswert, bei geeigneter Interferenzsituation eine CDMA-Komponente nutzen zu können, da die zur Verfügung stehende Frequenzbandbreite in diesem Fall besonders effektiv genutzt werden kann.

Gemäß derzeitig vorliegenden Entwürfen für das zukünftige UMTS wird für die UTRA-TDD-Betriebsart ein Frequenzbereich von insgesamt 5 MHz oder ganzzahligen Vielfachen davon zur Verfügung stehen. Ein reibungsloser, zuverlässiger Betrieb in der UTRA-TDD-Betriebsart muß daher bereits bei einer Frequenzbandbreite von 5 MHz funktionieren. Die insgesamt zur Verfügung stehende Frequenzbandbreite beschränkt aber die Zahl der Kanäle, basierend auf einer Kombination der Vielfachzugriffsverfahren FDMA mit TDMA und/oder mit CDMA. Wird beispielsweise das Frequenzband von 5 MHz in 16 Subfrequenz- bänder mit jeweils einer Bandbreite von 312 kHz unterteilt, so stehen bei acht Zeitschlitzen für jede Richtung im Duplex- betrieb 128 Kanäle zur Verfügung. Unter Berücksichtigung der derzeit zur Verfügung stehenden technischen Möglichkeiten ist in diesem Fall in jedem Subfrequenzband nur noch eine Datenübertragung mit einer Datenrate von 256 kchip/s möglich. Bei einer für Sprechbetriebsart erforderlichen Datenrate von 32 kbit/s in jedem Kanal ist dann die Einführung einer CDMA-Komponente nicht mehr möglich, da der Spreizfaktor maximal 1 be- trägt. Im übrigen wird in einem Entwurf eines Standards für das zukünftige UMTS gefordert, daß Betriebsarten mit einer Datenübertragungsrate von bis zu 2 Mbit/s möglich sein müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Übertragen von Übertragungssignalen der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das eine effiziente Ausnutzung des insgesamt für die Übertragung zur Verfügung stehenden Frequenzspektrums ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist die Bandbreite der Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Ubertragungsfrequenzbändern variabel. Es ist daher insbesondere möglich, die Bandbreite so zu vergrößern, daß nur noch ein einziges Ubertragungsfrequenzband vorhanden ist, das sich mit dem insgesamt zur Verfügung stehenden Frequenzbereich deckt. In anderen Fällen steht jedoch kein durchgehender, d.h. nur ein unterbrochener Frequenzbereich insgesamt für die Datenübertragung zur Verfügung. In diesen Fällen kann der zur Verfügung stehende Frequenzbereich nur durch eine Mehrzahl von Ubertragungsfrequenzbändern abgedeckt werden. Die Tatsache, daß dann zumindest zwei Übertragungsfrequenzbänder vorhanden sind, hindert jedoch nicht, Daten derselben Kommunikationsverbindung gleichzeitig in beiden Ubertragungsfrequenzbändern zu übertragen.

Gemäß einem Kerngedanken der Erfindung wird die Bandbreite des oder der Ubertragungsfrequenzbänder abhängig von der Be- triebsart und/oder der Übertragungsrate einer bestimmten Kommunikationsverbindung und/oder abhängig von dem Betriebszustand des Kommunikationssystems, insbesondere von einer etwaig vorhandenen Interferenz, eingestellt. Durch die Variabilität der Bandbreite kann somit flexibel auf den gewünschten Betrieb und/oder die Betriebssituation reagiert werden. Insbesondere wird jeweils nur die minimal erforderliche Bandbreite eingestellt. Von der Größe der Bandbreite hängen u.a. die maximal mögliche Übertragungsrate und die Empfangsqualität bei gegebener Interferenzsituation ab. Somit steht die maximal mögliche Bandbreite für andere bestehende oder noch herzustellende Kommunikationsverbindungen zur Verfügung. Spe- ziell für den unkoordinierten Betrieb kann daher die maximal mögliche Anzahl von Kanälen bereitgestellt werden, wobei die Anzahl im allgemeinen zeitlich nicht konstant ist, da sich die Bandbreite der aktuell genutzten Ubertragungsfrequenzbän- der und damit die Anzahl der gleichzeitig nutzbaren Kanäle ändern kann. Weiterhin kann eine CDMA-Vielfachzugriffskomponente um so eher oder häufiger angewendet werden, je mehr Bandbreite im zeitlichen Mittel ungenutzt zur Verfügung steht bzw. je effektiver die zur Verfügung stehende Bandbreite aufgeteilt wird.

Bei einer Weiterbildung stehen für die Übertragung der Übertragungssignale aneinandergrenzende Frequenzbereiche zur Verfügung, die jeweils die gleiche konstante Bereichsbreite haben. Durch Zusammenlegen bzw. Abspalten eines oder mehrerer der Frequenzbereiche wird die Bandbreite so eingestellt, daß das jeweilige Ubertragungsfrequenzband eine Bandbreite aufweist, die gleich der Bereichsbreite oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist. Die Gliederung in aneinandergrenzenden Frequenzbereiche gleicher Bereichsbreite erleichtert die Ver- waltung der Frequenzbereiche bzw. ermöglicht eine Optimierung bei der Einstellung der Bandbreite. So kann beispielsweise die Datenrate durch einfache binäre Operationen an eine vergrößerte oder verkleinerte Bandbreite angepaßt werden.

Es ist bekannt, daß Kommunikationssysteme eine TDMA (Time Division Multiple Access) -Vielfachzugriffskomponente aufweisen können, gemäß der die Übertragungssignale der einzelnen Kommunikationsverbindungen in Zeitschlitzen vorgegebener Länge übertragen werden, wobei die Zeitschlitze zumindest temporär einer Kommunikationsverbindung oder mehreren Kommunikationsverbindungen zugeordnet sind. Bei einem solchen Kommunikationssystem ist vorzugsweise die Anzahl der Zeitschlitze, die einer Kommunikationsverbindung zugeordnet ist, variabel und wird jeweils abhängig von der Betriebsart und/oder der Übertragungsrate der KommunikationsVerbindung und/oder abhängig von dem Betriebszustand des Kommunikationssystems einge- stellt. Insbesondere bilden die einer Kommunikationsverbindung zugeordneten Zeitschlitze eine Kette aus aneinander grenzenden Zeitschlitzen.

Die variable Zuordnung der Zeitschlitze erhöht noch die Effi- zienz und Flexibilität bei der Nutzung eines vorhandenen Frequenzbereichs. Diese FDMA-/TDMA-Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere für unkoordinierte Systeme vorteilhaft.

Zur Optimierung der Zuweisung von Zeitschlitzen und der Ein- Stellung der Bandbreite wird insbesondere die folgende Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens angewendet: Bei einer Erhöhung der Übertragungsrate einer oder mehrerer Kommunikationsverbindungen wird zuerst geprüft, ob die Bandbreite des bisher genutzten Ubertragungsfrequenzbandes vergrößert werden kann, und wird gegebenenfalls die Bandbreite vergrößert. Erst dann, wenn eine Vergrößerung der Bandbreite nicht für die Erhöhung der Übertragungsrate ausreicht, werden der KommunikationsVerbindung bzw. den Kommunikationsverbindungen ein weiterer oder mehrere weitere Zeitschlitze zugeordnet.

Diese Ausgestaltung ist insbesondere von Vorteil, wenn die Zeitschlitze in Gruppen eingeteilt sind, wobei eine erste Gruppe ausschließlich Zeitschlitze für die Übertragung in eine erste Richtung von Duplexverbindungen enthält und wobei eine zweite Gruppe ausschließlich Zeitschlitze für eine Übertragung in die Gegenrichtung der Duplexverbindungen enthält, und wenn eine zeitvariable Aufteilung der Zeitschlitze erfolgt, so daß ein Zeitpunkt, der die Grenze zwischen den Zeitschlitzen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe dar- stellt, verändert werden kann. Beispielsweise liegt der

GrenzZeitpunkt an der Grenze zwischen dem 10. Zeitschlitz und dem 11. Zeitschlitz eines Rahmens, der alle insgesamt 16 Zeitschlitze des Rahmens umfaßt. Zu der ersten Gruppe gehören dann die ersten 10 Zeitschlitze und zu der zweiten Gruppe gehören dann die 6 weiteren Zeitschlitze des Rahmens. In einer anderen Betriebssituation, in der beispielsweise in der Ge- genrichtung der Duplexverbindungen eine besonders große Menge von Daten übertragen werden soll, wird der Grenzzeitpunkt verlegt, so daß er beispielsweise zwischen dem 6. und 7. Zeitschlitz liegt. Somit stehen dann der ersten Gruppe nur noch 6 Zeitschlitze und der zweiten Zeάtgruppe 10 Zeit- schlitze zur Verfügung. Bei der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst die Bandbreite vergrößert oder versucht zu vergrößern und erst dann werden weitere Zeitschlitze belegt. Auf diese Weise steht für die Verschiebung des Grenzzeitpunkts im zeitlichen Mittel mehr Raum zur Verfügung, da im Mittel weniger Zeitschlitze, insbesondere um den Grenzzeitpunkt herum, belegt sind.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mehrere aneinandergrenzende Frequenzbereiche durch

Code-Spreizung nach dem CDMA-Prinzip zu einem Übertragungsfrequenzband einer Kommunikationsverbindung gebündelt, wobei die dabei belegte Bandbreite ein beliebiges Vielfaches der Frequenzbreite der aneinandergrenzenden Frequenzbereiche be- trägt. Die durch die Bündelung erreichbare Bandbreite ist nur durch die Anzahl der zur Verfügung stehenden aneinandergrenzenden Frequenzbereiche begrenzt.

Alternativ oder zusätzlich werden mehrere benachbare Zeit- schlitze durch Code-Spreizung nach dem CDMA-Prinzip über mehrere Zeitschlitze hinweg zu einer Zeitschlitzkette einer Kommunikationsverbindung gebündelt, wobei die Bandbreite des dabei belegten Ubertragungsfrequenzbandes gleich der Frequenzbreite eines Frequenzbereichs ist oder ein beliebiges Vielfa- ches der Frequenzbreite von aneinandergrenzenden, gebündelten Frequenzbereichen beträgt. Das Kommunikationssystem mit den Zeitschlitzen kann temporär oder permanent nach dem TDMA- Prinzip genutzt werden. Insbesondere kann zumindest ein Zeitschlitz, der nicht zu der Zeitschlitzkette gehört, in dem Frequenzbereich bzw. in einem der Frequenzbereiche des Übertragungsfrequenzbandes von einer anderen Kommunikationsver- bindung genutzt werden. Als verschiedene Kommunikationsverbindungen werden auch die Uplink-Verbindung und die Downlink- Verbindung einer Duplex erbindung verstanden.

Gemäß einer anderen Weiterbildung wird, mindestens einer von mehreren einander überlappenden Frequenzbereichen nach dem

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) -Prinzip mindestens einer Kommunikations erbindung zugeordnet, wobei die Bandbreite des dabei belegten Ubertragungsfrequenzbandes gleich der Frequenzbreite des Frequenzbereichs ist oder gleich der Gesamt-Frequenzbreite der belegten Frequenzbereiche ist. Die belegten Frequenzbereiche bilden ein durchgehendes Frequenzintervall, d.h. zwischen den belegten Frequenzbereichen liegen keine weiteren, unbelegten Frequenzbereiche. Bei der Abtastung eines komplexen Empfangswerts nach dem OFDM-Prinzip wird unter dem Begriff "orthogonal" verstanden, daß die benachbarten Frequenzbereiche zwar einander überlappen, an der Frequenzstelle, an der ein Frequenzbereich sein Feldstärkemaximum hat, jedoch die nächstbenachbarten Frequenzbereiche den Feldstärkewert Null haben oder annä- hernd Null haben. Somit werden keine oder nur geringe Signalanteile der nächstbenachbarten Frequenzbereiche erfaßt, wenn der Frequenzbereich an seiner Maximum-Frequenzstelle abgetastet wird.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Sie ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbei- spiele beschränkt. In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen, deren einzige Figur, Fig. 1, eine Tabelle zeigt, die die zur Verfügung stehenden Zeitschlitze und Frequenzbereiche eines TDMA-/FDMA-Systems und deren Belegungszustand wiedergibt. Das Fig. 1 entsprechende TDMA-/FDMA-Kommunikationssystem ist für die UTRA-TDD-Betriebsart eines zukünftigen UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) ausgelegt. Die gesamte zur Verfügung stehende Bandbreite zur Übertragung von Übertragungssignalen in diesem Kommunikationssystem beträgt 5 MHz. Sie ist in insgesamt 16 aneinandergrenzende Frequenzbereiche unterteilt, die jeweils die gleiche zeitlich konstante Bereichsbreite von etwa 312 kHz haben. In Fig. 1 sind die Frequenzbereiche f mit Zahlen von Q bis 15 numeriert.

Gemäß einer TDMA-Vielfachzugriffskomponente werden die Uber- tragungssignale in Rahmen übertragen, die jeweils in 16 Zeitschlitze gleicher Länge gegliedert sind. Zumindest bis ein Kanalwechsel stattfindet oder weitere Kanäle einer bestimmten Kommunikationsverbindung zugeordnet werden, nutzt die Kommunikationsverbindung wiederkehrend immer dieselben Zeitschlitze TS der Rahmen, d.h. beispielsweise immer den Zeitschlitz TS6 der Rahmen. Die Zeitschlitze TS sind in Fig. 1 mit den Zahlen 0 bis 15 numeriert.

Jedes der insgesamt 256 rechteckigen Kästchen in Fig. 1 stellt einen Funkkanal dar. Wird bei einer Variante des Kommunikationssystems noch eine CDMA-Komponente eingeführt, dann stellen die Kästchen entsprechend dem Spreizfaktor jeweils eine Mehrzahl von Funkkanälen dar.

Fig. 1 zeigt einen Betriebszustand des Kommunikationssystems, in dem insgesamt drei Kommunikationsverbindungen KV1, KV2, KV3 bestehen. Die Kommunikations erbindungen KV1 bis KV3 sind Duplexverbindungen zwischen einer Basisstation und drei Mobilstationen. Für die Abwärtsrichtung werden die Zeitschlitze TS bis zu einem Grenzzeitpunkt t_G in dem jeweiligen Rahmen genutzt. In dem in Fig. 1 dargestellten Zustand befindet sich der Grenzzeitpunkt t_G an der Grenze zwischen dem Zeitschlitz TS10 und dem Zeitschlitz TSll. In Abwärtsrichtung werden daher die Zeitschlitze TS0 bis TS10 und in Aufwärtsrichtung werden die Zeitschlitze TSll bis TS15 genutzt. Die Kommunikationsverbindung KV1 nutzt in der Abwärtsrichtung den Zeitschlitz TS2 im Frequenzbereich f2 und in Aufwärtsrichtung den Zeitschlitz TS14 im Frequenzbereich f6. In Auf- wärts- und Abwärtsrichtung werden jeweils in den Übertragungsfrequenzbändern der Bandbreite 312 kHz Sprechdaten mit einer Datenrate von 32 kbit/s übertragen.

Die Kommunikationsverbindung KV2 nutzt, den Zeitschlitz TS4 in den Frequenzbereichen fO bis f3 in Abwärtsrichtung für eine Betriebsart mit einer Datenrate von 1024 Mchip/s, bezogen auf alle Zeitschlitze der Frequenzbereiche, d.h. bezogen auf den Rahmen. Die Frequenzbereiche fO bis f3 bilden ein zusammenhängendes Ubertragungsfrequenzband mit einer Bandbreite von 1,25 MHz. Hinsichtlich der Datenrate und hinsichtlich der

Bandbreite des Übertragungsfrequenzbandes asymmetrisch, nutzt die Kommunikationsverbindung KV2 in Aufwärtsrichtung den Zeitschlitz TS12 in den Frequenzbereichen fO und fl. In diese Richtung werden Daten mit einer auf den gesamten Rahmen bezo- genen Datenrate von 512 kchip/s übertragen.

Die Kommunikationsverbindung KV3 nutzt in Abwärtsrichtung den Zeitschlitz TS6 in dem insgesamt zur Verfügung stehenden Frequenzbereich, d.h. den einzelnen Frequenzbereichen fO bis fl5. Das Ubertragungsfrequenzband hat somit eine Bandbreite von 5 Mhz. Ebenfalls asymmetrisch werden in Abwärtsrichtung nur die Frequenzbereiche flO bis fl3 in dem Zeitschlitz TS14 belegt. Die Datenübertragungsrate in Abwärtsrichtung beträgt 4096 Mchip/s und die Datenrate in Aufwärtsrichtung beträgt 1024 Mchip/s, jeweils wieder rahmenbezogen.

Zu einem späteren, nicht dargestellten Zeitpunkt soll eine Betriebsart ausgeführt werden, bei der die Kommunikationsverbindung KV2 in Aufwärtsrichtung Daten mit einer auf den Rahmen bezogenen Datenrate von 2048 Mchip/s übertragen soll. Hierzu wird zuerst geprüft, ob gemäß einer CDMA-Komponente die in dem Zeitschlitz TS12 übertragenen Daten gespreizt sind. Ist dies der Fall, wird der Spreizfaktor so weit wie nötig bzw. so weit wie möglich reduziert, um die Datenrate zu erhöhen. Im vorliegenden Fall ist jedoch keine CDMA-Komponente vorhanden. Daher wird als nächstes geprüft, ob die Band- breite des bisher genutzten Ubertragungsfrequenzbandes in den Frequenzbereichen fO und fl so vergrößert werden kann, daß die Bandbreite für die gewünschte Datenrate ausreicht. Im vorliegenden Fall sind hierzu acht nebeneinander liegende Frequenzbereiche der Bereichsbreite 312 kHz erforderlich, die zusammenhängend ein Ubertragungsfrequenzband der Bandbreite 2,25 MHz bilden. Da die Frequenzbereiche f2 bis f7 nicht durch andere Kommunikationsverbindungen belegt sind, ist es möglich, das bisherige Ubertragungsfrequenzband so zu erweitern, daß für die Übertragung mit der gewünschten Datenrate die Frequenzbereiche fO bis f7 genutzt werden.

Für den Fall, daß einer der Frequenzbereiche f2 bis f7 in dem Zeitschlitz TS12 nicht frei ist, wird als nächstes nach einem Zeitschlitz gesucht, der acht zusammenhangende, freie Fre- quenzbereiche aufweist und der zu der zweiten Gruppe von

Zeitschlitzen gehört, die nach dem Grenzzeitpunkt tc liegen. Ist ein solcher Zeitschlitz nicht verfügbar, wird versucht, den Grenzzeitpunkt tc so zu verschieben, daß ein Zeitschlitz mit acht zusammenhängenden, freien Frequenzbereichen der zweiten Gruppe von Zeitschlitzen zugeordnet ist.

Erst wenn diese Maßnahme nicht zum Ziel führt, wird nach der größten zusammenhängenden Kette von Frequenzbereichen eines Zeitschlitzes der zweiten Gruppe gesucht und wird zusätzlich ein benachbarter Zeitschlitz der zweiten Gruppe mit freien

Frequenzbereichen gesucht, so daß sich ein zusammenhängender, in der Darstellung von Fig. 1 rechteckiger Block von Kanälen ergibt, der eine Datenübertragung mit der gewünschten Datenrate erlaubt. Ein solcher Block erstreckt sich beispielsweise über zwei benachbarte Zeitschlitze und vier eine zusammenhängende Kette bildende Frequenzbereiche, oder über vier eine zusammenhängende Kette bildende Zeitschlitze und zwei benach- barte Frequenzbereiche. Vorzugsweise wird dabei vorrangig nach Blöcken mit möglichst wenig Zeitschlitzen gesucht und zweitrangig, bei mehreren Alternativen mit gleicher Blockstruktur, nach Blöcken gesucht, die möglichst weit in Zeit- richtung von dem gpen mit gleicher Blockstruktur, nach Blökken gesucht, die möglichst weit in Zeitrichtung von dem Grenzzeitpunkt tG entfernt liegen.

Zur Übertragung von Übertragungssignalen nach dem erfin- dungsgemäßen Verfahren kann auf Sende- und/oder Empfangseinrichtungen zurückgegriffen werden, wie sie in wesentlichen Teilen bereits bekannt sind, z.B. zur Übertragung von Übertragungssignalen nach dem Breitband-CDMA- (WCDMA) -Konzept. Ein Unterschied besteht jedoch darin, daß für die einzelnen Kanä- le CDMA-Codes verwendet werden, die eine variable Übertragungsrate (Chiprate) beinhalten. Diese variablen Chipraten führen die flexible FDMA-Komponente in das Kommunikationssystem ein, indem sie die jeweilige Bandbreite der Übertragungsfrequenzbänder abhängig von der gewünschten Nutzung va- riieren. Bei der üblichen Darstellung der Codierung der Übertragungssignale werden zusätzliche Faktoren e^Dω bzw. e ^Dω eingeführt, um einzelne Subfrequenzbänder in einen zur Verfügung stehenden Frequenzbereich einzupassen. Hierbei bedeuten e die Eulersehe Zahl, j die imaginäre Einheit, ω die dem je- weiligen Subfrequenzband zugeordnete Einpassungsfrequenz und t die Zeitvariable.

Die Vorteile der Erfindung, insbesondere der beschriebenen Ausführungsbeispiele, lassen sich wie folgt zusammenfassen: - Der insgesamt zur Verfügung stehende Frequenzbereich läßt sich effizient und flexibel nutzen. - Ein Spreizen der zu übertragenden Kommunikationsinformation mit einem Spreizcode, d.h. die Nutzung einer CDMA-Vielfach- zugriffskomponente, ist in vielen Betriebssituationen mög- lieh. Dadurch wird auf flexible Weise die Anzahl der zur Verfügung stehenden Kanäle vergrößert. Bei Auftreten von Interferenzen in einem Ubertragungsfrequenzband kann dann beispielsweise versucht werden, in einem anderen Übertragungsfrequenzband des insgesamt zur Verfügung stehenden Frequenzbereichs eine CDMA-Vielfachkomponente einzuführen, um Ressourcen bzw. Kanäle in gleicher Anzahl zu erhalten. - Ein unkoordinierter Betrieb ist selbst bei geringer Breite des insgesamt zur Verfügung stehenden Frequenzbereichs möglich.

- Bei der variablen Einstellung der Bandbreite von Ubertragungsfrequenzbändern können viele. Einflußfaktoren, wie die gewünschte Betriebsart, die Interferenzsituation, die Breite des insgesamt zur Verfügung stehenden Frequenzbereichs und etwaige zeitweise zur Verfügung stehende zusätzliche Frequenzbereiche berücksichtigt werden.

- Abhängig von dem insgesamt zur Verfügung stehenden Fre- quenzbereich können mehr oder weniger verfeinerte Algorithmen zum Auffinden von Funkkanalblöcken, die für eine gewünschte Betriebsart geeignet sind, eingesetzt werden. Bei größerer Breite des insgesamt zur Verfügung stehenden Frequenzbereichs kann somit Zeit gespart werden oder es können gerätetechnische Ressourcen weniger beansprucht werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Übertragen von Übertragungssignalen in einem Kommunikationssystem, insbesondere in einem Mobilfunksystem, wobei die Übertragungssignale gemäß einer FDMA (Frequency Division Multiple Access) -Vielfachzugriffsmethode in einer Mehrzahl von Ubertragungsfrequenzbändern (fO bis f3, fO bis fl5) übertragen werden, die jeweils eine bestimmte Bandbreite haben, dadurch ge e zeichnet, daß die Bandbreite variabel ist und jeweils abhängig von der Betriebsart und/oder der Übertragungsrate einer bestimmten Kommunikationsverbindung (KV2, KV3) und/oder abhängig von dem Betriebszustand des Kommunikationssystems eingestellt wird.

2 . Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die Übertragung der Übertragungssignale aneinander grenzende Frequenzbereiche (f0,...,fl5) zur Verfügung stehen, die jeweils die gleiche konstante Bereichsbreite haben, und daß die Bandbreite durch Zusammenlegen bzw. Abspalten eines oder mehrerer der Frequenzbereiche (f0,...,fl5) eingestellt wird, so daß das jeweilige Ubertragungsfrequenzband (fO bis f3, fO bis fl5) eine Bandbreite aufweist, die gleich der Be- reichsbreite oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kommunikationssystem eine TDMA (Time Division Multiple Access) -Vielfachzugriffskomponente aufweist, gemäß der die Übertragungssignale der einzelnen Kommunikationsverbindungen in diesen zugeordneten Zeitschlitzen (TS0, ... , TS15) vorgegebener Länge übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zeitschlitze (TS4, TS6) , die einer Kommu- nikationsverbindung zugeordnet ist, variabel ist und jeweils abhängig von der Betriebsart und/oder der Ubertragungsrate einer bestimmten Kommunikationsverbindung (KV2, KV3) und/oder abhängig von dem Betriebszustand des Kommunikationssystems eingestellt wird.

4 . Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die einer Kommunikationsverbindung zugeordneten Zeitschlitze eine Kette aus aneinander grenzenden Zeitschlitzen bilden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Erhöhung der Übertragungsrate einer oder mehrerer Kommunikationsverbindungen (KV2) zuerst geprüft wird, ob die Bandbreite des bisher genutzten Ubertragungsfrequenzban- des (fO bis fl) vergrößert werden kann, und gegebenenfalls die Bandbreite vergrößert wird, und daß erst dann, wenn eine Vergrößerung der Bandbreite nicht für die Erhöhung der Übertragungsrate ausreicht, der bzw. den Kommunikationsverbindungen (KV2) ein weiterer oder mehrere weitere der Zeitschlitze (TS0, ...,TS15) zugeordnet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der Größe der Bandbreite bzw. der erreich- baren Größe der Bandbreite eines Ubertragungsfrequenzbandes eine CDMA (Code Division Multiple Access) -Vielfachzugriffskomponente eingeführt oder eliminiert wird, gemäß der dasselbe Ubertragungsfrequenzband bzw. dieselbe Frequenzband- /Zeitschlitzkombination durch Verwendung unterscheidbarer Übertragungscodes für mehrere Kommunikationsverbindungen nutzbar ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aneinandergrenzende Frequenzbereiche durch Code- Spreizung nach dem CDMA-Prinzip zu einem Ubertragungsfrequenzband einer Kommunikationsverbindung gebündelt werden, wobei die dabei belegte Bandbreite ein beliebiges Vielfaches der Frequenzbreite der aneinandergrenzenden Frequenzbereiche beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere benachbarte Zeitschlitze durch Code-Spreizung nach dem CDMA-Prinzip über mehrere Zeitschlitze hinweg zu einer Kette von Zeitschlitzen einer Kommunikationsverbindung gebündelt werden, wobei die Bandbreite des dabei belegten Übertragungsfrequenzbandes gleich der Frequenzbreite eines Frequenzbereichs ist oder ein beliebiges Vielfaches der Frequenzbreite von aneinandergrenzenden, gebündelten Frequenzbereichen beträgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer von mehreren einander überlappenden Frequenzbereichen nach dem OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) -Prinzip mindestens einer Kommunikationsverbindung zugeordnet wird, wobei die Bandbreite des dabei belegten Ubertragungsfrequenzbandes gleich der Frequenzbreite des Frequenzbereichs ist oder gleich der Gesamt-Frequenzbreite der von der Kommunikationsverbindung belegten, ein durchgehendes Frequenzintervall bildenden Frequenzbereiche beträgt.