WO2000065860A1 - Rach für grosse zellen - Google Patents

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WO2000065860A1
WO2000065860A1 PCT/DE2000/001329 DE0001329W WO0065860A1 WO 2000065860 A1 WO2000065860 A1 WO 2000065860A1 DE 0001329 W DE0001329 W DE 0001329W WO 0065860 A1 WO0065860 A1 WO 0065860A1
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time
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radio
stations
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PCT/DE2000/001329
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English (en)
French (fr)
Inventor
Egon Schulz
Jürgen Schindler
Markus Dillinger
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning
    • H04W16/12—Fixed resource partitioning
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0466—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being a scrambling code

Definitions

  • the invention relates to a method and a radio communication system for data transmission, particularly in the case of large cells and in a channel with random access R ⁇ CH (Random Access CHannel), in which collisions of overlapping signals can occur.
  • R ⁇ CH Random Access CHannel
  • information for example voice, image information or other data
  • information is transmitted with the aid of electromagnetic waves via a radio interface between the sending and receiving station (base station or subscriber station).
  • the electromagnetic waves are emitted at carrier frequencies that lie in the frequency band provided for the respective system.
  • future mobile radio systems with CDMA or TD / CDMA transmission methods via the radio interface for example the UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) or other 3rd generation systems, frequencies in the frequency band of approx. 2000 MHz are provided.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • DE 198 17 771 discloses a method for message transmission with a finer breakdown of time slots.
  • the probability of collision is reduced in a channel for random access in comparison to the method used in the GSM mobile radio system.
  • a subscriber station With access radio blocks sent, a subscriber station signals to the network that, for example, it wishes to set up a connection.
  • access to a time slot or a part thereof, which is reserved for the access blocks takes place arbitrarily, so that the transmitted signals from several uncoordinated transmitting stations can overlap at the receiving end.
  • the access blocks at the receiving station cannot generally be detected.
  • a participant can certain circumstances are detected in collisions when the received energy of the subscriber is significantly greater, for example 5 dB, than the sum of the other received signals. In this case one speaks of the capture effect.
  • RACH burst an access block
  • the stations try again to send such an access block (RACH burst) according to a predetermined algorithm, as described, for example, in the GSM recommendation.
  • RACH burst an access block
  • Shortening the radio blocks to at least half the duration of the time slot severely limits the capacity of these short radio blocks for information to be transmitted.
  • TDD mode Time Division Duplex
  • B. Time Division Duplex
  • a RACH burst is sent in the upward direction (uplink) by a subscriber station for the first access to the network, ie from z. B. a mobile station from a base station.
  • the R ⁇ CH consists of a short data sequence and a protection period.
  • the guard time is required to allow stations at different distances to access the RACH of the base station. From a certain distance between the mobile station and base station, e.g. B. more than 2 km, the protection time is however so short that a RACH burst from the more distant station u.
  • U. arrives at the base station only after this protection time has expired and falls into a subsequent time slot or into the other RACH burst. This can lead to a data collision in the subsequent time slot and possibly to malfunctions.
  • This extended protection time is determined so that a mobile station can also be used from a distance of e.g. B. 35 km can access a base station without the RACH burst falling into an adjacent time slot.
  • GSM Global System for Mobile communications
  • larger cells up to a diameter of 140 km.
  • Such large cells are provided, for example, in the coastal area in order to be able to access distant base stations from the sea.
  • two adjacent time slots are provided for the RACH to avoid collisions. This means that the extendend guard period is extended by a time slot.
  • the number of time slots available for the transmission of data or voice is reduced by one time slot.
  • a time slot for a defined R ⁇ CH is also reserved for the first access using an RACH burst.
  • R ⁇ CH or RACH time slot for example, with a cell size of up to approximately 2 km, 32 users or mobile stations can send an RACH burst simultaneously without interfering with one another. In the case of larger cells, with a comparable parameter selection, only 16 mobile stations can access the R ⁇ CH without interference at the same time.
  • RACH bursts are defined in such a way that two RACH bursts, in particular orthogonal in time, fit into a RACH time slot without interference if the mobile stations are no further than 2 km from the base station. That means this REVENGE Bursts must be received within half a time slot without interfering with other subscriber signals.
  • a RACH burst consists e.g. Example of two data fields (data), an intermediate midamble (MA) and a final guard period (gp) as Darge in Table 1 represents ⁇ is.
  • the midamble serves as a training sequence known to the base station.
  • the R ⁇ CH is separated by two parameters, a spreading code and a transmission time of the RACH burst.
  • 16 spreading codes are provided in the TDD mode.
  • Two times are defined as transmission times, one at the beginning (tO) of a RACH time slot and one in the middle (tl) thereof.
  • tO beginning
  • tl middle
  • these parameters allow 32 mobile stations to access one RACH.
  • Table 2 outlines such an access scheme with extended protection times (egp).
  • a RACH burst may only be sent at the beginning of a RACH time slot. However, this reduces the capacity to a maximum of 16 mobile stations, which can send an RACH burst at the same time and can be detected.
  • the protection time of the RACH bursts is increased. This, however, be ⁇ indicates a reduction in the data fields of the RACH bursts and thus reduces the amount of information that can be transmitted in RACH.
  • the invention has for its object to provide a method and a radio communication system in which the access - especially in the future mobile radio standard UMTS in TDD mode - even with large cells with a radius of z. B. is improved more than 2 km.
  • a second time slot does not have to be reserved for the R ⁇ CH of a station, in particular the base station, even with large cells.
  • the information rate of the RACH burst advantageously remains the same compared to the known system.
  • signals from the transmitters with codes from different code sets do not interfere with one another, since no code overlaps can occur between them.
  • a particularly advantageous application for the method according to the invention is the uplink of the radio interface, the transmitting stations being subscriber stations and the receiving station being the base station. Coordination between the subscriber stations is usually difficult. The coordination would tie up transmission resources and, for example, delay the establishment of a connection. In addition to resource requests, short confirmation messages are also advantageous use cases for the radio blocks that are sent without prior resource allocation.
  • the time slot reserved for the transmission of the radio blocks can be part of a TDMA frame or just a period of time during a continuous transmission process. If the radio blocks are spread with individual spreading codes, a channel in which the radio blocks are transmitted is formed by a frequency band, a spreading code and a time slot. The spreading codes allow a further differentiation of radio blocks arriving at the same time by the code quantity assignment. The method can thus be integrated into a 3rd generation digital mobile radio system.
  • the receiving base station can determine the distance and / or direction of a mobile station looking for a connection on the basis of the knowledge of the code quantity selection criterion. This enables targeted allocation of resources.
  • the distance from a base station can be estimated in a mobile station using a variety of different methods.
  • various types of information sent via the BCCH and / or a channel impulse response can be used.
  • Environmental influences can also be taken into account.
  • TDD time division duplex TDD subscriber separation method
  • FDD frequency division duplex FDD frequency division duplex
  • Fig. 1 shows a block diagram of a known mobile radio system
  • F Fiigg. 2 2 shows a schematic representation of the frame structure of the TDD transmission method
  • Fig. 3 shows a schematic representation of access blocks for large cells
  • Fig. 4 a flow chart of the signal evaluation
  • F Fiigg. 5 5 a schematic representation of further access blocks for large cells
  • 6 shows a simplified block diagram of a base station.
  • the mobile radio system shown in FIG. 1 as an example of a known radio communication system consists of a large number 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 device RNM for allocating radio resources. Each of these devices RNM in turn enables a connection to at least one base station BS. Such a base station BS can connect via a radio interface to subscriber stations, e.g. to build mobile stations MS or other mobile and stationary devices. At least one radio cell Z is formed by each base station BS. In the case of sectorization or hierarchical cell structures, several radio cells Z are also supplied per base station BS.
  • FIG. 1 shows, by way of example, existing connections VI, V2, V3 for the transmission of useful information and signaling information between mobile stations MS and a base station BS and a request for resource allocation in an access channel R ⁇ CH by another mobile station MS.
  • short confirmation messages can also be transmitted in the R ⁇ CH access channel.
  • An operations and maintenance center OMC implements control and maintenance functions for the mobile radio system or for parts thereof.
  • the functionality of this structure can be transferred to other radio communication systems, in particular for subscriber access networks with a wireless subscriber line.
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • a frequency band extends over a frequency range B.
  • Some of the time slots ts0 to ts8 are used in the downward direction DL (downlink from BS to MS) and some of the time slots ts9 to tsl5 are used in the upward direction UL (uplink from MS to BS).
  • the frequency band for the upward direction UL corresponds to the frequency band for the downward direction DL. The same is repeated for other carrier frequencies.
  • Radio blocks for the transmission of user data consist of sections with data d, in which training sequences known at the receiving end are sometimes embedded.
  • the data d with 1..N symbols are spread individually for each connection with a fine structure, a subscriber code c, so that, for example, n connections can be separated at the receiving end by this CDMA component (CDMA: Code Division Multiple Access).
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • a physical channel is thereby identified by a frequency band B, a time slot, e.g. ts6, and a subscriber code c formed.
  • several physical resources are usually linked to a logical channel. For example, 8 physical resources are required for the 144 kbit / s service in the uplink and downlink.
  • the spreading of individual symbols of the data d has the effect that Tchip duration Qchips are transmitted within the symbol duration Tsym.
  • the Q chips form the connection-specific subscriber code c.
  • a protection time gp (guard period) is provided within the time slot ts to compensate for different signal propagation times of the signals of the connections.
  • the UMTS / TDD radio interface parameters used are advantageously:
  • Chip rate 4096 Mcps frame duration: 10 ms
  • FDD Frequency Division Duplex
  • transmission means - not shown - send the mobile station MS in an access channel R ⁇ CH a radio block B0 in the upward direction UL, which is designed as an access block (RACH burst) and can contain an identifier of the mobile station MS and / or service requests.
  • RACH burst access block
  • This identifier of the mobile station MS is contained in FIG. 3 in a data component s, in particular a data component d.
  • the individual distinction is given by the spreading code c.
  • the mobile stations are z. B. via the broadcast control channel (BCCH) in the system information that the spreading codes c are divided into two sets Ml and M2.
  • the quantities M1 and M2 are advantageously disjoint.
  • the mobile station MS which wants to establish a connection, also receives - as can also be seen in FIG. 4 - the in- formation that, for access or connection, a spreading code c ⁇ from either USAGE the amount Ml or M2 ⁇ is, when the mobile station MS in a near Be ⁇ is rich to the base station BS around. Otherwise, i.e. at a greater distance of z. B. more than 2 km from the base station BS, the mobile station MS has to use to Verbin ⁇ dung construction of a spreading code of the other set (ie ent ⁇ speaking M2 and Ml).
  • the resource allocation is performed so that the near gelege ⁇ may send NEN mobile stations MS to the beginning (to) and in the middle (tl) of the RACH time slot, while the ent ⁇ fernten mobile stations MS, only the start of the RACH time slot (tO ) may send.
  • Table 3 gives a first example of a distribution of the spreading codes c, with which a maximum of 26 mobile stations can access the network at the same time with the aforementioned frame parameters.
  • Ml j ( 20) nearby mobile stations MS and 1 x
  • ( 6) remote mobile stations MS access the network simultaneously or at times t0 and tl of a RACH time slot.
  • Table 4 shows another example, in which a total of 22 participants can access the RACH time slot simultaneously without collisions.
  • the BCCH communicates the maximum transmission power Pmax with which the BCCH is transmitting.
  • Pathloss dP depends not only on the actual distance but also on the environmental conditions, the so-called environments such as Pico, Micro or Macro, in which there are different propagation conditions for the electromagnetic signals.
  • Pico small network with a radius of less than 100 m, e.g. office building
  • Micro network with a cell radius less than 500 m, such as inner city areas
  • Macro network with a cell radius of up to approx. 2 to 5 km or larger in rural areas or suburbs.
  • an environment information can be transmitted over the BCCH in addition that indicates which of the products contained environment for ⁇ constricting cell characteristic.
  • a corresponding formula for determining the corrected pathloss can be contained in the mobile station MS and / or transmitted from the base station via the BCCH.
  • information can also be transmitted directly via the BCCH, which information indicates to which uncorrected pathloss dP which distance or which spreading code quantity M1 or M2 belongs.
  • a pathloss comparison value Pdistance dependent on the base station BS or on one of its cells Z can be transmitted.
  • This pathloss comparison value Pdistance is then received by the mobile station MS that wants to initiate access and compared with the calculated pathloss dP or directly with the transmission power RXLEV measured by the mobile station. If RXLEV or dP is less than or equal to the Pathloss comparison value Pdistance, it is a nearby mobile station MS. When making a comparison, be careful about the sign. If the sign is minus, the comparison must be larger.
  • the mobile station MS accordingly selects a spreading code c from the first set Ml. Otherwise, it is a remote mobile station MS that has to select a spreading code c from the second set M2.
  • the distance is estimated, inter alia, from the course of the channel impulse response.
  • Different channel impulse responses arise from the fact that a transmitted impulse reaches the receiver via several mutually different propagation paths, e.g. B. on the direct W e and / or after reflections on various scatter objects. That is, instead of a single transmitted pulse, the receiver receives a plurality of time and amplitude zuein ⁇ other shifted pulses, the impulse response.
  • the impulse response is individual for each environment.
  • the mobile Sta ⁇ tion MS could therefore close by itself on the Environment and a corresponding path loss formula apply.
  • a spread code c is taken from the set Ml for the RACH burst and the RACH can be accessed either at times t0 or tl. Otherwise, a spreading code c from the set M2 must be selected for the access and the mobile station MS may only send the RACH burst at the time tO of the RACH time slot.
  • a fourth method does not require the transmission of special distance information via the BCCH.
  • a rough estimate of the distance between a mobile station MS and a base station BS is made directly on the basis of the delay spread of the channel impulse response described above. Because of the duration of the impulse response or the temporal distance of the x first impulses, the receiver can determine the geographical distance of the
  • the amount Ml or M2 of the spreading codes c to be used can be determined analogously to the first method.
  • the number of spreading codes c can be managed for individual base stations BS and / or also additionally by the operations and maintenance center OMC or the base station BS itself.
  • An automatic traffic-dependent adjustment of the spreading code quantities M1 and M2 is particularly advantageous due to the current traffic volume from different distances. In case of a A daptation by one of the base stations BS informs these the O perations- and maintenance center OMC.
  • RACH time slots e.g. B. could be formed from several successive time slots, can also be subdivided for the recording of more than two temporally orthogonal and / or longer radio blocks or RACH bursts.
  • the division of the codes (M1, M2) does not necessarily have to be purely dependent on the distance.
  • a direction-dependent or direction-dependent and distance-dependent division of the code quantities (MI, M2) can be carried out for individual cells of a base station (BS).
  • a spatial division in connection with adaptive antennas or sectorized cells, which are used for example in SDMA (Space Division Multiple Access).
  • SDMA Space Division Multiple Access
  • Such systems are referred to when using spreading codes, for example as SCDMA systems, and when using a TDD structure as TD / SCDMA.
  • a base station BS which is equipped with 3 directional antennas (3 sectors at e.g. 120 degrees) can use disjoint spreading codes for the RACH burst.
  • the total amount of spreading codes is divided, for example, into 3 disjoint amounts, ie a subset for each sector.
  • a nearby mobile station MS to establish the connection, in particular also in Fig. 5
  • Darge ⁇ presented radio blocks Bl or emitted B2 which a data component S as ⁇ Lich have an extended guard time portion EGP the radio block BO and zusharm.
  • the radio blocks Bl and B2 are structured differently.
  • the first radio block B1 takes up the first half of the time slot ts10, while the second radio block B2 takes up the second half.
  • the complementary half is filled in by the extended protection time component egp.
  • the radio blocks Bl and B2 together with the extended protection time component egp, fill the entire time slot ts10 of the access channel (see also Tab. 2).
  • the first and second radio blocks B1 and B2 contain s z in their data portion.
  • B. one midamble ma in the middle of two user data parts data.
  • the data portion s is completed with a protection time gp.
  • radio blocks B0 In order to detect a radio block B0 at time t1 or t2, or radio blocks Bl or B2, it is important that they arrive at the receiving station at predictable times within time slot ts10, i.e. when transmitting in the upward direction UL at the base station BS. For this purpose, a rough synchronization of the mobile station MS to a time base of the base station BS is advantageously carried out. An improved evaluation is possible if, in addition, an individual transmission time comparison is carried out at the mobile stations MS, which takes into account the different signal propagation times. The transmission timing is adjusted, for example, by setting a lead time that is recalculated cyclically.
  • the access blocks are evaluated in a base station BS according to FIG. 6. This consists of a d e / receiver TX / RX, the received signals from the Fre acid sequence b rea of the message transmission in the baseband to ⁇ sets, analog / digital converts and amplifies the received signals and analyzes. Digital signal processing takes place in a signal processing device DSP as receiving means. A channel estimation is carried out and the transmitted data symbols are detected.
  • a signal evaluation device SA extracts the data portions s of the access blocks BO or B1 and B2 and takes the requirements for resource allocation.
  • the resource allocation itself is carried out in the RNM facility (FIG. 1) for allocating radio resources and signaled back to the base station BS.
  • a control device SE then assigns a channel for message transmission to the mobile stations MS by compiling a corresponding signaling block and transmitting this block by the transmitting / receiving device TX / RX.
  • the interaction of the components and the setting of the transmission time is also controlled by the control device SE.
  • Associated data about the specific circumstances of the connection are stored in a memory device MEM.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Funk-Kommunikationssystem, bei denen der Zugriff - insbesondere bei dem zukünftigen Mobilfunkstandard UMTS im TDD-Modus - auch bei großen Zellen mit einem Radius von z.B. mehr als 2 km verbessert wird, indem Kodes zur Kodierung von Zugriffs-Funkblöcken in zumindest zwei Kodemengen aufgeteilt werden. Dabei werden die Kodemengen (M1, M2) verschiedenen Abschnitten im Empfangsbereich der empfangenden Station (BS, MS) zugeordnet. Dadurch können mobilen Stationen für bestimmte Entfernungsbereiche von einer Basisstation bestimmte Kodes für einen willkürlichen Zugriff auf die Basisstation zugewiesen werden.

Description

RÄCH für große Zellen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Funk-Kommunika- tionssystem zur Datenübertragung, insbesondere bei großen Zellen und in einem Kanal mit willkürlichen Zugriff RÄCH (Random Access CHannel) , bei dem Kollisionen sich überlagernder Signale auftreten können.
In Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen (beispielsweise Sprache, Bildinformationen oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Station (Basissta- tion bzw. Teilnehmerstation) übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Für zukünftige Mobilfunksysteme mit CDMA- oder TD/CDMA-Übertragungsverfahren über die Funkschnitt- stelle, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommu- nication System) oder andere Systeme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorgesehen.
Aus DE 198 17 771 ist ein Verfahren zur Nachrichtenübertra- gung mit einer feineren Untergliederung von Zeitschlitzen bekannt. Bei diesem Verfahren wird in einem Kanal zum willkürlichen Zugriff die Kollisionswahrscheinlichkeit im Vergleich zu beim GSM-Mobilfunksystem eingesetzten Verfahren verringert. Mit gesendeten Zugriffsfunkblöcken signalisiert eine Teilnehmerstation dem Netz, daß sie z.B. einen Verbindungsaufbau wünscht. Der Zugriff auf einen Zeitschlitz oder einen Teil davon, der für die Zugriffsblöcke reserviert ist, erfolgt jedoch willkürlich, so daß es vorkommt, daß die ausgesendeten Signale mehrerer unkoordiniert sendender Stationen sich bei der Empfangsseite überlagern. Durch die Überlagerung sind die Zugriffsblöcke bei der empfangenden Station im allgemeinen nicht erfaßbar. Ein Teilnehmer kann aber unter be- stimmten Umständen bei Kollisionen erfaßt werden, wenn die empfangene Energie des Teilnehmers wesentlich größer ist, zum Beispiel 5 dB, als die Summe der anderen empfangenen Signale. Man spricht in diesem Fall vom Capture Effekt.
Nach einer Kollision versuchen die Stationen erneut, einen solchen Zugriffsblock (RACH-Burst) nach einem vorgegebenen Algorithmus zu senden, wie dies zum Beispiel in den GSM Recommendation beschrieben ist. Je häufiger der Zugriff wiederholt werden muß, um so länger ist die Wartezeit und um so geringer ist die Effektivität dieses Zugriffsverfahrens.
In der DE 198 17 771 ist das Problem dadurch verringert, daß mehrere zeitlich orthogonale Funkblöcke zugelassen werden, wodurch die Kollisionswahrscheinlichkeit sinkt. Durch die
Verkürzung der Funkblöcke auf zumindest die Hälfte der Dauer des Zeitschlitzes ist allerdings die Kapazität dieser kurzen Funkblöcke für zu übertragende Informationen stark eingeschränkt.
Ein weiteres Problem besteht bei insbesondere auch dem zukünftigen Mobilfunkstandard UMTS darin, daß der Zugriff im TDD-Modus (TTD: Time Division Duplex) bei großen Zellen mit einem Radius von z. B. mehr als 2 km nicht effektiv ist.
Von einer Teilnehmerstation wird zum Erstzugriff auf das Netz ein RACH-Burst in Aufwärtsrichtung (Uplink) gesendet, d. h., von z. B. einer mobilen Station aus zu einer Basisstation. Der RÄCH besteht dabei aus einer kurzen Datenfolge und einer Schutzzeit. Die Schutzzeit ist erforderlich, um unterschiedlich entfernten Stationen einen Zugriff auf den RÄCH der Basisstation zu ermöglichen. Ab einer bestimmten Entfernung zwischen mobiler Station und Basisstation, z. B. mehr als 2 km, ist die Schutzzeit jedoch so kurz, daß ein RACH-Burst von der entfernteren Station u. U. erst nach dem Ablauf dieser Schutzzeit bei der Basisstation eintrifft und in einen nachfolgenden Zeitschlitz oder in den anderen RACH-Burst fällt. Dies kann im nachfolgenden Zeitschlitz zu einer Datenkollision und unter Umständen zu Störungen führen.
Aus dem GSM-System ist bekannt, eine erweiterte Schutzzeit (extended guard period) bereitzustellen. Diese erweiterte Schutzzeit ist so bestimmt, daß eine mobile Station auch aus einer Entfernung von z. B. 35 km auf eine Basisstation zugreifen kann, ohne daß der RACH-Burst in einen benachbarten Zeitschlitz fällt.
Aus dem GSM ist weiterhin bekannt, optional auch größere Zellen zuzulassen, und zwar bis zu einem Durchmesser von 140 km. Derart große Zellen werden beispielsweise im Bereich von Küsten vorgesehen, um von See aus auf weit entfernte Basissta- tionen zugreifen zu können. Für derart große Zellen mit einem Radius von mehr als 35 km werden für den RÄCH zur Kollisionsvermeidung zwei benachbarte Zeitschlitze bereitgestellt. Dieses bedeutet, daß die extendend guard period um einen Zeitschlitz erweitert wird. Dadurch wird die zur Verfügung ste- hende Anzahl von Zeitschlitzen zur Übertragung von Daten oder Sprache jedoch um einen Zeitschlitz reduziert.
Im UMTS-TDD-Modus wird für den Erstzugriff mittels eines RACH-Burst ebenfalls ein Zeitschlitz für einen definierten RÄCH reserviert. Auf diesem RÄCH bzw. RACH-Zeitschlitz können bei einer Zellengröße von bis zu etwa 2 km beispielsweise 32 Teilnehmer bzw. mobile Stationen einen RACH-Burst gleichzeitig senden, ohne sich dabei gegenseitig zu stören. Im Falle größerer Zellen können bei einer vergleichbaren Parameterwahl nur noch 16 mobile Stationen gleichzeitig störungsfrei auf den RÄCH zugreifen.
Diesbezüglich gibt es ein optimiertes Verfahren, bei dem die RACH-Bursts so definiert sind, daß zwei insbesondere zeitlich orthogonale RACH-Bursts störungsfrei in einen RACH-Zeitschlitz passen, wenn die mobilen Stationen nicht weiter als 2 km von der Basisstation entfernt sind. Daß heißt, diese RÄCH- Bursts müssen innerhalb eines halben Zeitschlitzes empfangen werden, ohne dabei andere Teilnehmersignale zu stören. Ein solcher RACH-Burst besteht z. B. aus zwei Datenfeldern (Data) , einer dazwischen liegenden Mittambel (ma) und einer abschließenden Schutzzeit (gp) , wie dies in Tabelle 1 darge¬ stellt ist. Die Mittambel dient als eine Trainingssequenz, die der Basisstation bekannt ist.
Tabelle 1:
Figure imgf000006_0001
Die Trennung beim RÄCH erfolgt durch zwei Parameter, einen Spreizkode und einen Sendezeitpunkt des RACH-Burst. Beim TDD- Modus werden 16 Spreizkodes bereitgestellt. Als Sendezeitpunkte sind zwei Zeitpunkte definiert, einer am Anfang (tO) eines RACH-Zeitschlitzes und einer in der Mitte (tl) davon. Diese Parameter ermöglichen bei einem Zellenradius von etwa 2 km einen Zugriff von 32 mobilen Stationen auf einen RÄCH. Tabelle 2 skizziert ein solches Zugriffsschema mit erweiterten Schutzzeiten (egp) .
Tabelle 2:
Figure imgf000006_0002
Zur Realisierung noch größerer Zellen sind mehrere Möglichkeiten bekannt:
a) Das Senden eines RACH-Burst darf nur zum Beginn eines RACH-Zeitschlitzes erfolgen. Dies verringert die Kapazität jedoch auf maximal 16 mobile Stationen, die gleichzeitig einen RACH-Burst senden können und detektiert werden können. b) Die Schutzzeit der RACH-Bursts wird vergrößert. Dies be¬ deutet jedoch eine Reduzierung der Datenfelder der RACH- Bursts und verringert folglich die Informationsmenge, die im RÄCH übertragen werden kann.
c) Es wird ein benachbarter Zeitschlitz reserviert, womit jedoch die Gesamtkapazität für Nutzdaten bei einer großen Zelle herabgesetzt wird, z. B. um 6%.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Funk-Kommunikationssystem bereitzustellen, bei denen der Zugriff - insbesondere bei dem zukünftigen Mobilfunkstandard UMTS im TDD-Modus - auch bei großen Zellen mit einem Radius vom z. B. mehr als 2 km verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Funk-Kommunikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst.
Für den RÄCH einer Station, insbesondere Basisstation muß auch bei großen Zellen kein zweiter Zeitschlitz reserviert werden. Vorteilhafterweise bleibt die Informationsrate des RACH-Burst gegenüber dem bekannten System gleich. Zudem stören sich Signale der Sender mit Kodes aus verschiedenen Kode- mengen nicht gegenseitig, da zwischen diesen keine Kodeüberschneidungen auftreten können.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein besonders vorteilhafter Anwendungsfall für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Aufwärtsstrecke der Funkschnittstelle, wobei die sendenden Stationen Teilnehmerstationen sind und die empfangende Station die Basisstation ist. Eine Koordinierung zwischen den Teilnehmerstationen ist i.d.R. schwer möglich. Die Koordinierung würde Übertragungsressourcen binden und z.B. einen Verbindungsaufbau verzögern. Neben Ressourcenanforderungen sind auch kurze Bestätigungsmeldungen vorteilhafte Anwendungsfälle für die Funkblöcke, die ohne vorherige Ressourcenzuordnung gesendet werden.
Der für das Senden der Funkblöcke reservierte Zeitschlitz kann wie im GSM-Mobilfunksystem oder im Funk-Kommunikationssystem nach DE 198 17 771 Teil eines TDMA-Rahmens sein oder auch nur eine Zeitdauer während eines kontinuierlichen Über- tragungsverfahrens. Werden die Funkblöcke mit individuellen Spreizkodes gespreizt, so wird ein Kanal, in dem die Funkblöcke gesendet werden, durch ein Frequenzband, einen Spreizkode und einen Zeitschlitz gebildet. Die Spreizkodes gestatten durch die Kodemengenzuordnung eine weitere Unterscheidung gleichzeitig eintreffender Funkblöcke. Somit läßt sich das Verfahren in ein digitales Mobilfunksystem der 3. Generation integrieren.
Durch die Aufteilung der Kodes auf disjunkte Kodemengen ist eine eindeutige Zuordnung eines empfangenen und dekodierten Funkblocks möglich. Insbesondere kann von einer empfangenden Basisstation aufgrund der Kenntnis des Kodemengen-Auswahlkriteriums die Entfernung und/oder Richtung einer verbindungssu- chenden mobilen Station festgestellt werden. Dadurch ist eine gezielte Zuweisung von Ressourcen möglich.
Die Abschätzung der Entfernung von einer Basisstation kann in einer mobilen Station mittels einer Vielzahl verschiedener Verfahren erfolgen. Insbesondere können verschiedenartige über den BCCH gesendete Informationen und/oder eine Kanalimpulsantwort verwertet werden. Auch Umgebungseinflüsse können berücksichtigt werden.
Besonders vorteilhaft ist auch die Möglichkeit, die Kodemen- gen verkehrsabhängig und automatisch neu festlegen zu können. Insbesondere ist auch eine Zuweisung von Sendezeitpunkten in Abhängigkeit von der zugeordneten Kodemenge möglich, so daß für entfernt gelegene mobile Stationen eine Festlegung auf Sendezeitpunkte möglich ist, die in einer RÄCH-ZeitScheibe zu Beginn liegen. Bei der Basisstation nach Ablauf der RACH-
Zeitscheibe eintreffende Funkblöcke bzw. RACH-Bursts von entfernten mobilen Stationen werden dadurch verhindert. Bei besonders kurzen RACH-Bursts oder dazu vergleichsweise besonders langen RACH-Zeitscheiben ist auch die Zuweisung späterer Sendezeitpunkte möglich. Kurze, zeitlich orthogonale Funkblöcke können besonders vorteilhaft eingesetzt werden.
Bei einem solchen Mobilfunksystem kommt vorteilhafterweise ein TDD-Teilnehmerseparierungsverfahren (TDD time division duplex) zum Einsatz, so daß auch asymmetrische Datendienste ohne Ressourcenverschwendung unterstützt werden. Bei TDD-Sy- stemen besteht ein größerer Bedarf für einen willkürlichen Zugriff, da bei Datendiensten allgemein und inbesondere bei einer sehr dynamischen Veränderung der Datenrate eine stän- dige Datenratenanpassung vorgenommen werden muß. Das vorgeschlagene Verfahren hängt jedoch nicht vom Time Division Du- plex-Verfahren ab und kann auch bei einem FDD-Modus (FDD fre- quency division duplex) angewendet werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig . 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Mobilfunksystems, F Fiigg.. 2 2 eine schematische Darstellung der Rahmenstruktur des TDD-Übertragungsverfahrens,
Fig . 3 eine schematische Darstellung von Zugriffsblöcken für große Zellen,
Fig . 4 einen Ablaufplan der Signalauswertung, F Fiigg.. 5 5 eine schematische Darstellung von weiteren Zugriffsblöcken für große Zellen und Fig. 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Basissta- tion.
Das in Fig. 1 dargestellte Mobilfunksystem als Beispiel eines bekannten Funk-KommunikationsSystem besteht aus einer Viel- zahl von Mobilvermittlungsstellen MSC, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungsstellen MSC mit jeweils zumindest einer Einrichtung RNM zum Zuteilen von funktechnischen Ressourcen verbunden. Jede dieser Einrichtungen RNM er- möglicht wiederum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS . Eine solche Basisstation BS kann über eine Funkschnittstelle eine Verbindung zu Teilnehmerstationen, z.B. mobilen Stationen MS oder anderweitigen mobilen und stationären Endgeräten aufbauen. Durch jede Basisstation BS wird zu- mindest eine Funkzelle Z gebildet. Bei einer Sektorisierung oder bei hierarchischen Zellstrukturen werden pro Basisstation BS auch mehrere Funkzellen Z versorgt.
In Fig. 1 sind beispielhaft bestehende Verbindungen VI, V2, V3 zur Übertragung von Nutzinformationen und Signalisierungs- informationen zwischen mobilen Stationen MS und einer Basisstation BS und eine Anforderung zur Ressourcenzuteilung in einem Zugriffskanal RÄCH durch eine weitere mobile Station MS dargestellt. Alternativ zur Ressourcenanforderung sind auch kurze Bestätigungsmeldungen im Zugriffskanal RÄCH übertragbar.
Ein Operations- und WartungsZentrum OMC realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobilfunksystem bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, insbesondere für Teilnehmerzugangsnetze mit drahtlosem Teilnehmeranschluß.
Die Rahmenstruktur der Funkübertragung ist aus Fig. 2 er- sichtlich. Gemäß einer TDMA-Komponente (TDMA: Time Division Multiple Access) ist eine Aufteilung eines breitbandigen Fre- quenzbereichs, beispielsweise der Bandbreite B = 5 MHz, in mehrere Zeitschlitze ts gleicher Zeitdauer, beispielsweise 16 Zeitschlitze tsO bis tsl5, vorgesehen. Ein Frequenzband erstreckt sich über einen Frequenzbereich B. Ein Teil der Zeit- schlitze tsO bis ts8 wird in Abwärtsrichtung DL (Downlink von BS zu MS) und ein Teil der Zeitschlitze ts9 bis tsl5 wird in Aufwärtsrichtung UL (Uplink von MS zu BS) benutzt. Dazwischen liegen ein oder mehrere Umschaltpunkte SP - in Fig. 2 nur ein Umschaltpunkt. Bei diesem TDD-Übertragungsverfahren ent- spricht das Frequenzband für die Aufwärtsrichtung UL dem Frequenzband für die Abwärtsrichtung DL. Gleiches wiederholt sich für weitere Trägerfrequenzen.
Innerhalb der Zeitschlitze ts werden Informationen mehrerer Verbindungen in Funkblöcken übertragen. Funkblöcke zur Nutzdatenübertragung bestehen aus Abschnitten mit Daten d, in denen empfangsseitig bekannte Trainingssequenzen mal bis man eingebettet sind. Die Daten d mit 1..N Symbolen sind verbindungsindividuell mit einer Feinstruktur, einem Teilnehmerkode c, gespreizt, so daß empfangsseitig beispielsweise n Verbindungen durch diese CDMA-Komponente (CDMA: Code Division Multiple Access) separierbar sind. Ein physikalischer Kanal wird dabei durch ein Frequenzband B, einen Zeitschlitz, z.B. ts6, und einen Teilnehmerkode c gebildet. Zur Übertragung von Ser- vices mit hohen Datenraten werden in der Regel mehrere physikalische Ressourcen zu einem logischen Kanal verknüpft. Zum Beispiel werden für den Service 144 kbit/s in Uplink und Downlink jeweils 8 physikalische Ressourcen benötigt.
Die Spreizung von einzelnen Symbolen der Daten d bewirkt, daß innerhalb der Symboldauer Tsym Q Chips der Dauer Tchip übertragen werden. Die Q Chips bilden dabei den verbindungsindividuellen Teilnehmerkode c. Weiterhin ist innerhalb des Zeitschlitzes ts eine Schutzzeit gp (guard period) zur Kompensa- tion unterschiedlicher Signallaufzeiten der Signale der Verbindungen vorgesehen. Die verwendeten Parameter der UMTS/TDD-Funkschnittstelle sind vorteilhafterweise:
Chiprate: 4096 Mcps Rahmendauer: 10 ms
Anzahl Zeitschlitze: 16
Dauer eines Zeitschlitzes: 625 μs
Spreizfaktor: 16
Modulationsart: QPSK Bandbreite: 5 MHz
Frequenzwiederholungswert: 1
Diese Parameter ermöglichen eine besonders geeignete Harmonisierung mit einem FDD-Modus (FDD: Frequency Division Duplex) für die 3. Mobilfunkgeneration.
Bevor jedoch die Nachrichtenübertragung für Nutzdaten zwischen einer mobilen Station MS und einer Basisstation BS beginnen kann, wird die Verbindung aufgebaut. Dazu senden Sen- demittel - nicht dargestellt - der mobilen Station MS in einem Zugriffskanal RÄCH einen Funkblock B0 in Aufwärtsrichtung UL, der als Zugriffsblock (RACH-Burst) ausgebildet ist und eine Kennung der mobilen Station MS und/oder Serviceanforderungen enthalten kann. Diese Kennung der mobilen Station MS, evtl. ergänzt durch weitere Angaben über die Basisstation BS oder über Kanäle, ist nach Fig. 3 in einem Datenanteil s, insbesondere einem Datenanteil d enthalten.
Im TDD-Modus wird die teilnehmerindividuelle Unterscheidung durch den Spreizkode c gegeben. Den mobilen Stationen wird vor dem Aufbau des RACH-Burst z. B. über den Broadcast Con- trol Channel (BCCH) in der Systeminformation mitgeteilt, daß die Spreizkodes c in zwei Mengen Ml und M2 unterteilt sind. Die Mengen Ml und M2 sind vorteilhafterweise disjunkt.
Die mobile Station MS, die eine Verbindung aufbauen möchte, erhält - wie auch aus Fig. 4 ersichtlich - zusätzlich die In- formation, daß zum Zugriff bzw. Verbindungsaufbau ein Spreiz¬ kode c aus entweder der Menge Ml oder der Menge M2 zu verwen¬ den ist, wenn sich die mobile Station MS in einem nahen Be¬ reich um die Basisstation BS herum befindet. Andernfalls, also bei einer größeren Entfernung von z. B. mehr als 2 km von der Basisstation BS muß die mobile Station MS zum Verbin¬ dungsaufbau einen Spreizkode aus der anderen Menge (also ent¬ sprechend M2 bzw. Ml) verwenden.
Die Ressourcenzuweisung erfolgt derart, daß die nahe gelege¬ nen mobilen Stationen MS zum Beginn (tO) und in der Mitte (tl) des RACH-Zeitschlitzes senden dürfen, während die ent¬ fernten mobilen Stationen MS nur zum Beginn des RACH-Zeitschlitzes (tO) senden dürfen.
Durch die Verwendung verschiedener Spreizkodes c für nahe gelegene und entfernte mobile Stationen stören sich deren bei der Basisstation BS eingehenden RACH-Bursts nicht und können zudem eindeutig identifiziert werden.
Tabelle 3 gibt ein erstes Beispiel für eine Aufteilung der Spreizkodes c an, mit der bei den vorstehend genannten Rahmenparametern maximal 26 mobile Stationen gleichzeitig auf das Netz zugreifen können. Dabei können 2 x |Ml j (= 20) nahe gelegene mobile Stationen MS und 1 x |M2| (= 6) entfernt gelegene mobile Stationen MS gleichzeitig bzw. zu den Zeitpunkten tO und tl eines RACH-Zeitschlitzes auf das Netzwerk zugreifen.
Tabelle 3:
Figure imgf000013_0001
Tabelle 4 zeigt ein anderes Beispiel, bei dem insgesamt 22 Teilnehmer gleichzeitig ohne Kollisionen auf den RACH-Zeit- schlitz zugreifen können.
Tabelle 4:
Figure imgf000014_0001
Für die Feststellung, ob es sich bei der mobilen Station MS um eine nahe gelegene oder eine entfernt gelegene handelt, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beschrieben werden nach- folgend Verfahren, die eine Entfernungsabschätzung anhand der Sendeleistung des BCCH und/oder des Verlaufs der Kanalimpulsantwort durchführen. Unterschieden wird dabei zwischen Verfahren, die auf Informationen vom BCCH zurückgreifen, und Verfahren, die ohne eine solche Information auskommen.
Bei einem ersten Verfahren wird auf dem BCCH mitgeteilt, mit welcher maximalen Sendeleistung Pmax der BCCH sendet. Unter Ausnutzung des Empfangspegels RXLEV, der an der mobilen Station MS empfangen wird, kann die mobile Station MS den Wege- Verlust bzw. Pathloss dP (= Pmax - RXLEV) berechnen. Dieser Pathloss dP ist ein Maß für die Entfernung der mobilen Station MS von der Basisstation BS .
Wenig vorteilhaft ist bei diesem Verfahren jedoch, daß einem derart berechneten Pathloss dP keine feste Entfernung zugeordnet werden kann. Der Wert des Pathloss dP hängt nicht nur von der tatsächlichen Entfernung sondern auch von den Umgebungsbedingungen ab, den sogenannten Environments wie Pico, Micro oder Macro, in denen jeweils unterschiedliche Ausbreitungsbedingungen für die elektromagnetischen Signale vorliegen. Dabei bedeutet: Pico = Kleinstellennetz mit einem Radius kleiner 100 m z.B. Bürogebäude, Micro = Netz mit einem Zellenradius kleiner 500 m, wie z.B. Innenstadtbereiche, und Macro = Netz mit einem Zellenradius bis ca. 2 bis 5 km oder größer im ländlichen Bereich oder Vororte.
Zur Bestimmung eines Korrekturwertes oder einer entsprechend korrigierenden Berechnungsformel für den Pathloss dP kann über den BCCH zusätzlich eine Umgebungsinformation übermittelt werden, die angibt welches Environment für die vorlie¬ gende Zelle charakteristisch ist. Eine entsprechende Formel zur Bestimmung des korrigierten Pathloss kann in der mobilen Station MS enthalten und/oder von der Basisstation über den BCCH übermittelt werden.
Alternativ können gemäß einem zweiten Verfahren über den BCCH auch direkt Informationen übermittelt werden, die angeben, zu welchem unkorrigierten Pathloss dP welche Entfernung bzw. welche Spreizkodemenge Ml bzw. M2 gehört. Beispielsweise kann ein von der Basisstation BS oder von einer von deren Zellen Z abhängiger Pathloss-Vergleichswert Pdistanz ausgesendet werden. Dieser Pathloss-Vergleichswert Pdistanz wird dann von der mobilen Station MS, die einen Zugriff einleiten will, empfangen und mit dem berechneten Pathloss dP oder direkt mit der von der mobilen Station gemessenen Sendeleistung RXLEV verglichen. Ist RXLEV bzw. dP kleiner oder gleich dem Pathloss-Vergleichswert Pdistanz, so handelt es sich um eine nahe gelegene mobile Station MS. Beim Vergleich muß auf das Vorzeichen aufgepaßt werden. Bei einem Minuszeichen muß der Vergleich größer lauten. Die mobile Station MS wählt hier entsprechend einen Spreizkode c aus der ersten Menge Ml aus. Andernfalls handelt es sich um eine entfernt gelegene mobile Station MS, die einen Spreizkode c aus der zweiten Menge M2 auswählen muß.
Bei einem dritten beispielhaften Verfahren wird die Entfernung u. a. aus dem Verlauf der Kanalimpulsantwort geschätzt. Verschiedene Kanalimpulsantworten entstehen dadurch, daß ein gesendeter Impuls den Empfänger über mehrere zueinander verschiedene Ausbreitungspfade erreicht, z. B. auf dem direkten Weg und/oder nach Reflexionen an verschiedenen Streuobjekten. Das heißt, statt eines einzigen gesendeten Impulses empfängt der Empfänger mehrere hinsichtlich Zeit und Amplitude zuein¬ ander verschobene Impulse, die Impulsantwort. Die Impulsant- wort ist für jedes Environment individuell. Die mobile Sta¬ tion MS könnte also von alleine auf das Environment schließen und eine entsprechende Pathloss-Formel anwenden.
Falls dabei der Pathloss dP kleiner oder gleich dem Pathloss- Vergleichswert Pdistanz ist, dann wird für den RACH-Burst ein Spreizkode c aus der Menge Ml genommen und der Zugriff auf den RÄCH kann wahlweise zu den Zeiten tO oder tl erfolgen. Andernfalls muß für den Zugriff ein Spreizkode c aus der Menge M2 gewählt werden und die mobile Station MS darf den RACH-Burst nur zum Zeitpunkt tO des RACH-Zeitschlitzes senden.
Ein viertes Verfahren benötigt keine Übertragung spezieller Entfernungsinformationen über den BCCH. Bei diesem Verfahren erfolgt eine grobe Abschätzung der Entfernung zwischen einer mobilen Station MS und einer Basisstation BS direkt auf Grundlage des Delay-Spreads der vorstehend beschriebenen Kanalimpulsantwort. Aufgrund der zeitlichen Dauer der Impulsantwort bzw. der zeitlichen Entfernung der x ersten Impulse kann der Empfänger auf die geographische Entfernung der
Streuobjekte und darüber indirekt auf die Entfernung zum Sender schließen. Mit diesem Entfernungsmaß kann die zu verwendende Menge Ml oder M2 der Spreizkodes c analog zum ersten Verfahren festgestellt werden.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Anzahl der Spreizkodes c für einzelne Basisstationen BS und/oder auch zusätzlich durch das Operations- und WartungsZentrum OMC oder die Basisstation BS selber verwaltet werden. Besonders vorteil- haft ist eine automatische verkehrsabhängige Anpassung der Spreizkodemengen Ml und M2 aufgrund des momentanen Verkehrsaufkommens aus unterschiedlichen Distanzen. Im Falle einer Anpassung durch eine der Basisstationen BS informiert diese das Operations- und WartungsZentrum OMC.
Weiterhin ist es nicht zwingend erforderlich, die Informatio- nen über die Spreizkodemengen Mx von der Basisstation an mo¬ bile Stationen MS zu übermitteln, wenn die erforderlichen In¬ formationen bereits in den mobilen Stationen bereitgestellt sind.
Natürlich ist im Rahmen weiterer Ausführungsmöglichkeiten auch die Bereitstellung weiterer Spreizkodemengen Mx für eine größere Anzahl von Entfernungsabschnitten und/oder für längere RACH-Zeitschlitze möglich. Lange RACH-Zeitschlitze, die z. B. aus mehreren aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen gebil- det werden könnten, können auch für die Aufnahme von mehr als zwei zeitlich orthogonalen und/oder auch längeren Funkblöcke bzw. RACH-Bursts untergliedert sein.
Auch muß die Einteilung der Kodes (Ml, M2) nicht zwangsläufig rein entfernungsabhängig erfolgen. Im Bereich von Küsten mit einem seeseitig nur geringem, landseitig aber höherem Verbindungsbedarf kann auch eine richtungsabhängige oder richtungs- und entfernungsabhängige Aufteilung der Kodemengen (Ml, M2) für einzelne Zellen einer Basisstation (BS) vorgenommen wer- den.
Vorteilhaft ist die Verwendung einer räumlichen Aufteilung in Verbindung mit adaptiven Antennen oder sektorisierten Zellen, die zum Beispiel bei SDMA (Space Division Multiple Access) eingesetzt werden. Solche Systeme bezeichnet man bei einer Verwendung von Spreizkodes z.B. als SCDMA-Systeme und bei Verwendung einer TDD-Struktur als TD/SCDMA. In sektorisierten Zellen kann beispielsweise eine Basisstation BS, die mit 3 Richtantennen ausgestattet ist (3 Sektoren a z. B. 120 Grad), disjunkte Spreizkodes für den RACH-Burst benutzen. Dabei wird die Gesamtmenge der Spreizkodes z.B. in 3 disjunkte Mengen aufgeteilt, also für jeden Sektor eine Teilmenge. Alternativ können von einer nahe gelegenen mobilen Station MS zum Verbindungsaufbau insbesondere auch die in Fig. 5 darge¬ stellten Funkblöcke Bl oder B2 ausgesendet werden, wobei diese einen Datenanteil s wie beim Funkblock BO und zusätz¬ lich einen erweiterten Schutzzeitanteil egp aufweisen.
Die Funkblöcke Bl und B2 sind dabei unterschiedlich strukturiert. Der erste Funkblock Bl nimmt die erste Hälfte des Zeitschlitzes tslO ein, während der zweite Funkblock B2 die zweite Hälfte einnimmt. Die jeweils komplementäre Hälfte wird durch den erweiterten Schutzzeitanteil egp ausgefüllt. Dadurch füllen die Funkblöcke Bl und B2 zusammen mit dem erweiterten Schutzzeitanteil egp den gesamten Zeitschlitz tslO des Zugriffskanals aus (siehe auch Tab. 2) .
Der erste und zweite Funkblock Bl bzw. B2 enthalten in ihrem Datenanteil s z. B. je eine Mittambel ma inmitten von je zwei Nutzdatenteilen data. Abgeschlossen wird der Datenanteil s mit je einer Schutzzeit gp.
Für ein Detektieren eines Funkblocks B0 zum Zeitpunkt tl oder t2, bzw. der Funkblöcke Bl oder B2, ist es wichtig, daß sie zu vorhersehbaren Zeitpunkten innerhalb des Zeitschlitzes tslO bei der empfangenden Station eintreffen, d.h. bei einem Senden in Aufwärtsrichtung UL bei der Basisstation BS . Vorteilhafterweise wird dazu eine Grobsynchronisation der mobilen Station MS auf ein Zeitraster der Basisstation BS vorgenommen. Eine verbesserte Auswertung wird möglich, wenn zu- sätzlich ein individueller Sendezeitpunktabgleich bei den mobilen Stationen MS durchgeführt wird, der jeweils die unterschiedlichen Signallaufzeiten berücksichtigt. Der Sendezeitpunktabgleich erfolgt beispielsweise durch das Einstellen einer Vorhaltzeit, die zyklisch neu berechnet wird.
Die Auswertung der Zugriffsblöcke wird in einer Basisstation BS gemäß Fig. 6 durchgeführt. Diese besteht aus einer Sen- de/Empfangseinrichtung TX/RX, die Empfangssignale vom Fre¬ quenzbereich der Nachrichtenübertragung in das Basisband um¬ setzt, analog/digital wandelt und die Empfangssignale verstärkt und auswertet. Eine digitale Signalverarbeitung findet in einer Signalverarbeitungseinrichtung DSP als Empfangsmittel statt. Eine Kanalschätzung wird durchgeführt und die gesendeten Datensymbole werden detektiert.
Eine Signalauswerteeinrichtung SA extrahiert die Datenanteile s der Zugriffsblöcke BO bzw. Bl und B2 und entnimmt die Anforderungen zur Ressourcenzuteilung. Die Ressourcenzuteilung selbst wird in der Einrichtung RNM (Fig. 1) zum Zuteilen von funktechnischen Ressourcen vorgenommen und zurück zur Basisstation BS signalisiert. Eine Steuereinrichtung SE weist den mobilen Stationen MS daraufhin durch Zusammenstellen eines dementsprechenden Signalisierungsblocks und Senden dieses Blocks durch die Sende/Empfangseinrichtung TX/RX einen Kanal zur Nachrichtenübertragung zu.
Auch das Zusammenwirken der Komponenten und die Einstellung des Sendezeitpunkts wird durch die Steuereinrichtung SE gesteuert. Zugehörige Daten über die konkreten Gegebenheiten der Verbindung werden in einer Speichereinrichtung MEM gespeichert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Datenübertragung in einem Funk-Kommunikationssystem mit zumindest einer Basisstation (BS) und mehreren Teilnehmerstationen (MS), bei dem jeweils eine Basisstation (BS) mit mehreren Teilnehmerstationen (MS) über eine Funkschnittstelle verbindbar ist,
Funkblöcke (BO; Bl, B2) von sendenden Stationen (MS, BS) jeweils in Zeitschlitzen (ts) aussendbar sind, und - die Funkblöcke (BO; Bl, B2) mittels Kodes (c) kodiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodes (c) auf zumindest zwei Kodemengen (Ml, M2) aufgeteilt werden und die Kodemengen (Ml, M2) verschiedenen Zeitpunkten (tO, tl) für den Sendebeginn des jeweiligen Funkblocks zugeordnet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die sendenden Stationen Teilnehmerstationen (MS) sind und die empfangende Station (BS) die Basisstation (BS) ist
und bei dem die Funkblöcke (B0; Bl, B2) Zugriffsfunkblöcke für eine Ressourcenanforderung oder eine Bestätigungsmeldung sind.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kodes (c) . als individuelle Spreizkodes (c) zum Spreizen des Funkblocks verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kodemengen (Ml, M2) abhängig von der Richtung und/oder von der Entfernung zwischen sendender und empfangender Station (MS, BS) den Zeipunkten (tO, tl) zugeordnet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem eine Abschätzung oder Bestimmung der Entfernung und/oder Richtung bei einer der Stationen (MS) durch eine Analyse eines zuvor empfangenen Signals (BCCH) und/oder mit- tels zusätzlicher Informationen vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
- bei dem eine Information der Sendeleistung (Pmax) über das zuvor empfangene Signal (BCCH) empfangen und - bei dem mittels der Sendeleistung (Pmax) und der Empfangs- leistung (RXLEV) ein Pathloss (dP) bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 - 6, bei dem zur Berücksichtigung von Umgebungseinflüssen ein Kor- rekturwert und/oder eine korrigierende Berechnungsformel ermittelt und bei der Bestimmung der Entfernung mit berücksichtigt werden, wobei eine oder mehrere Korrekturformeln in der abschätzenden bzw. bestimmenden Station (MS) vorab gespeichert sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem Korrekturparameter, und/oder Korrekturformeln, über ein zuvor empfangenes Signal (BCCH) empfangen und/oder bestimmt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 - 8, bei dem ein Pathloss-Vergleichswert (Pdistanz) über ein zuvor empfangenes Signal (BCCH) empfangenen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 - 9, bei dem die Abschätzung bzw. Bestimmung mittels einer zuvor empfangenen Kanalimpulsantwort eines empfangenen Signals (BCCH) durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Abschätzung auf Grundlage eines Delay-Spreads ei- ner zuvor empfangenen Kanalimpulsantwort eines empfangenen Signals (BCCH) durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aufteilung der Kodes (c) zu den Kodemengen (Ml, M2) geändert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Änderung der Aufteilung der Kodes (c) zu den Ko- demengen (Ml, M2) verkehrsabhängig durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 11, bei dem die Kodes (c) und/oder die Kodemengen (Ml, M2) in den einzelnen Stationen (MS, BS) vor der ersten Inbetriebnahme abgespeichert und/oder aktualisiert werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Funkblöcke (B0; Bl, B2) von der sendenden Station (MS, BS) zeitlich nacheinander zu einem Startzeitpunkt (tO) des Zeitschlitzes (ts) oder zu einem späteren Zeitpunkt (tl) des Zeitschlitzes (ts) gesendet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem als späterer Zeitpunkt (tl) die Zeit des Startzeit- punkts (tO) zuzüglich eines ganzzahligen Vielfachen der Dauer eines der Funkblöcke (B0; Bl, B2) festgelegt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- bei dem die Funkblöcke (B0; Bl, B2) mit einem zugeordneten Kode (c) der ersten Kodemenge (Ml) von der sendenden Station
(MS, BS) beliebig zum Startzeitpunkt (tO) des Zeitschlitzes
(ts) oder zu einem späteren Zeitpunkt (tl) des Zeitschlitzes
(ts) gesendet werden dürfen,
- während die Funkblöcke (B0; Bl, B2) mit einem zugeordneten Kode (c) einer anderen Kodemenge (M2) von der sendenden Station (MS, BS) nur zum Startzeitpunkt (tO) des Zeitschlitzes (ts) oder bei einer Vielzahl späterer Zeitpunkte (tl) nur bis zu einem von der Kodemenge (M2) abhängigen spätesten Zeit¬ punkt des Zeitschlitzes (ts) gesendet werden dürfen.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Funkblöcke (BO; Bl, B2) kurze, zueinander zeitlich orthogonale Funkblöcke (BO; Bl, B2) mit vorzugsweise einer erweiterten Schutzzeit (egp) verwendet werden.
19. Funk-Kommunikationssystem, mit - zumindest einer, Basisstation (BS) und mehreren
Teilnehmerstationen (MS), die zur Datenübermittlung über eine Funkschnittstelle verbunden sind, und einer Kodesignal-Verarbeitungseinrichtung (SA, RNM) in zumindest einer der Stationen (MS, BS) zum Verarbeiten von empfangenen bzw. zu versendenden Signalen, in Form von Funkblöcken (BO; Bl, B2), die mit einem Kode (c) kodiert sind, gekennzeichnet durch eine Speicher- und/oder Bereitstellungseinrichtung in zumindest einer der Stationen (MS, BS) zum Bereitstellen von zumindest zwei Kodemengen (Ml, M2) mit den Kodes (c) , wobei die Kodemengen (Ml, M2) verschiedenen Zeitpunkten (tO, tl) für den Sendebeginn des jeweiligen Funkblocks zugeordnet sind.
20. Funk-Kommunikationssystem nach Anspruch 19 mit einer Zugriffsblock-Bildungseinrichtung zum Erstellen eines Zugriffsblocks mit einem aus der Kodemenge (Ml, M2) entsprechend ausgewähltem Kode (c) .
21. Funk-Kommunikationssystem nach Anspruch 19 oder 20, mit einer Lagebestimmungseinrichtung zum Abschätzen oder Bestimmen der Entfernung zwischen den Stationen (MS, BS) und/oder der Ausrichtung dieser zueinander und einer Kodesignal-Zuweisungseinrichtung, die aufgrund des Er- gebnisses der Lagebestimmungseinrichtung zumindest einer der Stationen (MS, BS) eine entsprechende Kodemenge (Ml, M2) zuordnet.
22. Funk-Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 21 mit einer Zugriffszeit-Zuordnungseinrichtung zum Zuordnen eines frühen Zugriffszeitpunktes (tO) auf einen RACH-Zeit- schlitz im Falle einer Entfernung zwischen den Stationen, die größer als ein Bezugswert ist, und andernfalls eines frühen und/oder späteren Zugriffszeitpunktes (tO, tl) .
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