WO2001065880A1 - Verfahren und anordnung zur übertragung von dateneinheiten in zeitschlitzrahmen einer zeitmultiplex-struktur - Google Patents

Verfahren und anordnung zur übertragung von dateneinheiten in zeitschlitzrahmen einer zeitmultiplex-struktur Download PDF

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WO2001065880A1
WO2001065880A1 PCT/DE2001/000734 DE0100734W WO0165880A1 WO 2001065880 A1 WO2001065880 A1 WO 2001065880A1 DE 0100734 W DE0100734 W DE 0100734W WO 0165880 A1 WO0165880 A1 WO 0165880A1
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Inventor
Egon Schulz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H04W28/18—Negotiating wireless communication parameters

Definitions

  • the present invention relates to a method and an arrangement for the transmission of data units with useful data and redundancy data in the time slot frame of a communication link with a time-division multiplex structure between a base station and a subscriber terminal.
  • the present invention comprises a communication system, in particular a radio communication system and a subscriber terminal for operation in a communication system, in particular in a radio communication system.
  • the data units can contain different types of data, for example data of a voice connection or a data connection, and these data units can be transmitted in different types of communication systems such as fixed network communication systems or radio communication systems, in particular mobile radio communication systems.
  • An example of current radio communication networks are networks based on the GSM standard and with a TDMA time-division multiplex transmission method, which are operated at carrier frequencies of 900, 1800 or 1900 MHz.
  • Another example are future radio communication systems such as UMTS, which, depending on the network type, has at least one frequency band with a TDD time-division multiplex transmission method or is based on a TD / CDMA time-division multiplex transmission method and uses carrier frequencies in the range of approximately 2000 MHz.
  • the data to be transmitted are transmitted on these carrier frequencies between network-side base stations of the communication system and subscriber-side mobile or stationary subscriber terminal devices.
  • the present invention is primarily explained on the basis of radio communication systems.
  • the data to be transmitted are divided into data units (resource umts RU).
  • data units resource umts RU
  • a data unit is assigned to a time slot frame of the time-division multiplex structure.
  • one time slot per time slot frame is made available for this transmission when using a fill rate speech codec.
  • a half-rate speech codec is used for the transmission, which requires only half the amount of data per time unit with a largely identical quat act, a time slot is only required in every second time slot frame.
  • redundancy data are inserted into the data units, which serve to protect against interference during data transmission. It has been found that there are particularly favorable ratios of useful data to redundancy data for data transmission, which are achieved especially when an approximately equal amount of useful data and redundancy data are provided in one data unit. In this case, an information rate R of approximately 0.5 is obtained, the information rate being defined as the ratio of the transmitted user data rate to the transmitted overall data rate.
  • This experience has the advantage that it is no longer the uniform assignment of data units to time slot frames that is the determining variable for the ratio of useful data to redundancy data in a data unit, but rather the desired ideal as possible
  • Ratio of user data to redundancy data is established and only then is the data units formed from this divided into the time slot frames.
  • the ratio of user data to redundancy data can thus be set much more freely and thus optimized.
  • the subsequent division or assignment of the data units to time slot frames ensures that only as many data units are provided as are actually required for the transmission of this amount of data.
  • the number of data units per time slot frame can vary. For example, it can be provided that for an uplink (uplink) from the subscriber terminal to the base station, the data units are assigned to time slot frames differently than for a downlink (downlink) from the base station to the subscriber terminal.
  • the upward direction and the downward direction can be adapted independently of one another to the individual circumstances of the corresponding transmission direction and thus optimized.
  • the data units can in principle be assigned to the time slot frames as desired. However, the assignment can nevertheless have a certain system. For example, it can be provided that the number of data units per time slot frame varies periodically. Different treatment of the upward direction and the downward direction can also be provided in this special case. For example, a different period of the periodic variation can be selected for the upward direction than for the downward direction.
  • the period of the periodic variation can in principle be chosen arbitrarily, it is preferably provided that the period is based on the unit of time on which the method according to the invention is based. It can be provided that the period of the periodic variation is an integral multiple of the time unit.
  • a different assignment of the data units to the time slots can be selected. For example, it can be provided that the data units are assigned to one or more time slots per time slot frame. The corresponding assignment must of course be supported by the communication system and the relevant subscriber terminal.
  • At least one of the defined amounts of data per unit of time can already be largely predetermined by the technical circumstances of the communication system or of the subscriber terminal. However, it can preferably be provided that at least one of the data quantities per unit of time is determined as a function of the transmission parameters of the communication link.
  • One such transmission parameter which would certainly have to be taken into account in this context, is the transmission quality of the communication link.
  • the individual circumstances of the communication connection can be dealt with when defining the defined amounts of data per unit of time.
  • Such a determination can either be made once for a communication connection, but a dynamic change can also be made when changing selected transmission parameters. see adjustment of the definition of at least one of the data quantities per unit of time.
  • data of a voice connection are transmitted to the data units and the duration of a speech frame of the speech codec used to generate the speech data is selected as the time unit.
  • a characteristic time unit of the data to be transmitted is therefore chosen as the time unit, namely a voice frame, and not, as previously, a time unit of the time division multiplex communication connection, namely a time slot frame.
  • a corresponding characteristic time unit of the data to be transmitted can also be selected in the case of a transmission of data of a data connection in the data units, in which case the duration of the interleaving depth of the interleaving of this data on the time slot frame of the time-division multiplex structure is preferably selected as the time unit.
  • the present invention also includes an arrangement for transmitting data units according to claim 12
  • the arrangement has a device which is embossed for
  • TU for redundancy data (RD) of the communication link
  • Such an arrangement can, for example, be part of a communication system, in particular radio communication system, this communication system having at least one base station. However, it can also be part of a subscriber terminal which is designed for operation in a communication system, in particular in a radio communication system.
  • Figure 1 Schematic representation of an inventive mobile radio system.
  • Figure 2 Schematic representation of a time slot structure of a TDD system.
  • Figure 3 Schematic representation of a data unit
  • FIG. 4 Schematic representation of a data unit of a TD / SCDMA system.
  • Figure 5 Schematic representation of a data block
  • FIG. 1 shows a radio communication system which has a large number of switching devices MSC which are connected. At least one of these switching mechanisms MSC forms an access to further communication systems, for example a fixed network communication system PSTN.
  • the switching devices MSC are connected to a device RNM for allocating resources in the radio communication system, to which various base stations BS are connected.
  • the radio communication system also has an operation and maintenance center OMC, which is also connected to the RNM.
  • the base stations BS contain, in addition to other functions, above all a device, here generally called an RU unit, which is designed to carry out the method according to the invention in the base station BS.
  • This device thus serves to determine the data quantities per time unit, to form the data units RU (Resource Unit) and to divide these data units into time slot frames TF.
  • Such a time slot frame TF is shown in FIG. 2 using the example of a TDD radio communication system.
  • the base stations BS are connected to subscriber terminals MS via communication links, which can be mobile subscriber terminals MS in particular.
  • the radio communication system is then designed as a mobile radio system.
  • the base station BS there is a bidirectional communication connection between the base station BS and the subscriber terminal MS with an upward direction UL (uplink) from the subscriber terminal MS to the base station BS and a downlink direction DL (downlmk) from the base station BS to the subscriber MS terminal.
  • UL uplink
  • DL downlink direction
  • the subscriber terminal devices MS In order to enable the assignment of data units RU to time slot frame TF according to the method according to the invention also for the upward direction UL, the subscriber terminal devices MS also have a device RU unit which is designed to carry out the method according to the invention.
  • a transmission mode is provided which works according to a TDD method.
  • a time slot frame TF has 15 time slots ts (previously, 16 time slots ts were provided here per time slot frame), each of which has a duration of around 667 ⁇ s. The entire time slot frame TF then has a duration of 10 ms. Such a time slot frame TF is shown in FIG. 2.
  • a part of the time slots ts of a TDD time slot frame TF is used for the uplink direction UL from the subscriber terminal MS to the base station BS, the other part of the time slots ts of the time slot frame TF is used for the downlink direction DL from the base station BS to the subscriber terminal MS ,
  • At least one switch point SP switch g point is inserted between the time slots ts of the upward direction UL and the downward direction DL, which can be shifted within the time slot frame TF in order to enable asymmetrical allocation of the time slots ts to the upward direction and to the downward direction ,
  • FIG. 2 shows such a time slot structure of a TDD transmission mode, in which a time slot frame TF comprises 15 time slots ts0 to tsl4.
  • a time slot frame TF comprises 15 time slots ts0 to tsl4.
  • the first eight time slots ts0 to ts7 are assigned to the waiting direction DL
  • the remaining time slots ts8 to tsl4 after the switchover point SP are assigned to the waiting direction UL.
  • a plurality of switching points SP can also be provided within such a time slot frame, and these switching points can be added to the time slot frame TF e at different points.
  • FIG. 3 shows the division of a data unit RU that can be transmitted within a time slot ts of such a time slot frame TF.
  • This data block comprises a first set of user data D1, followed by a middle data area (midamble MA) for signaling and measurement data, a second set of user data D2 and control data GP for Verification of an error-free transmission of the user data.
  • a plurality of data units RU can be transmitted per time slot ts, which are coded by codes orthogonal to one another.
  • FIG. 4 shows a data unit of a TD / SCDMA system, which represents a communication from a UMTS-TDD transmission mode and SMART antennas.
  • the structure of the data units RU largely corresponds to that of the usual TDD transmission mode.
  • the data areas L1 can be used to transmit special signaling data such as Power control information can be used.
  • a time-division multiplex structure is provided in which a time slot frame TF has a duration of 5 ms and comprises 8 or 10 time slots ts. Up to 16 mutually orthogonal codes can be assigned to each individual time slot ts.
  • a TD / SCDMA system with 8 time slots ts per time slot frame TF can transmit up to 128 data units RU per time slot frame TF and a TD / SCDMA system with 10 time slots ts per time slot frame TF up to 160 data units RU per time slot frame TF ,
  • the size of the data areas within the data units RU can also vary. Three options are provided for this, which are listed in Table 1, whereby each of the options always includes 2 Ll symbols (2x1) and 16 GP symbols:
  • Table 1 The data rate, ie the amount of data transferred per unit of time, is given in Table 1 kbit / s, so that a second was initially selected as the unit of time.
  • FIG. 5 shows a data unit RU of a GSM radio communication system.
  • This data unit RU has two data areas D1 and D2, each with 57 data bits or data symbols, a data area MA for a training sequence with 26 data bits, a data area GP with control data with a length of i data bits and 2 additional data bits S, which are referred to as stealing bits become.
  • the logical beginning and the logical end of the data unit RU are marked by tail bits TB.
  • a data unit RU with a total of 114 data symbols can be transmitted in each time slot ts.
  • Voice data is generally transmitted in a GSM radio communication system. These are encoded with a speech codec before transmission. The duration of a speech frame for these speech codecs is 20 ms.
  • Rate codec 260 data bits or data symbols are generated by the speech codec every 20 ms. This corresponds to a data rate of 13 kbit / s. Subsequently, redundancy data for error correction are added to this voice data, the redundancy data serving to protect against interference during the transmission of the data over the communication link. In the case of a fill rate codec, the redundancy is 9.8 kbit / s, resulting in a total data rate of 22.8 kbit / s. Such a data rate occupies just one time slot ts per time slot frame TF of a GSM radio communication system.
  • the same structure is used for a half rate codec as for a fill rate codec.
  • only half the amount of data is transferred per unit of time.
  • a data rate of 5.6 kbit / s is provided for the speech data, to which redundancy data with a data rate of 5.6 kbit / s are added.
  • redundancy data with a data rate of 5.6 kbit / s are added.
  • Two speech codecs can also be used in UMTS radio communication systems.
  • two data units RU per time slot frame TF are required to transmit the data in a UMTS system, in particular in a TDD or TD / SCDMA system, since a data unit RU only has a capacity of
  • a maximum of 40 communication connections can thus be provided in a time slot frame, which, as stated above, can contain up to 160 data units RU, since one data unit Ru each has to be provided for the waiting direction UL and one for the downward direction DL.
  • Voice data of 8 kbit / s is provided.
  • redundancy data with a ner data rate of 3.2 kbit / s added so that there is a total data rate of 11.2 b ⁇ t / s.
  • one data unit RU is required per time slot row TF.
  • the proposed data rate of the redundancy data of 3.2 kbit / s is too low compared to the intended data rate of the user data of 8 kbit / s. Error correction cannot be carried out effectively enough with this behavior of user data to redundancy data.
  • An information rate of R 0.71 is therefore too high.
  • a time unit TU can in principle also be considered a second, so that, for example, a user data rate of 8 kbit / s, for example for voice data, and a redundancy data rate of 8.8 kbit / s can be provided.
  • the amount of data can also be related to another time unit TU, such as the duration of a speech frame, ie 20 ms. Six data units RU per speech frame time are then required for the data rates of 8 kbit / s of user data and 8.8 kbit / s of redundancy data mentioned as examples.
  • the large information rate R now determining thus results in a certain number M of data units RU per time unit TU, for example six data units RU per speech frame duration.
  • the duration of a speech frame in a UMTS radio communication system corresponds to a duration of four time slot frames TF of 5 ms each
  • the number of data units RU per time slot frame TF is not constant and can in principle be varied almost as desired. It is only necessary to transmit an average of 1.5 data units RU per time slot frame TF, although only complete data units RU can be transmitted in one time slot frame TF. Since the specification of a non-constant number of data units RU per time slot frame is not very practical , the number of data units RU can conveniently be related to the time TU, for example the duration of a speech frame.
  • the division shown in Table 2 relates to a direction of transmission of the communication link, that is, for example, to the downward direction DL.
  • a direction of transmission of the communication link that is, for example, to the downward direction DL.
  • the other transmission direction i.e. the upward direction UL in this case, as shown in Table 3, an identical and thus a symmetrical division can be selected (DL1 / UL1, DL5 / UL5), but it can also be different from the division of the other transmission direction can be selected (DL2 / UL2, DL3 / UL3, DL4 / UL4, DL6 / UL6).
  • L t L t
  • the number of data units RU per time slot frame TF has a periodic variation, the period duration in each case being equal to the duration of a time unit TU, namely the duration of a speech frame.
  • the Pe ⁇ o ⁇ en ⁇ auer can also be chosen larger, namely as an integral multiple of a time unit TU, i.e. of a language frame. Various examples of this are shown in Table 4.
  • the period is the duration of two language frames, in the second example three language frames, in the third example one language frame and in the fourth example again three language frames.
  • an identical division can be provided for both transmission directions or a different division for each transmission direction, in particular a division with different period durations for the two transmission directions.
  • a dynamic adaptation of this ratio and thus the information rate R to the current conditions of the communication link can also be provided. For example, if the transmission parameters such as the transmission quality change, a change e.g. the amount of redundancy data RD, the
  • Amount of useful data ND can be kept constant. If the communication connection becomes worse, the added amount of the redundancy data RD can be increased in order to achieve an improved error correction. A greater number of data units RU per time unit TU are then provided in order to be able to accommodate this increased amount of redundancy data RD. Conversely, if the quality of the communication connection is improved, the amount of redundancy data RD can be reduced and the number of required data units RU per time unit TU can be reduced. This dynamic adaptation can take place separately for each transmission direction UL, DL.
  • a time characteristic TU analogous to the voice frame duration of the voice connection is used as a character unit for the data connection. see time period selected, for example the duration that corresponds to the interleaving depth with which the interleaving g of the data takes place on the time slot frame TF. Analogous to, for example, the voice connection according to the method according to the invention, a certain number of data units RU then result during the duration of this interleaving depth or a multiple of the interleaving depth.
  • the overall data rate is 134.4 kbit / s.
  • a total of 12 data units RU per time slot frame TF are required to transmit the data.
  • Ten time slot frames TF1 to TF10 are required for a time unit TU the length of the interleave depth of 50 ms, for example.
  • a total of 120 data units RU with an average of 12 data units RU per time slot frame are to be transmitted in these ten time slot frames. These can in turn be divided identically or differently for the two transmission devices UL, DL. Table 5 below shows some examples of such divisions.
  • the period is ⁇ eracte the duration of the interleaving depth.
  • the period can also, analogous to the voice connection, be a multiple of the duration of the interleaving depth.
  • More than just one time slot ts per time slot frame TF can also be used for the transmission of the data. This applies to the third example DL3 / UL3 of the table above, since there more than 16 data units RU per time slot frame TF have to be transmitted into the time slot frames TF1, TF3, TF5, TF7. Since only a maximum of 16 data units RU can be transmitted per time slot ts, at least two time slots ts per time slot frame TF are required for the transmission of the data in this case.
  • Data units RU not used in a time slot frame TF can be used, for example, by further connections or for the transmission of data packets.
  • the packet data transmission has the advantage that very fast access to a free data unit RU is possible and thus the capacity of the system is optimally used.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Übertragung von Dateneinheiten (RU) mit Nutzdaten (ND) und Redundanzdaten (RD) in einer Zeitmultiplex-Struktur, wobei zuerst Datenraten für die Nutzdaten (ND) und für die Redundanzdaten (RD) festgelegt und die daraus gebildeten Dateneinheiten (RU) den Zeitschlitzrahmen (TF) zugeordnet werden. Die Zahl der Dateneinheiten (RU) pro Zeitschlitzrahmen (TF) ist dabei nicht fest vorgegeben, sondern sie kann variieren. Damit kann ein gewünschtes, ideales Verhältnis von Nutzdaten zu Redundanzdaten in den Dateneinheiten erreicht werden.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zur Übertragung von Dateneinheiten m Zeitschlitzrahmen einer Zeitmultiplex-Struktur
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Übertragung von Dateneinheiten mit Nutzdaten und Redundanzdaten m Zeitschlitzrahmen einer Kommunikationsverbindung mit einer Zeitmultiplex-Struktur zwischen einer Basisstation und einem Teilnehmer-Endgerat . Außerdem umfaßt die vorliegene Erfindung ein Kommunikationssystem, insbesondere ein Funk-Kommunikationssystem und ein Teilnehmer-Endgerat für üen Betrieb m einem Kommunikationssystem, insbesondere in einem Funk-Kommunikationssystem.
Die Dateneinheiten können verschiedene Arten von Daten enthalten, beispielsweise Daten einer Sprachverbindung oder einer Datenverbindung, und diese Dateneinheiten können in verschiedenen Arten von Kommunikationssyte en wie Festnetz-Kom- munikationssystemen oder Funk-Kommunikationssystemen, insbesondere Mobilfunk-Kommunikationssystemen, übertragen werden.
Ein Beispiel für aktuelle Funk-Kommunikationsnetze sind Netze nach dem GSM-Standard und mit einem TDMA-Zeitmultiplex-Uber- tragungsverfahren, die bei Tragerfrequenzen von 900, 1800 oder 1900 MHz betrieben werden. Ein weiteres Beispiel sind zukunftige Funk-Kommumkationssysteme wie UMTS, welches e nach Netztyp mindestens ein Frequenzband mit einem TDD-Zeit- multiplex-Ubertragungsverfahren aufweist oder auf einem TD/CDMA-Zeitmultiplex-Ubertragungsverfahren basiert und Tragerfrequenzen im Bereich von ca. 2000 MHz nutzt. Auf diesen Tragerfrequenzen werden die zu übertragenden Daten zwischen netzseitigen Basisstationen αes Kommunikationssystems und teilnehmerseitigen mobilen oder stationären Teilnehmer-Endge- raten übertragen. Im weiteren wird d e vorliegende Erfindung vornehmlich anhand von Funk-Kommunikationssystemen erläutert. In diesen Kommunikationssystemen, insbesondere Funk-Kommuni- kationssystemen, werden die zu übertragenden Daten auf Dateneinheiten (Resource Umts RU) aufgeteilt. So wird zum Bei- spiel bei GSM oder bei dem zukunftigen UMTS-Standard im TDD- Ubertragungsmodus im Falle einer Übertragung von Sprachdaten eine Dateneinheit zu einem Zeitschlitzrahmen der Zeitmultiplex-Struktur zugeordnet. Bei einem GSM-System wird bei Verwendung eines Füll Rate Sprachcodecs ein Zeitschlitz pro Zeitschlitzrahmen für diese Übertragung zur Verfugung gestellt. Wird für die Übertragung jedoch ein Half Rate Sprachcodec verwendet, der pro Zeiteinheit lediglich die halbe Datenmenge bei weitgehend gleicher Qualltat benotigt, so wird nur m jedem zweiten Zeitschlitzrahmen ein Zeitschlitz beno- tigt. Diese Sprachcodecs sind aus dem Stand der Technik bereits hinreichend bekannt.
In die Dateneinheiten werden neben Nutzdaten zusatzlich Redundanzdaten eingefugt, die zum Schutz gegen Störungen wah- rend der Daten bertragung dienen. Es hat sich dabei herausgestellt, daß es für die Datenübertragung besonders gunstige Verhaltnisse von Nutzdaten zu Redundanzdaten gibt, die speziell dann erreicht werden, wenn eine etwa gleiche Menge von Nutzdaten und Redundanzdaten m einer Dateneinheit vorgesehen werden. Man erhalt für diese Falle eine Informationsrate R von etwa 0, 5, wodei die Informationsrate als Verhältnis von übertragener Nutzdatenrate zu übertragener Gesamtdatenrate definiert ist.
Es können nur komplette Dateneinheiten zu den Zeitschlitzrahmen zugeordnet werden. Werden dabei, wie bislang üblich, die Dateneinheiten gleichmäßig auf die Zeitschlitzrahmen verteilt, so kann bei einer vorgegebenen Datenrate, das heißt bei einer vorgegebenen Datenmenge pro Zeiteinheit, für die Nutzdaten die Idealbedingung für die Datenrate der Redundanzdaten und damit für die Informationsrate R m der Regel nur eingeschränkt erfüllt werden, da nach der Festlegung der Da- tenemheiten pro Zeitschlitzrahmen die noch freien Datenbereiche der Dateneinheiten eine Einfügung der idealen Datenmenge von Redundanzdaten oft nicht gestatten. Es kann vielmehr dazu kommen, daß die noch freien Datenbereiche eine zu geringe Große aufweisen, so daß mit den eingefugten Redundanzdaten keine ausreichende Fehlerkorrektur möglich ist. Versucht man jedoch, eine größere Menge von Redundanzdaten m eine solche Struktur einzufügen, so kann dies dazu fuhren, daß im Verhältnis zu den Nutzdaten eine zu große Menge von Redundanzdaten m die Dateneinheiten eingefügt werden muß, um die Vorgabe der Komplettierung der Dateneinheiten zu erfüllen. Folge ist somit eine Vergeudung von Übertragungskapazität m dem Kommunikationssystem.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit bereitzustellen, mit der ein möglichst ideales Verhältnis von Nutzdaten zu Redundanzdaten m den zu übertragenden Dateneinheiten bei einer möglichst optimalen Ausnutzung der Übertragungskapazität des Kommunikationssystems gewahr- leistet ist.
Diese Aufgabe wird gelost durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche .
Bei dem erfmdungsgemaßen Verfahren nach Anspruch 1 ist vorgesehen, daß folgende Schritte durchgeführt werden:
Festlegung einer definierten Datenmenge pro Zeiteinheit (TU) für die Nutzdaten (ND) der Kommunikationsverbindung, Festlegung einer definierten Datenmenge pro Zeiteinheit (TU) für Redundanzdaten (RD) der Kommunikationsverbindung, Zusammenfugung der Nutzdaten (ND) und Redundanzdaten (RD) zu einer ersten Anzahl (M) von Dateneinheiten (RU) pro Zeiteinheit (TU) entsprechend dem Verhältnis der festgelegten Datenmengen pro Zeiteinheit (TU) , - Zuordnung der ersten Anzahl (M) von Dateneinheiten (RU) pro Zeiteinheit (TU) zu einer zweiten Anzahl (N) von Zeitschlitzrahmen (TF) pro Zeiteinheit (TU) . Dieses 'erfahren hat den Vorteil, daß nicht mehr die gleichmäßige Zuordnung von Dateneinheiten zu Zeitschlitzrahmen die bestimmende Große für das Verhältnis von Nutzdaten zu Redun- danzdaten m einer Dateneinheit ist, sondern es wird zunächst das gewünschte, möglichst ideale
Verhältnis von Nutzdaten zu Redundanzdaten festgelegt und erst anschließend erfolgt eine Aufteilung der daraus gebildeten Dateneinheiten auf die Zeitschlitzrahmen. Das Verhältnis von Nutzdaten zu Redundanzdaten kann somit viel freier festgelegt und damit optimiert werden. Durch die erst anschließend erfolgende Aufteilung bzw. Zuordnung der Dateneinheiten zu Zeitschlitzrahmen wird gewahrleistet, daß nur gerade so viele Dateneinheiten vorgesehen werden, wie tatsachlich für die Übertragung dieser Datenmenge benotigt werden.
Da nun nicht mehr, wie bislang beim Stand der Technik, eine gleichmäßige Verteilung der Dateneinheiten auf die Zeitschlitzrahmen zwingend vorgegeben ist, kann die Anzahl der Dateneinheiten pro Zeitschlitzrahmen variieren. Es kann dabei beispielsweise vorgesehen werden, daß für eine Aufwartsrich- tung (Uplink) vom Teilnehmer-Endgerat zur Basisstation eine andere Zuordnung der Dateneinheiten zu Zeitschlitzrahmen erfolgt als für eine Abwartsrichtung (Downlink) von der Basis- Station zum Teilnehmer-Endgerat. Somit können beispielsweise die Aufwartsrichtung und die Abwartsrichtung unabhängig voneinander an die individuellen Gegebenheiten der entsprechenden Ubertragungsrichtung angepaßt und damit optimiert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Dateneinheiten grundsätzlich beliebig zu den Zeitschlitzrahmen zugeordnet werden können. Die Zuordnung kann jedoch trotzdem eine gewisse Systematik aufweisen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Anzahl der Datenemhei- ten pro Zeitschlitzrahmen periodisch variiert. Auch m diesem speziellen Fall kann eine unterschiedliche Behandlung der Aufwartsrichtung und der Abwartsrichtung vorgesehen werden. So kann beispielsweise für die Aufwartsrichtung eine andere Periodendauer der periodischen Variation gewählt werden als für die Abwartsrichtung.
Auch wenn die Periodendauer der periodischen Variation grundsätzlich beliebig gewählt werden kann, so wird bevorzugt vorgesehen, daß sich die Periodendauer an der Zeiteinheit, die dem erfmdungsgemaßen Verfahrens zu Grunde gelegt wird, orientiert. So kann vorgesehen werden, daß die Periodendauer der periodischen Variation ein ganzzahliges Vielfaches der Zeiteinheit betragt.
Je nach Art der zu übertragenden Daten und des Kommunikationssystems kann eine unterschiedliche Zuordnung der Datenem- heiten zu den Zeitschlitzen gewählt werden. So kann beispielsweise vorgesehen werden, daß die Zuordnung der Dateneinheiten zu einem oder mehreren Zeitschlitzen pro Zeitschlitzrahmen erfolgt. Die entsprechende Zuordnung muß dabei natürlich von dem Kommumkationssystem und dem betreffenden Teilnehmer-Endgerat unterstutzt werden.
Die Festlegung zumindest einer der definierten Datenmengen pro Zeiteinheit kann bereits durch die technischen Gegebenheiten des Kommunikationssystems bzw. des Teilnehmer-Endgera- tes weitgehend vorgegeben sein. Es kann jedoch bevorzugt vorgesehen werden, daß die Festlegung zumindest einer der Datenmengen pro Zeiteinheit Abhängigkeit von den Ubertragungs- parametern der Kommunikationsverbindung erfolgt. Ein solcher Ubertragungsparameter, der in diesem Rahmen sicherlich zu be- rucksichtigen wäre, ist die Ubertragungsqualitat der Kommunikationsverbindung. Somit kann bereits bei der Festlegung der definierten Datenmengen pro Zeiteinheit auf die individuellen Gegebenheiten der Kommunikationsverbindung eingegangen werden. Eine solche Festlegung kann entweder einmalig für eine Kommunikationsverbindung erfolgen, es kann aber auch bei einer Änderung ausgewählter Ubertragungsparameter eine dyna i- sehe Anpassung der Festlegung zumindest einer der Datenmengen pro Zeiteinheit erfolgen.
Wie bereits oben ausgeführt, können unterschiedliche Arten von Daten über eine Kommunikationsverbindung übertragen werden. Diesen unterschiedlichen Arten von Daten kann auch im Rahmen des erf dungsgemaßen Verfahrens Rechnung getragen werden. So kann beispielsweise vorgesehen werden, daß m den Dateneinheiten Daten einer Sprachverbindung übertragen werden und als Zeiteinheit die Dauer eines Sprachrahmens des zur Erzeugung der Sprachdaten benutzten Sprachcodecs gewählt wird. Es wird somit als Zeiteinheit eine charakteristische Zeiteinheit der zu übertragenden Daten gewählt, namlich ein Sprachrahmen, und nicht, wie bislang, eine Zeiteinheit der Zeitmul- tiplex-Kommunikationsverbmdung, namlich ein Zeitschlitzrahmen. Analog kann auch bei einer Übertragung von Daten einer Datenverbindung m den Dateneinheiten eine entsprechende charakteristische Zeiteinheit der zu übertragenden Daten gewählt werden, wobei in diesem Fall bevorzugt als Zeiteinheit die Dauer der Interleavmgtiefe des Interleavmgs dieser Daten auf die Zeitschlitzrahmen der Zeitmultiplex-Struktur gewählt wird.
Die vorliegende Erfindung umfaßt außerdem nach Patentanspruch 12 eine Anordnung zur Übertragung von Dateneinheiten mit
Nutzdaten und Redundanzdaten m Zeitschlitzrahmen einer Kommunikationsverbindung mit einer Zeitmultiplex-Struktur zwischen einer Basisstation und einem Teilnehmer-Endgerat, wobei diese Anordnung insbesondere zur Durchfuhrung eines vorste- hend beschriebenen erfmdungsgemaßen Verfahrens ausgebildet sein kann. Die Anordnung weist hierzu eine Einrichtung auf, die ausgebiltet ist zur
Festlegung einer gewünschten Datenmenge pro Zeiteinheit (TU) für die Nutzdaten (ND) der Kommunikationsverbindung, - Festlegung einer gewünschten Datenmenge pro Zeiteinheit
(TU) für Redundanzdaten (RD) der Kommunikationsverbindung, Zusammenfugung der Nutzdaten (ND) und Redundanzdaten (RD) zu einer ersten Anzahl (M) von Dateneinheiten (RU) pro Zeiteinheit (TU) entsprechend dem Verhältnis der festgelegten Datenmengen pro Zeiteinheit (TU) , - Zuordnung der ersten Anzahl (M) von Dateneinheiten (RU) pro Zeiteinheit (TU) zu einer zweiten Anzahl (N) von Zeitschlitzrahmen (TF) pro Zeiteinheit (TU) .
Eine solche Anordnung kann beispielsweise ein Teil eines Ko - munikationssystems, insbesondere Funk-Kommunikationssystems, sein, wobei dieses Kommunikationssystem mindestens eine Basisstation aufweist. Sie kann aber auch Teil eines Teilneh- mer-Endgerates sein, welches für den Betrieb m einem Kommunikationssystem, insbesondere m einem Funk-Kommunikationssy- stem, ausgebildet ist.
Ein spezielles Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend am Beispiel eines Funk-Kommunikationssystems anhand der Figuren 1 bis 6 erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 : Schematische Darstellung eines erfmdungsgemaßen Mobilfunkystems . Figur 2: Schematische Darstellung einer Zeitschlitzstruktur eines TDD-Systems . Figur 3: Schematische Darstellung einer Dateneinheit eines
TDD-Systems. Figur 4 : Schematische Darstellung einer Dateneinheit eines TD/SCDMA-Systems.
Figur 5: Schematische Darstellung eines Datenblocks eines
GSM-Systems . Figur 6: Schematische Darstellung des Ablaufes des erfm- dungsgemaßen Verfahrens.
Figur 1 zeigt ein Funk-Kommunikationssystem, welches eine Vielzahl von Vermittlungseinrichtungen MSC aufweist, die mit- einander verbunden sind. Zumindest eine dieser Vermittlungs- emnchtunσen MSC bildet einen Zugang zu weiteren Kommunikationssystemen ±e beispielsweise einem Festnetz-Kommunikationssystem PSTN. Die Vermittlungseinrichtungen MSC sind mit einer Einrichtung RNM zum Zuteilen von Ressourcen im Funk- Kommunikationssystem verbunden, an die verschiedene Basisstationen BS angebunden sind. Das Funk-Kommunikationssystem weist außerdem ein Operations- und Wartungszentrum OMC auf, daß ebenfalls mit der RNM verbunden ist.
Die Basisstationen BS beinhalten neben anderen Funktionen vor allem eine Einrichtung, hier allgemein RU-Unit genannt, auf, die dazu ausgebildet ist, das erfmdungsgemaße Verfahren m der Basisstation BS auszufuhren. Diese Einrichtung dient so- mit zur Festlegung der Datenmengen pro Zeiteinheit, zur Bildung der Dateneinheiten RU (Resource Unit) und zur Aufteilung dieser Dateneinheiten auf Zeitschlitzrahmen TF. Ein solcher Zeitschlitzrahmen TF ist m Figur 2 am Beispiel eines TDD- Funk-Kommunikationssystems dargestellt. Die Basisstationen BS stehen über Kommunikationsverbindungen mit Teilnehmer-Endgeraten MS Verbindung, wobei es sich vor allem um mobile Teilnehmer-Endgerate MS handeln kann. Das Funk-Kommunikati- onssystem ist dann als Mobilfunksystem ausgebildet.
Zwischen der Basisstation BS und dem Teilnehmer-Endgerat MS besteht im Beispiel nach Figur 1 eine bidirektionale Kommunikationsverbindung mit einer Aufwartsrichtung UL (Uplink) vom Teilnehmer-Endgerat MS zur Basisstation BS und einer Abwartsrichtung DL (Downlmk) von der Basisstation BS zum Teil- nehmer-Endgerat MS. Prinzipiell kann aber auch eine rein uni- direktionale Kommunikationsverbindung vorgesehen sein. Um auch für die Aufwartsrichtung UL eine Zuweisung von Dateneinheiten RU zu Zeitschlitzrahmen TF nach dem erfmdungsgemaßen Verfahren zu ermöglichen, weisen auch die Teilnehmer-Endge- rate MS eine Einrichtung RU-Unit auf, die zur Durchfuhrung des erfmdungsgemaßen Verfahrens ausgebildet ist. In einem UMTS-Funk-Kommunikationssystem der dritten Generation ist ein Ubertragungsmodus vorgesehen, der nach einem TDD-Verfahren arbeitet. Dabei weist ein Zeitschlitzrahmen TF nach neueren Festlegungen 15 Zeitschlitze ts auf (früher wa- ren hier 16 Zeitschlitze ts pro Zeitschlitzrahmen vorgesehen) , die jeweils eine Dauer von rund 667 μs besitzen. Der gesamte Zeitschlitzrahmen TF hat dann eine Dauer von 10 ms. Ein solcher Zeitschlitzrahmen TF ist in Figur 2 dargestellt. E n Teil der Zeitschlitze ts eines TDD-Zeitschlitzrahmens TF wird für die Aufwartsrichtung UL vom Teilnehmer-Endgerat MS zur Basisstation BS verwendet, der andere Teil der Zeitschlitze ts des Zeitschlitzrahmens TF wird für die Abwartsrichtung DL von der Basisstation BS zum Teilnehmer-Endgerat MS verwendet. Zwischen den Zeitschlitzen ts der Auf- wartsrichtung UL und der Abwartsrichtung DL wird mindestens ein Umschaltpunkt SP (Switch g Point) eingefügt, der innerhalb des Zeitschlitzrahmens TF verschoben werden kann, um eine asymmetrische Zuteilung der Zeitschlitze ts zu der Aufwartsrichtung und zu der Abwartsrichtung zu ermöglichen.
Figur 2 zeigt eine solche Zeitschlitzstruktur eines TDD-Uber- tragungsmodus, bei dem ein Zeitschlitzrahmen TF 15 Zeitschlitze tsO bis tsl4 umfaßt. In Figur 1 sind die ersten acht Zeitschlitze tsO bis ts7 der Abwartsπchtung DL zugeordnet, die übrigen Zeitschlitze ts8 bis tsl4 nach dem Umschaltpunkt SP sind der Aufwartsrichtung UL zugeordnet. Es können innerhalb eines solchen Zeitschlitzrahmens auch mehrere Umschaltpunkte SP vorgesehen werden und diese Umschaltpunkte können an unterschiedlichen Stellen den Zeitschlitzrahmen TF e - gefugt werden.
Figur 3 zeigt die Aufteilung einer Dateneinheit RU, die innerhalb eines Zeitschlitzes ts eines solchen Zeitschlitzrahmens TF übertragen werden kann. Dieser Datenblock umfaßt eine erste Menge von Nutzdaten Dl, gefolgt von einem mittleren Datenbereich (Midamble MA) für Signalisierungs- und Meßdaten, einer zweiten Menge von Nutzdaten D2 und Kontrolldaten GP zur Überprüfung einer fehlerfreien Übertragung der Nutzdaten. Es können dabei pro Zeitschlitz ts mehrere Dateneinheiten RU übertragen werden, die durch zueinander orthogonale Codes kodiert sind.
Figur 4 zeigt eine Dateneinheit eines TD/SCDMA-Systems, welches eine Kommation aus einem UMTS-TDD-Ubertragungsmodus und SMART-Antennas darstellt. Die Struktur der Dateneinheiten RU entspricht dabei weitgehend der des üblichen TDD-Ubertra- gungsmodus. Die Datenbereiche Ll können zur Übertragung spezieller Signalisierungsdaten wie z.B. Power Control Information genutzt werden. Bei einem solchen System ist eine Zeitmultiplex-Struktur vorgesehen, bei der ein Zeitschlitzrahmen TF eine Dauer von 5 ms aufweist und 8 oder 10 Zeitschlitze ts umfaßt. Jedem einzelnen Zeitschlitz ts können bis zu 16 zueinander orthogonale Codes zugeordnet werden. Es können somit einem TD/SCDMA-Syste mit 8 Zeitschlitzen ts pro Zeitschlitzrahmen TF bis zu 128 Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF und einem TD/SCDMA-System mit 10 Zeit- schlitzen ts pro Zeitschlitzrahmen TF bis zu 160 Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF übertragen werden.
Es kann auch die Große der Datenbereiche innerhalb der Dateneinheiten RU variieren. Hierzu sind drei Möglichkeiten vorge- sehen, die in Tabelle 1 aufgelistet sind, wobei bei jeder der Möglichkeiten stets 2 Ll-Symbole (2x1) und 16 GP-Symbole vorgesehen sind:
Figure imgf000012_0001
Tabelle 1 Die Datenrate, d.h. die übertragene Datenmenge pro Zeiteinheit ist Tabelle 1 kbit/s angegeben, so daß hier als Zeiteinheit zunächst eine Sekunde gewählt wurde.
Figur 5 zeigt eine Dateneinheit RU eines GSM-Funk-Kommunika- tionssystems . Diese Dateneinheit RU weist zwei Datenoereiche Dl und D2 mit je 57 Datenbits bzw. Datensymbolen auf, einen Datenbereich MA für eine Trainingssequenz mit 26 Datenbits, einen Datenbereich GP mit Kontrolldaten mit einer Lange von i Datenbits und 2 zusatzliche Datenbits S, welche als Stealing Bits bezeichnet werden. Der logische Anfang und das logische Ende der Dateneinheit RU wird durch Tailbits TB markiert.
In einem solchen System weist ein Zeitschlitzrahmen TF 8
Zeitschlitze ts auf. In jedem Zeitschlitz ts kann eine Dateneinheit RU mit insgesamt 114 Datensymbolen übertragen werden. Dies entspricht bei GSM einer Datenrate von 22,8 kbit/s. In einem GSM-Funk-Kommunikationssystem werden der Regel Sprachdaten übertragen. Diese werden vor der Übertragung mit einem Sprachcodec kodiert. Die Dauer eines Sprachrahmens für diese Sprachcodecs betragt 20 ms.
Es gibt hierfür zwei unterschiedliche Sprachcodecs: einen Füll Rate Codec und einen Half Rate Codec. Bei einem Füll
Rate Codec werden alle 20 ms 260 Datenbits bzw. Datensymbole vom Sprachcodec erzeugt. Dies entspricht einer Datenrate von 13 kbit/s. Anschließend werden Redundanzdaten zur Fehlerkorrektur zu diesen Sprachdaten hinzugefügt, wobei die Redun- danzdaten zum Schutz gegen Störungen wahrend der Übertragung der Daten über die Kommunikationsverbindung dienen. Im Falle eines Füll Rate Codecs betragt die Redundanz 9,8 kbit/s, wodurch eine gesamte Datenrate von 22,8 kbit/s entsteht. Eine solche Datenrate belegt gerade einen Zeitschlitz ts pro Zeit- schlitzrahmen TF eines GSM-Funk-Kommunikationssystems . Die Informationsrate R, definiert als Verhältnis von Nutzdaten- rate zu Gesamtdatenrate betragt m diesem Fall R=13/22, =0, 58.
Bei einem Half Rate Codec wird prinzipiell dieselbe Struktur verwenαet wie bei einem Füll Rate Codec. Es wird jedoch nur die halbe Datenmenge pro Zeiteinheit übertragen. So wird für die Sprachdaten nur eine Datenrate von 5, 6 kbit/s vorgesehen, zu denen Redundanzdaten mit einer Datenrate von 5, 6 kbit/s hinzugefugt werden. Es wird zur Übertragung dieser Daten nur jedem zweiten Zeitschlitzrahmen TF em Zeitschlitz ts mit Sprachdaten und zugefugten Redundanzdaten belegt, so daß sich nur eine Datenrate von 11,4 kbit/s ergibt. Die Informationsrate R betragt diesem Fall R=5, 6/11, 2=0, 5.
Diese beiden Sprachcodecs können auch bei den UMTS-Funk-Kom- munikationssystemen Verwendung finden. Bei Verwendung eines 13 kbit/s Füll Rate Sprachcodecs werden zur Übertragung der Daten in einem UMTS-System, insbesondere in einem TDD- bzw. TD/SCDMA-System zwei Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF benotigt, da eine Dateneinheit RU nur eine Kapazität von
11,2 kbit/s besitzt. Es können somit in einem Zeitschlitzrahmen, der wie oben ausgeführt bis zu 160 Dateneinheiten RU beinhalten kann, maximal 40 Kommunikationsverbindungen bereitgestellt werden, da je eine Dateneinheit Ru für die Auf- wartsrichtung UL und eine für die Abwärtsrichtung DL vorgesehen werden muß .
Wird jedoch der oben genannte 5,6 kbit/s Half Rate Sprachcodec verwendet, so wird eine Dateneinheit RU pro Zeit- schlitzrahmen TF benotigt, so daß bei maximal 160 Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF 80 Kommunikationsverbindungen bereitgestellt werden können.
In einem UMTS-Funk-Kommunikationssystemen ist noch em weite- rer Sprachcodec mit einer Datenrate der zu übertragenden
Sprachdaten von 8 kbit/s vorgesehen ist. Zu diesen Sprachdaten werden nach bisheriger Festlegung Redundanzdaten mit ei- ner Datenrate von 3,2 kbit/s hinzugefügt, so daß sich eine gesamte Datenrate von 11,2 bιt/s ergibt. Die Informationsrate R betragt m diesem Fall R=8/ll, 2=0, 71. Um diese Daten in einem UMTS-Funk-Kommunikationssystem, speziell m einem TD/SCDMA zu übertragen, benotigt man eine Dateneinheit RU pro Zeitschlitzrahen TF. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die vorgesehene Datenrate der Redundanzdaten von 3,2 kbit/s im Vergleich zur vorgesehenen Datenrate der Nutzdaten von 8 kbit/s zu gering ist. Eine Fehlerkorrektur kann mit diesem Verhalt- ms von Nutzdaten zu Redundanzdaten nicht effektiv genug erfolgen. Eine Informationsrate von R=0,71 ist somit zu groß.
Um einen größeren Anteil an Redundanzdaten vorsehen zu können, müssen nach den bisherigen Verfahren zwei Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF für die Übertragung der Daten vorgesehen werden. Man erhalt damit eine bereitgestellte Datenrate von 22,4 kbit/s. Da die Nutzdaten eine Datenrate von 8 kbit/s besitzen, müssen 14,4 kbit/s an Redundanzdaten hinzugef gt werden, um die Dateneinheiten RU auffüllen zu kon- nen. Man erhalt damit eine Informationsrate R von
R=8/22, 4=0, 36. Der Anteil an Redundanzdaten ist nun zu groß, die Informationsrate zu klein. Es werden m einem solchen Fall unnötig Ressourcen an Übertragungskapazität vergeudet.
Es hat sich eine Informationsrate von etwa R=0,5 als idealer Wert herausgestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit davon abgegangen, eine definierte Anzahl von Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF vorzusehen, da dies bislang zu ungunstigen Informationsraten R fuhren konnte. Viel- mehr werden Nutzdaten ND und Redundanzdaten RD m einem optimalen Verhältnis zusammengefügt, auf Dateneinheiten RU aufgeteilt und erst anschließend diese Dateneinheiten RU in geeigneter Weise auf Zeitschlitzrahmen TF verteilt. Dieses Verfahren ist in Figur 6 veranschaulicht.
Wie Figur 6 zeigt, wird eine bestimmte Datenmenge pro Zeiteinheit TU an Nutzdaten ND bereitgestellt und etwa die αleiche Datenmenge pro Zeiteinheit TU an Redundanzdaten RD bereitgestellt, um eine Informationsrate von etwa R=0,5 zu erreichen. Als Zeiteinheit TU kann grundsätzlich wie m den vorherigen Fallen auch eine Sekunde betrachtet werden, so daß z.B. eine Nutzdatenrate von 8 kbit/s z.B. für Sprachdaten und eine Redundanzdatenrate von 8,8 kbit/s vorgesehen werden kann. Man erhalt damit eine Informationsrate R=8/16, 8=0, 48. Es kann aber die Datenmenge auch auf eine andere Zeiteinheit TU wie z.B. die Dauer eines Sprachrahmens, also 20 ms, bezo- gen werden. Man benotigt dann für die beispielhaft genannten Datenraten von 8 kbit/s an Nutzdaten und 8,8 kbit/s an Redundanzdaten sechs Dateneinheiten RU pro Sprachrahmen-Zeite -
Figure imgf000016_0001
Die Nutzdaten ND und Redundanzdaten RD werden zusammengefugt und auf Dateneinheiten RU aufgeteilt, wobei sich für die Betrachtung eines Sprachrahmens als Zeiteinheit TU eine Anzahl M=6 von Dateneinheiten RU1 bis RU6 ergibt. Jede dieser Dateneinheiten RU1 bis RU6 enthalt etwa eine gleiche Anzahl von Nutzdaten ND und Redundanzdaten RD, so daß für jede der Dateneinheiten RU1 bis RU6 die Vorgabe R=0,5 m etwa erfüllt ist. Aus der nunmehr bestimmenden Große Informationsrate R ergibt sich somit jetzt eine bestimmte Anzahl M von Dateneinheiten RU pro Zeiteinheit TU, z.B. sechs Dateneinheiten RU pro Sprachrahmendauer. Da die Dauer eines Sprachrahmens in einem UMTS-Funk-Kommunikationssystem, insbesondere einem TDD- bzw. TD/SCDMA-Funk-Kommunikationssystem einer Dauer von vier Zeitschlitzrahmen TF von je 5 ms entspricht, sind somit die sechs Dateneinheiten RU jetzt auf N=4 Zeitschlitzrahmen TF aufzuteilen. Die Anzahl der Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF ist dabei nicht konstant und kann prinzipiell fast beliebig variiert werden. Es müssen lediglich im Durchschnitt 1,5 Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF übertragen werden, wobei allerdings nur jeweils vollständige Dateneinheiten RU m einem Zeitschlitzrahmen TF übertragen werden können. Da die Angabe einer nicht-konstanten Anzahl von Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen wenig praktikabel ist, kann die Anzahl der Dateneinheiten RU smnvollerweise auf die Zeite neit TU, also beispielsweise die Dauer eines Sprachranmens, bezogen werden.
Nachfolgend sollen m Tabelle 2 einige beispielhafte Aufteilungen der Anzahl M der Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF zweier Sprachrahmen n und n+1 aufgezeigt werden, wobei jeweils von einer Anzahl M=6 Dateneinheiten RU pro Sprachrah- men-Zeitemheit TU ausgegangen wurde. Das erste Beispiel ist auch in Figur 6 dargestellt.
Figure imgf000017_0001
Tabelle 2
Die Aufteilung, die m Tabelle 2 gezeigt wurde, bezieht sich auf eine Ubertragungsrichtung der Kommunikationsverbindung, also zum Beispiel auf die Abwartsrichtung DL. Für die jeweils andere Ubertragungsrichtung, also m diesem Fall die Aufwartsrichtung UL, kann, wie m Tabelle 3 dargestellt, eine identische und damit eine symmetrische Aufteilung gewählt werden (DLl/ULl, DL5/UL5), sie kann aber auch unterschiedlich zu der Aufteilung der anderen Ubertragungsrichtung gewählt werden (DL2/UL2, DL3/UL3, DL4/UL4, DL6/UL6) . L t
Figure imgf000018_0001
Tabelle
In all diesen Beispielen weist die Anzahl der Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF eine periodische Variation auf, wobei die Periodendauer jeweils gleich der Dauer einer Zeiteinheit TU, namlich gleich der Dauer eines Sprachrahmens ist. Die Peπoαenαauer kann aber auch großer gewählt werden, namlich als ganzzahliges Vielfaches einer Zeiteinheit TU, d.h. eines Sprachrahmens. Verschiedene Beispiele hierzu sind m Tabelle 4 dargestellt.
Figure imgf000018_0002
Tabelle 4 Im ersten Beispiel der Tabelle 4 betragt die Periodendauer die Dauer von zwei Sprachrahmen, im zweiten Beispiel drei Sprachrahmen, im dritten Beispiel einen Sprachrahmen und im vierten Beispiel wieder drei Sprachrahmen. Es kann auch hier wiederum eine identische Aufteilung für beide Ubertragungs- richtunσen vorgesehen werden oder für jede Ubertragungsrichtung eine andere Aufteilung, insbesondere eine Aufteilung mit unterschiedlichen Periodendauern für die beiden Ubertragungs- πchtungen.
Es kann zwar vorgesehen werden, daß stets das gleiche Verhältnis von Nutzdaten ND zu Redundanzdaten RD gewählt wird, um immer etwa die normalerweise ideale Informationsrate R=0, 5 zu erhalten. Es kann jedoch auch eine dynamische Anpassung dieses Verhältnisses und damit der Informationsrate R an die aktuellen Bedingungen der Kommunikationsverbindung vorgesehen werden. So kann bei einer Änderung der Ubertragungsparameter wie beispielsweise der Ubertragungsqualitat eine Änderung z.B. der Menge der Redundanzdaten RD erfolgen, wobei die
Menge der Nutzdaten ND konstant gehalten werden kann. Wird die Kommunikationsverbindung schlechter, so kann die hinzugefügte Menge der Redundanzdaten RD erhöht werden, um eine verbesserte Fehlerkorrektur zu erreichen. Es wird dann eine gro- ßere Anzahl von Dateneinheiten RU pro Zeiteinheit TU vorgesehen, um diese erhöhte Menge an Redundanzdaten RD aufnehmen zu können. Bei einer Verbesserung der Qualität der Kommunikationsverbindung kann umgekehrt die Menge an Redundanzdaten RD reduziert werden und damit die Anzahl der benotigen Datenem- heiten RU pro Zeiteinheit TU verringert werden. Diese dynamische Anpassung kann für jede Ubertragungsrichtung UL, DL separat erfolgen.
Wird als Kommunikationsverbindung nicht eine Sprachverbindung sondern eine Datenverbindung betrachtet, so wird smvoller- weise als Zeiteinheit TU analog zur Sprachrahmendauer der Sprachverbindung eine für die Datenverbindung charakteπsti- sehe Zeitdauer gewählt, beispielsweise die Dauer, die der Interleavmgtiefe entspricht, mit der das Interleav g der Daten auf die Zeitschlitzrahmen TF erfolgt. Es ergibt sich dann analog zum Beispiel der Sprachverbindung nach dem erfmdungs- gemaßen Verfahren eine bestimmte Anzahl von Dateneinheiten RU wahrend der Dauer dieser Interleavmgtiefe oder eines Vielfachen der Interleavmgtiefe .
Sei beipielsweise die Datenrate der Nutzdaten ND der Datenverbindung 64 kbit/s und die der Informationsrate entsprechende Codierungsrate R=0,476, so ergibt sich eine Gesamtda- tenrate von 134,4 kbit/s. Bei einem TDD- bzw. TD/SCDMA-Funk- Kommunikationssystem mit 10 Zeitschlitzen und einer Datenrate von 11,2 kbit/s für eine Dateneinheit RU werden zur Übertragung der Daten insgesamt 12 Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF benötigt. Für eine Zeiteinheit TU der Lange der Interleavmgtiefe von beispielsweise 50 ms werden zehn Zeitschlitzrahmen TF1 bis TF10 benotigt. In diesen zehn Zeitschlitzrahmen sind insgesamt 120 Dateneinheiten RU mit einem Durchschnitt von 12 Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen zu übertragen. Diese können wiederum für die beiden Ubertra- gungsπchtungen UL, DL identisch oder unterschiedlich aufgeteilt werden. Die folgende Tabelle 5 zeigt einige Beispiele solcher Aufteilungen.
Figure imgf000020_0001
Tabelle 5 In Tabelle 5 betragt die Periodendauer jeweils αeracte die Dauer der Interleavmgtiefe. Die Periodendauer kann aber auch, analog zum Beispiel der Sprachverbindung, e Vielfaches der Dauer der Interleavmgtiefe betragen.
Es können für die Übertragung der Daten auch mehr als nur em Zeitschlitz ts pro Zeitschlitzrahmen TF genutzt werden. Dies trifft für das dritte Beispiel DL3/UL3 der obigen Tabelle zu, da dort in den Zeitschlitzrahmen TF1, TF3, TF5, TF7 mehr als 16 Dateneinheiten RU pro Zeitschlitzrahmen TF übertragen werden müssen. Da pro Zeitschlitz ts aber nur maximal 16 Dateneinheiten RU übertragen werden können, sind für diesen Fall mindestens zwei Zeitschlitze ts pro Zeitschlitzrahmen TF für die Übertragung der Daten erforderlich.
In einem Zeitschlitzrahmen TF nicht genutzte Dateneinheiten RU können beispielsweise von weiteren Verbindungen bzw. zur Übertragung von Datenpaketen genutzt werden. Insbesondere die Paketdatenubertragung besitzt dabei den Vorteil, daß em sehr schneller Zugriff auf eine freie Dateneinheit RU möglich ist und somit die Kapazität des Systems optimaler genutzt wird.

Claims

2C Patentansprüche
1. Verfahren zur Übertragung von Dateneinheiten (RU) mit
Nutzdaten (ND) und Redundanzdaten (RD) m Zeitschlitzrahmen (TF) einer Kommunikationsverbindung mit einer Zeitmultiplex-
Strukt r zwischen einer Basisstation (BS; und einem Teilneh- mer-Enαgerat (MS), geke nze icnnet durch folgende Schritte : Festlegung einer definierten Datenmenge pro Zeiteinheit (TU) f r die Nutzdaten (ND) der Kommunikationsverbindung, Festlegung einer definierten Datenmenge pro Zeiteinheit (TU) für Redundanzdaten (RD) der Kommunikationsverbindung, Zusammenfugung der Nutzdaten (ND) und Redundanzdaten (RD) zu einer ersten Anzahl (M) von Dateneinheiten (RU) pro Zeiteinheit (TU) entsprechend dem Verhältnis der festgelegten Datenmengen pro Zeiteinheit (TU) ,
Zuordnung der ersten Anzahl (M) von Dateneinheiten (RU) pro Zeiteinheit (TU) zu einer zweiten Anzahl (N) von Zeitschlitzrahmen (TF) pro Zeiteinheit (TU) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, da du r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß die Anzahl der Dateneinheiten (RU) pro Zeitschlitzrahmen (TF) variiert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a du r c h g e k e nn z e i chn e t , daß für eine Aufwartsrichtung (UL) vom Teilnehmer-Endgerat (MS) zur Basisstation (BS) eine andere Zuordnung der Daten- emheiten (RU) zu Zeitschlitzrahmen (TF) erfolgt als für eine Abwartsrichtung (DL) von der Basisstation (BS) zum Teilnehmer-Endgerat (MS ) .
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, da du r c h g e k e nn z e i c hn e t , daß die Anzahl der Dateneinheiten (RU) pro Zeitschlitzrahmen (TF) periodisch variiert.
5. Verfahren nach Anspruch 4, da du r c h g e k enn z e i c hn e t , daß für die Aufwartsrichtung (UL) eine andere Periodendauer der periodischen Variation gewählt wird als für die Ab- wartsπchtung (DL) .
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, da du r c h g e k e nn z e i chn e t , daß die Periodendauer der periodischen Variation em ganzzah- liges Vielfaches der Zeiteinheit (TU) betragt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da dur c h g e k e nn z e i chn e t , daß die Zuordnung der Dateneinheiten (RU) zu einem oder meh- reren Zeitschlitzen (ts) pro Zeitschlitzrahmen (TF) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da dur c h g e k e nn z e i chn e t , daß die Festlegung zumindest einer der Datenmengen pro Zeiteinheit (TU) m Abhängigkeit von den Ubertragungsparame- tern der KommunikationsVerbindung erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadur c h ge k enn z e i chn e t , daß bei einer Änderung ausgewählter Ubertragungsparameter eine Anpassung der Festlegung zumindest einer der Datenmengen pro Zeiteinheit (TU) erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Dateneinheiten (RU) Daten einer Sprachverbindung übertragen werden und als Zeiteinheit (TU) die Dauer eines Sprachrahmens des zur Erzeugung der Sprachdaten benutzten Sprachcodecs gewählt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da dur c h g e κ e nn z e ι chn e t , daß in den Dateneinheiten (RU) Daten einer Datenverbindung übertragen werden und als Zeiteinheit (TU) die Dauer der Interleavmgtiefe des Interleavmgs der Daten auf die Zeitschlitzrahmen (TF) gewählt wird.
12. Anordnung zur Übertragung von Dateneinheiten (RU) mit Nutzdaten (ND) und Redundanzdaten (RD) m Zeitschlitzrahmen (TF) einer Kommunikationsverbindung mit einer Zeitmultiplex- Struktur zwischen einer Basisstation (BS) und einem Teilneh- mer-Endgerat (MS), ge k enn z e i chn e t du r ch eine Einrichtung (RU-Unit) zur
Festlegung einer gewünschten Datenmenge pro Zeiteinheit (TU) für die Nutzdaten (ND) der Kommunikationsverbindung, - Festlegung einer gewünschten Datenmenge pro Zeiteinheit
(TU) für Redundanzdaten (RD) der Kommunikationsverbindung, Zusammenfugung der Nutzdaten (ND) und Redundanzdaten (RD) zu einer ersten Anzahl (M) von Dateneinheiten (RU) pro Zeiteinheit (TU) entsprechend dem Verhältnis der festge- legten Datenmengen pro Zeiteinheit (TU) ,
Zuordnung der ersten Anzahl (M) von Dateneinheiten (RU) pro Zeiteinheit (TU) zu einer zweiten Anzahl (N) von Zeitschlitzrahmen (TF) pro Zeiteinheit (TU) .
13. Kommunikationssystem, insbesondere Funk-Kommunikationssy- stem, mit mindestens einer Basisstation (BS), gekennzei chnet durch eine Anordnung nach Anspruch 12.
14. Teilnehmer-Endgerat (MS) für den Betrieb in einem Kommunikationssystem, insbesondere m einem Funk-Kommunikationssy- stem, g e k enn z e i chn e t dur ch eine Anordnung nach Anspruch 12.
PCT/DE2001/000734 2000-03-02 2001-02-27 Verfahren und anordnung zur übertragung von dateneinheiten in zeitschlitzrahmen einer zeitmultiplex-struktur WO2001065880A1 (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6031827A (en) * 1996-10-25 2000-02-29 Nokia Mobile Phones Limited Method for radio resource control

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