WO2002013407A2 - Verfahren zur signalübertragung in einem funk-kommunikationssystem - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäss wird in einem Funk-Kommunikationssystem, das ein TDMA-Teilnehmerseparierungsverfahren unterstützt, ein Zeitschlitz eines Frequenzkanals (C1) für eine Übertragung in Abwärtsrichtung einem allgemeinen Signalisierungskanal zugewiesen, und der gleiche Zeitschlitz eines korrespondierenden weiteren Frequenzkanals für eine Übertragung in Aufwärtsrichtung unabhängig davon einem Verkehrskanal zugewiesen. Zusätzlich wird bei der jeweiligen Zuweisung der Kanäle zumindest ein Parameter für ein Frequenzsprungverfahren signalisiert wird.

Description

Beschreibung

Verfahren zur Signalübertragung in einem Funk-Kommunikationssystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Basisstationssy- stem zur Signalübertragung in einem Funk-Kommunikationssystem, insbesondere in einem Mobilfunksystem.

In Mobilfunksystemen nach dem Stand der Technik werden Nutzdaten und Signalisierungsinformationen in einem mittels funktechnischer Ressourcen über eine Funkschnittstelle übertragen. Das derzeit weltweit weitverbreitetste Mobilfunksystem ist das GSM-Mobilfunksystem (Global System for Mobile Commu- nications), wie es beispielsweise aus J. Biala "Mobilfunk und Intelligente Netze", Vieweg Verlag, 1994, bekannt ist. Dieses System weist eine Teilnehmerseparierung gemäß einem TDMA-Ver- fahren (Time Division Multiple Access) auf, bei dem ein Frequenzkanal, ein sogenannter Carrier, zusätzlich in periodisch wiederkehrende Zeitschlitze unterteilt wird. Ein physikalischer Übertragungskanal wird somit durch ein Frequenzband sowie einen Zeitschlitz charakterisiert.

In dem erwähnten GSM-Mobilfunksystem ist die Funkschnitt- stelle in acht Zeitschlitze unterteilt, die jeweils einen

Zeitrahmen bilden. Der erste Zeitschlitz eines Frequenzkanals für die Abwärtsrichtung, d.h. von einer Basisstation zu Teilnehmerstationen, ist in der Regel für einen allgemeinen Organisationskanal, den sogenannten BCCH (Broadcast Control Chan- nel) , reserviert. Dieser Kanal dient einer Übertragung von allgemeinen Informationen bezüglich der Organisation des Mobilfunksystems. Die weiteren physikalischen Übertragungska- näle werden für weitere Signalisierungskanäle und für Ver- kehrskanäle (TCH - Traffic Channel) zur Übertragung von Nutzdaten von Kommunikationsverbindungen zu Teilnehmerstationen verwendet .

Der allgemeine Organisationskanal ist nach dem aktuellen Konzept wie beischriben in einem bestimmten Zeitschlitz eines Frequenzkanals angeordnet. Zur Verbesserung der Übertragungsqualität wird ein sogenanntes Frequenzsprungverfahren (Frequency Hopping) angewendet. Bei diesem Verfahren wird der Frequenzkanal der Verkehrskanäle von Zeitrahmen zu Zeitrahmen geändert, wodurch es bei einem ausreichenden Frequenzabstand zwischen den dabei verwendeten Frequenzkanälen vorteilhaft zu einer Dekorrelation der Mehrwegeeffektes (Multipath Effect) und einer Verbesserung der Übertragungsqualität kommt.

Dieses Verfahren bietet jedoch bei Basisstationskonfiguratio- nen mit nur einer oder zwei Frequenzkanälen aufgrund der mangelnden Frequenzdiversität keinerlei Vorteil. Daher wird in derartigen Konfigurationen ein sogenanntes Synthesizer- Sprungverfahren eingesetzt. Bei diesem Verfahren kann die Basisstation den Frequenzkanal von Zeitschlitz zu Zeitschlitz ändern, wobei wiederum der Frequenzkanal mit dem allgemeinen Organisationskanal dieses Verfahren nicht durchführen kann.

Diese bekannten Verfahren weisen den gemeinsamen Nachteil auf, daß für Verkehrskanäle in dem gleichen Zeitschlitz wie der allgemeine Signalisierungskanal kein Frequenzsprungverfahren möglich ist, da dieser zur einfacheren Detektion durch die Teilnehmerstationen einer sich nicht verändernden Re- source zugeordnet sein muß.

In einer Weiterentwicklung des GSM-Standards wird in dem Dokument von Lucent Technologies „Capacity Benefits of Indepen- dent Uplink and Downlink Channel Assignment* , ETSI SMG2 Wor- king Session on EDGE, Tdoc SMG2 2e00-129, Agenda Item 6.1.4, May 8-12, 2000, Bellevue, WA, vorgeschlagen, eine unabhängige Zuweisung von Funkresourcen in Aufwärts- (Uplink) und Ab- wärtsrichtung (Downlink) zu verwirklichen. Dieses Zuweisungsprinzip besitzt gegenüber dem aktuellen Verfahren, nach dem eine feste Zuordnung zwischen dem Verkehrskanal in Aufwärts- und Abwärtsrichtung besteht, den Vorteil, daß unidi- rektionale Verkehrskanäle zugewiesen werden können, und hier- durch ein statistisches Multiplexen angewendet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Basisstationssystem anzugeben, die eine Verbesserung der Übertragungsqualität in einem Funk-Kommunikationssystem mit unidirektionaler Resourcenzuweisung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Verfahrens und des Basisstationssystems gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäße Basisstationssystem ermöglichen vorteilhaft, daß durch die unabhängige Zuweisung von Funkresourcen und Parametern eines Frequenzsprungverfahrens für die Aufwärts- und Abwärtsrich- tung in der Aufwärtsrichtung für jeden Verkehrskanal ein Frequenzsprungverfahren eingesetzt werden kann. Dieses gilt vorteilhaft auch für den die Funkresourcen in dem Zeitschlitz, in dem auch in Abwärtsrichtung der allgemeine Signalisie- rungskanal gesendet wird. Die Übertragungsqualität für Ver- kehrskanäle in Aufwärtsrichtung profitiert von dem Prozeßgewinn des Frequenzsprungverfahrens in besonderer Weise, da diese Übertragungsrichtung aufgrund der begrenzten Sendelei- stung der Teilnehmerstationen die bezüglich der Übertragungsqualität kritischere Übertragungsrichtung darstellt.

Besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren so- wie das erfindungsgemäße Basisstationssystem in einem Funk- Kommunikationssystem mit einem TDMA-Teilnehmerseparierungs- verfahren, beispielsweise dem GSM-Mobilfunksystem, eingesetzt.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend erläutert.

Dabei zeigen

FIG 1 ein Blockschaltbild eines Funk-Kommunikationssy- stems, insbesondere eines bekannten GSM-Mobilfunk- systems, und FIG 2 eine Struktur der Funkschnittstelle des GSM-Mobil- funksystems .

Die FIG 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Funk-Kommunikati- onssystems, speziell eines bekannten GSM-Mobilfunksystems. Diese Struktur läßt sich jedoch in einfacher Weise auf andere Systeme übertragen, in dem die Erfindung ebenfalls verwirk- licht werden kann.

Das GSM-Mobilfunksystem besteht aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC (Mobile Switching Center) , die einen Übergang zu einem leitungsgebundenen Festnetz PSTN ermögli- chen. Jede Mobilvermittlungsstelle MSC ist mit einer Vielzahl von Basisstations-Steuerungen BSC (Base Station Controller) verbunden, die jeweils eine zentrale Verwaltung von Funkressourcen für ein oder mehrere Basisstationen BS (Base Station) durchführen. Die Basisstationen BS ermöglichen wiederum eine

Verbindung zu einer Vielzahl von Teilnehmerstationen MS über eine Funkschnittstelle entsprechend einem spezifischen Teil- nehmerseparierungsverfahren. Dabei wird nach einer Übertra- gung in Aufwartsrichtung UL (Uplink) von den Teilnehmerstationen MS zu der Basisstation BS bzw. der Abwärtsrichtung DL (Downlink) von der Basisstation BS zu den Teilnehmerstationen MS unterschieden. Durch jede Basisstation BS wird zumindest eine mit funktechnischen Ressourcen versorgte Funkzelle Z ge- bildet. Die Teilnehmerstationen MS sind beispielsweise als mobile Funkstationen oder als ortsfeste drahtlose Netzabschlußgeräte, beispielsweise eines drahtlosen Teilnehmeranschlußsystems (Access Network), verwirklicht. Die Mobilvermittlungsstelle MSC ist weiterhin mit einem Operations- und Wartungszentrum OMC (Operation and Maintenance Center) verbunden, in dem wichtige Parameter des Systems administriert werden und das eine Mensch-Maschine-Schnittstelle darstellt.

Auf der Funkschnittstelle zwischen der Basisstation BS und den Teilnehmerstationen MS werden Signalisierungsinformatio- nen und Nutzdaten unterschiedlicher Dienste übertragen. So werden von der Basisstation BS beispielsweise in einem spezifischen allgemeinen Organisationskanal B (BCCH - Broadcast Control Channel) allgemeine Informationen bezüglich der Orga- nisation des Mobilfunksystems periodisch gesendet, die von den Teilnehmerstationen MS ausgewertet werden. Weitere Signa- lisierungskanäle, beispielsweise zur Resourcenzuweisung, werden sowohl in Abwärts- DL als auch in Aufwärtsrichtung UL übertragen. Den größten Anteil der zur Verfügung stehenden Übertragungskapazität beanspruchen Verkehrskanäle T (TCH - Traffic Channel) , in denen Nutzinformationen wie beispielsweise Sprachinformationen über die Funkschnittstelle übertragen werden. In der Basisstations-Steuerung BSC ist neben bekannten und nicht dargestellten Einrichtungen eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung ST verwirklicht. Ausgehend von beispielsweise einer ermittelten Verkehrsbelastung in der Funkzelle führt die Steuereinrichtung ST eine Zuteilung der Funkresourcen zu den unterschiedlichen Kanälen bzw. Diensten durch.

In der FIG 2 ist die Struktur der GSM-Funkschnittstelle dar- gestellt. Diese Struktur basiert auf einem TDMA-Teilnehmerse- parierungsverfahren. Neben einer Unterteilung in mehrere Frequenzkanäle C1,C2 mit einem jeweiligen Frequenzband von 200kHz entsprechend einem FDMA-Verfahren (Frequency Division Multiple Access) erfolgt eine zeitliche Trennung von Verbin- düngen durch eine Anzahl von sukzessiv gesendeten Zeitschlitzen ts0...ts7. In dem GSM-Mobilfunksystem werden jeweils acht Zeitschlitze ts0...ts7 zu einem Zeitrahmen tf zusammengefaßt, der periodisch gesendet wird.

In der FIG 2 sind beispielhaft jeweils zwei Frequenzkanäle C1,C2 bzw. C3,C4 für jeweils die Abwärtsrichtung DL und die Aufwärtsrichtung UL zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Nach dem beschriebenen bekannten Verfahren des GSM-Mobilfunk- systems ist der allgemeine Signalisierungskanal B einem festen Zeitschlitz tsO und einem festen Frequenzkanal Cl zugeordnet. Dieses hat zur Folge, daß für den Verkehrskanal T in Abwärtsrichtung DL in dem ersten Zeitschlitz tsO des zweiten Frequenzkanals C2 kein Frequenzsprungverfahren durchgeführt werden kann, da kein weiterer Frequenzkanal zur Verfügung steht. Durch die bidirektionale Zuweisung der Funkresourcen kann in gleicher Weise auch für die Verkehrskanäle T in Auf- wärtsrichtung UL in dem ersten Zeitschlitz tsO der Frequenzkanäle C3 und C4 kein Frequenzsprungverfahren durchgeführt werden, da der Verkehrskanal T in dem Frequenzkanal C3 wie der allgemeine Signalisierungskanal B nicht den Frequenzkanal ändert. Somit kann auch für den Verkehrskanal T in dem Frequenzband C4 kein Frequenzsprungverfahren eingesetzt werden.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft die in dem genannten ETSI Tdoc-Dokument gezeigte getrennte Zuweisung von Funkresourcen für die Aufwärts- UL und Abwärtsrichtung DL verwendet. Die darin beschriebene unidirektionale Kanalbeschreibung ermöglicht das Senden von zwei getrennten Zuweisungsnachrichten zu einer Teilnehmerstation MS, eine für die Aufwärtsrichtung UL und eine für die Abwärtsrichtung DL. Mit- tels dieser Nachrichten wird die Teilnehmerstation MS über die Resourcenzuweisung informiert.

Für das erfindungsgemäße Verfahren werden diese Zuweisungsnachrichten um zusätzliche Informationen bezüglich eines Fre- quenzsprungverfahrens ergänzt. Diese Parameter beinhalten beispielsweise einen Satz von Frequenzkanälen (MA - Mobile Allocation) , die für das Frequenzsprungverfahren verwendet wird, eine Information bezüglich eines Versatzes, der den Startpunkt des Frequenzsprungverfahrens definiert (MAIO - Mo- bile Allocation Indication Offset) , und eine Information bezüglich der Sprungsequenz (FHSN - Frequency Hopping Sequence Nu ber) . Diese Parameter werden sowohl für die Zuweisung von Resourcen für die Aufwärtsrichtung UL als auch für die Abwärtsrichtung DL verwendet.

Soll für einen Kanal in Abwärtsrichtung DL, beispielsweise den allgemeinen Signalisierungskanal B, kein Frequenzsprungverfahren durchgeführt werden, so werden spezifische Parame- ter definiert, oder die beschriebenen Parameter derart verändert, daß der Satz von Frequenzkanälen (MA) nur einen einzigen Frequenzkanal enthält. Diese Konfiguration erfüllt die Bedingung einer kontinuierlichen Presenz des allgemeinen Si- gnalisierungskanals B auf einer festen Resource, währenddessen in der Aufwärtsrichtung ein Frequenzsprungverfahren eingesetzt werden kann.

Die Zuweisungsnachrichten bzw. die darin enthaltenen Parame- ter sind vorteilhaft derart beschrieben, daß Teilnehmerstationen, denen noch keine unidirektionale Zuweisung bekannt ist, die zusätzlichen Informationen ignorieren und/oder die Zuweisung als bekannte bidirektionale Zuweisung verstehen. Teilnehmerstationen, die in der Lage sind, die unidirektio- nale Zuweisung und die Informationen bezüglich des Frequenzsprungsverfahrens auszuwerten, können das darin definierte Frequenzsprungverfahren vorteilhaft anwenden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Signalübertragung in einem Funk-Kommuni ationssystem, das eine Teilnehmerseparierung gemäß einem TDMA- Verfahren unterstützt, bei dem ein Zeitschlitz (tsO) eines Frequenzkanals (Cl) für eine Übertragung in Abwärtsrichtung (DL) einem allgemeinen Signalisierungskanal (B) zugewiesen wird, und der gleiche Zeitschlitz (tsO) eines korrespondierenden weiteren Frequenzka- nals (C3) für eine Übertragung in Aufwartsrichtung (UL) unabhängig davon einem Verkehrskanal (T) zugewiesen wird, wobei bei der jeweiligen Zuweisung der Kanäle (B,T) zusätzlich zumindest ein Parameter für ein Frequenzsprungverfahren signalisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem dem allgemeinen Signalisierungskanal (B) signalisiert wird, daß kein Frequenzsprungverfahren durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Parameter ein Satz von Frequenzkanälen, ein Versatz zur Definition des Beginns des Frequenzsprungverfahrens und/oder eine Sequenznummer zur Definition der Sprungsequenz signalisiert wird.

4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem dem allgemeinen Signalisierungskanal (B) nur ein Frequenzkanal (Cl) als Parameter signalisiert wird.

5. Basisstationssystem (BSS) eines Funk-Kommunikationssystems zur Signalübertragung, mit einem TDMA-Teilnehmerseparierungverfahren, einer Basisstations-Steuerung (BSC) mit einer Steuereinrichtung (ST) zur Zuweisung eines allgemeinen Signalisie- rungskanals (B) zu zumindest einen Zeitschlitz (tsO) eines Frequenzkanals (Cl) für eine Übertragung in Abwärtsrich- tung (DL) , und zur davon unabhängigen Zuweisung eines Verkehrskanals (T) zu dem gleichen Zeitschlitz (tsO) eines korrespondierenden weiteren Frequenzkanals (C3) für eine Übertragung in Aufwärtsrichtung (UL) , und zumindest einer mit der Basisstations-Steuerung (BSC) ver- bundenen Basisstation (BS) , in deren Funkzelle (Z) sich zumindest eine Teilnehmerstation (MS) befindet, zur Signalisierung der Zuweisung sowie von jeweils zumindest einem Parameter für ein Frequenzsprungverfahren.