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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der drahtlosen Kommunikation.
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2. Stand der
Technik
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In
drahtlosen Kommunikationsnetzen, die TDMA (Time Division Multiple
Access) benutzen, werden Funkschnittstellenkanäle als Zeitschlitze auf einer
gegebenen Frequenz definiert. Ein bestimmter Kanal verwendet denselben,
sich wiederholenden Zeitschlitz, was zu gegenseitiger Orthogonalität zwischen
verschiedenen Kanälen
in der Zeit führt.
Die Dauer zwischen den Zeitpunkten der Wiederholung eines gegebenen
Zeitschlitzes wird als Rahmen bezeichnet, und mehrere Rahmen werden
in der Regel zu einer größeren logischen Struktur
organisiert, die als Mehrfachrahmen bezeichnet wird. Die Mehrfachrahmengröße kann
abhängig
von der Art von Informationen (d.h. "logischem Kanal"), die der Mehrfachrahmen zu führen ausgelegt
ist, verschieden sein. Als Regel weisen jedoch alle Zeitschlitze
auf einer gegebenen Frequenz dieselbe Art von Rahmen und dieselbe
Art von Mehrfachrahmen auf, sodaß nur verschiedene Frequenzen
verschiedene Mehrfachrahmenstrukturen aufweisen können.
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Ein
drahtloses Kommunikationsnetz, das gemäß der GSM-Telekommunikation (Global System for
Mobile) arbeitet, ist ein beispielhaftes Netzwerk, in dem verschiedene
Mehrfachrahmenstrukturen auf verschiedenen Frequenzen bereitgestellt
werden. Es ist wohlbekannt, daß ein
GSM-Netzwerk eine
Kombination von Frequenzmultiplex-Mehrfachzugriff (FDMA), wobei das verfügbare Frequenzspektrum
in separate Frequenzträger unterteilt
wird, und TDMA in der Regel mit acht Zeitschlitzen pro Rahmen, verwendet,
um verfügbare
Frequenzspektrumbetriebsmittel gemeinsam unter allen Benutzern zu
verwenden. Um die Zeitsteuerung von Verkehrs- und Steuerübertragungen
("Bursts") einzuteilen, bildet
jede Gruppe von acht Zeitschlitzen einen Rahmen, und Rahmen werden
zusammen gruppiert, um Mehrfachrahmen zu bilden, so daß die Dauer
zwischen Wiederholungen eines gegebenen Rahmens einen Mehrfachrahmen
beträgt.
Es werden zwei Grundtypen von Mehrfachrahmenstrukturen im GSM verwendet,
die 26 bzw. 51 Rahmen aufweisen. Die Mehrfachrahmenstruktur mit
26 Rahmen ("26-Mehrfachrahmen") enthält hauptsächlich Sprachverkehrskanäle, und
die Mehrfachrahmenstruktur mit 51 Rahmen ("51-Mehrfachrahmen") wird für Steuerkanäle verwendet,
darunter Rundsende-Steuerkanäle,
die für
Basisstationsidentifikation und Frequenzzuteilungen verwendet werden,
sowie Zentralsteuerungskanäle,
die bei der Verbindungseinleitung und beim Verbindungs-Paging verwendet
werden. Der 26-Mehrfachrahmen verwendet andere Frequenzen als der
51-Mehrfachrahmen. Auf diese Weise weisen alle Zeitschlitze auf
einer gegebenen Frequenz dieselbe Art von Rahmen-/Mehrfachrahmenstruktur
auf.
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Durch
Verwendung von 26 Rahmen pro Mehrfachrahmen für Verkehr und 51 Rahmen pro
Mehrfachrahmen für
Steuerung ist die Einteilung von Verkehrs- und Steuerbursts naturgemäß unsynchronisiert,
weil der Zeitschlitz 1 von Rahmen 1 für beide Mehrfachrahmenstrukturen
nur alle 26 × 51
Rahmen zum selben Zeitpunkt auftritt. Diese Desynchronisierung stellt
sicher, daß alle
mobilen Einheiten eine angemessene Gelegenheit haben, durch Netzwerkbasisstationen
gesendete Rundsende-Bursts zu hören,
und ermöglicht
es mobilen Einheiten, Störungsmessungen
für benachbarte
Zellen durchzuführen,
gleichgültig,
wann die Mobileinheit dafür
eingeteilt ist, Verkehr zu senden und zu empfangen. GSM-Netzwerke
unterstützen
Paketdatendienste unter Verwendung eines Standards, der als GPRS
(General Packet Radio Service) bekannt ist, indem dem existierenden
leitungsvermittelten GSM-Netzwerk eine auf Paketen basierende Funkschnittstelle überlagert
wird, wodurch der Benutzer eine Wahl erhält, einen auf Paketen basierenden
Datendienst oder einen leitungsvermittelten Sprachdienst zu verwenden.
Die auf Paketen basierende Funkschnittstelle von GPRS verwendet
einen 52-Mehrfachrahmen
für Verkehrskanäle, d.h.
eine Struktur, bei der es sich lediglich um zwei aufeinanderfolgende
26-Mehrfachrahmen handelt.
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Die
Wireless Communications Community in den USA hat begonnen, den Standard
IS-136 TDMA in Richtung eines drahtlosen Netzwerks der dritten Generation
(3G) zu entwickeln, der schnelle Paketdatendienste, wie zum Beispiel
Internet-/Intranetzugang und andere Multimedia-Anwendungen unterstützt. Um
solche Paketdatendienste bereitzustellen, hat sich das UWCC (Universal
Wireless Communication Consortium) dafür entschieden, eine Variante
der GSM-GPRS-Technologie zu verwenden, die als EDGE-COMPACT bezeichnet
wird. Aufgrund der Grenzen bezüglich
des in den USA zum Starten eines Paketdatendienstes verfügbaren Frequenzspektrums
müssen
jedoch die 1/9- oder 1/12-Frequenzwiederbenutzungsmuster
(d.h. Wiederbenutzungsmuster, bei denen dieselbe Frequenz von jeder
neunten oder zwölften
Netzwerkzelle bzw. jedem neunten oder zwölften Netzwerksektor benutzt
wird), mit denen Störungen
in dem typischen GSM-Netzwerk vermieden werden, in EDGE-COMPACT
simuliert werden, indem Basisstationen präzise synchronisiert und Zellen
oder Sektoren "zeitgruppiert" werden, um Störungen zwischen
Steuerbursts aus nahen Basisstationen, die auf derselben Frequenz
senden, zu verringern. Genauer gesagt erfordert EDGE-COMPACT, daß jede Zelle bzw.
jeder Sektor für
eine von drei (oder vier) Zeitgruppen designiert wird, um Steuerbursts
zu schützen,
so daß,
wenn eine Basisstation für
eine Zelle oder einen Sektor, die einer ersten Zeitgruppe zugewiesen
ist, Steuerbursts sendet, Zellen oder Sektoren in anderen Zeitgruppen
zugewiesene Basisstationen leerlaufen. Durch entsprechende Synchronisation
von Basisstationen können
also drei (oder vier) gegenseitig orthogonale physische Träger für jede Frequenz
erzielt werden, und es läßt sich
ein Frequenz-Zeit-Wiederbenutzungsmuster von 3/9 (oder 4/12) mit
nur drei Frequenzträgern
erzielen. Dieses Schema für
erweiterte Frequenzwiederbenutzung wird nur für Steuerkanäle verwendet, während der
Verkehrskanal in einem 1/3-Frequenzwiederbenutzungsmuster (bei drei
Frequenzträgern)
verbleibt.
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Im
Gegensatz zu GPRS besitzt EDGE-COMPACT nicht den zugrundeliegenden
51-Mehrfachrahmen von GSM, der für
Steuerkanäle
verwendet wird, und wurde aufgrund des begrenzten für die Implementierung verfügbaren Frequenzspektrums
so ausgelegt, daß es
sowohl Rundsende-Steuerkanäle
als auch Zentralsteuerkanäle
in einer einzigen Mehrfachrahmenstruktur integriert. Zum Beispiel
reserviert der 52-Mehrfachrahmen von EDGE-COMPACT-Einteilungen Rahmen in jedem
Mehrfachrahmen für
Rundsende-Steuerkanäle,
wie zum Beispiel einen Synchronisationskanal und einen Frequenzkorrekturkanal.
Da EDGE-COMPACT nicht die 51-Mehrfachrahmenstruktur von GSM aufweist,
unterstützt
es keinen leitungsvermittelten GSM-Dienst. Da nur ein einziger 52-Mehrfachrahmen zur
Einteilung aller Übertragungen
in EDGE-COMPACT verwendet wird, kann es weiterhin für mobile
Einrichtungen schwierig sein, die Störleistung benachbarter Zellen
zu messen, was für
die Weiterreichung (für
leitungsvermittelte Benutzer) und die Zellenneuauswahl (für paketvermittelte Benutzer)
wichtig ist, wodurch die Gesamtnetzwerkleistungsfähigkeit
beeinträchtigt
wird.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationsverfahren
nach Anspruch 1 bereitgestellt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationssystem
nach Anspruch 5 bereitgestellt.
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In
einem System und einem Verfahren zur Bereitstellung von Funkschnittstellenkanälen in einem drahtlosen
Kommunikationsnetz werden physische Kanäle für einen einzelnen Frequenzträger als
Zeitschlitze definiert, wobei eine Reihe aufeinanderfolgender Zeitschlitze
einen Rahmen definiert und mehrere Mehrfachrahmentypen für den einzelnen
Frequenzträger
als verschiedene Anzahlen aufeinanderfolgender Rahmen enthaltend
definiert werden. Durch Multiplexen mehrerer Mehrfachrahmentypen
auf einen einzigen Frequenzträger
können
diverse Kanaltypen, wie zum Beispiel Verkehrskanäle, Rundsende-Steuerkanäle und Zentralsteuerkanäle auf demselben
Frequenzträger
untergebracht werden, um eine effiziente Ausnutzung von Frequenzbetriebsmitteln
zu ermöglichen.
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Bei
einer beispielhaften Implementierung wird ein erster Mehrfachrahmentyp
als x aufeinanderfolgende Rahmen (z.B. x = 3) aufweisend definiert,
ein zweiter Mehrfachrahmentyp als y aufeinanderfolgende Rahmen (z.B.
y = 5) aufweisend und ein dritter Mehrfachrahmentyp als z aufeinanderfolgende
Rahmen (z.B. z = 2) aufweisend. Die Rahmennummer für den ersten
Mehrfachrahmentyp wird also Modulo x gezählt, die Rahmennummer für den zweiten
Mehrfachrahmentyp Modulo y und die Rahmennummer für den dritten
Mehrfachrahmentyp Modulo z. Der erste Mehrfachrahmentyp, der zweite
Mehrfachrahmentyp und der dritte Mehrfachrahmentyp sind jeweils
mit einem verschiedenen Kanaltyp assoziiert. Zum Beispiel kann der
erste Mehrfachrahmentyp mit Rundsende-Steuerkanälen assoziiert sein, die Informationen über das
Netzwerk und die Zelle bzw. Sektoren führen, die die sendende Basisstation
versorgt, z.B. Netzwerk-ID, Zellen-ID, Leistungspegel, verfügbare Frequenzen,
unterstützte
Dienste (Sprache, Paket, Positionsbestimmungsdienst) usw. Der zweite Mehrfachrahmentyp
kann mit Zentralsteuerkanälen
assoziiert sein, z.B. Paging-Kanälen,
Zugangskanälen, Betriebsmittelzuteilungskanälen usw.,
und der dritte Mehrfachrahmentyp kann mit dem Definieren von Verkehrskanälen assoziiert
sein. Bei dieser Implementierung beträgt die Dauer eines Superrahmens
x ·y·z Rahmen.
Wenn x, y und z gegenseitig Primzahlen sind, tritt die Rahmennummer
0 der Mehrfachrahmentypen mit x, y bzw. z Rahmen bei jedem Superrahmen
gleichzeitig wieder auf. Die jedem Mehrfachrahmentyp entsprechende
Anzahl von Rahmen wird vorzugsweise so gewählt, daß die verschiedenen Mehrfachrahmen
naturgemäß desynchronisiert
sind. Auf diese Weise werden mobilen Einheiten Gelegenheiten sichergestellt,
Rundsendekanalbursts von Netzwerkbasisstationen zu hören, sowie
Messungen auf Kanälen
benachbarter Zellen vorzunehmen, ungeachtet der Zeitsteuerung, mit
der die mobilen Einheiten dafür
eingeteilt werden, Verkehrsbursts zu empfangen bzw. zu senden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden der erste, der zweite und der
dritte Mehrfachrahmentyp verschiedenen Zeitschlitzen zugewiesen.
Wenn zum Beispiel ein Rahmen als drei Zeitschlitze aufweisend definiert
ist, kann dem ersten Zeitschlitz der erste Mehrfachrahmentyp zugewiesen
werden, dem zweiten Zeitschlitz der zweite Mehrfachrahmentyp und
dem dritten Zeitschlitz der dritte Mehrfachrahmentyp.
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Gemäß einer
spezifischen Implementierung der diversen Mehrfachrahmenprinzipien
der vorliegenden Erfindung wird ein erster Mehrfachrahmentyp zur
Einteilung von Rundsende-Steuerkanälen in einer Umgebung, in der
Zellen/Sektoren "zeitgruppiert" werden, um größere Frequenzwiederbenutzung
bereitzustellen (d.h. in einer Umgebung des EDGE-COMPACT-Typs) als
51 Rahmen aufweisend definiert. Auf demselben Frequenzträger wie bei
dem 51-Mehrfachrahmen für
Rundsende-Steuerkanäle
wird ein zweiter Mehrfachrahmentyp für die Einteilung von Zentralsteuerkanälen als
52 Rahmen aufweisend definiert. Für jede Zeitgruppe werden der
51-Mehrfachrahmen
und der 52-Mehrfachrahmen, die sich denselben Frequenzträger teilen,
verschiedenen Zeitschlitzen zugewiesen, um Störungen zwischen Rundsende-
und Zentralsteuerbursts zu vermeiden. Im Vergleich mit derzeitigen
EDGE-COMPACT-Vorschlägen
ergibt diese diverse Mehrfachrahmenanordnung eine Steueranordnung,
die besser mit GSM vereinbar ist und somit das Erzielen eines GSM-kompatiblen
Paketdatendienstnetzwerks mit begrenztem Frequenzspektrum erleichtern
kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Andere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Durchsicht
der folgenden ausführlichen
Beschreibung und bei Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:
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1A eine
beispielhafte eindimensionale Repräsentation der Unterteilung
eines einzigen Frequenzträgers
in mehrere Zeitschlitze, mit der die der vorliegenden Erfindung
zugrundeliegenden allgemeinen Prinzipien veranschaulicht werden;
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1B eine
beispielhafte zweidimensionale Repräsentation einer Unterteilung
eines einzigen Frequenzträgers
in mehrere Zeitschlitze, die sich für jeden Rahmen wiederholen,
mit der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende allgemeine Prinzipien
veranschaulicht werden;
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2 eine
beispielhafte diverse Mehrfachrahmenstruktur, bei der drei Mehrfachrahmentypen
mit verschiedenen Anzahlen von Rahmen assoziiert und jeweils einem
bestimmten Zeitschlitz zugewiesen werden;
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3 eine beispielhafte Implementierung der
Prinzipien der vorliegenden Erfindung, bei der eine 51-Rahmen-Mehrfachrahmenstruktur
für Rundsende-Steuerkanäle auf denselben
Frequenzträger
mit einer 52-Rahmen-Mehrfachrahmenstruktur
für Zentalsteuerkanäle gemultiplext
wird; und
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4 ein
allgemeines Blockschaltbild eines beispielhaften Basisstationssenders,
der sich zur Implementierung der gemeinsamen Benutzung diverser
Mehrfachrahmenkanäle
eignet, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist ein System und ein Verfahren zur Bereitstellung
von Funkschnittstellenkanälen
in einem drahtlosen Kommunikationsnetz. Physische Kanäle für einen
einzelnen Frequenzträger werden
als Zeitschlitze definiert, eine Reihe aufeinanderfolgender Zeitschlitze
definiert einen Rahmen und mehrere Mehrfachrahmentypen werden für den einzelnen
Frequenzträger
als verschiedene Anzahlen aufeinanderfolgender Rahmen enthaltend
definiert. Durch Multiplexen mehrerer Mehrfachrahmentypen auf einen einzigen
Frequenzträger
werden diverse Kanaltypen, wie zum Beispiel Verkehrskanäle, Rundsende-Steuerkanäle und Zentralsteuerkanäle auf demselben
Frequenzträger
untergebracht, um eine effiziente Benutzung von Frequenzbetriebsmitteln
zu ermöglichen.
Die allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
mit Bezug auf 1A, 1B und 2 beschrieben,
und eine beispielhafte Implementierung der vorliegenden Erfindung
wird mit Bezug auf 3 beschrieben.
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1A zeigt
eine eindimensionale Repräsentation
einer beispielhaften Unterteilung eines einzigen Frequenzträgers in
mehrere Zeitschlitze. Bei dem in 1A gezeigten
Beispiel werden drei Zeitschlitze TN0, TN1 und TN2 in einem Rahmen
vorgesehen, so daß sich
jeder Zeitschlitz TN0, TN1 und TN2 alle drei Zeitschlitze wiederholt.
Es versteht sich, daß,
obwohl in 1A drei Zeitschlitze gezeigt
sind, diese Zahl lediglich zur leichteren Beschreibung der Prinzipien
der vorliegenden Erfindung verwendet wird und typischerweise eine größere Anzahl
von Zeitschlitzen für
eine tatsächliche
Implementierung in einem drahtlosen Kommunikationsnetz verwendet
wird. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung in einem drahtlosen
Netzwerk implementiert werden, bei dem eine Trägerfrequenz in acht Zeitschlitze
unterteilt wird, wie bei GSM.
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1B zeigt
eine Repräsentation
sich wiederholender Zeitschlitze in zwei Dimensionen, wobei jede Spalte
einer verschiedenen Zeitschlitznummer entspricht und sich entlang
der zweiten Dimension eine Sequenz aufeinanderfolgender Rahmen als
eine Anzahl von Zeilen erstreckt. Diese zweidimensionale Repräsentation
wird in der Regel zur Veranschaulichung einer Mehrfachrahmenstruktur
mit einer Sequenz aufeinanderfolgender Rahmen verwendet. Diverse
Mehrfachrahmenstrukturen werden auf einen einzigen Frequenzträger gemultiplext,
wobei jede Mehrfachrahmenstruktur aus einer verschiedenen Anzahl
von Rahmen besteht. Als veranschaulichendes Beispiel besitzt eine
erste Art von Mehrfachrahmen (im folgenden "Mehrfachrahmen des Typs 1") 3 aufeinanderfolgende
Rahmen, eine zweite Art von Mehrfachrahmen (im folgenden "Mehrfachrahmen des
Typs 2") 5 aufeinanderfolgende
Rahmen und eine dritte Art von Mehrfachrahmen (im folgenden "Mehrfachrahmen des
Typs 3") 2 aufeinanderfolgende
Rahmen. Die Rahmennummer für
den Mehrfachrahmen des Typs 1 wird deshalb Modulo 3 gezählt, die
Rahmennummer für
den Mehrfachrahmen des Typs 2 Modulo 5 und die Rahmennummer für den Mehrfachrahmen
des Typs 3 Modulo 2. Mit ihren gegebenen verschiedenen Strukturen
werden die Mehrfachrahmenstrukturen des Typs 1, Typs 2 und Typs
3 verschiedenen Kanaltypen (d.h. verschiedenen logischen Kanälen) zugewiesen.
Zum Beispiel kann die Mehrfachrahmenstruktur des Typs 1 mit dem
Definieren von Kanälen
zum Rundsenden relevanter Netzwerk- und Zellenzugangsinformationen,
wie zum Beispiel Synchronisations- und Frequenzkorrekturinformationen
assoziiert werden, die Mehrfachrahmenstruktur des Typs 2 mit dem
Definieren von Verkehrskanälen
zur Steuerung der Zeitsteuerung von Sprach-/Datenverkehrsbursts
aus Netzwerkbasisstationen und mobilen Einheiten und die Mehrfachrahmenstruktur
des Typs 3 mit Kanälen
für Zentralsteuerung,
wie zum Beispiel Paging-, Zugangs- und anderen Diensten. Jeder Mehrfachrahmentyp
wird einem verschiedenen Zeitschlitz zugewiesen, um so auf denselben Frequenzträger gemultiplext
zu werden. Bei dem oben beschriebenen Beispiel wird der Mehrfachrahmen
des Typs 1 TN0 zugewiesen, der Mehrfachrahmen des Typs 2 TN1 und
der Mehrfachrahmen des Typs 3 TN2.
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2 zeigt
eine zweidimensionale Repräsentation
diverser Mehrfachrahmen, bei der jeder von drei Mehrfachrahmentypen
mit 3, 5 und 2 Rahmen, die TN0, TN1 bzw. TN2 zugewiesen werden,
gezeigt sind. Wie in 2 zu sehen ist, wiederholt sich
die Rahmennummer für
den Mehrfachrahmen des Typs 1, der mit TN0 assoziiert ist, alle
drei Rahmen (d.h. die Rahmennummer wird Modulo 3 gezählt), die
Rahmennummer für
den Mehrfachrahmen des Typs 2, der mit TN1 assoziiert ist, wiederholt
sich alle 5 Rahmen (d.h. die Rahmennummer wird Modulo 5 gezählt), und
die Rahmennummer für
den Mehrfachrahmen des Typs 3, der mit TN2 assoziiert ist, wiederholt
sich alle 2 Rahmen (d.h. die Rahmennummer wird Modulo 2 gezählt). In
diesem Beispiel beträgt
die Dauer eines Superrahmens, d.h. die kleinste Anzahl von Rahmen,
zwischen denen dieselbe Rahmennummer gleichzeitig für den Mehrfachrahmen
des Typs 1, den Mehrfachrahmen des Typs 2 und den Mehrfachrahmen
des Typs 3 wieder auftritt, 3·5·2 = 30.
Vorteilhafterweise kann die verschiedenen Mehrfachrahmenstrukturen
entsprechende Anzahl von Rahmen so gesetzt werden, daß Desynchronisation
zwischen Rundsende-Steuerkanälen,
Zentralsteuerkanälen
und Verkehrskanälen
bereitgestellt wird, so daß jede
mobile Einheit angemessene Gelegenheiten erhält, Rundsendungen von benachbarten
Zellen zu hören,
und Störmessungen
durchzuführen,
ungeachtet des Zeitschlitzes, für
den die mobile Einrichtung zugewiesen ist, Verkehrsbursts zu senden
bzw. zu empfangen.
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Wenn
ein bestimmter Zeitschlitz nicht voll beladen ist, kann ferner ein
Teil des mit diesem Zeitschlitz assoziierten Betriebsmittels für einen
anderen Zweck verwendet werden, so daß mehr als ein Mehrfachrahmentyp
mit einem einzelnen Zeitschlitz assoziiert werden kann. Wenn man
zum Beispiel annimmt, daß der Mehrfachrahmen
des Typs 1 für
Rundsende-Steuerkanäle,
der Mehrfachrahmen des Typs 2 für
Verkehr und der Mehrfachrahmen des Typs 3 für Zentralsteuerkanäle verwendet
wird und der Zeitschlitz TN0 (der dem Mehrfachrahmen des Typs 1
zugewiesen ist) diskontinuierlich ist, d.h. nicht alle Rahmen pro
Mehrfachrahmen benutzt werden, dann kann der Zeitschlitz T0 auch
für Verkehr
verwendet werden, wenn er nicht für Rundsendesteuerung verwendet
wird. Somit kann der Zeitschlitz T0 in diesem Beispiel in zwei Arten
von Mehrfachrahmen verwendet werden, so daß der Zeitschlitz während der
Rundsendesteuerung als Typ 1 und bei Verwendung für Verkehr
als Typ 2 gezählt
wird.
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Als
nächstes
wird mit Bezug auf 3 eine beispielhafte
Implementierung der Prinzipien diverser Mehrfachrahmen der vorliegenden
Erfindung in einer Netzwerkanordnung beschrieben, bei der Zellen/Sektoren "zeitgruppiert" werden, um die Frequenzwiederbenutzung
zu erhöhen
(z.B. ein Netzwerk des EDGE-COMPACT-Typs). Wie bereits beschrieben,
wurde EDGE-COMPACT so ausgelegt, daß es sowohl Rundsende- als auch
Zentralsteuerkanäle
in eine 52-Mehrfachrahmenstruktur integriert, weil die 51-Mehrfachrahmenstruktur von
GSM, die für
Steuerkanäle
verwendet wird, nicht verfügbar
ist. Bei der in 3 dargestellten Implementierung
benutzt eine 51-Mehrfachrahmenstruktur für bestimmte Rundsende-Steuerkanäle, BCCH
(Broadcast Control CHannel), FCCH (Frequency Control CHannel) und
SCH (Synchronization CHannel) gemeinsam einen Frequenzträger mit
einer 52-Rahmen-Mehrfachrahmenstruktur für bestimmte Paketsteuerbursts,
PCCCH (Packet Common Control CHannel). Es versteht sich, daß, obwohl
diese Rundsende-Steuerkanäle
in 3 und in der vorliegenden Beschreibung
als BCCH, FCCH und SCH dargestellt sind, tatsächlich Paketversionen dieser
Rundsendekanäle
in einem Netzwerk des EDGE-COMPACT-Typs verwendet werden (d.h. diese
Rundsende-Steuerkanäle
sind tatsächlich
PBCCH, PFCCH bzw. PSCH). Zusätzlich
zu dem 51-Mehrfachrahmen für Rundsende-Steuerkanäle wird
für Zentralsteuerkanäle auf demselben
Frequenzträger
eine 52-Mehrfachrahmenstruktur vorgesehen. Solche Zentralkanäle werden
in 3 lediglich als "C" bezeichnet und treten in einem anderen
Zeitschlitz relativ zu den Rundsende-Steuerkanälen auf, so daß die Rundsende-Steuerkanalbursts
und die Zentralsteuerkanalbursts einander nicht stören.
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Wie
oben beschrieben, werden Zellen/Sektoren in einem Netzwerk des EDGE-COMPACT-Typs "zeitgruppiert" und die Basisstationen
werden zeitsynchronisiert, um Störungen
zwischen Steuer-"Bursts" benachbarter Basisstationen
zu verhindern und somit eine größere Frequenzwiederbenutzung
zu erzielen. 3 zeigt eine Mehrfachrahmenstruktur
für Zellen/Sektoren
in einer ersten Zeitgruppe ("Zeitgruppe
1"), einer zweiten
Zeitgruppe ("Zeitgruppe
2"), einer dritten
Zeitgruppe ("Zeitgruppe
3") und einer vierten
Zeitgruppe ("Zeitgruppe
4"). In der Zeitgruppe
1 ist zu sehen, daß der
erste Zeitschlitz ("TS
0") für Rundsende- Steuerkanäle dem 51-Mehrfachrahmen
zugewiesen ist und der zweite Zeitschlitz ("TS 1")
für Zentralsteuerkanäle dem 52-Mehrfachrahmen
zugewiesen ist. Also senden Basisstationen für Zellen/Sektoren in der Zeitgruppe
1 Zentralsteuerbursts während
TS 1 bestimmter Rahmen (Rahmen 21-24, 34-37 und 47-50 eines 52-Mehrfachrahmens
für das
in 3 gezeigte Beispiel) und senden
Rundsende-Steuerburst FCCH, SCH und BCCH während TS 0 bestimmter Rahmen
(Rahmen 0-5 einer 51-Mehrfachrahmenstruktur
für das
in 3 gezeigte Beispiel). Um Störungen mit
diesen Rundsende-Steuer- und
Zentralsteuerbursts von Basisstationen von Zellen/Sektoren der Zeitgruppe
1 zu vermeiden, sind Basisstationen für Zellen/Sektoren in der Zeitgruppe
2, Zeitgruppe 3 und Zeitgruppe 4 in dem in 3 gezeigten
Beispiel während
TS 1 der Rahmen 21-24, 34-37 und 47-50 (einer 52-Mehrfachrahmenstruktur)
und während
TS 0 der Rahmen 0-5 (einer 51-Mehrfachrahmenstruktur) im Leerlauf. Ähnlich sind
die Basisstationen für
Zellen/Sektoren in der Zeitgruppe 1 während TS 3, TS 5 und TS 7 der Rahmen
21-24, 34-37 und 47-50 (für
eine 52-Mehrfachrahmenstruktur) und TS 2, TS 4 und TS 6 der Rahmen 0-5
(einer 51-Mehrfachrahmenstruktur) im Leerlauf, um eine Störung der
Steuerbursts der Basisstationen für Zellen/Sektoren in anderen
Zeitgruppen zu vermeiden. Die dunkleren Zeitschlitze in 3 zeigen die eingeschränkten Zeitschlitze für jede Zeitgruppe.
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Wie
in 3 zu sehen ist, wird der 51-Mehrfachrahmen
für die
Zeitgruppen 2, 3 bzw. 4 TS2, TS 4 und TS 6 zugewiesen, und der 52-Mehrfachrahmen
wird für
die Zeitgruppen 2, 3 bzw. 4 TS 3, TS 5 und TS 7 zugewiesen.
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Die
Rahmennummern jeweils für
den 51-Mehrfachrahmen und den 52-Mehrfachrahmen sind entlang der
linken Seite von 3 unter der Überschrift "Rahmen (51)" bzw. "Rahmen (52)" gezeigt. Wie diese
Rahmennummern zeigen, gleitet die Nummer von Rahmen (51) relativ
zu der Nummer von Rahmen (52) für
jeden Mehrfachrahmen um 1.
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Da
die Nummer von Rahmen 51 Modulo 51 und die Nummer von Rahmen 52
Modulo 52 gezählt
wird, müssen
in der mobilen Einheit Rahmennummern zwei verschiedener Mehrfachrahmenstrukturen
bestimmt werden, um eine Kommunikation zu ermöglichen.
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Die
Rahmennummer des 52-Mehrfachrahmens kann mit einer Abbildungsfunktion
bestimmt werden, die aus Parametern des 51-Mehrfachrahmens die 52-Mehrfachrahmennummer
berechnet.
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Es
ist wohlbekannt, daß mobile
Einheiten in einem GSM-Netzwerk
die absolute Rahmennummer (d.h. die Mehrfachrahmenposition in dem
Superrahmen und die Rahmenposition in dem 51-Mehrfachrahmen) aus Rahmenparametern
(T1, T2, T3') bestimmen,
die von jeder Basisstation als Teil des Synchronisationssteuerkanals
gesendet werden. Genauer gesagt bestimmt jede mobile Einheit die
Rahmennummer FN durch die folgende Berechnung: FN = T1 * 51 * 26 + 51 *
((T3 – T2)mod
26) + T3, (1)mit
T3 = T3'·10 + 1;
T1
= FN div (51·26);
T2
= FN mod 26; und
T3 = FN mod 51.
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Die
mobile Einheit muß die
Rahmennummer in verschiedenen Mehrfachrahmen überwachen. Für die in 3 gezeigte beispielhafte Implementierung,
bei der ein 51-Mehrfachrahmen für
Rundsende-Steuerkanäle
und ein 52-Mehrfachrahmen für
Zentralsteuerkanäle
auf einen einzigen Frequenzträger
gemultiplext werden, bestimmen die mobilen Einheiten die absolute
Rahmennummer in dem 51-Mehrfachrahmen und die absolute Rahmennummer
in dem 52-Mehrfachrahmen. Bei einer Implementierung der vorliegenden
Erfindung verwenden die mobilen Einheiten 51-Mehrfachrahmen-Rahmenparameter
(T1, T2, T3), die von den Basisstationen als Teil des Synchronisationskanals
gesendet werden, um entsprechende Rahmenparameter (U1, U2, U3) des
zusammenfallenden 52-Mehrfachrahmens zu berechnen, um die Rahmenposition
relativ zu dem 52-Mehrfachrahmen
zu bestimmen. Genauer gesagt kann die Rahmennummer für den 52-Mehrfachrahmen (FN
(52)) folgendermaßen
repräsentiert
werden: FN (52) =
U1·51·52 + 52·((U2 – U3)mod
51) + U3, (2)mit
U1 = [T1/2];
U2 = T4' mod
51;
U3 = T4' mod
52; und
T4' =
51·((T3 – T2) mod
26) + T3 + 1326·K
(T1 mod 2, 1), mit K (x, y) = 1 für x = y und K (x, y) = 0 andernfalls.
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Durch
Abbilden von 51-Mehrfachrahmen-Rahmenparametern auf 52-Mehrfachrahmen-Rahmenparameter
kann die mobile Einheit die Rahmennummer für diverse Mehrfachrahmen auf
der Basis einer einzigen Menge von Rahmenparametern bestimmen, die
von der Basisstation gesendet werden, und einer im Speicher gespeicherten
Abbildungsfunktion. Ferner kann das System einen Einzelrahmenzähler und
die oben beschriebene Abbildungsfunktion benutzen, um denselben
Rahmen in verschiedenen Mehrfachrahmenstrukturen zu adressieren.
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Ein
weiteres Problem, das aus dem Multiplexen diverser Mehrfachrahmen
auf einem einzigen Frequenzträger
in einem oben beschriebenen Netzwerk des EDGE-COMPCT-Typs entsteht,
betrifft die Reservierung des gesamten Rahmens 25 (gezählt in dem
52-Mehrfachrahmen) für
einen Packet Time Advance Channel ("PTCH")
zur Steuerung der Zeitsteuerung der Übertragung der mobilen Einheit,
um Verzögerung
zu kompensieren. Anders ausgedrückt,
wird Rahmen 25 des 52-Mehrfachrahmens reserviert, so daß alle Basisstationen
PTCH senden und nicht für
andere Zwecke verwendet werden können.
Deshalb sollte der 51-Mehrfachrahmen
die Rahmennummer 25 des 52-Mehrfachrahmens
beobachten, so daß keine
Rundsende-Steuerinformationen
für den
zusammenfallenden Rahmen des 51-Mehrfachrahmens eingeteilt werden.
Da die Rahmennummer des 51-Mehrfachrahmens relativ zu dem 52-Mehrfachrahmen gleitet,
entsteht ein Konflikt in bezug auf den PTCH, wenn nicht anderweitig
adressiert wird. Als eine Möglichkeit
zur Behandlung dieses Problems kann die Rahmenposition des ersten
auftretenden Rundsende-Steuerkanals (in
3 als "FCCH" gezeigt) periodisch
neu eingeteilt werden (d.h. nach vorne springen), wenn ein Konflikt
zwischen einem Rundsende-Steuerkanal
und Rahmen 25 des 52-Mehrfachrahmens aufzutreten bevorsteht. Zum
Beispiel zeigt die Einteilung in der folgenden Tabelle die Rahmennummer
wobei FCCH in dem 51-Mehrfachrahmen auftreten kann, um sicherzustellen,
daß kein
Konflikt mit PTCH besteht:
TABELLE
1: Rundsende-Steuerkanaleinteilung
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In
TABELLE 1 ist FN_FCCH(I) die Rahmennummer innerhalb des 51-Mehrfachrahmens,
der FCCH für ein
gegebenes I 25 zugewiesen wird, und es ist I = (FN div (51·16))mod
13. Somit ist I ein Index von Blöcken von
16 51-Mehrfachrahmen
innerhalb jeder Periode von 13 solchen Blöcken und gibt somit an, daß für jeden 16.
51-Mehrfachrahmen
eine neue FCCH-Zuweisung gegeben wird 30 (d.h. das periodische neue
Einteilen von Rundsende-Steuerkanälen erfolgt
bei jedem 16. 51-Mehrfachrahmen). Auf diese Weise können der 51-Mehrfachrahmen
und der 52-Mehrfachrahmen ohne Konflikt zwischen den Rundsende-Steuerkanälen und reservierten
Rahmen des 52-35
Mehrfachrahmens auf demselben Frequenzträger gemultiplext werden.
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4 ist
ein allgemeines Blockschaltbild eines beispielhaften Basisstationssenders,
der zur Implementierung der gemeinsamen Benutzung diverser Mehrfachrahmenkanäle gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Wie in 4 gezeigt,
enthält
der Sender 100 eine Paketeinteilereinheit 110,
eine Basisbandverarbeitungseinheit 130 und eine Hochfrequenz-(HF-)Verarbeitungseinheit 140.
Der Paketeinteiler 110 enthält eine logische Mehrfachrahmen-Erzeugungseinheit 112,
die mehrere Signale input1, ..., inputN empfängt,
die zum Beispiel zu den durch die Basisstation versorgten mobilen
Einheiten zu sendenden Sprach-/Datenverkehr sowie Rundsende- und
Zentralsteuerinformationen enthalten. Gemäß den diversen Mehrfachrahmenstrukturen
der vorliegenden Erfindung bildet der Verkehrs-/Steuereinteiler 114 Verkehrs-, Rundsende-
und Zentralsteuerinformationen auf Zeitschlitz-/Rahmenpositionen
ab.
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Die
Baseboard-Verarbeitungseinheit 130 empfängt das Ausgangssignal des
Paketeinteilers 110 und bildet die logischen Mehrfachrahmenpakete
auf physische Zeitschlitze/Rahmen ab. Die HF-Verarbeitungseinheit 140 empfängt das
Ausgangssignal der Basisbandverarbeitungseinheit 130, die
ein HF-Übertragungssignal
Tx erzeugt, wobei ein zugewiesener HF-Kanal verwendet wird, der
an eine Senderantenne 200 ausgegeben wird.
