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1 Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Mobilkommunikation
zwischen einer Basisstation und einem mobilen Terminal und insbesondere
Verbindungen mit hohen Übertragungsraten
in einem Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (Time Division Multiplex
Access TDMA) System, wie dem GSM System.
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2 Hintergrund
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In
WO 96/10320 ist ein Verfahren offenbart zum Zuweisen von Kanälen zwischen
einer Basisstation und einem Mobilterminal in einem mobilen Telekommunikationsnetz.
Es wird eine hohe Übertragungsrate
dadurch erzielt, dass für
die Verbindung mehr als ein physikalischer Kanal belegt wird. Die
Kanäle
werden auf Anforderung abhängig
von den verfügbaren
Netzwerkressourcen zugewiesen. Eine Optimierung der Zuweisung von
Kanälen
aus dem Blickwinkel eines Netzwerks ist in WO 96/10320 nicht offenbart,
insbesondere im Hinblick auf die Minimierung der Interferenz zwischen
unterschiedlichen Verbindungen. Dasselbe gilt für die Maximierung der Chance
eines erfolgreichen Zuweisung von Kanälen auf nachfolgende Verbindungen.
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Allgemein
findet in einem TDMA System eine Kommunikation zwischen der Basisstation
und einem Mobilterminal in Kanälen
statt. Eine Anzahl von Kanälen
werden auf einer Trägerfrequenz
unter Verwendung eines Zeitmultiplexverfahrens übertragen. Die Übertragung
auf jeder Trägerfrequenz
findet in Zeitschlitzen statt und jeder physikalische Kanal belegt
einen Zeitschlitz. Zum Beispiel verwenden in GSM acht physikalische
Kanäle
gleichzeitig die gleiche Trägerfrequenz,
das heißt
acht Zeitschlitze bilden einen Rahmen. Ein Verkehrskanal (Traffic
CHannel TCH) belegt einen physikalischen Kanal und eine Verbindung
verwendet gewöhnlicherweise
einen TCH. In dieser Weise werden sämtliche Verbindungen bei der
gleichen maximalen Bitrate transferiert. Gegenwärtig ist die maximale Bitrate
9,6 kbit/s für
Nutzlastinformation.
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Gemäß dem GSM
Standard kann ein Frequenzsprungverfahren verwendet werden, das
heißt
bei regelmäßigen Intervallen
wird die Trägerfrequenz
geändert,
um die Effekte eines Mehrwegschwunds und die Störungen zwischen den Kanälen zu minimieren.
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Eine
Technik für
Hochgeschwindigkeits-Leitungsvermittlungsdaten
(High Speed Circuit Switched Data HSCSD) ist in dem GSM Standard
eingeführt
worden, um Verbindungen mit höheren Übertragungsraten
zu ermöglichen.
HSCSD Verbindungen verwenden eine Mehrschlitzkonfiguration von Kanälen zum Übertragen von
Daten, das heißt,
dass einer Verbindung ermöglicht
wird, mehr als einen Kanal zu belegen, d.h. mehr als einen Zeitschlitz
in jedem Rahmen. Die Netzarchitektur zum Unterstützen von HSCSD ermöglicht,
dass ein Maximum von acht unabhängigen
Vollraten-Verkehrskanälen
für eine
Verbindung verwendet wird, um eine Bitrate zu erreichen, die achtmal
höher als
die normale Bitrate ist.
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Unterschiedliche
Mobilterminals können
unterschiedliche Anzahlen von Kanälen behandeln. Die maximale
Anzahl von Aufwärtskanälen (Uplink-Kanälen) bzw.
Abwärtskanälen (Downlink-Kanälen) und
die gesamte maximale Anzahl von Kanälen kann beschränkt sein.
In dem GSM Standard sind 18 verschiedene Mobilklassen definiert
worden, die die Anzahl von Kanälen
spezifizieren, die ein Mobilterminal behandeln kann. Andere Beschränkungen
werden ebenfalls spezifiziert; zum Beispiel können einige Mobilterminals
nur aufeinanderfolgende Kanäle
in einer Mehrschlitz-Verbindung behandeln, wohingegen andere irgendeine
Kombination von Kanälen
behandeln können.
Die einfachste Mobilklasse (Mobile Class) behandelt nur einen Uplink-Kanal
und einen Downlink-Kanal.
Die am weitesten fortgeschrittene Mobilklasse behandelt bis zu acht
Kanäle
in jeder Richtung und irgendeine Kombination von Kanälen kann
verwendet werden.
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Der
GSM Standard gibt an, dass sämtliche
Kanäle,
die einer Mobilverbindung in einer Mehrschlitz-Konfiguration zugeordnet
werden sollen, den gleichen Trainingssequenzcode (Training Sequence Code
TSC), die gleiche Sprungfrequenznummer (Hopping Sequence Number
HSN), die gleiche Mobilzuordnung (Mobile Allocation MA) und den
gleichen Mobilzuordnungs-Indexversatz (Mobile Allocation Index Offset MAIO)
aufweisen müssen,
wenn ein Frequenzsprungverfahren verwendet wird. Wenn ein Frequenzsprungverfahren
nicht verwendet wird, müssen
sämtliche
Kanäle,
die in der gleichen Mehrschlitz-Konfiguration
verwendet werden, den gleichen TSC und den gleichen Absolutfunkfrequenzkanal
(Absolute Radio Frequency Channel ARFCN) aufweisen. Dies bedeutet,
dass sämtliche
Kanäle
in einer Mehrschlitz-Konfiguration auf den gleichen Frequenzen gleichzeitig
senden und empfangen können,
mit dem gleichen TSC, sogar wenn ein Frequenzsprungverfahren verwendet
wird.
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Gemäß dem GSM
Standard können
verschiedene Sprachversionen verwendet werden, in Abhängigkeit
von dem Typ des verwendeten mobilen Terminals. Eine Version I für eine Vollrate
war die ursprüngliche Sprachversion
und wird noch von einigen Mobilterminals verwendet. Später sind
eine Version II, eine erweiterte Vollrate und eine Halbrate hinzugefügt worden.
Unterschiedliche Kanäle
unterstützen
unterschiedliche Sprachversionen. Ein Kanal kann nur eine Sprachversion
oder mehrere verschiedene unterstützen, in Abhängigkeit
von den verwendeten Netzgeräten.
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Für Standardverbindungen,
die einen Kanal belegen, sind Algorithmen offenbart worden, um einer Verbindung
einen Kanal zuzuordnen. Zum Beispiel offenbart das US Patent 5,448,750
ein Verfahren für
eine dynamische Kanalzuordnung. Kanäle werden in einer Prioritätsliste
gemäß ihres
Betriebsverhaltens in vorherigen Verbindungen in eine Rangfolge
eingeordnet. Es besteht jedoch keinerlei Möglichkeit, einer Verbindung in
einer geeigneten Weise mehr als einen Kanal zuzuordnen. Wenn eine
Verbindung die Verwendung von mehr als einem Kanal erfordert, dann
wird normalerweise ein bekannter Algorithmus zum Zuweisen eines
Kanals verwendet. Wenn andere freie Kanäle bei der Erfüllung der
Anforderungen für
eine Mehrschlitz-Verbindung vorhanden sind, das heißt Senden
auf der gleichen Frequenz und mit dem gleichen Frequenzsprungmuster,
dann können
diese Kanäle
für eine
Mehrschlitz-Verbindung dann verwendet werden. In Abhängigkeit von
dem verwendeten Mobilterminal müssen
die in einer Mehrschlitz-Verbindung verwendeten Kanäle unter Umständen aufeinanderfolgende
Zeitschlitze in einem Rahmen belegen, was auch mit bekannten Verfahren nicht
sichergestellt werden kann. Somit gibt es im Grunde genommen keine
Möglichkeit
der Sicherstellung, dass die gewünschte
Anzahl von zusätzlichen
Kanälen
hinzugefügt
werden können.
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In
den meisten Mobiltelefoniesystemen wird ein Kanalabstand verwendet,
das heißt
die Uplink-Trägerfrequenz
und die Downlink-Frequenz, die in einer Verbindung verwendet werden,
sind immer in einem spezifischen Abstand zueinander. Wenn eine Trägerfrequenz
für eine
Richtung gewählt
worden ist, ist die Trägerfrequenz,
die in der anderen Richtung verwendet werden soll, gegeben. Wenn
hohe Übertragungsraten
in beide Richtungen gewünscht
werden, muß somit
sichergestellt werden, dass die gewünschte Anzahl von Kanälen sowohl
auf den Uplink- als
auch den Downlink-Trägerfrequenzen
verfügbar
sind.
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Idealerweise
sollte die Zuordnung der Mehrschlitz-Verbindungen die nachstehend aufgeführten Anforderungen
erfüllen:
- • Die
maximale Funkschnittstellen-Datenrate sollte so hoch wie möglich sein.
- • Die
freien Kanäle
sollten in solcher Weise gewählt
werden, dass die Änderung
einer Herstellung von nachfolgenden Mehrschlitz-Kanälen maximiert
wird.
- • Die
freien Kanäle
sollten in solcher Weise gewählt
werden, dass eine Zuordnung von geeigneten Kanälen an danach angeforderte
Sprachverbindungen ermöglicht
werden. Deshalb sollten die Kanäle,
die die größte Anzahl
von Sprachversionen unterstützen,
frei gelassen werden, wenn möglich.
- • Die
freien Kanäle
sollten gemäß der Strategie
gewählt
werden, die von dem Betreiber bezüglich von nichtspringenden
TCHs auf der BCCH Frequenz bevorzugt werden.
- • Kanäle mit einer
geringen Störung
sollten gewählt
werden.
- • Die
Kanäle
sollten in solcher Weise gewählt
werden, dass der Einfluss einer Störung und eines Mehrwegeschwunds
in dem System minimiert wird, durch Verwendung eines Frequenzsprungverfahrens
in einer effizienten Weise.
- • Der
Kanalzuordnungsalgorithmus sollte schnell sein.
- • Die
Kanäle
sollten in solcher Weise gewählt
werden, dass die gewünschte
Anzahl von Kanälen
in der Uplink-Richtung und der Downlink-Richtung ermöglicht werden.
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3 Zusammenfassung der
Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorgehensweise
zum Wählen
und Zuordnen von Kanälen
für Mehrschlitz-Verbindungen
der gewünschten
Kapazität
zu definieren.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
durch ein Verfahren für
die Zuordnung von Kanälen
in einer Hochübertragungsraten-Verbindung zwischen
einer Basisstation und einer Mobilstation in einem Mobiltelekommunikationsnetz
gelöst,
wobei die Verbindung mit der hohen Übertragungsrate dadurch erreicht
wird, dass einer Verbindung ermöglicht
wird, mehr als einen physikalischen Kanal zu belegen, wobei das
Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- – Sortieren
von sämtlichen
Kanälen,
die zum Übertragen
von Verkehr in dem Mobilnetz verwendet werden können, in Gruppen, wobei jede
Gruppe sämtliche
Kanäle
umfaßt,
die einer Verbindung in dem Netz zugeordnet werden können;
- – beim
Anfordern einer Verbindung, Spezifizieren einer Anzahl von Kanälen, die
für die
Verbindung gewünscht
sind;
- – Wählen einer
geeigneten Gruppe für
die Verbindung.
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Um
die Auswahl zu verbessern, kann das Verfahren die folgenden zusätzlichen
Schritte umfassen:
- – Identifizieren der Mobilklasse
des Mobilterminals, welches an der Verbindung teilnehmen soll;
- – Identifizieren
der Gruppen, die wenigstens die gewünschte Anzahl von freien Kanälen aufweisen;
- – wenn
keine Gruppen wenigstens die gewünschte
Anzahl von freien Kanälen
aufweisen, Identifizieren der Gruppen mit der höchsten Anzahl von freien Kanälen;
- – Identifizieren
der Gruppen mit der geringsten Anzahl von freien Kanälen über der
gewünschten
Anzahl von Kanälen;
- – Identifizieren
der Gruppen aus der Gruppe mit den am wenigsten anpassbaren TCH
Funktionalitäten;
- – Identifizieren
der Gruppen mit dem niedrigsten Störungspegel;
- – Identifizieren
der Gruppen der gewählten
Strategie zum Zuweisen der Verkehrskanäle auf der BOCH Frequenz folgend;
und
- – Identifizieren
der Gruppen, die über
die größte Anzahl
von Frequenzen springen.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
kann für
Downlink-Kanäle,
Uplink-Kanäle
oder beide ausgeführt werden.
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Ein
Netzzuordnungsknoten zur Verwendung in einem Mobiltelekommunikationsnetz
wird ebenfalls offenbart, wobei der Knoten umfasst:
- – eine
Liste von sämtlichen
Gruppen von Kanälen,
die für
eine Verbindung zwischen einer Basisstation und einem Mobilterminal
zusammen verwendet werden können;
und
- – eine
Einrichtung zum Ausführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die
Erfindung bietet somit die folgenden Vorteile an:
Demnach werden
gemäß der Erfindung
Kanäle
für Mehrschlitz-Verbindungen in einer
solchen Weise zugeordnet, dass die Störung zwischen den Verbindungen
minimiert wird. Zudem wird die für
eine Kanalzuordnung in Mehrschlitz-Konfigurationen benötigte Zeit
im Vergleich mit den herkömmlichen
Lösungen
verkleinert.
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Die
höchstmögliche gesamte
Funkschnittstellen-Übertragungsrate
wird für
jede Verbindung, die gemäß der Erfindung
aufgebaut ist, erzielt.
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Die
Wahrscheinlichkeit eines Erfolgs zum Erreichen von hohen Übertragungsraten
für Mehrschlitz-Kanalzuordnungen
wird im Vergleich mit den herkömmlichen
Lösungen
erhöht.
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Die
Wahrscheinlichkeit einer Zuordnung von Kanälen, die die angeforderte Sprachversion
unterstützen,
für weitere
Sprachverbindungen wird im Vergleich mit den herkömmlichen
Lösungen
erhöht.
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Die
freien Kanäle
können
gewählt
werden, um einen Mehrwege-Schwund
zu minimieren und eine Störungsmittelung
zu erreichen, wenn Mehrschlitz-Konfigurationen zugeordnet werden,
was eine verbesserte und gleichförmigere
Sprachqualität
ergibt und einen kürzeren
Frequenzwiederverwendungsabstand ermöglicht.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 das
Signalisierungsprinzip zwischen einer Basisstation und einem Mobilterminal
gemäß TDMA;
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2 die
grundlegenden Aufbaublöcke
eines Mobiltelefonienetzes;
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3A – 3E etwas
vereinfacht die verschiedenen Signalformate, die in dem GSM System
verwendet werden;
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4 die Prinzipien für die Downlink-Steuersignalisierung
gemäß der GSM
Protokolle; und
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5 ein
Flußdiagramm
der Prozedur zum Zuordnen einer Downlink-Mehrschlitzverbindung gemäß der Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung der Ausführungsformen
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1 zeigt
die Übertragung
zwischen einer Basisstation 1 und einem Mobilterminal 3 in
einem Mobiltelefonnetz. Eine Anzahl von Kanälen, gewöhnlicherweise acht, verwenden
die gleiche Trägerfrequenz
mit Hilfe einer Zeitmultiplexierung gemeinsam.
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die Übertragungsrichtung
von der Basisstation 1 zu dem Mobilterminal 3 wird
als die abwärtsgerichtete Richtung
(Downlink) oder Vorwärtsrichtung
bezeichnet und wird mit einem Pfeil 5 bezeichnet. Die Übertragungsrichtung
von dem Mobilterminal 3 zu der Basisstation 1 wird
als die aufwärtsgerichtete
(Uplink) oder umgekehrte Richtung bezeichnet und ist mit einem Pfeil 7 bezeichnet.
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Normalerweise
werden verschiedene Frequenzbänder
für eine
Uplink- und Downlink-Übertragung
verwendet. Dies wird als Frequenzteilungsduplex (FDD) bezeichnet.
Ein Zeitteilungsduplex (TDD), bei dem die gleichen Frequenzen in
beide Richtungen aber zu unterschiedlichen Zeiten verwendet werden,
wird selten verwendet.
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2 zeigt
die grundlegenden Aufbaublöcke
eines Mobiltelekommunikationsnetzes. Wie in 1 gibt es
eine Basisstation 11, die mit einem Mobilterminal 13 kommuniziert.
Die Downlink-Richtung ist mit einem Pfeil 15 bezeichnet
und die Uplink-Richtung ist mit einem Pfeil 17 bezeichnet.
Die Basisstation 11 ist mit einer Basisstations-Steuereinrichtung
(Base Station Controller BSC) 19 verbunden, die vorwiegend
das Funknetz steuert. Ihre wichtigste Aufgabe besteht darin, die
effiziente Verwendung der Ressourcen in dem Mobilnetz sicherzustellen.
Mehrere Basisstationen können
mit einer BSC verbunden sein.
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Die
BSC 19 ist mit einem Mobilvermittlungszentrum (Mobile Switching
Center MSC) 21 verbunden, das sämtliche Vermittlungsfunktionen
bezüglich
einer Anrufverarbeitung in dem Mobilnetz ausführt. Das MSC 21 ist
typischerweise mit einem öffentlichen
Telefonvermittlungsnetz (PSTN) 23 und anderen Telekommunikationsnetzen,
wie in dem technischen Gebiet üblich,
verbunden.
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Die
BSC führt
die folgenden Funktionen aus:
- • Zuordnung
von Netzressourcen, wie Funkkanälen;
- • die
Administration von Zellenbeschreibungsdaten und Zellenkonfigurationsdaten,
wie einer Zellenglobalidentität
(Cell Global Identity CGI), eines Basisstations-Identitätscodes (Base Station Identity
Code BSIC) und einer BCCH Nummer,
- • Administration
von Systeminformationsdaten und Lokalisierungsdaten
- • Verkehrs-
und Ereignismessungen, wie Messungen der Anzahl von Anrufversuchen,
eines Staus, einer Anzahl von Gesprächsübergaben (Handover) etc.
- • Messungen
auf freien Kanälen,
um zum Beispiel die Zuordnung des Kanals mit der geringsten Störung für einen
Anruf zu ermöglichen,
- • Verkehrsaufzeichnungen,
um Ereignisse während
eines Anrufs zu verfolgen, um eine Fehlfunktion im Netz zu erfassen.
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Wie
Durchschnittsfachleute erkennen, können diese Funktionen in unterschiedlichen
Arten implementiert werden, und nicht notwendigerweise in der gleichen
Einheit. Ferner können
die BSC und MSC Funktionen in einer Einheit implementiert werden.
Die Funktionen, die für
diese Erfindung wichtig sind, sind vorzugsweise die Ressourcenzuordnungsfunktionen.
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Gemäß der Erfindung
wird die Liste von sämtlichen
Mehrschlitz-RGs, die verfügbar
sind, in der BSC 19 gespeichert. Die BSC 19 umfaßt auch
eine Einrichtung zum Wählen
der geeigneten Mehrschlitz-RG für
eine angeforderte Verbindung. Die Auswahl wird gemäß dem Verfahren
ausgeführt,
welches in Verbindung mit 5 beschrieben
ist.
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Signalisierung
in TDMA Systemen
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In
einem TDMA System ist jede Trägerfrequenz
in eine Anzahl von Zeitschlitzen unterteilt. In diesem Beispiel,
wie in 1 gezeigt, gibt es acht Zeitschlitze TS0, TS1,
..., TS7. Diese acht Zeitschlitze bilden einen TDMA Rahmen, wie
in 1 gezeigt. 26 oder 51 Rahmen bilden einen Multirahmen.
Der gleiche Zeitschlitz in einer Sequenz von Rahmen, z.B. ein Zeitschlitz
0 in sämtlichen
Rahmen, wird als ein physikalischer Kanal bezeichnet.
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Ein
physikalischer Kanal kann zu unterschiedlichen Zeiten zur Übertragung
von unterschiedlichen logischen Kanälen verwendet werden. Logische
Kanäle
können
entweder Verkehrskanäle,
die Nutzlast führen, oder
Steuerkanäle,
die unterschiedliche Arten von Steuerinformation führen, sein.
Ein Telefonanruf verwendet einen physikalischen Kanal zur Übertragung
in jede Richtung für
die Dauer des Gesprächs.
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Die
Information auf den Steuerkanälen
wird in Bursts geführt.
Ein Burst umfaßt
die Information in dem gleichen Zeitschlitz in einer Sequenz von
Rahmen einer vordefinierten Länge.
Die unterschiedlichen Typen von Bursts sind, etwas vereinfacht,
in den 3A – 3E gezeigt.
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3A zeigt
den normalen Burst, der zum Führen
von Information auf Verkehrskanälen
und auf bestimmten Steuerkanälen,
wie BCCH und PCH, verwendet wird.
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Die
ersten acht Bits sind Endbits (Tail Bits TB), die einen Startpunkt
bezeichnen. Die folgende Bitsequenz führt verschlüsselte Daten oder Sprache.
Dann folgt ein Trainingssequenzcode (Training Sequence Code TSC),
das heißt,
ein spezifisches Bitmuster, das von dem Equalizer verwendet wird,
um einen Kanalmodus zu erzeugen, und eine andere Sequenz von verschlüsselten
Daten oder Sprache. Die letzten acht Bits sind wiederum Endbits
(Tail Bits TB), wobei sie dieses Mal einen Stoppunkt anzeigen. Die
Endbits sind immer auf 0,0,0 gesetzt.
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3B zeigt
den Frequenzkorrekturburst, der für eine Frequenzsynchronisation
des Mobilterminals verwendet wird. Einer Sequenz von festen Bits
und acht weiteren Endbits TB folgen Endbits TB.
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3C zeigt
den Synchronisationsburst, der für
die Zeitsynchronisation des Mobilterminals verwendet wird. Er enthält acht
Endbits TB, eine Sequenz von verschlüsselten Bits, eine lange Synchronisationssequenz, eine
andere Sequenz von verschlüsselten
Bits und acht weitere Endbits. Die verschlüsselten Sequenzen führen die
Information der TDMA Rahmennummer (Frame Number FN) und einen Basisstations-Identitätscode (Base
Station Identity Code BSIC).
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3D zeigt
den Zugriffsburst, der für
eine Uplink-Signalisierung
bei einem wahlfreien Zugriff und bei einem Handover-Zugriff (Gesprächsübergabe-Zugriff)
verwendet wird. Der Zugriffsburst umfaßt acht Endbits TB, gefolgt
von einer Synchronisationssequenz, einer Sequenz von verschlüsselten
Bits und acht weiteren Endbits TB.
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3E zeigt
den Blindburst (Dummy-Burst), der auf der BCCH Trägerfrequenz
gesendet wird, wenn keine andere Information auf dieser Frequenz
gesendet werden soll. Acht Endbits TB folgt eine Sequenz von gemischten
Bits, ein TSC, eine andere Sequenz von gemischten Bits und acht
weitere Endbits TB. Der Blindburst führt keine Information.
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Die
logischen Kanäle,
die für
die Erfindung relevant sind, sind wie folgt:
Der Aussende-Steuerkanal
(Broadcast Control Channel BCCH) und der Ausrufkanal (Paging Channel
PCH) werden als normale Bursts, wie in 3A gezeigt,
gesendet. Der BCCH umfaßt allgemeine
Information über die
Zelle und der PCH wird zum Ausrufen (Paging) eines Mobilterminals
verwendet.
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In
einem Ruhemodus umfaßt
die Downlink-Übertragung,
das heißt
von der Basisstation an das Mobilterminal, normalerweise normale
Bursts (BCCH und PCH), Frequenzkorrekturbursts (Frequency Correction Bursts
FCCH), Synchronisationsbursts (Synchronization Bursts SCH) und Blindbursts
(Dummy-Bursts).
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Ein
Mobilterminal kann normalerweise normale Bursts und Zugriffsbursts
senden.
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Zwei
Steuerkanäle,
die für
die vorliegende Erfindung von Relevanz sind, sind der schnelle zugehörige Steuerkanal
(Fast Associated Control Channel FACCH) und der langsame zugeordnete
Steuerkanal (Slow Associated Control Channel SACCH). Der FACCH wird
zur Signalisierung im Zusammenhang mit einer Gesprächsübergabe
(Handover) verwendet, das heißt,
wenn eine Verbindung zwischen einem Mobilterminal und einer Basisstation
sich an eine andere Basisstation bewegt. Der SACCH wird für eine Uplink-Übertragung
von Messungen der Signalstärke
und der Qualität
und für
eine Downlink-Übertragung
von Systeminformation, wie die zu verwendende Sendeleistung, verwendet.
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Nur
einer der physikalischen Kanäle,
der in einer Mehrschlitz-Verbindung verwendet wird, trägt einen FACCH,
der die FACCH Signalisierung für
sämtliche
physikalischen Kanäle,
die in der Mehrschlitz-Verbindung enthalten sind, behandelt. Der
Kanal, der den FACCH führt,
wird als der Hauptkanal (Main Channel) bezeichnet. Der langsame
zugehörige
Steuerkanal (Slow Associated Control Channel SACCH), der dazu gehört, wird als
der Haupt-SACCH bezeichnet. Der Hauptkanal führt die Hauptsignalisierungsstrecke,
die für
die Downlink-Signalisierung
verwendet wird.
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Die
folgenden neuen Kanalkombinationen sind für HSCSD enthalten:
| TCH/F
+ FACCH/F + SACCH/M | (Hauptkanal) |
| TCH/F
+ SACCH/M | (Bi-direktionaler
Kanal) |
| TCH/FD
+ SACCH/MD | (Uni-direktionaler
Kanal) |
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Der
Suffix F bezeichnet eine Vollratenübertragung und FD bezeichnet
eine Vollratenübertragung
nur in der Downlink-Richtung.
Der Suffix M zeigt eine Mehrschlitz-Konfiguration an und MD zeigt
eine Mehrschlitz-Konfiguration nur in der Downlink-Richtung an.
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4A zeigt
die Prinzipien für
die Downlink-Steuersignalisierung,
die in einem Zeitschlitz 0 des Kanals Co gemäß der GSM Protokolle stattfindet.
Der physikalische Kanal, der durch diesen Zeitschlitz definiert
wird, umfaßt
die folgenden Kanäle:
FCCH, SCH, BCCH, wie voranstehend definiert, und den gemeinsamen
Steuerkanal (Common Control Channel CCCH), der den PCH umfaßt.
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4B zeigt
die Abbildung der Steuerkanäle
FCCH, SCH, BCCH und CCCH in einer nicht-kombinierten Zelle in GSM,
als ein Beispiel eines TDMA Systems. Einem SCCH Rahmen folgt ein
SCH Rahmen, vier BCCH Rahmen und vier CCCH Rahmen. Dann tritt das
folgende Muster viermal auf: Ein FCCH Rahmen, ein SCH Rahmen, vier
BCCH Rahmen und vier CCCH Rahmen. Diese Sequenz endet mit einem
freien Rahmen.
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Auf
sämtlichen
Kanälen
mit Ausnahme des BCCH und der Kanäle, die auf der gleichen Frequenz
wie der BCCH übertragen,
wird ein Frequenzsprungverfahren verwendet. Der BCCH Kanal, der
zum Senden von Broadcast-Nachrichten (Aussende-Nachrichten) verwendet
wird, verwendet eine höhere
Sendeleistung als die anderen Kanäle. Einige Netzbetreiber finden
es wünschenswert,
dass die Verkehrskanäle
auf der BCCH Frequenz, für
die ein Frequenzsprungverfahren (frequency hopping) nicht verwendet wird,
zuerst zugeordnet werden. Andere bevorzugen, dass diese Verkehrskanäle zuletzt
zugeordnet werden, und andere weisen wiederum keinerlei Präferenz auf.
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Um
dem Prozeß zum
Zuordnen von Kanälen
für Mehrschlitz-Konfigurationen so
schnell wie möglich zu
machen, werden die verfügbaren
Kanäle
in Mehrschlitz-Ressourcengruppen (RGs) sortiert. Kanäle, die
zu der gleichen Mehrschlitz-RG gehören, können dem gleichen Mobilterminal
in einer Mehrschlitz-Konfiguration zugeordnet
werden. Sämtliche
Kanäle,
die zusammen für
eine Mehrschlitz-Verbindung verwendet werden können, werden zusammen gruppiert.
Für GSM
bedeutet dies, dass sämtliche
Kanäle,
die auf der gleichen Frequenz, mit dem gleichen Frequenzsprungmuster
und mit dem gleichen TSC senden, in eine Gruppe gebracht werden.
Somit kann eine Mehrschlitz-RG in GSM maximal acht Kanäle umfassen.
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Sämtliche
Kanäle,
die für
einen Mehrschlitz-Verkehr verfügbar
sind, werden automatisch in Mehrschlitz-RGs sortiert. Die Mehrschlitz-RG
können
die Downlink-Kanäle
einer Frequenz und die Uplink-Kanäle der entsprechenden Uplink-Frequenz
oder nur Downlink-Kanäle
oder Uplink-Kanäle
umfassen. Wenn eine Kanalzuordnung ausgeführt werden soll, kann die sortierte
Liste verwendet werden, was die für die Kanalzuordnung benötigte Zeit
reduzieren wird. Normalerweise wird die Liste in einer Telefonvermittlungsstelle
gespeichert, die als die Basisstations-Steuereinrichtung (Base Station
Controller BSC) bekannt ist. Die BSC speichert auch die Auswahl
der Mehrschlitz-RG.
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Die
Verkehrskanäle
können
unterschiedliche Verkehrskanalfunktionalität aufweisen, das heißt, die
Kanalrate und die Sprachversion können sich unterscheiden. Eine
Verkehrskanal-Funktionalitätsgruppe
ist eine Gruppe von physikalischen Kanälen, die die gleichen Verkehrskanal-Funktionalitäten unterstützen. Zum
Beispiel könnte
eine Gruppe aus den Verkehrskanälen
bestehen, die eine Vollraten-, Sprachvollraten-Version 1 unterstützen, und
eine andere Gruppe könnte
aus den Verkehrskanälen
bestehen, die eine Vollraten-, Sprachvollraten-Version 2 unterstützen.
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Eine
Verkehrskanal-Funktionalitätsgruppe
kann mehrere unterschiedliche Verkehrskanal-Funktionalitäten unterstützen. Die
am wenigstens adaptierbare Verkehrskanal-Funktionalitätsgruppe ist die Gruppe, die die
wenigstens unterschiedlichen Kanalraten und Sprachversionen unterstützt. Es
ist wünschenswert,
für eine neue
Verbindung den am wenigstens adaptierbaren Verkehrskanal zu wählen, um
die maximale Flexibilität
für nachfolgende
Verbindungen in dem System zu halten.
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5 zeigt
das Verfahren, das für
eine Kanalzuordnung gemäß der Erfindung
verwendet wird, wenn eine höhere Übertragungsrate
gewünscht
ist.
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Schritt
S51: Die Anzahl von Kanälen,
die benötigt
werden, um die gewünschte
gesamte Funkschnittstellen-Datenrate
zu erzielen, wird bestimmt. Dies ist die angeforderte Anzahl von
Kanälen.
Downlink-Kanäle oder
Uplink-Kanäle
oder beide können
spezifiziert werden.
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Schritt
S52: Die Mobilklasse des Mobilterminals, das an der Verbindung teilnehmen
soll, wird bestimmt.
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Schritt
S53: Die Mehrschlitz-Ressourcengruppen RG mit wenigstens der angeforderten
Anzahl von freien Kanälen
werden identifiziert.
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Schritt
S54: Von den im Schritt S53 identifizierten Mehrschlitz-Ressourcengruppen
RG werden die Mehrschlitz-Ressourcengruppen RG, für die es
möglich
ist, wenigstens die angeforderte Anzahl von freien Kanälen zuzuordnen,
unter Berücksichtigung
der Anforderungen der im Schritt S52 gefundenen Mobilklasse, identifiziert.
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Schritt
S55: Von den Mehrschlitz-Ressourcengruppen RG, die im Schritt S54
identifiziert werden, werden die Mehrschlitz-Ressourcengruppen RG
mit der geringsten Anzahl von freien Kanälen über der angeforderten Anzahl
von Kanälen
identifiziert.
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Schritt
S56: Von den Mehrschlitz-Ressourcengruppen, die im Schritt S55 identifiziert
werden, werden die Mehrschlitz-Ressourcengruppen RG aus der am wenigstens
adaptierbaren TCH Funktionalitätsgruppe
unter Verwendung des Durchschnitts der TCH Funktionalitätsgruppenwerten
für sämtliche
verfügbaren
Kanäle für jede Mehrschlitz-Ressourcengruppe
RG identifiziert.
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Schritt
S57: Von den im Schritt S56 identifizierten Mehrschlitz-Ressourcengruppen
RG werden die Mehrschlitz-Ressourcengruppen RG, die der gewählten Strategie
für die
nicht-springenden TCHs auf der BCCH Frequenz folgen, identifiziert.
Diese Strategiedefiniert, ob die TCHs auf der BCCH Frequenz, die
ein Frequenzsprungverfahren nicht verwenden, zuerst oder zuletzt
zugeordnet werden sollen oder ob keine Präferenz angegeben worden ist.
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Schritt
S58: Von den Mehrschlitz-Ressourcengruppen, die im Schritt S57 identifiziert
sind, werden diejenigen mit der geringsten Störung identifiziert. Messungen
der freien Kanäle
werden verwendet, um die Interferenzpegel zu bestimmen. Die Messungen
können
in verschiedenen Weisen ausgeführt
werden. Im einfachsten Fall wird nur der Kanal mit dem schlechtesten
Störungswert
(bzw. Interferenzwert) von sämtlichen
verfügbaren
Kanälen
für jede
Mehrschlitz-Ressourcengruppe RG berücksichtigt. Es würde auch
möglich
sein, einen Durchschnittswert für
sämtliche
Kanäle
zu berechnen. Dies würde
ein besseres Ergebnis ergeben, würde
aber auch eine größere Kapazität für Berechnungen
erfordern.
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Schritt
S59: Von den im Schritt S58 identifizierten Mehrschlitz-Ressourcengruppen
RG werden die Mehrschlitz-Ressourcengruppen RG, die auf so vielen
Frequenzen wie möglich
springen, identifiziert, wenn ein Frequenzsprungverfahren verwendet
wird.
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Wenn
eine Mehrschlitz-Verbindung in beiden Richtungen angefordert wird
und festgestellt wird, dass keine Mehrschlitz-Ressourcengruppe RG
die Anforderungen bezüglich
sowohl der Uplink- als auch der Downlink-Kanäle erfüllt, dann kann das System versuchen,
die Auswahl gemäß einer
der folgenden Regeln zu optimieren:
- • Bezüglich der
Uplink-Kanäle,
- • Bezüglich der
Downlink-Kanäle,
- • Bezüglich sowohl
der Uplink- als auch der Downlink-Kanäle.
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Alternativ,
wenn sämtliche
Anforderungen nicht erfüllt
werden können,
kann die Verbindung nicht aufgebaut werden.
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Wenn
zum Beispiel festgestellt wird, dass keine Mehrschlitz-Ressourcengruppe
RG wenigstens die angeforderte Anzahl von freien Kanäle sowohl
in der Uplink- als auch der Downlink- Richtung aufweist, kann das System in
einer Anzahl von verschiedenen Vorgehensweisen reagieren, zum Beispiel:
- • Die
Mehrschlitz-Ressourcengruppe RG mit der angeforderten Anzahl von
freien Kanälen
in einer der Richtungen wird gewählt
(unter der Annahme, dass Mehrschlitz-Verbindungen sowohl in der
Uplink- als auch der Downlink-Richtung angefordert worden sind)
- • Die
Mehrschlitz-Ressourcengruppe RG mit der größten Gesamtanzahl von freien
Kanälen
wird gewählt,
- • Die
Verbindung wird nicht aufgebaut.
-
Die
in 5 gezeigte Prozedur wendet bestimmte Kriterien
für die
Auswahl einer Mehrschlitz-Ressourcengruppe RG an. Wie Durchschnittsfachleute
erkennen, können
die Schritte in irgendeiner Reihenfolge ausgeführt werden, wobei mit dem Schritt
begonnen wird, der als am wichtigsten angesehen wird. Deshalb kann
die Reihenfolge der Schritte nach Wunsch verändert werden. Ferner können Schritte,
die nicht als wichtig angesehen werden, weggelassen werden. Wenn
zum Beispiel keinerlei Präferenz
hinsichtlich der Zuordnung von Verkehrskanälen auf der BCCH Frequenz besteht,
kann der Schritt S57 weggelassen werden.
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Wenn
nur eine Mehrschlitz-Ressourcengruppe RG nach irgendeinem der Schritte
in 5 verbleibt, wird die Mehrschlitz-Ressourcengruppe
RG für
die angeforderte Verbindung gewählt,
und zwar unabhängig davon,
ob sie die verbleibenden Kriterien erfüllt oder nicht. Alternativ,
wenn keine Mehrschlitz-Ressourcengruppe RG sämtliche Kriterien erfüllt, kann
die Verbindung zurückgewiesen
werden.
-
Wenn
keine Mehrschlitz-Ressourcengruppe RG nach irgendeinem der Schritte
verbleibt, kann eine der Mehrschlitz-Ressourcengruppen, die in dem vorangehenden
Schritt identifiziert werden, in einer zufälligen Weise gewählt werden.
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Wenn
mehr als eine Mehrschlitz-Ressourcengruppe RG nach dem Schritt S57
bleibt, kann irgendeine dieser Mehrschlitz-Ressourcengruppen RG für die angeforderte
Verbindung gewählt
werden. Die Auswahl kann deshalb in einer zufälligen Weise durchgeführt werden.