DE10057487A1 - Verfahren zur Detektion mindestens eines Broadcast-Kanals sowie zugehörige Funkkommunikationssystem - Google Patents

Abstract

Im Diversity-Mode der Basisstation (BS1) eines Funkkommunikationssystems (MCS) wird für die Signale (S1 mit SN) des Broadcast-Kanals (P-CCPCH) eine Block-STTD-Codierung derart durch Aufspaltung in mindestens zwei Gruppen durchgeführt, dass für die zweite Gruppe eine andere CDMA-Codierung als für die erste Gruppe verwendet wird, wodurch im Diversity-Mode weitgehend statistisch unabhängige Broadcast-Signale zum Senden an die Teilnehmergeräte (UE1) in der Funkzelle der Basisstation (BS1) generiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion mindestens eines Broadcast-Kanals, der von mindestens einer Basisstation innerhalb einer Vielzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen über mindestens eine Luftschnittstelle an min­ destens ein Teilnehmergerät eines Funkkommunikationssystems ohne oder mit Diversity-Mode gesendet wird.

Bei einem zellular aufgebauten Funkkommunikationssystem wie z. B. nach dem GSM (= Global System for Mobile Communications) oder UMTS-Standard (= Universal Mobil Telecommunications Sys­ tem) wird dem jeweiligen Teilnehmergerät in seiner momentanen Aufenthalts-Funkzelle mittels der dort zuständigen Basissta­ tion über mindestens einen sogenannten Broadcast-Channel, d. h. Broadcast-Kanal, systemrelevante Information übermit­ telt. Solch systemrelevante Informationen können beispiels­ weise funkzellen-spezifische Informationen wie z. B. zur Leis­ tungsregelung des jeweiligen Teilnehmergeräts, insbesondere Mobilfunkgeräts oder über verfügbare CDMA-Codes (Code Divisi­ on Multiple Access) in der momentanen Aufenthalts-Funkzelle dieses Teilnehmergeräts sein. Generell dient also ein solcher Broadcast-Channel zum Übermitteln von sogenannten zellspezi­ fischen Informationen von einer Basisstation "on air", d. h. über mindestens eine Luftschnittstelle zu allen sich dort in deren Funkzelle aufhaltenden Teilnehmergeräte. Um eine ein­ wandfreie Parameterübermittlung zur Einstellung einer optima­ len Funkverbindung zwischen der jeweiligen Basisstation und den Teilnehmergeräten innerhalb deren Funkzelle von dieser Basisstation an das jeweilige Teilnehnergerät sicherstellen zu können, hören alle Teilnehmergeräte in dieser Funkzelle diesen mindestens einen Broadcast-Channel der mindestens ei­ nen Luftschnittstelle zumindest von Zeit zu Zeit ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei­ gen, wie Broadcast-Channel Informationen, die von der jewei­ lig zuständigen Basisstation abgestrahlt werden, vom jeweili­ gen Teilnehmergerät in deren Funkzelle in einfacher und zu­ verlässiger Weise empfangen werden können. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch ge­ löst, dass im Diversity-Mode der Basisstation für die Signale des Broadcast-Kanals eine Block-STTD-Codierung derart durch Aufspaltung in mindestens zwei Gruppen durchgeführt wird, dass für die zweite Gruppe eine andere CDMA-Codierung als für die erste Gruppe verwendet wird, wodurch im Diversity-Mode weitgehend statistisch unabhängige Broadcast-Signale zum Sen­ den generiert werden.

Dadurch ist eine einwandfreie Detektion des jeweiligen Broad­ cast-Kanals für das jeweilige Teilnehmergerät in dessen mo­ mentaner Aufenthaltsfunkzelle ermöglicht. Es können somit vom jeweiligen Teilnehmergerät Broadcast-Channel Informationen, insbesondere funkzellspezifische Informationen wie z. B. zur Leistungsregelung des jeweiligen Teilnehmergeräts, verfügbare CDMA-Codes, cell-id's, Benutzerindifikationen, usw. in zuver­ lässiger Weise empfangen werden. Dadurch lässt sich zwischem dem jeweiligen Teilnehmergerät und der Basisstation in dessen momentaner Aufenthaltsfunkzelle jeweils eine einwandfreie Funkverbindung weitgehend sicher stellen.

Die Erfindung betrifft zusätzlich oder unabhängig hiervon auch Verfahren zur Signalisierung des Diversity-Modes ein o­ der mehrerer Broadcast-Kanäle, die von mindestens einer Ba­ sisstation innerhalb einer Vielzahl von zeitlich aufeinander­ folgenden Zeitschlitzen über mindestens eine Luftschnittstel­ le an mindestens ein Teilnehmergerät eines Funkkommunikati­ onssystems ohne oder mit Diversity-Abstrahlung übertragen werden, welches dadaurch gekennzeichnet ist, dass in der je­ weiligen Basisstation der Primary Synchronisation Burst zur Kennzeichnung des Diversity-Mode Betriebs der jeweiligen Basisstation zusätzlich mit einem Kennzeichnungsfaktor beauf­ schlagt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Funkkommunikationssys­ tem, dass zur Durchführung des Verfahrens nach einem der er­ findungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend an­ hand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Struktur eines Synchronisationskanals eines Frames bei der Signalübertra­ gung auf der Luftschnittstelle zwi­ schen einer Basisstation und einem Teilnehmergerät insbesondere eines 3.84 Mcps-TDD-UMTS- Funkkommunikationssystems zur Durch­ führung einer ersten Variante des er­ findungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 in schematischer Darstellung die Struktur eines sogenannten Block- STTD-Verfahrens (Space Time Transmit Diversity) einer Basisstation des Funkkommunikationssystems nach Fig. 1, die Nachrichten-/Datensignale an die Teilnehmergeräte in ihrer Funk­ zelle im Diversity-Mode überträgt,

Fig. 3 in schematischer Darstellung die zeitliche Struktur eines Bursts für den Broadcast-Kanal der Luftschnitt­ stelle des Funkkommunikationssystems nach Fig. 1, und

Fig. 4 in schematischer Darstellung die Zeitrahmenstruktur auf der Luft­ schnittstelle zwischen einer Basis­ station des Funkkommunikationssystems nach Fig. 1 und einem Teilnehmerge­ rät in deren Funkzelle.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 mit 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 4 zeigt in schematischer sowie vereinfachter Darstel­ lung die Zeitrahmenstruktur bei der Funkübertragung über eine Luftschnittstelle FU zwischen einer Basisstation BS1 und ei­ nem Teilnehmergerät UE1 in deren Funkzelle für ein zellular aufgebautes Funkkommunikationssystem MCS (siehe auch Fig. 1). Dabei repräsentiert das Teilnehmergerät UE1 eine Vielzahl von Teilnehmergeräten, die sich gleichzeitig in derselben Funkzelle der Basisstation BS1 aufhalten. Diese sind hier im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden. Das Funkkommunikationssystem MCS weist aufgrund seiner zellularen Aufteilung neben der Basisstation BS1 eine Vielzahl weiterer Basisstationen auf, mit deren Funkzellen ein vorgegebenes Versorgungsgebiet weitgehend vollständig abdeckbar ist. Diese weiteren Basisstationen sind hier im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber ebenfalls weggelassen worden. Die jeweilige Basissta­ tion jeder Funkzelle ist vorzugsweise durch mindestens einen Funksender und mindestens einen Funkempfänger gebildet. Sie weist vorzugsweise mindestens eine Sendeantenne und/oder Emp­ fangsantenne auf. Zusätzlich oder unabhängig zu ihrer Funkti­ on, eine Funkverbindung zu Teilnehmergeräten des Funkkommuni­ kationssystems MCS bereitzustellen, kann die jeweilige Basisstation jeweils für die Daten-/Nachrichtenübermittlung zu ei­ nem etwaig vorhandenen Festnetz sorgen.

Als Teilnehmergeräte sind vorzugsweise Mobilfunktelefone, insbesondere sogenannte Handys bzw. Zellulartelefone vorgese­ hen. Daneben können als Teilnehmergeräte auch sonstige Nach­ richten und/oder Datenübertragungsgeräte wie z. B. Internet- Endgeräte, Computer, Fernsehgeräte, Notebooks, Faxgeräte, usw. mit zugeordneter Funkeinheit zum Kommunkationsverkehr "on air", d. h. über mindestens eine Luftschnittstelle vorge­ sehen sein und Komponenten des Funkkommunikationsnetzes bil­ den. Die Teilnehmergeräte halten sich insbesondere mobil bzw. portabel an wechselnden Orten im Funknetz auf, können dort aber gegebenenfalls auch stationär, d. h. ortsfest angeordnet sein.

Im zellularen Funkkommunikationssystem MCS werden Funksignale wie z. B. Nachrichten- und/oder Datensignale über die mindes­ tens eine vordefinierte Luftschnittstelle FU zwischen mindes­ tens einem Teilnehmergerät wie z. B. UE1, insbesondere Mobil­ funkgerät, und mindestens einer Basisstation wie z. B. BS1 vorzugsweise nach einem Zeitmultiplex-Vielfachzugriffs- Übertragungsverfahren übertragen. Dies wird in der Fig. 4 dadurch veranschaulicht, dass dort zwischen der Basisstation BS1 und dem Teilnehmergerät UE1 zusätzlich die Zeitrahmen­ struktur, d. h. die zeitliche Aufteilung in eine Vielzahl von aufeinanderfolgende Zeitschlitzen einer Signalübertragung ü­ ber die Luftschnittstelle FU eingezeichnet ist (entsprechende Darstellung auch Fig. 1). Das Funkkommunikationssystem MCS ist vorzugsweise nach dem UMTS-Standard (= Universal Mobile Communication System) ausgebildet. Bei einem solchen Funkkom­ munikationssystem nach dem UMTS-Standard werden Funksignale für mindestens eine Luftschnittstelle zwischen dem jeweiligen Teilnehmergerät, insbesondere Mobilfunkgerät, und mindestens einer Basisstation in mindestens einer Funkzelle des Funkkom­ munikationssystems insbesondere nach einem kombinierten TDMA- CDMA Vielfachzugriffs-Übertragungsverfahren (TDMA = Time Division Multiple Access; CDMA = Code Division Multiple Access) übertragen. Dabei wird bei der Funkübertragung über die Luft­ schnittstelle zwischen dem jeweiligen Teilnehmergerät und der jeweiligen zugeordneten Basisstation (und umgekehrt) eine zeitliche Aufteilung der Funksignale in eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen vorgebbarer Zeitdauer so­ wie vorgebbarer Rahmenstruktur vorgenommen. Mehrere Teilneh­ mer, die zeitgleich in derselben Funkzelle mit der dortigen Basisstation in Kommunikation treten, werden in Kombination zur Zeitmultiplexaufteilung zweckmäßigerweise durch orthogo­ nale Codes, insbesondere nach dem CDMA-Prinzip (Code Division Multiple Access) voneinander hinsichtlich ihrer Nachrichten- /Datenverbindungen separiert. Insbesondere wird das Funkkom­ munikationssystem im sogenannten TDD-Mode (= Time Division Duplex) betrieben. Im TDD-Mode wird eine getrennte Signal­ übertragung in Up- und Downlinkrichtung (Uplink = Signalüber­ tragung vom jeweiligen Mobilfunkgerät zur zugeordneten Basis­ station; Downlink = Signalübertragung von der jeweilig zuge­ ordneten Basisstation zum Mobilfunkgerät) durch eine entspre­ chende separate Zuweisung von Zeitschlitzen mittel eines ge Trägerfrequenz zur Signalübertragung in Uplink und Down­ link-Richtung zwischen dem jeweiligen Teilnehmergerät und der jeweiligen zugeordneten Basisstation verwendet.

Für die Weiterentwicklung des UMTS-Standards ist insbesondere die Variante 3.84 Mcps (= Mega chips) im TDD-Mode zukünftig von Interesse. Im aktuellen UMTS-Standard, bezeichnet als Re­ lease 99 (Stand 06/2000), sind für den sog. FDD-Mode (Fre­ quenzy Division Duplex) und den 3.84 Mcps TDD-Mode verschie­ den Diversity-Verfahren spezifiziert. Detaillierte Angaben sind insbesondere in den Spezifikationen 3G TS 25.221: Physi­ cal channels and mapping of transport channels onto physical channels (TDD), Release 1999, Version 3.3.0 (2000-06), 3G TS 25.224: Physical Layer Procedures (TDD), Release 1999, Versi­ on 3.3.0 (2000-06), 3G TS 25.211: Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD), Re­ lease 1999, Version 3.3.0 (2000-06) gemacht.

Unter Diversity wird das Übertragen mehrerer statistisch un­ abhängiger Kopien des gleichen Sendesignals verstanden. Di­ versity-Verfahren werden in Mobilfunksystemen der dritten Ge­ neration wie z. B. UMTS angewendet, um den störenden Einfluss des Mobilfunkkanals in Form von Fading zu minimieren. In ei­ ner typischen Mobilfunkumgebung in Downlink-Richtung beste­ hend aus einer ortsfesten Basisstation wie z. B. BS1, nachfol­ gend NodeB bezeichnet, und einer Mobilstation (Handy oder ähnlichem), nachfolgend UE (User Equipment) bezeichnet, er­ reicht das Sendesignal der NodeB das Teilnehmergerät UE1 (vergleiche Fig. 1 und 4) auf verschiedenen Weg mit unter­ schiedlichen Laufzeiten und Dämpfungseinflüssen. Das empfan­ gene Signal setzt sich also aus einer Vielzahl von Komponen­ ten zusammen, wobei sich deren Amplituden, Laufzeiten und Phasen zufällig verhalten. Die einzelnen Signale können sich dabei konstruktiv (signalverstärkend) oder destruktiv (sig­ nalschwächend) überlagern. Dies führt zu stark wechselnden Empfangsfeldstärken entlang des von dem jeweiligen Teilneh­ mergerät zurückgelegten Wegstrecke. Den signalschwächenden Effekt bezeichnet man als Fading (to fade = abschwächend).

Der Grundgedanke von Diversity ist, dass der Sender dem Emp­ fänger mehrere statistisch unabhängige Kopien des gleichen Signals schickt. Diese Signale kommen auf verschiedene Aus­ breitungspfade mit unterschiedlichen Laufzeiten und Dämp­ fungseinflüssen im Empfänger an. Dort wird dann das jeweils stärkste Signal detektiert. Auf diese Weise werden die Fa­ ding-Einflüsse verringert, da die Wahrscheinlichkeit, das die Sendesignale gleichzeitig in einem zu "tiefen fade" empfangen werden, recht klein ist. Zweckmäßigerweise sind die Sendesig­ nale im Diversity-Mode unkorroliert gewählt. Dadurch ist ge­ währleistet, dass die durch Fading verursachten Signaleinbrü­ che nicht gleichzeitig auf den verschiedenen Ausbreitungspfa­ den des jeweiligen Sendesignals erfolgen.

In Release 99 sind für den UMTS 3.84 Mcps TDD-Standard ver­ schiedene Diversity-Verfahren vorgesehen, allerdings nur in Downlink-Richtung und mit derzeit 2 Sendeantennen für die je­ weilige Basisstation. Beispielsweise ist für den physikali­ schen Broadcast-Kanal P-CCPCH (= Primary Common Control Phy­ sical Channel) das sog. Block-STTD-Verfahren (Space Time Trasmit Diversity) spezifiziert. In der Fig. 2 ist dieses Verfahren schematisch dargestellt. Die Basisstation BS1 (ver­ gleiche Fig. 1, 4) ist mit zwei Sendeantennen ausgestat­ tet. Im Diversity-Mode wird über eine erste Antenne SA1 das Original-Signal übertragen und über eine Antenne SA2 eine co­ dierte Kopie des ersten, ursprünglichen Original- Antennensignals. Ein sog. Block-STTD-Coder SC führt eine blockweise Codierung von den zu übertragenden Datensymbolen S₁ mit S_N durch. Die Daten für die erste Antenne SA1 werden nicht codiert. Das Codierungsschema der Daten für die zweite Antenne SA2 sieht folgendermaßen aus: Der Datenblock am Co­ der-Eingang, bestehend aus N Datensymbolen S₁ . . . S_N wird kom­ plex konjungiert (dargestellt durch das Zeichen*), in zwei Hälften (S*₁, . . . S*_n/2) und (S*_n/2+1 . . ., S*_N) aufgeteilt und die Reihenfolge vertauscht, wobei der Teil (S*_n/2+1, . . . S*_n) noch mit einem negativen Vorzeichen versehen werden. Falls die An­ zahl N der Datensymbole S*₁ mit S*_n ungerade ist, wird das erste Datensymbol nicht codiert. Für die restlichen, jetzt gerade Anzahl von Datensymbolen, wird das vorhin beschriebene Codierungsschema angewendet. Das Ziel der Block-STTD- Codierung ist die Generierung von zwei statistisch unabhängi­ gen Datensequenzen für die jeweiligen Sendeantennen. Nach der Block-STTD-Codierung werden die Datenblöcke in den beiden Antennenzweigen jeweils mit den für den Broadcast- Kanal reservierten CDMA-Code C⁽¹⁾ und dem zellspezifischen Scrambling-Code gespreizt, was in der Fig. 2 jeweils durch einen Block SCR1 bzw. SCR2 im jeweiligen Antennenzweig veran­ schaulicht ist. Danach werden die gespreizten Datenblöcke zu einem Burst mit Hilfe je eines Multiplexes MU1 bzw. MU2 im jeweiligen Antennenzweig multiplext und über die Antenne SA1 bzw. SA2 übertragen. Für die Antenne SA1 werden die Datenblö­ cke mit dem Midamble m⁽¹⁾ in einem Burst BU1 mit der zeitli­ chen Struktur nach Fig. 3 multiplext; entsprechend werden die Datenblöcke für die Antenne SA2 mit dem Midamble m⁽²⁾ ge­ multiplext. Für den Broadcast-Kanal sind neben dem CDMA-Code c⁽¹⁾ auch die beiden Midambles m⁽¹⁾, m⁽²⁾ vorzugsweise fest re­ serviert. Die Midamble m⁽²⁾ wird dabei nur im Diversity-Mode verwendet, anderenfalls bleibt diese ungenutzt. Die beiden Midambles m⁽¹⁾, m⁽²⁾ werden von einem zellspezifischen Basic Midamble Code generiert. Im Normal-Mode, d. h. wenn kein Di­ versity vorliegt, entfallen die Block-STTD-Codierung und die nachfolgenden Operationen im zweiten Antennenzweig.

Vorzugsweise ist das jeweilige Teilnehmergerät wie z. B. UE1 lediglich mit einer einzigen Antenne zum Senden und Empfangen von Daten konfiguriert. Im Diversity-Mode werden deshalb die beiden Fadingsignale von der zuständigen Basisstation im Emp­ fänger des Teilnehmergeräts derart kombiniert, das jeweils das beste der beiden Empfangssignale ausgewählt wird. Auf je­ den Fall führt die Übertragung des Broadcast-Kanals im Diver­ sity-Mode zu einer Erhöhung des Detektionsaufwands im Empfän­ ger des jeweiligen Teilnehmergeräts.

Im 3.84 Mcps-TDD-Standard werden die zu übertragenden Daten in Zeitschlitzen in einer fest vorgegebenen Struktur, den sog. Bursts, übertragen. Für den Broadcast-Kanal werden die Daten nach einem ersten Bursttyp mit Spreizfaktor 16 gesen­ det. In Fig. 3 ist diese Burststruktur BU1 schematisch dar­ gestellt. Der Burst weist zwei Datenblöcke DA1, DA2 mit einem dazwischenliegenden Midamble-Teil MA zur Kanalschätzung auf. Das Ende des Bursts wird durch eine sog. Guard Period GP1 ge­ bildet, die als Schutzzeit bzw. Totzeit und damit zur Kanal­ separierung dient. Insgesamt besteht der Burst im 3.84 Mcps- TDD-UMTS-Standard aus 2560 Chips. Jeder Datenblöck DA1 bzw. DA2 besteht aus 976 Chips. Der Midamble-Teil MA hat eine Län­ ge von 512 Chips; die Guard Period ist 96 Chips lang. Ent­ sprechend dem Spreizfaktor von 16 werden in einem Zeitschlitz pro Burst 122 Datensymbole (61 Datensymbole pro Datenblock) übertragen. Mit der definierten Chipfrequenz von 3.84 Mcps (entspricht einer Chipdauer von Tc = 260,42 nsec) hat der Burst eine Länge von 666,67 µsec.

Aufgrund der besonderen Bedeutung des Broadcast-Kanals ist es zweckmäßig, dass alle in einer Funkzelle sich momentan auf­ haltenden Teilnehmergeräte diesen Kanal optimal empfangen können. Über den Broadcast-Kanal werden alle systemrelevanten Informationen der Funkzelle übertragen, wie z. B. Informatio­ nen zur Leistungsregelung über die verfügbaren CDMA-Codes. Deshalb sendet die jeweilige Basisstation diesen Broadcast- Kanal in periodischen Zeitabständen, zumindest von Zeit zu Zeit. Alle Teilnehmergeräte in dieser Funkzelle hören diesen Broadcast-Kanal dann von Zeit zu Zeit, insbesondere perio­ disch ab. Falls sich beispielsweise die Übertragungseigen­ schaften in der Funkzelle verschlechtern, sendet die zustän­ dige Basisstation den Broadcast-Kanal insbesondere im Diver­ sity-Mode. Im Regelfall signalisiert dies die Basisstation allen in der Funkzelle befindlichen Teilnehmergeräten vorher über den Broadcast-Kanal selbst, so dass dementsprechend die Teilnehmergeräte vorbereitet sind, ein zweites Fadingsignal zu detektieren. Ansonsten müsste das jeweilige Teilnehmerge­ rät eine blinde Detektion des Diversity-Modes durch die stän­ dige Detektion des Midamble-Teils m⁽²⁾ durchführen. Wird m⁽²⁾ empfangen, so würde das jeweilige Teilnehmergerät den Diver­ sity-Mode erkennen; anderenfalls könnte es dem Broadcast- Kanal schlecht oder im schlimmsten Fall überhaupt nicht emp­ fangen. Jedenfalls würde diese blinde Methode einen erhebli­ chen Detektionsaufwand im Empfänger bedeuten.

Gegenwärtige Methoden zur Detektion des Broadcast-Kanals im Diversity-Mode setzen voraus, dass das jeweilige Teilnehmer­ gerät bereits in der Funkzelle eingebucht ist. Bisher werden die Fälle nicht betrachtet, bei der sich das Teilnehmergerät zum erste Mal (wenn z. B. ein Nutzer sein Handy einschaltet) oder durch Handover (Übergang von einer Nachbarzelle aus) in eine neue Zelle einbuchen will, und die Basisstation in die­ ser Funkzelle dem Broadcast-Kanal bereits im Diversity-Mode sendet. In diesen beiden Fällen wäre es für das jeweilige Teilnehmergerät vorteilhaft, bereits beim Vorgang des Einbu­ chens in die neue Zelle eine entsprechende Signalisierung des Diversity-Modes zu bekommen und seinen Empfänger dementspre­ chend einzustellen. Anderenfalls könnte das Teilnehmergerät diesen Broadcast-Kanal schlecht oder im "worst case" über­ haupt nicht empfangen, womit dann ein Einbuchen in die neue Funkzelle fehlschlagen würde.

Desweiteren kann die bisherige Block-STTD-Codierung unter un­ günstigen Umständen nicht immer zu vollständig unkorellierten Sendesignalen führen, so dass im Empfänger des jeweiligen Teilnehmergeräts die Fadingeinflüsse nicht optimal minimiert werden können. Der Grund liegt insbesondere darin, dass die Anzahl der Datensymbole pro Datenblock ungerade ist, nämlich hier 61. Praktische Simulationsergebnisse zeigen, dass durch die Anwendung des Block-STTD-Verfahrens der Diversity-Gewinn bis zu 3 dB beträgt. Allerdings wird diese signifikante Ge­ winn nur in Szenarien mit niedriger Geschwindigkeit (Fußgän­ ger) erreicht. Für höhere Geschwindigkeiten und damit größe­ ren Fadingeinflüssen verringert dieser Gewinn, was u. a. durch die nicht-ideale Block-STTD-Codierung herrührt.

Um eine einwandfreie Funkverbindung zwischen dem jeweiligen Teilnehmergerät und der Basisstation in seiner momentanen Aufenthaltsfunkzelle weitgehend sicherstellen zu können, ist deshalb eine optimale Detektion des Broadcast-Kanals auch im Diversity-Mode wünschenswert. Dies kann zum einen durch die Modulation mindestens eines Synchronisationskanals als weite­ re Methode zur Signalisierung des Diversity-Modes erreicht werden, zum Anderen zusätzlich oder unabhängig hiervon durch die Reservierung eines zweiten Spreizcodes für den Broadcast- Kanal zur Generierung von statistisch unabhängen Sendesigna­ len im Diversity-Mode der jeweiligen Basisstation. Dadurch kann der jeweilig Broadcast-Kanal auch im Diversity-Mode der jeweiligen Basisstation vom jeweiligen Teilnehmergerät opti­ mal detektiert werden. Denn zum einen können im Empfänger des jeweiligen Teilnehmergeräts die Fadingeinflüsse minimiert werden; zum anderen kann der Diversity-Mode der jeweiligen Basisstation rechtzeitig an die Teilnehmergeräte in deren Funkzelle in den Fällen signalisiert werden, bei der sich das jeweilige Teilnehmergerät zum ersten Mal oder durch Handover in diese neue Funkzelle einbuchen will.

Im folgenden werden zwei Verfahren zur optimalen Detektion des Broadcast-Kanals im Diversity-Mode der jeweiligen Basis­ station für den UMTS 3.84 Mcps TDD-Standard beschrieben:

Verfahren 1 Modulation des Synchronisationskanals

Dieses erste Verfahren beruht auf die Modulation des Synchro­ nisationskanals (SCH = Synchronisation Channel) als weitere Methode zur Signalisierung des Diversity-Modes. Auf diese Weise kann dem jeweiligen Teilnehmergerät bereits beim Einbu­ chungsvorgang (Teilnehmergerät wie z. B. UE1 will sich zum ersten Mal oder durch Handover in eine neue Funkzelle einbu­ chen) signalisiert werden, ob der wichtige Broadcast-Kanal bereits im Diversity-Mode von der zuständigen Basisstation gesendet wird oder nicht. Das hier beschriebene Verfahren ist analog zum Verfahren, wie es bereits im UMTS-FDD-Mode spezi­ fiziert ist (3G TS 25.211: Physical Channels and mapping of transport channels onto physical channels (TDD), Release 1999, Version 3.3.0 (2000-06)). Beim Einbuchungsvorgang in eine Funkzelle synchronisiert sich jeweils das Teilnehmerge­ rät auf die dort zuständige Basisstation. Dies erfolgt durch die Detektion des sog. Synchronisationskanals SCH und des Broadcast-Kanals der neuen Funkzelle. Im UMTS-Standard wird dieser Prozess als Zellsuche bezeichnet.

Im 3.84 Mcps TDD-Mode ist ein Frequenzkanal in 15 Zeitschlit­ zen Ts0 mit Ts14 und einem TDMA-Rahmen (= Frame) wie z. B. FRi, FRi + 1 zusammengefasst. Fig. 4 zeigt dazu die entsprechende Rahmenstruktur in schematischer Darstellung. Ein Zeit­ rahmen wie z. B. FRi hat hier im Ausführungsbeispiel vorzugs­ weise eine zeitliche Länge FP von etwa 10 msec. In Fig. 1 ist der Synchronisationskanal dargestellt. Innerhalb der Rah­ menstruktur von Fig. 4 wird der Broadcast-Kanal P-CCPCH und der Synchronisationskanal SCH in bestimmten Zeitschlitzen pe­ riodisch gesendet. Beispielsweise können der P-CCPCH und der SCH im selben Zeitschlitz gesendet werden. Anstelle dessen ist es auch möglich, den P-CCPCH und den SCH in getrennten Zeitschlitzen zu übertragen. In der Fig. 1 ist der Fall dar­ gestellt, dass der P-CCPCH im Zeitschlitz Ts0 und der SCH im Zeitschlitz Ts8 gesendet wird, d. h. der P-CCPCH und der SCH werden um 8 Zeitschlitze voneinander versetzt bzw. getrennt übertragen.

Auf dem Synchronisationskanal SCH werden parallel der Primary Synchronisation Code (SSC's) c_p und jeweils 3 Secondary Syn­ chronisation Codes (SSC's) C_#1, C_#2, C_#3 mit einem Zeit-Offset t_offset übertragen. Diese Synchronisationscodes haben vorzugs­ weise eine zeitliche Länge PE von 256 Chips. Für das gesamte TDD-System gibt es nur einen Primary Synchronisation Code ESC und 12 Secondary Synchronisation Codes SSC's. Die jeweilige Basisstation sendet auf dem Synchronisationskanal SCH die entsprechenden Synchronisationscodes, die es dem jeweiligen Teilnehmergerät erlauben, sich auf die Basisstation zeitlich zu synchronisieren (Zeitschlitz- und Rahmensynchronisation). Auf diese Weise wird weitgehend sichergestellt, dass das je­ weilige Teilnehmergerät synchron mit dem Zeittakt der zustän­ digen Basisstation Daten senden und empfangen kann.

In der Spezifikation 3G TS 25.224: Pysical Layer Procedures (TDD), Release 1999, Version 3.3.0 (2000-06) ist der Prozess der Zellsuche beschrieben. In einem ersten Schritt detektiert das jeweilige Teilnehmergerät den Primary Synchronasation Co­ de PSC, der in allen Funkzellen verwendet wird. Bei Erfolg hat sich das jeweilige Teilnehmergerät auf die Basisstation der stärksten Funkzelle in seiner Umgebung auf Zeitschlitz- Ebene synchronisiert. In einem zweiten Schritt detektiert das Teilnehmergerät die drei modulierten SSCs, wobei die Modula­ tion durch die Faktoren b_#1, b_#2, b_#3 dargestellt ist. Bei Er­ folg weiß dann das Teilnehmergerät zum einen, welche Codes ( wie z. B. Scrambling Code, Basic Midamble Code) in der Funk­ zelle verwendet werden, und zum anderen in welchem Zeit­ schlitz der Broadcast-Kanal übertragen wird. Im dritten und letzen Schritt versucht das Teilnehmergerät dem Broadcast- Kanal zu lesen, um so die wichtigen Systeminformationen der Funkzelle in Erfahrung zu bringen. Waren alle drei Schritte erfolgreich, so war die Zellsuche des Teilnehmergeräts er­ folgreich und das Teilnehmergerät ist damit in die Funkzelle eingebucht. Anderenfalls wiederholt sich der Vorgang.

Zur Signalisierung des Diversity-Modes ist es insbesondere zweckmäßig, eine Modulation des Synchronisationskanals SCH, bevorzugt des Primary Synchronisation Codes c_p, mit einem Kennzeichnungsfaktor b durchzuführen. Denn bisher wird im 3.84 Mcps TDD-Mode der PSC unmoduliert übertragen. Mit diesem Kennzeichnungsfaktor b wird angezeigt, ob der Broadcast-Kanal im Diversity-Mode (dann wird ja die Block-STTD-Codierung an­ gewendet) gesendet wird oder nicht. Vorzugsweise wird der Kennzeichnungsfaktor b = -1 gewählt, wenn der Broadcast-Kanal P-CCPCH im Diversity-Mode von der jeweiligen Basisstation ge­ sendet wird. Im Normal-Mode der jeweiligen Basisstation wird der Kennzeichnungsfaktor mit umgekehrten Vorzeichen versehen, d. h. es gilt b = +1.

Verfahren 2 Reservierung eines zweiten Spreizcodes

In der Fig. 2 ist die derzeitige Block-STDD-Codierung darge­ stellt, die keine vollständig statistisch unabhängigen Daten­ sequenzen erzeugt, so dass im Empfänger des jeweiligen Teil­ nehmergeräts die Fadingeinflüsse aufgrund von Laufzeiteffek­ ten, usw. nicht optimal minimiert werden können. In dem hier vorgestellten Verfahren wird vorgeschlagen, für den zweiten Antennenzweig der Block-STTD-Codierung einen anderen CDMA- Code zur Spreizung der Block-STTD codierten Datensequenz zu nehmen, anstatt wie bisher einen einzigen CDMA-Code C⁽¹⁾. Auf diese Weise wird durch zwei verschiedene CDMA-Codes für den ersten und zweiten Antennenzweig eine verbesserte statisti­ sche Unabhängigkeit der Datensequenzen der beiden Antennen­ signale erreicht, so das Fadingeinflüsse im Empfänger des je­ weiligen Teilnehmergeräts minimiert werden können.

Bisher sind bereits für den Broadcast-Kanal der Spreizcode C⁽¹⁾ und die Midambles m⁽¹⁾, m⁽²⁾ fest reserviert. Zweckmäßig ist es insbesondere, zusätzlich den Spreizcode c⁽²⁾ fest für den Broadcast-Kanal zu reservieren, der nur im Fall des Di­ versity-Modes verwendet wird. Anderenfalls bleibt er unge­ nutzt. Durch diese feste Reservierung eines zweiten CDMA- Codes erniedrigt sich die Systemkapazität, weil dann im sel­ ben Zeitschlitz dieser reservierte Code nicht für andere Ka­ näle genutzt werden kann. Beispielsweise beträgt der Verlust im "worst case" etwa 3%. Hierbei wurde angenommen, dass nur 2 Zeitschlitze pro Frame mit Spreizfaktor 16 für die Downlink- Richtung zur Verfügung stehen. Andererseits beträgt der Ver­ lust im Normalfall, d. h. 8 Zeitschlitze pro Frame mit Spreiz­ faktor 16 für die Downlink-Richtung weniger als 1%. In Anbet­ racht des Diversity-Gewinns durch die Minimierung der Fading- Einflüsse am Empfänger wird der Verlust der Systemkapazität als tolerierbar betrachtet.

Als weitere Variante kann anstelle des zweiten Spreizcodes c⁽²⁾ auch ein anderer Spreizcode reserviert werden. Insgesamt stehen hier weitere 14 Möglichkeiten (c⁽³⁾ bis c⁽¹⁶⁾) zur Ver­ fügung.

Weiterhin kann der Diversity-Mode der jeweiligen Basisstation bei der Funkzellensuche des jeweiligen Teilnehmergeräts zweckmäßigerweise auch folgendermaßen durchgeführt werden:
Ausgehend von Fig. 1 wird beispielsweise der Broadcast-Kanal P-CCPCH im Zeitschlitz Ts0 und der Synchronisationskanal SCH im Zeitschlitz Ts8 übertragen. Auf dem Synchronisationskanal werden parallel die modulierten PSC und 3 SSCs mit einem zeitlichen Offset t_offset übertragen. Je nachdem ob der Broad­ cast-Kanal im Diversity-Mode gesendet wird oder nicht, wird dies jetzt dem jeweiligen Teilnehmergerät durch den modulier­ ten PSC signalisiert; die Modulation wird dabei durch Multi­ plikation des Primary Synchronisation Codes PSC mit dem Kenn­ zeichnungsfaktor b durchgeführt. Falls Diversity-Mode vor­ liegt, dann ist b = -1 gewählt; anderenfalls ist b = +1 ge­ wählt. Wenn im Rahmen der Funkzellensuche der nun modulierte PSC vom jeweiligen Teilnehmergerät detektiert wird, dann weiss dieses Teilnehmergerät durch den Kennzeichnungsfaktor b, ob Diversity-Mode für den Broadcast-Kanal vorliegt oder nicht. Falls Diversity-Mode vorliegt, dann kann der Broad­ cast-Kanal im Zeitschlitz im Ts0 vom Teilnehmergerät optimal detektiert werden, und das Teilnehmergerät kann sich erfolg­ reich in die neue Funkzelle einbuchen.

Weiterhin kann die Block-STDD-Codierung insbesondere folgen­ dermaßen durchgeführt werden:
Der Block-STTD-Coder führt die blockweise Codierung von Da­ tensymbolen entsprechend der Fig. 2 durch. Nach der Block- STTD-Codierung werden die Datenblöcke im ersten Antennenzweig mit dem reservierten CDMA-Code C⁽¹⁾ und dem zellspezifischen Scrambling-Code gespreizt, was durch den SCR1-Block darge­ stellt ist. Danach werden die gespreizten Datenblöcke mit Mi­ damblen m⁽¹⁾ zu einem Burst nach Typ 1 entsprechend Fig. 3 mit Hilfe des Multiplexers MU1 multiplext und über die Anten­ ne SA1 übertragen. Im zweiten Antennenzweig werden die Daten­ blöcke jetzt mit dem reservierten CDMA-Code c⁽²⁾ und dem zell­ spezifischen Scrambling-Code mit Hilfe des Scramblers SCR2 gespreizt. Danach werden die gespreizten Datenblöcke wie im ersten Antennenzweig mit Midamblen m⁽²⁾ zu einem Burst ent­ sprechend dem Typ BU1 nach Fig. 3 mit Hilfe des Multiplexers MU2 gemultiplext und über die zweite Antenne SA2 übertragen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Detektion mindestens eines Broadcast- Kanals (P-CCPCH), der von mindestens einer Basisstation (BS1) innerhalb einer Vielzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen (Ts0 mit Ts14) über mindestens eine Luft­ schnittstelle (FU) an mindestens ein Teilnehmergerät (UE1) eines Funkkommunikationssystems (MSC) ohne oder mit Diversi­ ty-Mode gesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Diversity-Mode der Basisstation (BS1) für die Signale (S1 mit SN) des Broadcast-Kanals (P-CCPCH) eine Block-STTD- Codierung derart durch Aufspaltung in mindestens zwei Gruppen durchgeführt wird, dass für die zweite Gruppe eine andere CDMA-Codierung als für die erste Gruppe verwendet wird, wo­ durch im Diversity-Mode weitgehend statistisch unabhängige Broadcast-Signale zum Senden generiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Teilnehmergerät ein Mobilfunkgerät (UE1), insbeson­ dere Mobiltelefon, verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkkommunikationssystem (MCS) im 3.84 Mcps- TDD- Mode von UMTS betrieben wird.

4. Verfahren zur Signalisierung des Diversity-Modes ein o­ der mehrerer Broadcast-Kanäle (P-CCPCH), die von mindestens einer Basisstation (BS1) innerhalb einer Vielzahl von zeit­ lich aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen (Ts0 mit Ts14) über mindestens eine Luftschnittstelle (FU) an mindestens ein Teilnehmergerät (UE1) eines Funkkommunikationssystems (MCS) ohne oder mit Diversity-Abstrahlung übertragen werden, insbe­ sondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Basisstation (BS1) der Primary Syn­ chronisation Burst zur Kennzeichnung des Diversity-Mode Be­ triebs der jeweiligen Basisstation (BS1) zusätzlich mit einem Kennzeichnungsfaktor (b) beaufschlagt wird.

5. Funkkommunikationssystem, dass zur Durchführung des Ver­ fahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.